Apa yang Membuat Pipa Bor dan Mengapa Material Penting
Pipa bor adalah-tabung berdinding tebal yang meneruskan rotasi dan torsi dari permukaan ke mata bor dan membawa cairan pengeboran ke bawah tali. Ada dua komponen berbeda yang terlibat. Badan pipa memikul beban tarik dan tekanan internal, dan sambungan pahat merupakan ujung berulir yang lebih berat yang menyalurkan torsi dan menahan keausan akibat operasi-dan-penghancuran. Pemilihan material harus memenuhi keduanya, dan keduanya biasanya terbuat dari baja yang berbeda.
Badan pipa dilindungi oleh API 5DP, yang menentukan kondisi pengiriman teknis untuk pipa bor sebagai produk jadi, sedangkan sambungan perkakas diulir dan diukur sesuai API Spec 7-2 dan biasanya diproduksi dalam kadar paduan kromium-molibdenum seperti tipe 4137M dan 4140/4145H yang dimodifikasi. Pemilihan kerah bor dan material berat mengikuti logika yang sama yaitu kekuatan tinggi dan ketangguhan.
Persyaratan penggeraknya adalah kapasitas tarik di kedalaman, ketahanan lelah pada tali yang berputar, keausan internal dari lumpur abrasif, keausan eksternal pada selubung, dan ketahanan korosi terhadap cairan formasi yang mengandung klorida, karbon dioksida atau hidrogen sulfida.
Perbandingan Material Pipa Bor
| Bahan | Keuntungan utama | Batasan utama | Tugas khas |
|---|---|---|---|
| Baja karbon ke API 5DP | Biaya rendah, kekuatan tinggi, mudah dikerjakan dan diperbaiki | Ketahanan korosi dan aus yang buruk; berkarat dan bisa rusak karena lelah atau hanyut | Sumur minyak, gas dan air konvensional |
| Baja paduan | Ketahanan aus dan korosi yang lebih baik dibandingkan baja karbon biasa; kekuatan yang lebih tinggi | Biaya lebih tinggi; memerlukan perlakuan panas terkontrol dan terkadang-pemanasan awal untuk perbaikan pengelasan | Sumur panas bumi, sumur air, sumur minyak yang menuntut |
| Baja tahan karat | Ketahanan korosi yang baik, mempertahankan ketangguhan pada suhu rendah | Biaya tertinggi dari opsi logam; kekuatan luluh yang lebih rendah dibandingkan nilai paduan yang dipadamkan dan ditempa | Pekerjaan lepas pantai, pengeboran air tanah-tinggi klorida dan dangkal |
| Baja perkakas-berkecepatan tinggi | Kekerasan dan ketahanan aus yang sangat tinggi | Biaya tinggi; membutuhkan kecepatan putaran dan daya penggerak yang lebih tinggi | Formasi batuan yang sangat keras |
| Karbida disemen | Kekuatan tinggi dan ketahanan aus yang luar biasa | Mahal dan rapuh; sensitif terhadap dampak | Endapan batuan keras dan mineral |
| Paduan aluminium | Ringan, mudah dikerjakan, ketahanan korosi yang baik | Kapasitas beban lebih rendah dan ketahanan lentur | Tanah lunak, aluvium,-daerah dengan curah hujan tinggi |
| Bahan komposit | Ringan, kekuatan spesifik tinggi, tahan korosi, umur panjang | Biaya tinggi; penanganan dan inspeksi khusus | Sumur yang sangat dalam dan berbobot-kritis |
Nilai, Kekuatan dan Persyaratan Standar
Nilai pipa bor API 5DP ditetapkan sebagai E-75, X-95, G-105 dan S-135. Angka pada grade tersebut menunjukkan kekuatan leleh minimum badan pipa dalam ribuan pound per inci persegi, sehingga E-75 memerlukan kekuatan leleh minimum 75 ksi, yaitu sekitar 517 MPa, dan S-135 membutuhkan 135 ksi, atau sekitar 931 MPa. Kekuatan luluh dinyatakan sebagai kisaran dengan maksimum yang ditentukan, sehingga tali dapat dirancang dengan margin yang dapat diprediksi dan pipa tetap mempertahankan keuletannya.
Standar ini juga mendefinisikan kondisi gangguan di setiap ujung, apakah gangguan eksternal, gangguan internal, atau gangguan eksternal menengah, beserta seri ketebalan dinding, toleransi diameter dalam, dan persyaratan perpanjangan. Pengujian tarik badan pipa, verifikasi kekerasan, dan pemeriksaan-panjang penuh yang tidak-merusak merupakan bagian dari persyaratan pengiriman. Karena string yang sudah jadi hanya sekuat sambungan ulir terlemahnya, bentuk ulir sambungan pahat, kekerasan dan pengukurannya mengikuti spesifikasi sambungan pahat yang terpisah, bukan kelas badan pipa.
Cara Memilih Bahan
Mulailah dengan kasus beban.Kedalaman, berat lumpur dan tingkat keparahan dogleg menentukan kekuatan luluh yang dibutuhkan; tingkatannya kemudian dipilih sehingga senar bekerja di bawah persentase luluh tarik yang ditentukan.
Cocokkan sambungan alat dengan badan pipa.Dimensi internal dan eksternal sambungan pahat, jenis ulir, dan-torsi yang dibuat harus sesuai dengan tingkat bodi pipa dan peralatan penanganan di lokasi.
Periksa kimia sumur.Klorida, karbon dioksida, dan hidrogen sulfida mendorong keputusan menuju tingkat-tahan korosi dan, jika terdapat hidrogen sulfida, batas kekerasan dan kondisi perlakuan panas akan dibatasi.
Pertimbangkan keausan seumur hidup.Pada sumur yang menyimpang dan formasi abrasif, hardbanding pada sambungan pahat atau string-paduan tahan aus mengurangi frekuensi penggantian meskipun harga satuannya lebih tinggi.
Kondisi penanganan timbang.Di lokasi lepas pantai dan terpencil, bobot opsi aluminium atau komposit dapat mengimbangi harganya yang lebih tinggi melalui beban penanganan yang lebih rendah.
Inspeksi dan Titik Kegagalan Umum
Pipa bor diperiksa sebagai barang habis pakai dengan umur tertentu. Program yang biasa dilakukan meliputi pengukuran ketebalan dinding pada saat run-out, pemeriksaan badan secara ultrasonik atau elektromagnetik, inspeksi partikel magnetis atau penetran pewarna pada ulir dan bahu sambungan pahat, pengukuran ulir, pemeriksaan kekerasan, dan pengukuran diameter luar sambungan pahat sehingga sambungan tersebut tidak berfungsi lagi sebelum dinding aus.
Sebagian besar kegagalan servis dimulai pada salah satu dari empat lokasi: transisi gangguan internal, tempat bertemunya konsentrasi tegangan dan korosi; akar ulir sambungan pahat, tempat timbulnya retakan lelah; area slip, dimana bekas penanganan menjadi pemicu keretakan; dan setiap posisi keausan eksternal atau lubang korosi. Catatan akumulasi rotasi, hasil inspeksi, dan perbaikan adalah hal yang memungkinkan suatu string dihentikan berdasarkan bukti, bukan karena penampilan.
Pertanyaan Umum
T: Apa bahan pipa bor yang paling umum?
Baja karbon dan paduan yang diquench dan ditempa menjadi API 5DP, dengan grade E-75, X-95, G-105, dan S-135 yang mencakup sebagian besar pengeboran minyak, gas, air, dan panas bumi. Nilai paduan dan opsi tahan korosi dipilih untuk bahan kimia sumur yang agresif atau kondisi keausan yang berat.
Q: Apa maksudnya nomor kelas di E-75 atau S-135?
Ini adalah kekuatan luluh minimum badan pipa yang dinyatakan dalam ribuan pon per inci persegi. E-75 setara dengan sekitar 517 MPa dan S-135 mencapai sekitar 931 MPa, masing-masing ditentukan sebagai rentang dengan maksimum dan minimum.
T: Apakah badan pipa dan sambungan perkakas terbuat dari baja yang sama?
Biasanya tidak. Badan pipa mengikuti API 5DP, sedangkan sambungan pahat terbuat dari paduan-kekerasan kromium-molibdenum yang lebih tinggi serta diulir dan diukur sesuai API Spec 7-2, sehingga kedua spesifikasi tersebut dipesan dan diperiksa secara terpisah.
T: Kapan sebaiknya baja-tahan karat dipilih dibandingkan baja karbon?
Ketika cairan sumur mengandung klorida, karbon dioksida atau hidrogen sulfida, atau ketika tali digunakan di lepas pantai. Dalam kasus tersebut, biaya awal yang lebih tinggi untuk pipa tahan karat atau paduan biasanya dapat diperoleh kembali melalui pengurangan biaya inspeksi, perbaikan dan penggantian.
T: Mengapa pipa bor gagal meskipun kualitas materialnya benar?
Karena kegagalan biasanya disebabkan oleh kelelahan atau keausan, bukan hanya karena kekurangan kekuatan. Retakan dimulai pada pemicu tegangan seperti transisi gangguan, akar ulir, tanda slip dan lubang korosi, yang semuanya terdeteksi melalui program inspeksi terjadwal dan bukan melalui pemilihan grade.
T: Bagaimana cara pemeriksaan pipa bor saat digunakan?
Dengan kombinasi pengukuran ketebalan dinding, pemeriksaan badan ultrasonik atau elektromagnetik, inspeksi partikel magnetik atau penetran pewarna pada benang dan bahu, pengukuran benang, pengujian kekerasan dan pengukuran diameter sambungan alat, semuanya dicatat berdasarkan riwayat pipa.
