API 사양 11B는 왕복 로드 펌프에 사용되는 강철 및 로드 관련 제품에 대한 업계 표준을 설정합니다. 로드 등급, 크기, 커플링 및 표면 처리와 함께 적절한 취급, 토크 제어 및 검사를 올바르게 선택하면 일반적으로 유정에서 최상의 작동 수명을 얻을 수 있습니다. 기존 육상 펌핑의 경우 최대 로드 부하, 부식 위험, 유정 깊이에 따라 올바른 API 등급(C, K, D, HA/HS 또는 특수 합금/FRP)을 선택하는 것이 다운홀 고장과 운영 비용을 줄이기 위해 운영자가 취할 수 있는 가장 중요한 단계입니다.

API 11B란 무엇인가요?

API 사양 11B는 스틸 빨판봉 및 관련 제품(포니봉, 커플링, 연마봉, 스레드 게이지 등)에 대한 치수 요건, 스레드 형태, 기계적 테스트, 마킹 및 제품 품질 관리를 정의합니다. API 모노그램 프로그램과 표준의 편집 업데이트는 미국석유협회에서 관리하며, 가장 최근에 발행된 버전(28일)에는 운영자가 의존하는 최신 스레드, 테스트 및 제품 식별 요구사항이 포함되어 있습니다.

이것이 중요한 이유: API 11B 준수는 공급업체 간의 상호 호환성, 일관된 기계적 성능 주장, 보정된 나사 게이지 및 커플링의 가용성을 보장합니다. 부적합 제품은 부적절한 나사산 장착, 사양 미달의 기계적 강도, 조기 고장으로 인한 현장 위험을 크게 증가시킵니다.

빨대 줄의 기본 해부학 및 기능

빨판 로드 스트링은 표면 원동기(펌프잭)에서 다운홀 왕복 펌프(플런저 및 배럴)로 왕복 운동을 전달합니다. 주요 구성 요소:

• 표면 장비광택 막대, 스터핑 박스, 워킹 빔 및 말 머리.

• 로드 문자열양쪽 끝에 나사산이 있고 커플링으로 연결된 표준 빨판봉(일반적으로 25~30피트/7~9m 길이).

• 다운홀 구성 요소펌프 배럴, 플런저, 스탠딩 밸브 및 트래블링 밸브.

로드 스트링은 축 방향 장력/압축, 측면 편향으로 인한 굽힘, 회전 시 토크, 수백만 번의 스트로크로 인한 주기적 피로에 견딜 수 있어야 합니다.

일반적인 소매 길이: 25피트(7.62m) 및 30피트(9.14m). 일반적인 본체 지름은 애플리케이션에 따라 5/8인치에서 1-1/4인치까지 다양합니다.

일반적인 크기 및 기하학적 데이터

(참고: 핀, 나사산 길이 및 숄더 치수는 제조업체마다 다르므로 검사 시 API 게이지 차트와 비교하여 확인해야 합니다.)

API 등급, 기계적 특성 및 재료 옵션

빨판봉의 API 지정은 최소 및 최대 인장 특성 및 화학 성분에 따라 제품을 그룹화합니다. 아래는 요약된 실용적인 표입니다. 정확한 사양 및 인증은 제조업체 데이터시트를 참조하세요.

API 11B는 각 등급에 대한 특정 인장 범위와 기계적 테스트 방법을 제공하며, 운영자는 각 배송에 대해 재료 테스트 보고서(MTR)와 추적성을 요구해야 합니다.

실용적인 참고 사항: 인장 등급이 높을수록 축 방향 용량은 커지지만 표면 마감, 열처리 및 취급이 올바르지 않으면 피로 수명이 단축되는 경우가 많습니다. 적절한 선택은 주기적인 하중 조건에 대한 정적 하중 용량과 피로 저항의 균형을 유지합니다.

스레드 형태, 커플링 및 측정

API 11B는 스레드 형상(핀 및 박스), 치수 및 측정 방법을 표준화합니다. 보정된 플러그 및 링 게이지로 나사산 체결 상태를 확인해야 하며, 조립 중 토크 권장 사항과 나사산 윤활은 갈링을 방지하고 설계된 체결에 도달하기 위해 필수적입니다. 공급업체는 일반적으로 API 사양을 준수하는 핀 및 박스 나사 게이지를 제공합니다.

일반적인 커플링 유형:

• 표준 커플링(풀 라운드) 를 사용하여 동일한 크기의 막대를 연결합니다.

• 감속기 커플링 를 사용하여 필요할 때 다른 직경을 결합할 수 있습니다.

• 특수 커플링 제한된 장비 사이를 달릴 때 어깨나 정지를 사용합니다.

측정 연습: 나사산의 형태, 피치, 런아웃 및 맞물림 길이를 확인하고 나사산이 마모되었거나 게이지 제한에 미달하는 나사산은 거부합니다.

표면 처리, 코팅 및 부식 완화

표면 마감과 보호 처리는 피로 수명과 부식 성능에 큰 영향을 미칩니다. 옵션:

• 인산염 또는 파커라이징 를 사용하여 예산 범위 내에서 가벼운 부식을 제어할 수 있습니다.

• 단단한 크롬 도금 광택이 있는 막대 영역에 사용하며, 두께/공차 문제로 인해 빨대 막대에는 거의 사용하지 않습니다.

• 질화 또는 기타 확산 경화를 적절히 적용하면 표면 경도와 내마모성이 향상됩니다.

• 폴리머 코팅 또는 에폭시 랩 를 사용하여 공차를 유지하면서 부분 부식을 방지합니다.

• FRP/복합재 막대 많은 부식 문제를 제거하지만 다른 접합 방식이 필요합니다.

스레드 공차 또는 열처리로 인한 코어 인성을 손상시키지 않는 처리법을 선택하세요. 모든 코팅이 API 스레드 게이지와 호환되는 것은 아니므로 공급업체 데이터를 참조하세요.

피로, 마모 및 주요 고장 메커니즘

빨판봉은 높은 사이클 피로 상태에서 작동하며, 일반적인 고장 메커니즘입니다:

• 피로 골절 표면 결함 근처나 나사산 뿌리에서 주기적인 축 방향 응력 및 굽힘으로부터 보호합니다.

• 스레드 마모 및 갈링 부적절한 토크, 윤활 불량 또는 나사산 불일치로 인해 발생할 수 있습니다.

• 부식(일반, 피팅, H2S/CO2) 스트레스 집중과 피로 가속화로 이어집니다.

• 모래에 의한 침식 및 연마 입자.

• 좌굴 및 구부림 편향된 우물에서 측면 접촉과 초조함을 유발합니다.

표 - 장애 모드와 일반적인 완화 조치 비교:

주목할 만한 기술 연구에 따르면 복합재는 다르게 작동하며(회전 굽힘은 독특한 파단 모드를 생성함), 부식성 환경에서의 실험실 피로 테스트는 사워 또는 모래 우물용 봉을 지정할 때 중요하다는 사실이 밝혀졌습니다.

특정 유정에 대한 막대 등급 및 크기를 선택하는 방법

선택 사항을 고려해야 합니다:

• 최대 정적 인장 하중 (안전 계수를 더한 값).

• 동적 부하 진폭 펌핑 스트로크 중(최대 장력 및 압축).

• 유정 깊이 및 막대 문자열 무게.

• 부식성 종의 존재 (CO2, H2S, 염화물).

• 모래/마모 위험 및 사이드 로딩 가능성.

• 경제학초기 막대 비용 대 예상 수명; 더 높은 등급 또는 코팅은 종종 더 긴 수명을 통해 비용을 회수합니다.

빠른 의사 결정 표(간소화):

제조업체 선택 차트(주요 OEM에서 제공)는 각 등급에 대한 막대 하중(lbf)과 깊이의 상관관계를 보여줍니다. 정확한 한계는 공급업체 카탈로그를 참조하세요.

취급, 조립, 토크 연습 및 실행 절차

현장 연습은 낚싯대 수명에 큰 영향을 미칩니다. 주요 권장 사항:

• 커플링을 구성하는 동안 토크 렌치를 사용하고 공급업체의 토크 표를 따르고 나사산을 망치로 두드리지 마세요.

• 윤활 및 부식 방지를 위해 승인된 스레드 컴파운드를 적용하고, 컴파운드가 게이지 핏을 변경하지 않는지 확인합니다.

• 로드를 회전하도록 지정된 경우가 아니면 과도하게 회전하거나 연속적으로 회전하지 마십시오. 일반 스틸 로드를 회전하면 비틀림 응력이 증가하고 피로 수명이 단축됩니다. 일부 스크류형 펌프는 로드 회전이 필요하므로 토크에 맞는 로드와 커플링을 사용하세요.

• 보관에 주의하세요: 봉을 바닥에서 떨어뜨리고 습기가 닿지 않게 보관하고, 실행하기 전에 스레드를 검사하세요.

• 로드 런을 표시하고 추적하며 공급업체 권장 사항에 따라 재사용하고, 교체 및 장애를 기록한 런 카드를 유지합니다.

검사, 비파괴 검사 및 교체 기준

일상적인 검사에는 다음이 포함되어야 합니다:

• 스레드 게이지 (플러그 앤 링)을 클릭한 후 실행하세요.

• 육안 검사 부식 구멍, 나사산 손상, 흠집, 표면 결함 등을 확인합니다.

• 초음파 또는 자성 입자 테스트 피로 손상이 의심될 때 중요한 막대에 대해.

• 경도 검증 및 인장 테스트 품질 보증을 위해 샘플링된 로트에서 테스트합니다.

나사산이 게이지 허용치를 초과하여 마모되었거나, NDT로 균열이 감지되었거나, 단면적 또는 피로 강도를 감소시키는 심각한 피팅/단면 손실이 있는 나사산은 교체합니다.

새로운 대안: FRP 및 하이브리드 복합재 막대

FRP 막대(에폭시 매트릭스가 있는 유리 또는 탄소 섬유)는 이점을 제공합니다:

• 무게 감소(정적 하중 감소 및 펌프 허용 깊이 증가 가능).

• 형성액에 의한 부식에 대한 내성.

• 전기 절연(표류 전류 또는 갈바닉 문제 해결에 도움).

제한 사항:

• 다양한 조인팅 및 커플링 시스템, 특별한 교육이 필요합니다.

• 다양한 고장 모드(매트릭스 균열, 박리) 및 다양한 검사 기준.

• 피트당 비용은 종종 더 높지만 수명 주기 경제성은 부식성 유정에서 FRP를 선호할 수 있습니다. 복합재를 고려할 때는 기술 카탈로그와 수명 주기 사례 연구를 참조해야 합니다.

경제적 고려 사항: 수명 주기 비용과 초기 비용 비교

평가합니다:

• 유사한 유정에서 후보 로드 유형에 대한 평균 고장 간격(MTBF)입니다.

• 장애당 다운타임 비용(생산 손실 + 재작업).

• 피트당 단가 및 코팅 또는 특수 처리 비용.

• 재사용 정책 및 리퍼비시 비용.

종종 더 높은 등급의 로드 또는 FRP 스트링을 사용하면 수명이 연장되고 수리 빈도가 줄어들어 연간 총 비용이 절감됩니다.

빠른 조달 체크리스트

• API 11B 규정 준수 선언문 및 에디션 인용.

• 화학적 및 기계적 특성에 대한 밀 테스트 보고서(MTR).

• 스레드 게이지 인증 및 보정 기록.

• 추적성(히트 번호, 배치 ID).

• 권장 토크 차트 및 조립 지침.

• 해당되는 경우 부식/코팅 문서.

• 조기 장애에 대한 보증 또는 교체 정책.

실용적인 표 및 비교 스냅샷

표 A - 일반적인 기계적 특성 요약

(법적 구속력이 있는 값은 API 11B 및 공급업체 데이터를 참조하세요.)

표 B - 로드 길이 및 권장 사용

실패 사례 연구

• 케이스 - 핀 숄더의 스레드 피로도: 종종 불충분한 체결 길이와 나사산 루트 근처의 작은 가공 홈으로 인해 발생합니다. 시정 조치: 가공 공차 개선, 루트 반경 제어, 의심되는 로트의 일상적인 NDT.

• 케이스 - 신맛이 나는 우물에서 부식으로 인한 피로: 운영자는 니켈 베어링 또는 특수 합금 봉으로 전환하고 적극적인 부식 억제제를 적용하여 재료비가 상승했지만 가동 수명이 크게 향상되었습니다.

현장 모범 사례 체크리스트

• 막대 랙은 흙이 묻지 않도록 건조하게 유지하세요.

• 모든 로드 실행 번호와 상태를 기록하세요.

• 보정된 토크 도구와 권장 컴파운드를 사용하세요.

• 메이크업 전에는 실을 검사하고, 당긴 후에는 NDT가 의심되는 실을 표시합니다.

• 로드 선택을 정적 하중과 주기적 응력 모두에 맞추고, 가능한 경우 주기를 시뮬레이션합니다.

구매 주문서에 포함해야 할 10가지 실용적인 사양

1. API 11B 버전 번호를 인용하고 공급업체의 규정 준수를 요구합니다.

2. API 지정으로 등급 및 인장 범위를 지정합니다.

3. 화학 분석 및 인장/경도 테스트를 통해 각 열 로트에 대한 MTR을 요청하세요.

4. 필요한 스레드 게이지 인증서를 명시합니다.

5. 공차를 사용하여 코팅/표면 처리를 선언합니다.

6. 스레드 손상을 방지하기 위해 포장을 의무화합니다.

7. NDT에 대한 승인 샘플링 계획을 포함하세요.

8. 조기 피로 장애에 대한 보증 조건을 정의하세요.

9. 스레드 컴파운드 호환성 및 토크 값을 지정합니다.

10. 각 로드에 추적성 표시가 필요합니다(열 번호).

자주 묻는 질문

Q1: API 11B란 무엇이며 구매 주문에 이를 의무화해야 하는 이유는 무엇인가요?
A1: API 11B는 빨대 봉 및 봉 관련 제품에 대해 허용되는 사양으로, 이 버전을 PO에 포함하면 공급업체는 표준화된 나사산 형태, 테스트 및 마킹 관행을 충족해야 합니다. 이를 통해 상호 교환 문제를 줄이고 현장 작업을 보호할 수 있습니다.

Q2: 스틸 로드와 FRP 로드 중에서 어떻게 선택하나요?
A2: 부식 수준, 원하는 봉 무게 감소량, 총 소유 비용을 평가합니다. 강철은 많은 스위트 웰에서 경제적이지만, 부식성이 높거나 깊은 리프트 응용 분야에서는 무게와 내식성을 줄여 순 비용을 절감할 수 있는 FRP가 더 우수할 수 있습니다.

Q3: API 스틸봉을 회전할 수 있나요?
A3: 로드 시스템과 커플링이 토크 및 회전 정격인 경우에만 회전은 비틀림 및 굽힘 응력을 증가시키므로 펌프 설계 및 로드 재질에서 허용하는 경우를 제외하고는 회전을 피하는 것이 표준 관행입니다.

Q4: 스레드 장애의 가장 빈번한 원인은 무엇인가요?
A4: 부적절한 보충 토크, 오염된 나사산, 마모되었거나 일치하지 않는 게이지, 제조 시 나사산 형태 제어 불량. 정기적인 게이지 측정과 올바른 토크 적용은 이러한 오류를 완화합니다.

Q5: 봉은 얼마나 자주 검사해야 하나요?
A5: 실행하기 전에 육안과 나사 게이지로 각 로드를 검사합니다. 의심스러운 스트링이 있거나 비정상적인 이벤트가 발생한 후에는 샘플링된 로드에 자성 입자 또는 초음파 테스트와 같은 NDT를 적용합니다.

Q6: 표준 토크 차트가 있나요?
A6: 예, 대부분의 OEM은 로드 크기 및 커플링별 토크 차트를 게시하므로 이를 따르고 공구를 보정해야 합니다. 정확한 값은 공급업체 설명서를 참조하세요.

Q7: 사워 부식에 강한 등급은 무엇인가요?
A7: 니켈 함유 등급과 고합금 봉 또는 FRP 봉은 일반 탄소강보다 산성 및 염소 처리 환경에 더 잘 견디며, 항상 화학 및 압력/온도 조건에 맞게 재질을 선택해야 합니다.

Q8: 편향된 유정에서 막대의 피로를 줄이려면 어떻게 해야 하나요?
A8: 중앙 집중 장치 사용, 슬리브 착용, 로드 직경 증가, 더 나은 웰보어 컨디셔닝을 통한 측면 하중 감소, 피로 내성 등급/마감 지정.

Q9: 오래된 막대를 리퍼브하여 재사용할 수 있나요?
A9: 일부 봉은 남은 단면과 열처리가 설계 한계를 충족하는 경우 재나사 및 검사를 통해 재사용할 수 있으며, 재사용하기 전에 항상 공급업체와 상의하고 NDT를 수행해야 합니다.

Q10: 각 로드 배송 시 어떤 서류가 함께 도착해야 하나요?
A10: MTR, 나사 게이지 인증, 열 번호, 마킹 확인, 취급/조립 지침. 이러한 문서는 제품 추적성 및 보증 청구를 지원합니다.

권장 사항 닫기

1. PO에 API 11B 적합성을 요구하고 에디션을 확인합니다.

2. 동적 하중 및 부식 환경에 맞게 등급을 조정하고, 확실하지 않은 경우 OEM 선택 차트를 참조하세요.

3. 체계적인 측정, 토크 제어 및 검사 프로토콜을 구현하여 가장 일반적인 현장 오류를 방지하세요.