Тема 2. Основное внутрискважинное и устьевое оборудование

Учебные вопросы:

1. Внутрискважинное оборудование при фонтанном способе эксплуатации

2. Устьевое оборудование нефтяных скважин

1. Внутрискважинное оборудование при фонтанном способе эксплуатации

Скважины, в которых ожидается фонтанирование, перед освоением оборудуют колонной фонтанных труб (для рационального использования энергии расширяющегося газа). Диаметр труб выбирается в зависимости от:

1. ожидаемого дебита,

2. давления,

3. глубины скважины,

4. условий эксплуатации

5. Диаметра обсадных колонн (эксплуатационная).

В процессе освоения скважины в нее опускается колонна насосно-компрессорных труб (НКТ).

Из насосно-компрессорных труб (НКТ) составляются колонны, спускаемые в скважину. Колонны НКТ могут служить в основном для следующих целей:

1. подъема на поверхность отбираемой из пласта жидкости, смеси ЖИДКОСТИ и газа или ОДНОГО газа;

2. подачи в скважину жидкости и газа (осуществления технологических процессов, интенсификации добычи или подземного ремонта);

3. подвески в скважине оборудования;

4. проведения в скважине ремонтных, в том числе бурильных работ.

НКТ в нашей стране изготавливаются согласно ГОСТ 633 и ГОСТ Р 2004 года, предусматривающим изготовление НКТ в исполнениях А и Б (А - повышенной точности) четырех конструкций:

1. гладких труб и муфт к ним с конической резьбой треугольного профиля (ГОСТ 633 — 80), изображенные на рис. 1. а

2. гладких высокогерметичных труб (тип НКМ по ГОСТ 633 — 80) и муфт к ним с конической резьбой трапе­цеидального профиля, изображенные на рис. 1.б.

3. труб с высаженными наружу концами (В) и муфт к ним;

4. безмуфтовых труб (НКБ) с высаженными наружу концами.

А также по ТУ в России изготавливают:

• муфтовые гладкие с конической резьбой треугольного профиля с по­вышенной пластичностью и хладостойкостью (ТУ 14-3-1282 — 84), изобра­женные на рис. 1. в;

• муфтовые гладкие с конической резьбой треугольного профиля с уз­лом уплотнения из полимерного материала (ТУ 14-3-1534 — 87), изображен­ные на рис.1. г.

Изготовители: Синарский трубный завод (СинТЗ), Первоуральский новотрубный завод (ПНТЗ).

Трубы насосно-компрессорные гладкие с конической резьбой треугольного профиля (ГОСТ 633 — 80). В соединении труб с треугольной резь­бой применяется резьба конусностью 1:16 с углом профиля 60°. Проч­ность соединения до 70 % от прочности тела трубы.

Посадка резьбы осуществляется по боковым сторонам профиля. Герметичность соединения создается уплотнением в зазорах резьбовой смазки при свинчивании механическим способом.

Трубы насосно-компрессорные типа НКМ гладкие высокогерметичные с резьбой трапецеидального профиля (ГОСТ 633 — 80) характеризуются равной прочностью резьбового соединения с телом трубы и высокой гер­метичностью.

Р исунок 1 - Трубы насосно-компрессорные муфтовые гладкие:

а — с конической резьбой треугольного профиля; б — с конической резьбой трапецеидально­го профиля и уплотнителъным пояском; в — с конической резьбой треугольного профиля с повышенной пластичностью и хладостойкостью; г — с конической резьбой треугольного про­филя с узлом уплотнения из полимерного материала

Равнопрочность конструкции труб достигается применением упорной резьбы трапецеидального профиля с наклоном сторон 3 и 30°. Герметич­ность соединения обеспечивается коническим и торцевым уплотнением типа металл-металл. Увеличенный шаг резьбы позволяет ускорить сборку соединения в 2,5 раза по сравнению с треугольной резьбой. Гладкий про­ходной канал трубы и торцевое уплотнение позволяют уменьшить гидрав­лические потери, частично препятствующие отложению солей и парафина, уменьшают коррозионный износ соединения.

Трубы насосно-компрессорные гладкие с резьбой треугольного про­филя с повышенной пластичностью и хладостойкостью (ТУ 14-3-1282 — 84) изготавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 633 — 80 (исполне­ние Б) из стали группы прочности Д, обработанной (рафинированной) син­тетическим шлаком.

Повышение пластичности достигается рафинированием, снижающим общее содержание серы и фосфора, а также неметаллических включений.

Рафинирование стали снижает склонность материала труб к общей коррозии.

Эксплуатационная долговечность труб на 40 % выше, чем труб по ГОСТ 633-80.

Технические характеристики материала труб

Временное сопротивление ст, МПа, не менее 655

Предел текучести δ_т, МПа, не менее 379

Относительное удлинение б₅, %, не менее 20

Ударная вязкость при температуре —60 °С, кгс-м/см 4

Трубы насосно-компрессорные гладкие с резьбой треугольного про­филя и узлом уплотнения из полимерного материала (ТУ 14-3-1534-87) из­готавливаются в соответствии с требованиями ГОСТ 633-80. На муфтах выполняются проточки для установки уплотнительных колец из полимер­ного материала (фторопласт-4), которые не теряют своих эксплуатацион­ных свойств после 4 — 5-кратного свинчивания при температуре от - 60 до + 200 °С. Размеры и местоположение проточек для размещения уплотнительных колец обеспечивают высокую герметичность соединения за счет деформации кольца и заполнения им имеющихся зазоров на длине канавки при свинчивании. Применение полимерных колец (барьер для коррозион­ного агента) уменьшает коррозионный износ резьбы.

Эксплуатационные характеристики труб аналогичны трубам по ГОСТ 633-80.

В ряде производственных объединений и предприятий созданы произ­водственные мощности, отработана технология и освоен выпуск насосно-компрессорных труб с покрытиями различного типа и труб из коррозион-ностойких материалов, например полимерно-металлических.

Разработчик: ОАО « ВНИИТнефть».

Изготовители: ЗАО « ПОЛИМЕРМАШ» и др.

Для внедрения технологии добычи высоковязких нефтей с использо­ванием метода закачки теплоносителей в пласт, специалистами АО «Уд-муртнефть» и АО «Вакууммаш» разработана конструкция термоизолирован­ных труб типа ТТ 89/50 (рис.2) со следующими характеристиками.

Техническая характеристика термоизолированных труб типа ТТ 89/50

Диаметр наружный, мм 89

Условный проход, мм 38

Тип присоединительной резьбы НКМ-89

Рабочая температура, "С 323

Рабочее давление, МПа 16

Тип изоляции Экранно-вакуумный

Потери температуры на 1000 м, °С 27

Примечание: При испытаниях опытной партии потери составили 22 °С.

Рисунок 2 - Труба насосно-компрессорная термоизолированная:

1 — изоляция экранно-вакуумная; 2 — труба наружная; 3 — труба внутренняя; 4 — муфта

Эти же трубы и такой конструкции могут применяться при строитель­стве скважин на месторождениях, в разрезе которых имеются отложения многолетнемерзлых пород для предупреждения их растепления в период эксплуатации скважин. Освоен выпуск труб с различными покрытиями и другими изготовителями России.

Изготовитель: АО « Удмуртнефть» — трубы ТТ 89/50.

В настоящее время отечественной промышленностью предлагаются по заявкам потребителей насосно-компрессорные трубы из легких сплавов под шифром ЛНКТ.

МАРКИРОВКА НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Маркировка труб должна соответствовать ГОСТ 10692-80 со следующими дополнениями:

1. На каждой трубе на расстоянии 0,4 – 0,6 м от ее конца, снабженного муфтой (или раструбного конца труб НКБ) должна быть четко нанесена маркировка ударным способом или накаткой:

   • условный диаметр трубы в миллиметрах;

   • номер трубы;

   • группа прочности;

   • толщина стенки в миллиметрах (для труб с условным диаметром 73 и 89 мм);

   • наименование или товарный знак предприятия - изготовителя;

   • месяц и год выпуска.

Место нанесения маркировки должно быть обведено или подчеркнуто устойчивой светлой краской. Высота знаков маркировки должна быть 5 – 8 мм.

2. Рядом с маркировкой ударным способом или накаткой на каждой трубе должна быть нанесена маркировка устойчивой светлой краской:

   • условный диаметр трубы в миллиметрах;

   • группа прочности (для гладких труб с термоупрочненными кольцами дополнительно маркируется «ТУК»);

   • толщина стенки в миллиметрах (для труб с условным диаметром 73 и 89 мм);

   • длина трубы в сантиметрах;

   • тип трубы (кроме гладких труб);

   • вид исполнения (при поставке труб исполнения А);

   • наименование или товарный знак предприятия - изготовителя;

Высота знаков маркировки должна быть 20 – 50 мм.

3. На каждой муфте должна быть четко нанесена маркировка ударным способом или накаткой товарного знака предприятия – изготовителя, группы прочности и вида исполнения муфты (для муфт исполнения А).