Бурильные трубы: без права на разрыв

Drill pipe: no right to break

S. BILAN, Opening company TMK, A. BYKOV, TMK-Premium Service Ltd, A. EMELIANOV, TMK Trading House CJSC

Для специалистов в области строительства скважин не является секретом, что до распада Советского Союза в мире параллельно существовали две школы бурения скважин – американская и советская. Одним из основных отличий школ было применение турбобуров при бурении скважин в России и бурение роторным способом в США. Отсюда и различные требования к трубам и оборудованию скважин. В силу технологических особенностей роторного способа бурения на Западе наибольшим спросом пользуются высокопрочные бурильные трубы с пределом текучести 931МПа и более, в то время как в России рынок бурильных труб до недавнего времени состоял в основном из труб групп прочности Д и Е.

TMK upgrade production capacity, making high quality high-strength drill pipes for use in difficult and even extreme conditions.

С приходом на отечественный рынок буровых услуг иностранных подрядчиков с передовыми технологиями горизонтального бурения и заканчивания скважин структура спроса на бурильные трубы изменилась, и сегодня сегмент высокопрочных труб занимает уже около 70% данного рынка. Кроме того, к бурильным трубам, учитывая их высокую стоимость, предъявляются дополнительные требования в части нанесения внутренних гладкостных покрытий, армирования бурильных замков противоизносной наплавкой, удлиненными бурильными замками и проч.

Для того чтобы соответствовать новому спросу, российским производителям буровых труб пришлось вложить существенные средства в модернизацию своих мощностей.

Масштабная модернизация

Крупнейшим производителем бурильных труб в России является «Трубная металлургическая компания» (ТМК). Точнее – входящие в ТМК ОАО «Синарский трубный завод» (выпускает бурильные трубы в сортаменте от 60 мм до 127 мм) и ОАО «Таганрогский металлургический завод» (114 –140 мм). Группы прочности труб и их основные свойства соответствуют требованиям ГОСТ Р 50278 «Трубы бурильные с приваренными замками» и API Spec 5DP «Требования к бурильным трубам».

В 2008 г. с пуском стана PQF (Premium Quality Finishing Mill) на ОАО «Тагмет» произошел значительный технологический прорыв в производстве бурильных труб. Оригинальная конструкция трехвалковых прокатных клетей стана, расположенных со смещением на 60° относительно друг друга, обеспечивает более равномерную деформацию металла, что гарантирует стабильное высокое качество наружной и внутренней поверхностей труб. Особенности новой технологии стана PQF также позволяют ужесточить практически в три раза допуски выпускаемой трубной продукции по геометрическим параметрам по сравнению с самыми жесткими российскими и зарубежными стандартами.

Прокатный агрегат стана PQF обеспечен автоматизированной системой контроля качества QAS (Quality Assurance System). Данная система предназначена для непрерывного подтверждения качества труб и состоит из 11 измерительных станций, которые производит бесконтактный и надежный замер технологических параметров процесса, а также геометрических параметров заготовок и полученных труб после каждой технологической операции. В частности, для измерения толщины стенки трубы используется уникальный лазерно-ультразвуковой прибор марки Lasus.

С целью производства бурильных труб с удлиненной переходной зоной высадки и повышенными характеристиками сопротивления усталостным разрушениям на ЗАО «Тагмет» и ЗАО «СинТЗ» введены в эксплуатацию новые прессы высадки производства немецкой компании SMS Meer. Данное оборудование позволяет изготавливать бурильные трубы с высадочной частью как по ГОСТ Р 50278 и API Spec 5DP, так и с увеличенной длиной – более 100 мм.

На заводах ТМК в 2008 г. введены в эксплуатацию участки термической обработки производства итальянской Olivotto. Здесь трубы подвергаются газопламенному нагреву с целью улучшения прокаливаемости и получения равновесной структуры металла труб по всему сечению трубы, что дает возможность проводить длительный высокотемпературный отпуск. При этом все процессы автоматизированы, и влияние человеческого фактора полностью исключено. Установки термической обработки позволяют заводам ТМК производить высокопрочные бурильные трубы, а также трубы, стойкие к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением и хладостойкие для строительства скважин в арктических районах.

С целью ужесточения неразрушающего контроля труб проведена реконструкция установки фирмы «Декот» на дефекты поперечной, продольной ориентации и под углом к оси трубы на основе рассеяния магнитного потока и ультразвукового контроля. Введены дополнительный магнитолюминесцентный контроль и ультразвуковой контроль для особо ответственных зон сварки тела бурильной трубы и бурильных замков.

Весь этот комплекс мероприятий был выполнен только с одной целью – предоставить потребителям надежный инструмент для строительства скважин. Возьмем, к примеру, такой параметр, как допуск по толщине стенки трубы. У ТМК он снижен до 5%, взамен используемых ранее 12,5%. Это без малого на 7% увеличивает допустимую нагрузку на растяжение, которую можно приложить к бурильной трубе в экстремальных условиях ликвидации прихвата бурильной колонны.

Надежное соединение

В традиционной конструкции бурильных труб слабым местом по-прежнему остается бурильный замок. Для наиболее востребованных типоразмеров труб эффективность замка (отношение нагрузки на кручение, которое выдерживает бурильная труба, к нагрузке на кручение, которую выдерживает бурильный замок) составляет порядка 80 – 90%. С целью увеличения данного показателя, а также для повышения эффективности при одновременном кручении и растяжении (то есть при самых характерных нагрузках, возникающих при аварийных ситуациях в бурении) ООО «ТМК-Премиум Сервис» разработан высокомоментный бурильный замок ТМК-TDS (рис. 1).
Рис. 1. Общий вид бурильного приварного замка ТМК-TDS
Особенностью конструкции замка ТМК-TDS является дополнительный второй упор (рис. 2), вступающий в действие при увеличении момента свинчивания соединения. Данный замок позволяет выдерживать моменты свинчивания на 35 – 70% большие, чем стандартные замки, в зависимости от диаметра. Профиль резьбы позволяет использовать любой стандартный буровой инструмент. Вышеописанная конструкция решает проблему производства бурильных труб высоких групп прочности (G105, S135) c увеличением срока службы резьбовой части замка.
Рис. 2. Чертеж конструкции внутреннего дополнительного упора
В условиях лаборатории ЗАО «ВНИИТнефть» успешно завершен комплекс стендовых испытаний двух типоразмеров замков для бурильных труб ТМК TDS-127-65 и ТМК TDS-168-89 – рабочие характеристики замка новой конструкции сравнивались с бурильным замком, изготовленным в соответствии с ГОСТ 27834-95. В частности, были проведены испытания стойкости резьбы замка к истиранию при скручивании под действием осевого сжимающего усилия, имитирующего действие свечи бурильных труб при сборке, определение эксплуатационного и максимального моментов свинчивания, а также определение характеристик замка от совместного действия кручения и растяжения.

Результаты подтвердили высокие эксплуатационные свойства замков новой конструкции. Фактические максимальные крутящие моменты превышали на 38% для замка ТМК TDS-127-65 и 29% для замка TDS-168-89 аналогичные значения для стандартных замков. Таким образом, данные замковые соединения можно рекомендовать при строительстве скважин в сложных геологических условиях, при бурении с высокой интенсивностью набора кривизны, а также для использования при аварийных работах.

Опытно-промысловые трубы с данным типом замков поставлены на Кечимовское месторождение компании «ЛУКОЙЛ» для испытаний при бурении горизонтальных участков скважин в следующих условиях:

Труба 89х9,35 EU G-105.

Замок ТМК-TDSA 127-65

Крутящий момент 19 300 Нм.

Испытания начались в ноябре 2009 г. и продолжаются до сих пор, нареканий к трубам с данным бурильным замком на данный момент не имеется. Испытания будут идти до полной выработки.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Билан С.И.

    заместитель генерального директора по маркетингу и развитию бизнеса

    ОАО «ТМК»

    Быков А.П.

    Быков А.П.

    заместитель генерального директора

    ООО «ТМК-Премиум Сервис»

    Емельянов А.В.

    Емельянов А.В.

    заместитель генерального директора по техническому сопровождению продаж и взаимодействию с потребителями по вопросам качества

    ЗАО «ТД «ТМК»

    Просмотров статьи: 10210

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru