Разработка эффективных премиальных резьбовых соединений «чтпз прайм»

DEVELOPMENT OF EFFICIENT CHELPIPE PRIME PREMIUM THREADED CONNECTIONS

ALEKSANDROV S.V.1,
ChelPipe Group
1 Pervouralsk, 623112,
Sverdlovsk Region, RF

С усложнением условий добычи нефти и газа и эксплуатации нефтяных и газовых месторождений ужесточаются требования к качеству труб, появляется необходимость в разработке новых технологических решений.

Сегодня компании нефтегазового комплекса предъявляют все более высокие требования к рабочим характеристикам стали и резьбовых соединений труб. В настоящее время большинство разработок в этой области направлено на обеспечение структурной прочности резьбы и необходимого запаса ее герметичности при статистических и последовательных знакопеременных нагрузках, которые соответствуют 80 – 100 % предельной нагрузки по телу. Все это позволяет производить разборку колонны с возможностью ее повторного использования.

As oil and gas production and oil and gas field development environment becomes more challenging, pipe quality specifications get more stringent and require new process solutions to be developed.
Today oil and gas companies set more stringent performance requirements for steel and pipe threaded connections. Most developments in this area are focused on structural strength and the required tightness factor of threads at static and sequential reversal loads corresponding to 80 to 100 % of the body limit load. It enables to reuse pipes after string breaking out.

По статистике, в последние годы увеличивается количество месторождений с трудноизвлекаемыми запасами в сложных климатических условиях, растет количество наклонных или горизонтальных скважин, имеющих резкие или плавные изгибы под землей, они становятся глубже. В связи с этим на рынке сохраняется устойчивый спрос на резьбовые соединения для стальных труб с повышенным запасом герметичности при воздействии внутреннего и внешнего давления и с увеличенным сроком эксплуатации.
Для строительства скважин с вертикально-направленной (наклонной) или горизонтальной геометрией ствола применяются обсадные и насосно-компрессорные трубы с резьбовыми соединениями с трапециедальной конической резьбой и уплотнительными элементами на внутреннем и наружном сопрягаемом элементе (труба и муфта), как радиальными, так и торцевыми герметизирующими поверхностями.
Помимо повышенных требований к прочности, надежности и герметичности труб и резьбовых соединений наиболее важными являются:
– возможность эксплуатации при повышенных изгибных нагрузках, составляющих 40 % в эквиваленте осевых нагрузок по телу трубы;
– сохранение герметичности резьбового соединения при воздействии внешнего давления, соответствующего предельному по API 5C5 для тела трубы, а также при комбинированных нагрузках, соответствующих 100% (в эквиваленте по фон Мизесу) прочности тела трубы;
– возможность эксплуатации при последовательных циклах растяжения и сжатия, а также при последовательном действии внутреннего и наружного давления, когда абсолютная величина действующих нагрузок составляет не менее 80 % от предельных нагрузок по телу трубы, т.е. при циклических работах скважины; например, при добыче методом паровой стимуляции и т.д.;
– возможность использования труб при повышенном моменте кручения трубной колонны, в случае, когда одновременно с кручением действуют растягивающие или сжимающие нагрузки (спуск колонны труб в горизонтальную скважину, спуск обсадных труб с вращением);
– возможность эксплуатации труб в коррозионноактивных средах при применении специального материального исполнения тела трубы;
– возможность многократного использования труб, когда резьбовые соединения подвергаются последовательным циклам сборки-разборки после эксплуатации в скважине (насосно-компрессорные трубы).


МОДИФИКАЦИЯ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ГРУППЕ ЧТПЗ:

2010 г. Вывод на рынок насосно-компрессорных труб с резьбовым соединением T100 (резьбовое соединение класса NEW VAM), при этом помимо обычных углеродистых сталей труба изготавливалась из сталей различного уровня легирования – например, для добычи «кислых» сред (сред, содержащих растворенные углекислый газ или сероводород).
2012 г. Вывод на рынок обсадных труб с резьбовым соединением C100 (резьбовое соединение класса NEW VAM), труба при этом также могла быть изготовлена из любого типа стали.
2014 г. Разработана и выведена на рынок модификация резьбового соединения T100, свинчиваемого с резьбовым соединением типа VAGT, получившая обозначение T100NV.
2015 г. Разработана и выведена на рынок модификация резьбового соединения C100 с повышенным предельным моментом свинчивания, позволяющим проводить спуск труб в скважину или цементирование с вращением колонны труб, модификация получила обозначение C100HT.
2016 г. Завершена разработка конструкции и проведены квалификационные испытания нового резьбового соединения для обсадных труб с рабочим наименованием «tiTTan». Полная квалификация резьбового соединения C311 «tiTTan» в размере 177,8×9,19 группы прочности Q125 была проведена на уровень CAL IV стандарта API 5C5:2017, является первым в мире резьбовым соединением, прошедшим квалификацию на уровень нового стандарта.
2017 г. Вывод на рынок резьбового соединения C230 (резьбовое соединение класса THS Blue) (рис. 3). Резьбовое соединение прошло сокращенную квалификацию на уровень CAL IV стандарта ISO 13679:2002 в размере 168,28x8,94 группы прочности N80Q в зарубежном испытательном центре. Завершена разработка и проведены испытания нового резьбового соединения T230 (резьбовое соединение класса VAM TOP).
2018 г. Проведена сокращенная квалификация резьбового соединения С311 в размере 114,3x6,88 группы прочности P110-13CrL на уровень CAL IV стандарта API 5C5:2017.
Запуск в эксплуатацию мощностей по протипированию резьбовых соединений и проведению первичных испытаний новых разработок на базе экспериментального участка.

Разработка и производство обсадных и насосно-компрессорных труб (рис. 1, 2) с резьбовыми соединениями премиального класса, в том числе для строительства скважин в труднодоступных регионах и сложных природно-климатических условиях, – одно из стратегических направлений развития Группы ЧТПЗ.

С 2008 г. компания начала активную разработку труб с резьбовыми соединениями класса «Премиум» – «ЧТПЗ Прайм». В 2018 г. в Финишном центре по производству труб нефтяного сортамента Первоуральского новотрубного завода (ПНТЗ, входит в Группу ЧТПЗ) состоялся запуск в эксплуатацию мощностей по прототипированию резьбовых соединений и проведению первичных испытаний новых разработок на базе экспериментального участка. Это стало первым шагом на пути создания современного инновационного центра перспективных разработок компании, нацеленного на непрерывную генерацию идей новых продуктов и услуг, расширение линейки премиальной продукции, ускорение процессов разработки, промышленного освоения и вывода продукции на рынок. Экспериментальная база на ПНТЗ – на одной площадке с научным подразделением компании – позволит выполнять разработки на непрерывной основе, что сегодня является неотъемлемой частью производственной деятельности корпораций – инновационных лидеров. Разработка или модификация продукта под потребности конкретного клиента будет способствовать повышению уровня клиентского сервиса в части подбора резьбовых соединений для реальных условий эксплуатации труб в скважине, качества продукта и оказываемых услуг.
На экспериментальном участке по разработке резьбовых соединений «ЧТПЗ Прайм» установлено высокоточное оборудование по обжатию концов труб, нарезке резьб и навинчиванию муфт, в том числе ленточнопильный и резьбонарезной станки, муфтонаверточная машина, кран-балка, установка для обжатия концов труб (рис.4). Инвестиции в проект составили 50 млн руб. Новая площадка предназначена для работы с образцами обсадных и насосно-компрессорных труб диаметром от 60 до 377мм, в том числе из легированных и высоколегированных марок стали с массовой долей хрома более 13% и различных сплавов.
Процесс разработки резьбы класса «Премиум» – от идеи до производства в промышленных масштабах – занимает не один год. Изготовлению первых прототипов предшествует большая работа, связанная с подготовкой первичной документации, компьютерным моделированием поведения конструкции резьбы при различных нагрузках. После этого изготавливаются прототипы, проводятся испытания образцов в специализированных инженерно-исследовательских лабораториях. Работа экспериментального участка позволяет выявить ошибки проектирования конструкции на самом начальном этапе, доработать или модифицировать конструкцию резьбового соединения, а также понять особенности изготовления и эксплуатации резьбовых соединений. Все это позволяет значительно сократить и удешевить период от чертежа до готовой трубы.
Помимо освоения промышленного производства ранее разработанных резьбовых соединений специалисты Группы ЧТПЗ (рис. 4) продолжают комплекс работ по созданию новых резьбовых соединений, которые позволят выйти компании на один уровень с крупнейшими российскими и мировыми лидерами рынка премиальных резьб. Модернизация и цифровизация производственных мощностей по финишной обработке труб позволят компании в ближайшее время стать крупнейшим поставщиком целого комплекса трубных изделий для нефтегазодобывающих предприятий нефтегазового комплекса РФ.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Александров С.В.

    Александров С.В.

    к.т.н., начальник отдела реализации проектов «Комплексное обеспечение скважин»

    Группа ЧТПЗ

    Просмотров статьи: 40

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru