Электронная маркировка насосно-компрессорных труб. Скважинные испытания в составе технологической подвески

Electronic marking of tubing. Well tests as part of a technological suspension

S.K. MOKEROV1,
R.F. DAMINOV1,
P.E. YUDIN2,
V.V. ASTASHKIN3,
A.Ja. GEBEL3
1 «VMZ» JSC
Moscow, 115184,
Russian Federation
2 «SPC Samara» LLC
Samara, 443022,
Russian Federation
3 «Otradnoe» LLC
Otradny, Samara region, 446430, Russian Federation

Одной из особенностей нашего времени является тотальный переход отраслей на цифровые технологии, позволяющие оперативно решать производственные задачи любой сложности, обеспечивая при этом высокий уровень качества получаемых результатов. Не является исключением и нефте-газодобывающая промышленность РФ, включая сервисные организации различного профиля. Сегодня широко внедряются и эксплуатируются специализированные программные комплексы мониторинга и анализа добычи и подготовки нефти и газа, паспортизации и цифровой картографии промысловых трубопроводов, контроля работы линий электропередач и т.п. Однако существуют еще оборудование и бизнес-процессы, функционирующие в «аналоговом» формате, что существенно затрудняет их оптимизацию и часто приводит к неоправданному расходу финансовых средств эксплуатирующих организаций.

One of the features of our time is the total transition of industries to digital technologies, which make it possible to quickly solve production problems of any complexity, while ensuring a high level of quality of the results obtained. The oil and gas industry of the Russian Federation, including service organizations of various profiles, is no exception. Today, specialized software systems for monitoring and analyzing oil and gas production and treatment, certification and digital cartography of field pipelines, monitoring the operation of power lines, etc. are widely introduced and operated. However, there are also equipment and business processes operating in an «analog» format, which significantly complicates their optimization and often leads to an unjustified expenditure of financial resources of operating organizations.

Одним из таких направлений является эксплуатация насосно-компрессорных труб (НКТ). Суть вопроса заключается в ненадежности (недолговечности) заводской маркировки, традиционно наносимой заводами-изготовителями на внешнюю поверхность НКТ различными способами (рис. 1):
Все указанные способы маркировки труб можно отнести к аналоговым, не отвечающим в полной мере требованиям сегодняшнего дня по причинам ряда существенных недостатков, устранение которых практически невозможно:
1. Короткий срок службы. Аналоговая маркировка становится нечитаемой или совсем исчезает через несколько рейсов НКТ в скважины, а порой уже в процессе хранения (рис. 2) под воздействием атмосферной коррозии.
2. Отсутствие эксплуатационной технологичности. Первичный учет новых труб с аналоговой маркировкой требует ручного ввода нанесенной на теле трубы информации в базу данных компьютера. Это связано с большими трудозатратами: нужно раскатать пачки труб на стеллажах трубных баз с верхней ориентацией маркировок, переписать или сфотографировать 100 % труб, ввести данные в ПК. Дальнейший учет и анализ движения каждой трубы в процессе эксплуатации в силу потери маркировок становится вообще невозможным. В результате сегодня практически все большие и малые собственники НКТ ведут их учет по «общей массе». При этом за чертой понимания остаются такие вопросы, как фактическая работоспособность НКТ различных марок сталей, конструкций труб (сварные, бесшовные) и заводов-изготовителей в различных условиях эксплуатации. А претензионная работа вообще не имеет смысла, т.к. из-за отсутствия маркировки невозможно доказать принадлежность аварийной трубы к конкретному заводу-изготовителю. Итог: повышенные затраты на закупку новых труб и невозможность корректно планировать такие расходы. Такова плачевная практика сегодняшнего дня, исправить которую можно только принципиально новыми современными решениями, основа которых – радиочастотная идентификация (RFID) (рис. 3).
Следует отметить, что идея применения RFID-меток не нова: многие отечественные производители трубной продукции уже пытались применить ее на практике. Однако они не смогли придумать и создать специальную систему крепления, которая позволяет проводить любые технологические и ремонтно-эксплуатационные операции с насосно-компрессорными трубами без каких-либо ограничений. В результате некоторые трубные компании пришли к «логичному» (но ложному!) выводу о неприменимости радиочастотной идентификации к трубной продукции вообще и к НКТ в частности. Яркий пример тому – недавний доклад представителя одного из крупнейших производителей трубной продукции РФ.
В этом докладе вариант RFID маркировки представляется «приемлемым с ограничениями» по ими же установленным параметрам:
• температура сервисных операций от – 60 °С до
+300 °С;
• нанесение метки на тело трубы;
• доступность и возможность нанесения на заводе-производителе (труб);
• возможность восстановления метки;
• устойчивость к механическим воздействиям.
Следует отметить, что за исключением аномально низких (минус – 60 °С) и аномально высоких температур (+300°С и более), которые крайне редко возникают в процессе сервисных операций с НКТ, остальные параметры абсолютно применимы в отношении варианта маркировки НКТ метками радиочастотной идентификации. Дело в том, что сами RFID-метки необходимо рассматривать как часть единой системы электронной маркировки, в состав которой входит устройство ее крепления на теле трубы и ряд других элементов, обеспечивающих работоспособность всей системы в течение неограниченного времени эксплуатации.
Доказательством тому является совместная инновационная разработка Выксунского завода Объединенной металлургической компании и ООО «НПЦ Самара», запатентованная в статусе «изобретение».
Совместная группа специалистов Выксунского завода ОМК и ООО «НПЦ Самара» разработала и вывела на скважинные испытания систему электронной маркировки НКТ, основанную на стандартных RFID-метках с использованием специально разработанного для этой цели крепления (рис. 4) на теле трубы. При создании системы электронной маркировки (идентификации) НКТ разработчики сформулировали технические требования к «базовой» системе, основные из них приводятся ниже:
• Электронная маркировка насосно-компрессорных труб вводится с целью обеспечения их цифровой паспортизации, в том числе с использованием корпоративных программных комплексов и систем управления базами данных, как на заводе-изготовителе, так и у потребителя трубной продукции.
• Задачи электронной маркировки: повысить качество идентификации трубной продукции, обеспечить прослеживаемость изделия на всем его жизненном цикле, фиксировать последовательность данных по перемещению, ремонту, эксплуатации и другим операциям с НКТ.
• Информационное наполнение электронной маркировки должно полностью соответствовать стандартной маркировке, наносимой заводом-изготовителем (Выксунский завод ОМК) на тело трубы в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
• Конструкция крепления и фиксации радиочастотной метки должна обеспечивать ей работоспособность в течение всего жизненного цикла НКТ, а также не препятствовать проведению ремонта труб и диагностики в условиях региональных трубных баз.
• Вся система электронной маркировки должна быть недемонтируема, т.е. систему устанавливают на трубу один раз, без возможности ее демонтажа неразрушающим способом.
• Максимальная температура эксплуатации «базовой» версии – до 150 °C.
• Минимальная температура транспортировки «базовой» версии системы – до – 40 °С.
• Температура хранения от – 60 °С до +150 °С.
• Условия эксплуатации – без ограничений.
• Оборудование для считывания маркировки – стандартное, без дополнительных доработок, с возможностью экспорта на ПК и доработки по требованиям заказчиков.
• Радиочастотные метки – стандартные, по 1 шт. на трубу.
Скважинные испытания опытной партии НКТ 73мм с электронной маркировкой были проведены совместно с ООО «Отрадный» (Самарская обл.) в условиях интенсивной эксплуатации технологической подвески НКТ при проведении работ по интенсификации и ремонту наклонно-направленных скважин Самарского региона. Контролировали испытания специалисты партнера по разработке системы – ООО «НПЦ Самара» в соответствии с утвержденной программой.
Цели и задачи испытаний:
1. Проверить конструкции на стойкость к знакопеременным нагрузкам при многочисленных циклах спуско-подъемных операций в скважинах.
2. Проверить работоспособность и стойкость к воздействию агрессивных сред (кислоты, щелочи и т.п.) всех элементов системы электронной маркировки, RFID-метки, системы ее фиксации и крепления на трубе.
3. Проверить сохранность внесенной информации (заводской маркировки) после проведения СПО и воздействия пластовых факторов (давление, температура и т.п.).
4. Подтвердить техническую возможность применения данной технологии маркировки при проведении ремонтных работ НКТ на трубной базе эксплуатирующей организации.
Критерии успешности испытаний:
• способность RFID-метки отзываться на запрос считывателя маркировки после каждого подъема НКТ из скважины;
• визуальная целостность системы крепления системы к трубе и метки к корпусу системы;
• сохранность местоположения системы крепления относительно муфты НКТ;
• возможность ремонтировать НКТ, оснащенные системой электронной маркировки данной конструкции.
Для проведения испытаний были изготовлены (рис. 5) стандартные НКТ Ø73мм (без резьб и ЛКП по требованию заказчика) и оснащены электронной маркировкой.
В готовых к отправке трубах были зафиксированы следующие данные:
При этом сама электронная маркировка была абсолютно идентична стандартной заводской маркировке, нанесенной на тело трубы.
Испытания происходили в несколько этапов, завершением каждого являлась проверка работоспособности систем электронной маркировки, ее целостность, сохранность записанной информации (маркировки), а также отсутствие осевого смещения по телу НКТ (местоположение крепления). Согласно условиям испытаний– при любом отклонении от заданных первоначальных параметров систему маркировки необходимо отбраковать и снять трубу с испытаний.

Этап 1 – Доставка НКТ на базу заказчика (автотранспортом)
Опытную партию труб с электронной маркировкой доставили автотранспортом и разгрузили 08.06.2021 на базе ООО «Отрадное» (г. Отрадный, Самарская обл.), протяженность перевозки составила 820 км.
По факту поступления и разгрузки НКТ на трубной базе специалисты ООО «НПЦ «Самара» идентифицировали и проверили работоспособность систем электронной маркировки, а также местоположения крепления на теле НКТ после транспортировки и погрузочно-разгрузочных работ.
В ходе проверки установили следующее:
• Предъявленные насосно-компрессорные трубы имели заводскую маркировку (клеймением и краской) и являлись продукцией Выксунского завода ОМК.
• Идентификационная информация (номера труб) соответствовала перечню труб, отгруженных в адрес ООО «Отрадное».
• Все предъявленные к проверке трубы имели систему электронной маркировки.
• В результате контроля местоположения крепления RFID-меток на теле НКТ каких-либо смещений, прокручиваний, деформаций и других несоответствий не выявлено.
• В ходе проверки считывания и распознавания индивидуальной электронной маркировки, записанной в RFID-метках, 100 % контролируемых RFID-меток передали информацию на экран мобильного считывателя. Переданная и записанная в память мобильного считывателя информация корректна и соответствовала исходной.
• Заводская маркировка, нанесенная на тело труб в заводских условиях (клеймением), на ряде труб подвержена воздействию атмосферной коррозии, частично затруднена идентификация.
• Консервационное покрытие красного цвета на системе электронной маркировки имело следы механических повреждений (сколы, царапины), полученных в ходе транспортировки и погрузо-разгрузочных работ.
В результате трубы были допущены к следующему этапу испытаний – нарезке резьб и установке муфт.

Этап 2 – Нарезка резьб
Нарезка резьб и установка муфт на НКТ производилась силами эксплуатирующей организации – ООО «Отрадное» – на стандартном резьбонарезном оборудовании. При этом сам процесс нарезки был идентичен технологической операции по ремонту НКТ, в связи с чем он был приравнен к ремонту труб, т.е. оценке степени ремонтопригодности НКТ с установленной системой электронной маркировки данной конструкции.
В июне 2021 г. на трубной базе ООО «Отрадное» идентифицировали и проверили работоспособность системы электронной маркировки, а также местоположения крепления на теле труб после выполнения работ по нарезке резьб и навинчиванию муфт НКТ на производстве ООО «Отрадное» (рис. 6). Задачи и способы контроля были аналогичны задачам и способам этапа 1. По итогам работ установили полное соответствие первоначальным параметрам как маркировки НКТ, так и системы крепления и фиксации на теле НКТ.
Таким образом, был сделан вывод о полной ремонтопригодности НКТ с электронной маркировкой производства Выксунского завода ОМК.
В результате все трубы допустили к третьему, основному этапу работ – скважинным испытаниям.

Этап 3 – Опытно-промышленные испытания
Опытно-промышленные испытания (ОПИ) системы электронной маркировки НКТ проводят в действующих нефтедобывающих скважинах в двух направлениях:
1. Оценка стойкости к воздействию скважинных эрозионно-коррозионных факторов.
2. Оценка стойкости к механическому воздействию, возникающему при спуско-подъемных операциях подвески НКТ в силу возникающего контакта со стенками скважины или обсадными трубами; оценка воздействия на систему в результате проведения геолого-технических мероприятий, в т.ч. с использованием высокоагрессивных кислот и щелочей.
Проверка первого направления проводится в процессе эксплуатации скважин, при установке системы маркировки на эксплуатационный фонд НКТ. Такие испытания носят длительный характер (от 365 суток и более) и продолжаются до выхода из строя подземного оборудования и подъема подвески НКТ (рис. 7 и 8). В настоящее время такие испытания проводятся в дочерних обществах двух крупнейших нефтяных компаний России. После завершения ОПИ планируем разместить информацию с результатами испытаний на страницах журнала.
Проверка второго направления проводится в процессе ремонтно-технологических работ на скважинах, когда подвески НКТ являются технологическими и за короткий период времени выполняют множество рейсов (спуск + подъем) в скважины. В настоящее время такие испытания завершены на нефтяных месторождениях Самарской области в составе технологических подвесок партнера по проекту – ООО «Отрадное» – сервисной организации, предоставляющей услуги по капитальному и текущему ремонту скважин, а также проведению геолого-технических мероприятий на скважинах действующего фонда.
В течение 60 суток бригады КРС ООО «Отрадное» выполняли ремонтные работы на нефтедобывающих наклонно-направленных скважинах одного из дочерних обществ крупнейшей нефтедобывающей компании России. В результате опытная партия НКТ с электронной маркировкой совершила 12 (двенадцать) рейсов в скважины различной глубины, а общий их «пробег» составил более 25000 м.
Бригады ООО «Отрадное» выполнили работы по интенсификации добычи, соляно-кислотным обработкам пластов, промывке скважин, райбировании и т.п. При этом опытную партию НКТ с электронной маркировкой устанавливали в нижней части подвески, т.е. в условия максимального воздействия как от среды, так и от механического контакта с обсадными колоннами при СПО.
После каждого рейса (рис. 9) проводили контрольные замеры (рис. 10) местоположения системы крепления RFID-метки (рис. 11) на теле НКТ (относительно муфты), считывание заводской маркировки труб, а также визуальную оценку целостности всей системы.

Общие результаты испытаний приведены в таблице:
Таким образом получено полное соответствие полученных в ходе ОПИ результатов эксплуатации НКТ с электронной маркировкой в составе технологической подвески при КРС и критериев успешности, изложенных в программе опытно-промышленных испытаний электронной маркировки насосно-компрессорных труб на ремонтном фонде скважин.
По итогам проведенных скважинных испытаний опыт-ной партий насосно-компрессорных труб с электронной маркировкой производства Выксунского завода ОМК сделаны следующие выводы:
1. Опытно-промышленные испытания опытной партии НКТ с электронной маркировкой в составе технологической подвески НКТ следует считать состоявшимися, проведенными в соответствии с утвержденной программой.
2. Система крепления позволяет проводить работы с НКТ по нарезке и восстановлению резьб ниппельной и муфтовой части в условиях трубных баз заказчика, без ограничений.
3. Принятая конструкция фиксации метки в корпусе системы крепления, а также самого крепления на теле НКТ надежна в эксплуатации, даже при интенсивном воздействии на насосно-компрессорные трубы при спуско-подъемных операциях в наклонно-направленных скважинах.
4. Принятая конструкция системы электронной маркировки может успешно использоваться для оснащения НКТ, применяемых в технологических целях для текущего и капитального ремонта скважин, без ограничений.
5. Результаты ОПИ в полной мере соответствуют критериям успешности программы опытно-промышленных испытаний электронной маркировки насосно-компрессорных труб на ремонтном фонде скважин.
6. Установленная на тело НКТ система крепления не затрудняет технологические процессы ремонта скважин: не создает помех при транспортировке, применении различного оборудования и инструментов, при спуско-подъемных операциях.
В соответствии с критериями программы опытно-промышленные испытания НКТ с электронной маркировкой в составе технологической подвески следует считать УСПЕШНЫМИ. Разработанная система электронной маркировки НКТ рекомендуется к внедрению в промышленных объемах.

Перспективы применения
Эффективность перехода с аналоговой на цифровую маркировку труб вообще и НКТ в частности сложно переоценить. Эксплуатирующая организация получает возможность реализовать прозрачную и корректную систему учета труб – одного из самых дорогостоящих элементов оборудования для добычи нефти и газа или сервисных услуг по ремонту скважин.
При этом учет труб – адресный, т.е. по каждому изделию в отдельности в течение его жизненного цикла: где, когда и в каких условиях труба работала, количество и виды ремонтов, результаты диагностики, межремонтный период и т.д. и т.п.
Анализ полученной и в высшей степени корректной информации позволит оптимизировать использование фонда труб, предотвратить риски аварийности, осуществлять долгосрочное планирование закупа трубной продукции, и соответственно оптимизировать финансовые затраты. Кроме того, неразрушаемая и недемонтируемая маркировка позволит предотвратить хищение труб, подмену новых на б/у, поставку контрафактной продукции.
Следует также отметить инновационность данного отечественного изобретения, не имеющего сегодня аналогов на мировом рынке.
В дальнейшем мы расскажем о результатах опытно-промышленных испытаний НКТ с электронной маркировкой в составе эксплуатационных подвесок на скважинах дочерних обществ двух крупнейших
нефтедобывающих компаний России, а также осветим наш взгляд на IT-концепцию использования цифровой маркировки труб нефтяного сортамента.

Комментарии посетителей сайта

    Функция комментирования доступна только для зарегистрированных пользователей


    Авторизация


    регистрация

    Мокеров С.К.

    Мокеров С.К.

    Начальник управления инжиниринга и надежности продукции

    АО «Объединенная металлургическая компания» («ОМК»)

    Даминов Р.A.

    Даминов Р.A.

    руководитель направления продукции для строительства скважин Выксунского завода ОМК

    ООО «НПЦ Самара»

    Юдин П.Е.

    Юдин П.Е.

    к.т.н., директор по науке

    ООО «НПЦ Самара»

    Асташкин В.В.

    Асташкин В.В.

    директор ООО «Отрадное»

    ООО «Отрадное»

    Гебель А.Я.

    Гебель А.Я.

    главный технолог УР и ЦС ООО «Отрадное»

    ООО «Отрадное»

    Рожкова О.В.

    Рожкова О.В.

    аспирант кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин»

    Тюменский государственный нефтегазовый университет (ТюмГНГУ)

    Просмотров статьи: 577

    Рейтинг@Mail.ru

    admin@burneft.ru