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.
