Насосно-компрессорные трубы
При всех способах эксплуатации скважин подъем жидкости и газа на поверхность происходит обычно по НКТ, которые применительно к способам эксплуатации еще называют фонтанными, компрессорными, насосными, подъемными или лифтовыми.
Насосно-компрессорные трубы используются также для различных технологических процессов (например, для солянокислых обработок пластов, разбуривания цементных пробок и т.д.).
Ограничением при выборе диаметра проходных отверстий скважинного трубопровода служит скорость потока рабочей среды. Для нефтяных скважин она не должна превышать 10 м/с, а для газовых - 24 м/с. Это связано с резко увеличивающимся эрозионным износом трубопровода и устьевого оборудования, Иногда увеличивают диаметр трубопровода с целью обеспечения эрозионной и коррозионной стойкости.
В табл. 1 представлены основные размеры НКТ, предусмотренные существующим стандартами.
Таблица 1
| Условный диаметр трубы, мм | |||||||||
| Толщина стенки, мм | 3,5 | 3,5 | 4,0 | 5,0 | 6,5¸7,0 | 8,0 | 6,5 | 7,0 |
Отечественная промышленность выпускает НКТ диаметром 60, 73, 89, 114 мм и муфты к ним из стали группы прочности Д, К и Е. Механические свойства которых приведены в табл. 2.
Таблица 2
| Показатели | Группа прочности стали | |||
| Д | К | Е | ||
| Временное сопротивление sВ, МПа | ||||
| Предел текучести sТ, МПа | не менее | |||
| не более | - | |||
| Относительное удлинение e, %, не менее | 14,3 | 12,0 | 13,0 |
Конструкции изготавливаемых НКТ следующие:
муфтовые, гладкие с конической резьбой треугольного профиля по ГОСТ 633-80 (рис. 2, а);
муфтовые гладкие высокогерметичные с конической резьбой трапецеидального профиля - тип НКМ по ГОСТ 63-80 (рис. 2, б);
муфтовые, гладкие с конической резьбой треугольного профиля с повышенной пластичностью и хладостойкостью то ТУ 14-3-1534-87 (рис. 2, в);
муфтовые, гладкие с конической резьбой треугольного профиля с узлом уплотнения из полимерного материала по ТУ 14-3-1534-87 (рис. 2, г);
В соединении труб с треугольной резьбой (рис. 2, а) применяется резьба конусностью 1:16 с углом профиля 60°. Прочность соединения до 70% от прочности тела трубы. Соединение недостаточно герметично из-за несовершенства конструкции. Расчетные величины предельных давлений составляют 2/3 практических.
Трубы типа НКМ (рис. 2, б) характеризуются равнопрочностью резьбового соединения с телом трубы и высокой герметичностью. Герметичность обеспечивается коническим и торцевым уплотнением типа «металл-металл». Увеличенный шаг резьбы позволяет ускорить сборку соединения в 2,5 раза по сравнению с треугольной резьбой.
Рис. 2. Трубы насосно‑компрессорные муфтовые гладкие:
а – с конической резьбой треугольного профиля; б – с конической резьбой трапециидального профиля; в – с конической резьбой треугольного профиля с повышенной пластичностью и хладостойкостью; г – с конической резьбой треугольного профиля с узлом уплотнения из полимерного материала
Эксплуатационная долговечность НКТ гладких труб с резьбой треугольного профиля с повышенной пластичностью и хладостойкостью на 40% выше, чем по ГОСТ 633-80.
НКТ гладкие с резьбой треугольного профиля с узлом уплотнения из полимерного материала отличаются высокой герметичностью и меньшим коррозионным износом резьбы. Эксплуатационные характеристики труб аналогичны по ГОСТ 633-80.
Длина насосно-компрессорных труб 5,5 ¸ 10,5 м. На толщину стенки установлен минусовой допуск в 12,5% от толщины. Внутренний диаметр НКТ проверяется шаблоном. Шаблоны НКТ (размеры в мм):
наружный диаметр трубы 48,3 ¸ 73,0 88,9 ¸ 114,3;
разность диаметра шаблона и
внутреннего диаметра трубы 2,4 3,2;
длина шаблона 1067.
Насосно-компрессорные трубы заводом-изготовителем маркируются по ГОСТ 633-80 клеймением и краской.
Например, Синарский трубный завод. На каждой трубе на расстоянии 0,4¸0,6 м от ее конца, снабженного муфтой, должна быть четкая маркировка (ударный способ, накатка): условный диаметр трубы, мм; номер трубы; группа прочности; толщина стенки трубы, мм (без запятой); товарный знак завода; месяц изготовления; год изготовления. На муфте клеймением наносится товарный знак завода и группа прочности.
НКТ могут быть изготовлены из алюминиевого сплава марки Д 16. Такие трубы можно спускать глубже стальных, они более коррозионностойкие в сероводородосодержащих средах.
Эффективно применение фиберглассовых труб, а также безрезьбовых НКТ длиной по 6000 м на барабанах.
Для защиты НКТ от парафина и коррозии и снижения гидросопротивления на 20¸30% применяются защитные покрытия (стекло, стеклоэмали, лакокрасочные материалы и др.).
Расчет НКТ на прочность определяют по параметрам:
нагрузке, вызывающей страгивание резьбового соединения;
эквивалентному напряжению, возникающему в опасном сечении трубы с учетом давления среды и осевой нагрузки;
циклической переменной нагрузке;
усилиям, вызывающим продольный изгиб трубы.
Трубы обсадные
Обсадные трубы служат для крепления ствола скважины. По ГОСТ 632-80 отечественные обсадные трубы выпускаются следующих диаметров и толщины:
Таблица 3
| Æ, мм | |||||||||
| s, мм | 5,2-10,2 | 5,6-10,2 | 6,2-10,5 | 6,5-9,5 | 7,3-12,2 | 5,9-15,0 | 5,2-10,2 | 7,6-15,1 | 7,9-15,9 |
| 7,1-16,5 | 8,5-14,8 | 8,5-14,0 | 8,4-15,4 | 9,0-12,0 | 9,0-12,0 | 9,5-16,7 | 10,0-12,0 | 11,1 | 11,1-16,1 |
Группа прочности стали Д, К, Е, Л, М, Т. Трубы маркируются клеймением и краской. При спуске в скважину обсадные трубы шаблонируют.
Обсадные трубы могут применяться вместо НКТ, например, при отборе 5000¸7000 м3/сут. воды из скважин большого диаметра. Иногда для этого используют бурильные трубы.
Бурильные трубы
Бурильные трубы приспособлены к длительному свинчиванию‑развинчиванию. Промышленность выпускает бурильные трубы длиной 6±0,6; 8±0,6; 11,5±0,9 м, наружным диаметром 60, 73, 89, 102мм. Трубы диаметром 114, 127, 140 и 168 мм выпускают длиной 11,5±0,9 м.
Бурильные трубы изготавливаются из такой же стали, как и обсадные. Для уменьшения веса бурильной колонны применяют алюминиевые бурильные трубы (АБТ), изготавливаемые из сплава Д 16. Применяются колонны труб с наружным диаметром 2 7/8” для бурения забойными двигателями.