Конструктивные параметры, материалы и средства изготовления пластыря

Основным материалом для восстановления гер­метичности обсадных колонн методом установки заплат слу­жит пластырь — тонкостенная продольно-гофрированная сталь­ная труба.

С целью повышения качества герметизации пластырь по­крывают пластичным герметизирующим материалом.

Для герметизирующего покрытия применяют следующие материалы:

полимерный состав на основе эпоксидной смолы ЭД-5, ЭД-б;

гуммировочный состав на основе наирита НТ (ТУ 38-10518-77).

Полимеры на основе эпоксидных смол более прочны и на­дежны для герметизации при заполнении раковин и пустот между пластырем и обсадной колонной, но менее удобны при приготовлении и нанесении на поверхность пластыря, так как быстро схватываются (твердеют).

Для обеспечения сохранности равномерно нанесенного на поверхность пластыря герметизирующего покрытия, обладаю­щего свойствами текучести, в процессе транспортирования к месту работ пластырь обертывают предохранительным мате­риалом (например, марлей, стеклотканью).

Гуммировочный состав, медленнее твердеющий, удобен при нанесении на поверхность пластыря, но менее эффективен, токсичен, диапазон его применения по температурным режи­мам ограничен (до Ч-70°С).

В настоящее время работают над созданием и внедрением новых видов герметизирующих материалов, лишенных указан­ных недостатков, а также над использованием мягких метал­лов (свинца, цинка и др.), которые могут быть нанесены на поверхность пластыря методом напыления.

Практический интерес для проведения экспериментальных испытаний представляет герметик типа «Спрут», разработан­ный Киевским институтом химии высокомолекулярных соеди­нений.

Авторы разработки предложили применять в качестве ма­териала герметизирующую ленту ГЕРЛЕН-Д (ТУ 400-1-165-79), которая изготавливается методом экструзии смеси синтетиче­ского каучука, мягчителя и наполнителей с дублированным не­тканым синтетическим материалом. Лента обладает высокой пластичностью, имеет длительный срок хранения (более 12 мес.), температуроустойчива (от -60 до +120°С), повышает корро­зионную стойкость пластыря и обсадной колонны, является изолятором от блуждающих токов, нетоксична, про­ста в нанесении на поверхность пластыря. Толщина ленты 2-3 мм, ширина — 100, 120 и 200 мм, длина — 12 м. Серийно выпускается Московским заводом кровельных и полимерных материалов.

Анализ результатов испытаний ленты ГЕРЛЕН-Д показал:

высокую склеиваемость (адгезию) с пластырем;

хорошую заполняемость раковин, пор и пустот, резьбовых соединений между обсадной трубой и пластырем;

полную заполняемость дефекта;

набухание в нефти через двое суток;

отсутствие кристаллизации.

Кроме того, лента не меняет своих свойств в буровом ра­створе и воде при температуре 120° С.

В настоящее время лента ГЕРЛЕН-Д испытана в стендовых и промысловых условиях и рекомендована для промышленно­го применения.

Для качественного восстановления герметичности скважин при ремонте обсадных колонн важно правильно выбрать опти­мальную форму, периметр поперечного сечения и материал пластыря. Он должен свободно проходить в обсадной колонне с зазором 6—10 мм с последующим плотным прижатием без механического нарушения к внутренней поверхности ремон­тируемого участка трубы. Для этого поперечному сечению пла­стыря придают вид фигуры, состоящей из сопряженных учас­тков выступов и впадин (рис. 6.8,).

Периметр пластырей может быть рассчитан по методике, применяемой для звездообразных труб. Для пластырей с n гоф­рами длину периметра определяют по формуле:

(6.2)

где n — количество гофр;

R — радиус выступов и впадин;

k — коэффициент, учитывающий положе ние нейтрального слоя при изгибе;

h — толщина стенки пластыря;

α — угол между соседними выступами;

β — угол, определяющий длину дуги впадины.

При расчете геометрии поперечного сечения пластыря, примененного для обсадных колонн диаметром 146 мм, коли­чество гофр было принято равным 6. Для других размеров труб форма выступов и впадин принимается равной или близкой пластырю с шестью гофрами, их количество изменяется в со­ответствии с диаметром обсадной колонны и определяется по формуле:

n = 0,049 D_в (6.3)

где n —расчетное число гофр пластыря,

D_в — внутренний диаметр обсадной колонны.

Ниже приведены принятые количества гофр (лучей) для труб разного диаметра.

140 146 168 178 194 219 245 273 299 325

Наружный диаметр обсадной колонны, мм

Количество гофр пластыря (выступов и впа

дин), не менее 6 6 8 8 8 10 12 12 14 14

Наиболее пригодны для изготовления пластырей стали ма­рок 10, 20 и Х18Н10Т. Наряду с хорошей пластичностью эти материалы обладают достаточной прочностью, незначительно уступающей прочности материалов обсадных труб. Сталь Х18Н10Т, кроме того, обладает высокой коррозионной стойко­стью. Изготовленные из нее пластыри могут применяться в условиях высокоагрессивных сред.

Выпускавшиеся ранее отечественной промышленностью трубы фасонного профиля (ГОСТ 13664-76) не могут исполь­зоваться на нефтяных промыслах для ремонта скважин из-за малого размера по периметру поперечного сечения (диа­метру) .

Для решения промысловых задач необходимы продольно-гофрированные тонкостенные стальные трубы, обладающие требуемыми конфигурацией, размером поперечного сечения, механическими и прочностными свойствами.

Для изготовления таких труб в качестве заготовки можно использовать тонкостенные цилиндрические стальные трубы, выпускаемые промышленностью по ГОСТ 8734-75 и 8732-78.