Механические характеристики материалов для нкт по api spec 5в, 5вс, 5вх

Группа прочности стали	Предел прочности при растяжении, МПа, не менее	Предел текучести при растяжении, МПа, не менее	Наименьшее удлинение при разрыве, %
H-40			29,5
J-55			24,0
С-75			19,5
N-80			18,5
Р-105			16,0

 

Конструкции резьбовых и иных уплотнительных элементов некоторых типов НКТ зарубежного производства изображены на рис. 1.2.13 - 1.2.15 [5, 6].

Рис. 1.2.13. Соединения насосно-компрессорных труб фирмы «Хандрил»: а — соединение FJ и А-95; б — соединение CS и РН-6

В последние годы получили применение так на­зы­вае­мые непрерывные наматываемые (безмуфтовые или гиб­кие) трубы длиной до 2500 м, а в некоторых слу­чаях — до 5500 м. Эти трубы выпускают­ся с прокатного стана полной строительной длины (или от­дельными бухтами длиной от 300 до 650 м, кото­рые соеди­няются между собой с помо­щью сты­ко­вой сварки) без промежуточных резьбовых сое­ди­не­ний и сматываются в бухту. Они спускаются в сква­жину со специального агрега­та, обычно смонти­ро­ванного на большегрузной автомашине.

За счет сил трения в протяжном устройстве агрегата колон­на непрерывных труб удерживается в скважине в подвешенном состоянии [7].

 

Рис. 1.2.14. Соединение насосно-компрессорных труб VAM фирмы «Вал у рек»

 

Рис. 1.2.15. Насосно-компрессорные трубы с приваренными замками, используемые в качестве бурильных труб малого диаметра (по стандартам АНИ):

1 — сварной шов; 2 — уплотнительное кольцо

 

Через такую колонну труб можно подавать жидкость в сква­жину для про­мыв­ки песчаных пробок, спускать оборудование для ремонтных и эксплуата­цион­ных работ. Естественно, что при таких непрерывных гибких трубах резко сокращается время спус­ка и подъема колонн, ликвидируются трудоемкие работы по свин­чиванию и развинчиванию резьбовых соединений.

К недостаткам относится громоздкость оборудования для спус­ка и подъема труб, так как радиус изгиба труб на барабане жела­тельно иметь больший для меньшей остаточной деформации труб. Однако работы, проведенные В. Н. Ивановским [2], показали возможность достаточного числа циклов пластичес­кой дефор­мации гибких труб без нарушения их работоспособности. В этом случае диаметр барабана агрегата можно сократить до 2...1,8 м. Остальные технологические трудности решаются в процессе прак­тического применения гибких труб.

Достаточно широко на нефтяных промыслах применялись НКТ, внутрен­няя поверхность которых покрыта стеклом, эпоксидными смолами. Менее распространены эмалированные трубы. Такие по­крытия применяются для защи­ты от отложения парафина на трубах и защиты от коррозии внутренней поверхности труб. Кроме того, они снижают на 20...30% гидравлические сопротивления потоку.

Покрытие стеклом обладает высокой теплостойкостью и дос­таточно проч­но при небольших деформациях труб. На поверх­ности стекла не откладывается парафин. Однако покрытие стек­лом имеет ряд недостатков. Один из них — обра­зование микро­трещин в стекле при покрытии им трубы. В результате образу­ются очаги коррозии металла и местного отложения парафина у трещин. В настоящее время отрабатывается технология покры­тия, уменьшающая тре­щи­нообразование. Второй недостаток — разрушение стекла при деформации труб. Причиной этого слу­жат различные модули упругости металла (0,21·10⁶ МПа) и стек­ла (0,057·10⁶ МПа). Вследствие этого при растяжении металла труб тонкому слою стекла передаются большие усилия, наруша­ющие его целост­ность. Это сказывается при больших глубинах подвески труб и их транспорти­ровке, когда трубы не предохра­нены от изгиба.

Чтобы в стекле не возникали напряжения выше допустимого, необходимо соблюдать следующее условие:

, (1.2.3)

где Р – допустимая нагрузка на трубы, определенная по условию сохранения проч­нос­ти стекла; σ _в.ст – предел прочности стекла; n – запас прочности (прини­маем равным 1,3...1,5); F _ст, F _тр – площади диаметрального сечения слоя стекла и труб, соответственно; Е _ст, Е _тр – соответственно модули упругости стекла и ма­те­риала труб.

Расчеты показывают, что при наиболее прочных марках стекла допусти­мые нагрузки на трубы 73x5,5 мм равны примерно 200 кН. Это означает, что длина колонны остеклованных труб ограничивается прочностью стеклянного покрытия. При спуске на НКТ скважинного центробежного насоса эта длина не должна превышать 1500...1700 м (при запасе прочности 1,3...1,5).

Покрытие труб эпоксидными смолами также хорошо защищает их от отложений парафина. Эпоксидные смолы эластичнее стекла, и при деформации труб смола не растрескивается. Но она имеет свои недостатки. Температура, при которой можно применять смолы, обычно невысокая — не более 60...80⁰С.

В последние годы расширяется применение эмалированных труб. Они обла­дают наиболее прочным покрытием (значительно прочнее стекла), высокой температуростойкостью, морозоустойчивостью и гладкой поверхностью, на которой парафин не откладывается. Для защиты НКТ от агрессивных сред трубы покрываются несколькими слоями эмали. Технология нанесения эмали значительно сложнее технологии покрытия стеклом и эпоксидной смолой.

Покрытие труб эмалями, стеклом и эпоксидной смолой рассматривается как эффективное средство борьбы с отложением парафина. Конкретный вид покрытия необходимо выбирать в зависимости от условий эксплуатации.

Общий недостаток покрытий в том, что внутренняя поверхность муфто­во­го соединения труб остается незащищенной. В этом месте можно устанавливать эластичные проставки, перекрывающие незащищенное место, или протектор­ные кольца, потенциал материала которых таков, что кольца корродируют сами, защищая от коррозии близко расположенные участки трубы. Однако применение таких мер создает дополнительные трудности.