Сторонним людям может казаться, что качать нефть и газ – это легко и прибыльно. На самом деле этот вид деятельности может считаться одним из самых ответственных и сложных. Поэтому как к людям, так и к оборудованию тут предъявляются особые требования.
Трубы НКТ: что это? Насосно-компрессорные трубы (НКТ) служат для обеспечения работы нефтяных и газовых скважин. Они используются для создания магистралей высокого давления и бесперебойной транспортировки жидкостей и газов к поверхности, в жёстких условиях буровых станций.
Давайте разберём, для чего нужны трубы НКТ, какими свойствами должен обладать этот тип труб, расскажем про их возможные диаметры, про материалы изготовления, и ответим на самые популярные вопросы.
Чем насосно-компрессорные трубы отличаются от обычных?
Можно сказать, что НКТ труба – это участок составного трубопровода. Составного потому, что отдельные НКТ-трубы соединяются между собой посредством муфт и резьбовых соединений. В результате получается упругая и герметичная несущая конструкция, способная выдержать огромные нагрузки, при которых осуществляется транспортировка добываемых в продуктивной зоне жидкостей и газов к поверхности скважины. Главным отличием НКТ от традиционных труб является мобильность – участок трубопровода, выполненного из НКТ можно заменить, а также можно легко увеличивать его общую протяжённость.
Для обеспечения непрерывной работы бурового оборудования трубы насосно-компрессорные должны обладать:
- надёжным и быстрым соединением друг с другом;
- должной прочностью и упругостью (зависит от марки стали и термообработки);
- необходимой точностью размеров для обеспечения герметичности.
Расскажем о каждом из этих пунктов по порядку.
Соединение НКТ
Какие бывают трубы НКТ по типу соединений? Существует два типа соединений таких труб – это резьбовое и с помощью муфты.
Особенность конструкции соединений НКТ с резьбой закругленного (треугольного) профиля состоит в том, что соединение резьбы осуществляется на боковых сторонах профиля. Необходимая герметичность соединения достигается уплотнением в зазорах резьбовой смазки при завинчивании механическим способом.
Соединение муфтой является высокогерметичным. Герметичность соединения при этом достигается конусовидными уплотнительными поверхностями, расположенными за резьбой со стороны меньших диаметров. В соединении предусмотрен контакт по внутренним упорным торцам, фиксирующий заданный натяг при закреплении соединения.
Эти типы соединения двух труб делают его не только герметичным, но и равнопрочным с телом труб. То есть трубопровод из НКТ имеет по всей своей протяжённости одинаковые характеристики.
Прочность и упругость
Так как работа элементов нефтегазоносного оборудования связана с высокими нагрузками, давлением, воздействием агрессивных сред, а также с повышенной ответственностью, то к НКТ предъявляются значительные прочностные требования. Эти трубы изготавливаются по бесшовной технологии и дополнительно проходят стадии закалки и отпуска. Термообработка придаёт трубе необходимую упругость (способность после изгиба возвращаться в начальное состояние) и позволяет ей работать в искривленных и сложных по профилю скважинах (а надёжное соединение обеспечивает даже при изгибах надлежащую герметичность).
Из какой стали делают трубы НКТ? Материалом для них является высококачественная углеродистая сталь, обычно это марка 30ХМА и её аналоги. Она содержит в среднем 0,3% углерода, по 1% хрома и молибдена. Буква «А» в конце марки означает, что сталь высококачественная. Также для муфт может использоваться сталь 30 – нелегированная специальная, которая обычно применяется в промышленности для изготовления тяг, траверсов, рычагов, валов, звездочек, шпинделей, цилиндров прессов.
Иногда у нас интересуются, можно ли варить трубу НКТ? Весь смысл этих труб в том, что они соединяются друг с другом без сварки, и обладают равной прочностью по всей протяжённости трубопровода. Поэтому варить их не требуется. Но на вопрос ответим – да. Трубу НКТ варить можно. Сталь 30ХМА относится к ограниченно свариваемым – сварка возможна при дополнительном подогреве металла.
Интересно, что качественный материал, прошедший процедуру закалки и отпуска, нужен не только для обеспечения устойчивости к нагрузкам, но и для того, чтобы уменьшить вес трубы. Чем прочнее материал, тем меньше его требуется, и тем тоньше можно делать стенки. А чем меньше вес трубы НКТ, тем теоретически глубже может быть скважина.
В стандартах по металлу НКТ труб всегда указывается группа прочности. Какие группы прочности труб НКТ существуют? Трубы гладкие и муфты к ним обычно изготавливают из сталей по группам прочности К, Е, Л, М; а трубы с высаженными концами – из стали групп прочности Д, К, Е, Л, М (см. таблицу ниже).
Таблица групп прочности сталей, применяемых в производстве насосно-компрессорных труб
Показатель
(не менее) |
Группы прочности стали | ||||||
Д | К | Е | Л | М | Р | Т | |
Временное сопротивление | 637 | 687 | 735 | 784 | 882 | 980 | 1078 |
Предел текучести | 373 | 490 | 539 | 637 | 735 | 882 | 980 |
Относительное удлинение | 16-12 | 12-10 | 12-10 | 12-10 | 12-10 | 12-10 | 12-10 |
Относительное сужение после разрыва | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
Ударная вязкость | 39.2 | 39.2 | 39.2 | 39.2 | 39.2 | 29.4 | 29.4 |
Однако даже из самой лучшей стали можно сделать не самый качественный продукт, поэтому на линии производства НКТ обязательно проводятся такие мероприятия как:
- контроль геометрических параметров;
- гидроиспытания;
- магнитолюминисцентный контроль концов труб;
- ультразвуковой контроль.
Тут стоит отметить, что по требованию действующих стандартов все 100% произодимых насосно-компрессорных труб должны пройти этот комплекс испытаний.
Точность размеров
Так как соединение труб должно быть плотным и герметичным даже в условиях высоких нагрузок, то именно труба НКТ – это тот тип труб, где строго соблюдаются все размеры, иногда до долей миллиметра. Для того чтобы обеспечить такую точность, труба три раза подгоняется под размер, проходя процедуру калибровки, а также тёплой и холодной правки. Именно таким образом можно выдержать строгий стандарт.
Давайте поговорим о том, какие размеры НКТ труб существуют.
Стандартный диаметр трубы НКТ – от 27 мм до 114 мм. От диаметра зависит и толщина стенки, и длина трубы.
Если в трубе диаметром 27 мм толщина стенки составляет 3 мм, то в трубе диаметром 114 мм толщина стенки может составлять несколько типоразмеров: 7 мм для стандарта ГОСТ 633-80 и APIspec 5 CT, и 8,5-10,0-11,0-13,0-14,5-16.0 мм для стандарта ГОСТ Р52203-2004.
Длина трубы также зависит от типа изделия и лежит в пределах 6,1 -10,5 метров, но по требованию заказчика может быть увеличена до 11м. Стоит сказать, что все размерности труб определяются совместимостью с оборудованием буровой.
Мы много рассказали об основных характеристиках насосно-компрессорных труб и о том, какими они бывают, давайте расскажем теперь, как мы их производим.
Производство насосно-компрессорных труб
Ежегодно освоение новых залежей нефти и газа приводит к увеличению глубин и усложнению профилей скважин, и как следствие, влияет на рост спроса на трубы с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Для того чтобы создавать НКТ трубы, полностью отвечающие самым жёстким требованиям, производители разогревают бесшовные трубы заданных размеров до 880 С°, а затем производим их закалку в масле, с последующим отпуском (вторичным нагревом) до 540 C°, для снятия внутренних напряжений и увеличения упругости металла. После чего начинается процесс калибровки труб валиками, а затем тёплая правка, последующее охлаждение, и холодная правка до точного соответствия размерам. После этого все трубы отправляются на электромагнитный (вихретоковый) контроль, который позволяет отбраковать изделия, если в их структуре есть дефекты – трещины, раковины, вредные включения.
Далее на линии производства трубы пройдут ещё три вида контроля качества, в том числе на специальном стенде проводится опрессовка труб НКТ, с проверкой герметичности тела и резьбовых концов. На конечном этапе трубы пройдут маркировку и отправятся к заказчику (дополнительно мы можем проводить специальную антикоррозионную обработку, которая значительно увеличивает срок эксплуатации НКТ).
Тем, кто желает подробнее ознакомиться с линейкой размеров НКТ, изучить действующие на производстве стандарты и положения, рекомендуем перейти на нашу вкладку каталога насосно-компрессорных труб, а тем, кто желает узнать, сколько стоит труба НКТ, на вкладку «Контакты». Гарантируем, что наше предложение будет гораздо выгоднее, чем у ближайших конкурентов!