Трубы НКТ: что это? Размеры, группы прочности и ответы на распространенные вопросы

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!