fond

Проект 47.

Восстановление штанг и НКТ для нефтяных скважин.

Богатов Н.А.

Условия добычи нефти постоянно усложняются. Увеличивается число скважин на завершающей стадии эксплуатации, что снижает дебиты скважин, сопровождается повышением доли пластовой воды в добываемом продукте и усилением коррозионного воздействия на скважинное оборудование. Нефтедобывающие провинции смещаются на шельфы морей и в регионы с суровым арктическим климатом. Последовательно увеличивается глубина нефтяных скважин и усиливается биологическая коррозия оборудования. В совокупности перечисленные и другие причины и условия, усложняющие добычу нефти, вызывают возрастание материальных, финансовых и трудовых затрат в нефтебизнесе. В создавшихся условиях добычи нефти все болееактуальными приобретают вопросы разработки и реализации ресурсосберегающих технологий, направленные на снижение затрат на осуществление хозяйственной деятельности нефтяных компаний.

В порядке информации сообщаем, что компания ЗАО НПО «ТЭМП» специализируется на разработке ресурсосберегающих технологий и предлагает их заинтересованным организациям. В частности, в последние годы ЗАО НПО «ТЭМП» разработаны методы восстановления служебных свойств и увеличения эксплуатационного ресурса в 2-3 раза насосно-компрессорных труб (НКТ) и штанг насосных (ШН).

Восстановление служебных свойств насосно-компрессорных труб лейнированием

Насосно-компрессорные трубы (НКТ) в реальных условиях эксплуатации подвергаются механическим и коррозионным воздействиям, теряют свои служебные свойства и, после исчерпания эксплуатационного ресурса, выводятся из эксплуатации и заменяются новыми трубами. В России эксплуатируется 150 тыс. добывающих нефтяных скважин, эксплуатационный фонд НКТ составляет 3750 тыс. тонн. Трубные заводы России ежегодно изготавливают более 400 тыс. тонн НКТ. Из них 350 тыс. тонн направляются нефтяным компаниям.

Объем эксплуатационного бурения в нефтебизнесе РФ составляет около 15 млн. метров в год. На укомплектование новых скважин используется 150 тыс. тонн НКТ, остальные 200 тыс. тонн используются для замены изношенных. Стоимость НКТ для замены изношенных составляет около 10 млрд. рублей в год. Эти затраты на восстановление эксплуатационного фонда НКТ возможно сократить на 20-25 %, если организовать восстановление служебных свойств труб лейнированием.

Технология лейнирования изношенных НКТ состоит в следующем. После первого этапа эксплуатации новых НКТ их очищают от асфальтосмолопарафинистых отложений (АСПО), и в полость НКТ вводят тонкостенную трубу (лейнер) с нанесенным на ее наружную поверхность герметиком, затем совмещенные трубы совместно деформируют, осуществляют полимеризацию герметика и далее совершают операции, как это производится при изготовлении новых труб (нарезание резьбы, гидравлическое испытание и т.д.).

Опытно-промышленные партии лейнированных НКТ прошли испытания в промышленных условиях на четырех объектах, в том числе на двух нагнетательных, одной добывающей скважинах и на трубопроводе высокого давления подачи воды к нагнетательной скважине. Условия эксплуатации НКТ на всех объектах характеризуются как тяжелые.

Лейнированные НКТ эксплуатируются в течение 1,5-2 года. Периодический контроль качества лейнированных НКТ визуальным осмотром и гидроиспытанием, осуществляемые с подъемом труб из скважин с очисткой их от АСПО не выявил каких-либо нарушений их качества. После инспекции трубы продолжают эксплуатироваться в штатном режиме без замечаний.

Восстановление эксплуатационного фонда НКТ вследствие износа труб лейнированием в объеме до 100 тыс. тонн в год, вместо приобретения новых труб обеспечит:

1. Снижение финансовых затрат на приобретение новых НКТ на 20-25 % (примерно на 800-1000 млн. рублей.)

2. Увеличение эксплуатационного ресурса лейнированных НКТ в 2-3 раза в сравнении с новыми НКТ (за счет повышенной коррозионной стойкости лейнера и НКТ в целом).

3. Снижение энергоемкости восстановления эксплуатационного фонда НКТ более чем в 2 раза.

4. Уменьшение отложений АСПО в насосно-компрессорных колоннах (благодаря приданию внутренней поверхности лейнеров пониженной шероховатости: Rа= 0,5-0,6, а у новых НКТ Rа= 40-50).

5. Снижение эксплуатационных затрат на обслуживание нефтяных скважин (за счет повышения эксплуатационного ресурса лейнированных НКТ).

В качестве первого этапа реализации результатов разработанной технологии лейнирования НКТ было бы целесообразно организовать выпуск лейнированных НКТ в объеме 10-15 тыс. тонн в год, стоимостью до 100 млн. рублей. Срок окупаемости такого объекта составит 2,0-2,5 года.

Восстановление служебных свойств штанг насосных пластической деформацией

В нефтяной промышленности России более 60 тыс. нефтяных скважин оборудованы штанговыми насосами. Эксплуатационный фонд штанг насосных (ШН) составляет 18000 тыс. штанг (360 тыс. тонн). Вследствие воздействия многоциклических механических нагружений, усиленных коррозионными процессами, штанги изнашиваются, утрачивают свои эксплуатационные свойства и заменяются новыми (около 600-700 тыс. ШН в год).

ЗАО НПО «ТЭМП» разработана технология восстановления физико-механических свойств штанг. В процессе осуществления технологических операций штанги очищаются от асфальтосмолопарафинистых отложений (АСПО), нагреваются до температуры 1250ºС, прокатываются (например, с диаметра 22 мм до диаметра 19 мм или 16 мм). При этом все поверхностные дефекты, образовавшиеся на поверхности штанг на первой стадии их эксплуатации, залечиваются до состояния требований стандарта к качеству поверхности новых штанг. Прокатку штанг осуществляют в режиме высокотемпературной механической обработки (ВТМО), с последующим высокотемпературным изотермическим отпуском.

Технология восстановления служебных свойств штанг обеспечивает высокий уровень механических характеристик, приведенных в таблице.

Таблица
Механические характеристики штанг насосных их стали 20Н2М восстановленных пластической деформацией в сравнении с требованиями отечественных и зарубежных стандартов, установленных к новым штангам

Приведенные в таблице данные показывают, что уменьшение площади поперечного сечения с 380 мм2 до 283 мм2 (прокатка с диаметра 22 мм до 19 мм), т.е. на 25%, с большим запасом компенсируется повышением прочностных свойств металла штанг (предел текучести с 41,9 кгс/мм2 увеличивается до 70 кгс/мм2, т.е. на 40 %).

Прочностные характеристики ШН класса «К» в результате технологии восстановления повышаются до уровня требований класса «Д» и не уступают по этим показателям зарубежным штангам класса «Д» по стандарту США APJ,11В и стандарту Австрии SBS. А пластические свойства восстановленных штанг (относительное удлинение, ударная вязкость) превышают требования отечественных и зарубежных стандартов в 2,0-2,5 раза.

Две партии штанг, восстановленных пластической деформацией, прошли испытания в промышленных условиях. В течение года эксплуатации одна штанговая колонна наработала 1300 тыс. циклов качаний с амплитудой 2,5 м, а вторая колонна 2500 тыс. циклов качаний с амплитудой 3-4 м. Инспекция опытных штанг после года эксплуатации не выявила каких-либо дефектов штанг, они продолжают работать в штатном режиме без замечаний.

Организация восстановления служебных свойств штанг пластической деформацией в промышленных масштабах (до 300 тыс. штанг в год) вместо приобретения новых штанг обеспечивает:

1. Снижение финансовых затрат на восстановление эксплуатационного фонда штанг на 350 млн. рублей в год.

2. Снижение расхода энергии на осуществление циклов качаний штанговых колонн на 25% (от снижения веса штанг на 25%).

3. Снижение эксплуатационных расходов на обслуживание штанговых колонн благодаря более высоким физико-механическим свойствам восстановленных штанг по сравнению с новыми (увеличение прочности σт на 40% при уменьшении площади поперечного сечения ШН на 25%).

4. Окупаемость инвестиций на организацию восстановления служебных свойств штанг в промышленных объемах (до 300 тыс. штанг в год) в течение 8-10 месяцев с момента ввода объекта в эксплуатацию.