Насосно-компрессорная стальная труба и колонна насосно-компрессорных стальных труб


 


Владельцы патента RU 2506459:

Боровков Дмитрий Владимирович (RU)

Группа изобретений относится к области добычи нефти и газа, в частности к конструкции труб. Насосно-компрессорная стальная труба содержит выполненную на своих концах наружную резьбу для соединения насосно-компрессорных стальных труб между собой посредством муфт. Со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорная стальная труба выполнена с покрытием из силикатной эмали и в покрытии сформирован кольцевой участок из расплава силикатной эмали, насыщенной оксидами железа, над которым сформирован промежуточный кольцевой силикатно-эмалевый участок слоя покрытия с газовыми включениями, заполненными оксидами углерода и водородом. Также сформирован верхний кольцевой участок покрытия с огненно-полированной поверхностью силикатной эмали. Температурный коэффициент линейного расширения покрытия из силикатной эмали составляет от 0,6 до 0,97 от температурного коэффициента линейного расширения стали, из которой изготовлена насосно-компрессорная стальная труба. Описана конструкция колонны насосно-компрессорных стальных труб. Изобретение повышает надежность соединения труб в колонну. 2 н.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области добычи нефти и газа, в частности к конструкции труб, которые используют для добычи нефти из скважин.

Известна насосно-компрессорная металлическая труба в составе колонны труб, содержащая соединенные между собой в колонну трубы, причем каждая труба имеет на концах средство для соединения труб между собой (см., патент US 2002/0096335 A1, 25.07.2002).

Данная насосно-компрессорная труба изготовлена из алюминиевого сплава, что позволяет обеспечить хорошие весовые и прочностные характеристики. Однако и в этом случае не удается избежать образования отложений на внутренней поверхности колонны труб, что снижает эффективность добычи нефти из скважин.

Известна колонна насосно-компрессорных труб, содержащая стальные металлические трубы, соединенные между собой (см., международную заявку WO 02/063128 A1, 15.08.2002).

Колонну труб формируют путем связки в пучок различного рода труб для транспортировки углеводородов, подачи инжекционной воды или газа для эрлифта.

Однако при транспортировке нефти, например, содержащей много парафина, на внутренней поверхности труб происходит образование отложений, которые забивают трубы, что приводит к остановке добычи нефти из скважины.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является насосно-компрессорная труба, содержащая выполненные на концах трубы средства для соединения труб между собой, при этом для предотвращения или снижения асфальто-смолистых отложений со стороны внутренней поверхности трубы выполнено силикатно-эмалевое покрытие, причем толщина покрытия составляет 0,10-1,0 мм, а средство соединения между собой труб выполнено в виде выполненной на наружной поверхности трубы резьбы (см. свидетельство на полезную модель RU №31256, 27.07.2003).

Из этого же свидетельства известна колонна насосно-компрессорных металлических труб, содержащая соединенные между собой с помощью муфт в колонну трубы, причем для предотвращения или снижения асфальто-смолистых отложений со стороны внутренней поверхности колонны труб, последние, образующие верхнюю часть колонны труб, покрыты эмалью, толщина покрытия которого составляет 0,10-1,0 мм, в качестве покрытия используют силикатно-эмалевое покрытие, а длина участка колонны труб, покрытых эмалью со стороны внутренней поверхности, составляет от 0,05 до 1,0 общей длины, расположенной в скважине, колонны труб.

Задачей изобретения является повышение эффективности использования насосно-компрессорных труб в составе колонны труб путем предотвращения процесса образования сколов и трещин в покрытии из силикатной эмали в процессе эксплуатации и защита от коррозии внутренней поверхности насосно-компрессорных труб.

Технический результат заключается в повышении надежности эксплуатации насосно-компрессорных стальных труб в составе колонны труб за счет предотвращения, а в ряде случаев резкого снижения образования трещин и сколов покрытия и, как следствие, предотвращение асфальтено-смолисто-парафинистых отложений (АСПО) и гидратных пробок со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорных стальных труб как в скважине, так и на поверхности.

Указанная задача в части насосно-компрессорной стальной трубы решается, а технический результат достигается за счет того, что насосно-компрессорная стальная труба содержит выполненную на своих концах (как гладких, так и высаженных наружу) наружную резьбу для соединения насосно-компрессорных стальных труб между собой посредством муфт, причем со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорная стальная труба выполнена с покрытием из силикатной эмали, а толщина покрытия составляет 0,1-0,5 мм, при этом со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорной стальной трубы в покрытии сформирован кольцевой участок из расплава силикатной эмали насыщенной оксидами железа толщиной 2,5%-25% от общей толщины слоя покрытия, над которым сформирован промежуточный кольцевой силикатно-эмалевый участок слоя с газовыми включениями, заполненными оксидами углерода и водородом, толщиной 70%-95% - от общей толщины слоя покрытия, а над последним сформирован верхний кольцевой участок покрытия с огненно-полированной поверхностью силикатной эмали толщиной 2,5%-25% от общей толщины слоя покрытия, причем температурный коэффициент линейного расширения изготовленного на внутренней поверхности насосно-компрессорной стальной трубы покрытия из силикатной эмали составляет от 0,6 до 0,97 от температурного коэффициента линейного расширения стали из которой изготовлена насосно-компрессорная стальная труба.

Указанная задача в части колонны насосно-компрессорных стальных труб решается, а технический результат достигается за счет того, что колонна насосно-компрессорных стальных труб содержит соединенные между собой в колонну муфтами насосно-компрессорные стальные трубы с наружной резьбой на концах, при этом со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорных стальных труб, последние, образующие верхнюю часть колонны насосно-компрессорных стальных труб, выполнены с покрытием из силикатной эмали, а длина сборки из насосно-компрессорных стальных труб покрытых силикатной эмалью со стороны внутренней поверхности, составляет от 0,05 до 1,0 общей длины расположенной в скважине колонны насосно-компрессорных стальных труб, при этом толщина покрытия составляет 0,1-0,5 мм, причем со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорных стальных труб в покрытии сформирован кольцевой участок из расплава силикатной эмали, насыщенной оксидами железа толщиной 2,5%-25% от общей толщины слоя покрытия, над которым сформирован промежуточный кольцевой силикатно-эмалевый участок слоя с газовыми включениями, заполненными оксидами углерода и водородом, толщиной 70%-95% - от общей толщины слоя покрытия, а над последним сформирован верхний кольцевой участок покрытия с огненно-полированной поверхностью силикатной эмали толщиной 2,5%-25% от общей толщины слоя покрытия, причем температурный коэффициент линейного расширения покрытия из силикатной эмали составляет от 0,6 до 0,97 от температурного коэффициента линейного расширения стали из которой изготовлена насосно-компрессорная стальная труба.

Изучение физико-химических и механических свойств различных составов сплавленных эмалей выявило технологические параметры производства эмали и ее характеристики (понижение температуры сплавления и обжига; плотная микро- и макроструктура в виде новых сложных химических соединений и связей), регулируя которые можно сплавлять эмали с заданным химическим составом и требуемым комплексом механических и эксплуатационных свойств покрытия силикатной эмалью с учетом материала эмалируемого изделья, в том числе содержания в стальном изделии углерода. В ходе проведенного исследования была выявлена возможность формировать в слое нанесенной на насосно-компрессорную стальную трубу силикатной эмали кольцевых участков различающихся по толщине и составу. Путем регулировки времени выдержки и температуры формируется взаимодействующий с внутренней поверхностью насосно-компрессорной стальной трубы кольцевой участок, причем чем ниже вязкость эмали, тем выше адгезия по отношению к внутренней стальной стенке насосно-компрессорной трубы, а чем более развит этот слой, тем выше прочность сцепления (адгезия) покрытия.

Указанная регулировка неразрывно связана с формированием следующего кольцевого участка, причем можно предварительно отжечь внутреннюю металлическую поверхность насосно-компрессорной трубы и, тем самым резко уменьшить содержание углерода в поверхностном слое и таким образом уменьшить количество пузырьков. Можно делать сухое эмалирование без глины и воды, что также позволяет уменьшить количество пузырьков, а регулируя время выдержки увеличиваем или уменьшаем размер пузырьков. Кроме того, на распределение пузырьков оказывает влияние вязкость силикатной эмали.

Верхний с огненно-полированной поверхностью силикатной эмали участок покрытия с увеличенной электроотрицательностью (лиофильностью) позволяет практически полностью исключить асфальтено-смолисто-парафинистые отложения (АСПО) и образование гидратных пробок со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорных стальных труб.

Известно, что насосно-компрессорные трубы в процессе эксплуатации испытывают следующие воздействия: изгибы внутри скважины сжатие и скручивание концевых участков под резьбой воздействие агрессивных сред таких как закачиваемых в пласт кислот или откачиваемой из скважины пластовой жидкости с содержанием кислот, сероводорода и иных агрессивных составляющих, воздействие тяжелых фракций нефти, стремящихся выкристаллизовываться на внутренней поверхности насосно-компрессорных труб по мере понижения температуры и выделения растворенного в нефти газа.

Каждый из описанных выше участков покрытия таким образом исполняет свою работу: участок покрытия, взаимодействующий со стенкой, отвечает за степень адгезии - прочность сцепления покрытия со стальной внутренней стенкой, следующий слой с пузырьками за гибкость слоя покрытия - дает пластичность покрытию, а верхний участок с гладкой наружной поверхностью обеспечивает коррозионостойкость и предотвращает налипание АСПО. Причем установлено, что наилучшие результаты достигнуты при указанных выше толщинах участков покрытия и приведенных соотношениях ТКЛР, причем указанные диапазоны толщин и ТКЛР гарантируют сплошность покрытия до значений 0,95-0,98 предела текучести металла стальных насосно-компрессорных труб.

Процесс эксплуатации сводится к периодическому контролю подачи добываемой из скважины среды. При снижении производительности принимается решение к прочистке труб скребками или к подъему колонны насосно-компрессорных труб для проведения очистки внутренней поверхности от образовавшихся отложений.

Настоящее изобретение может быть использовано в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где имеются проблемы к зарастанию внутренней поверхности колонны труб различного рода отложениями.

1. Насосно-компрессорная стальная труба, содержащая выполненную на своих концах (как гладких, так и высаженных наружу) наружную резьбу для соединения насосно-компрессорных стальных труб между собой посредством муфт, причем со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорная стальная труба выполнена с покрытием из силикатной эмали, отличающаяся тем, что толщина покрытия составляет 0,1-0,5 мм, при этом со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорной стальной трубы в покрытии сформирован кольцевой участок из расплава силикатной эмали насыщенной оксидами железа толщиной 2,5-25% от общей толщины слоя покрытия, над которым сформирован промежуточный кольцевой силикатно-эмалевый участок слоя покрытия с газовыми включениями, заполненными оксидами углерода и водородом, толщиной 70-95% от общей толщины слоя покрытия, а над последним сформирован верхний кольцевой участок покрытия с огненно-полированной поверхностью силикатной эмали толщиной 2,5-25% от общей толщины слоя покрытия, причем температурный коэффициент линейного расширения изготовленного на внутренней поверхности насосно-компрессорной стальной трубы покрытия из силикатной эмали составляет от 0,6 до 0,97 от температурного коэффициента линейного расширения стали, из которой изготовлена насосно-компрессорная стальная труба.

2. Колонна насосно-компрессорных стальных труб, содержащая соединенные между собой в колонну муфтами насосно-компрессорные стальные трубы с наружной резьбой на концах, при этом со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорных стальных труб последние, образующие верхнюю часть колонны насосно-компрессорных стальных труб, выполнены с покрытием из силикатной эмали, а длина сборки из насосно-компрессорных стальных труб, покрытых силикатной эмалью со стороны внутренней поверхности, составляет от 0,05 до 1,0 общей длины расположенной в скважине колонны насосно-компрессорных стальных труб, отличающаяся тем, что толщина покрытия составляет 0,1-0,5 мм, причем со стороны внутренней поверхности насосно-компрессорных стальных труб в покрытии сформирован кольцевой участок из расплава силикатной эмали, насыщенной оксидами железа толщиной 2,5-25% от общей толщины слоя покрытия, над которым сформирован промежуточный кольцевой силикатно-эмалевый участок слоя покрытия с газовыми включениями, заполненными оксидами углерода и водородом, толщиной 70-95% - от общей толщины слоя покрытия, а над последним сформирован верхний кольцевой участок покрытия с огненно-полированной поверхностью силикатной эмали толщиной 2,5-25% от общей толщины слоя покрытия, причем температурный коэффициент линейного расширения покрытия из силикатной эмали составляет от 0,6 до 0,97 от температурного коэффициента линейного расширения стали, из которой изготовлена насосно-компрессорная стальная труба.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано при изготовлении трубчатых материалов (труб) из металла, пластмассы, резины, стекла, комбинаций этих материалов, с покрытием и без покрытия для различных трубопроводов и трубчатых каналов связи.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к изготовлению стальной трубки, используемой в качестве топливопровода высокого давления. .

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано при производстве труб с внутренним покрытием. .

Изобретение относится к области трубопроводного транспорта и может быть использовано при производстве труб с внутренним покрытием. .
Изобретение относится к области металлургии, а именно к легированным сталям, предназначенным для изготовления насосно-компрессорных и обсадных труб, а также скважинного оборудования, эксплуатирующихся в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к обсадным и насосно-компрессорным трубам, предназначенным для эксплуатации в агрессивных средах, содержащих сероводород и углекислый газ.

Изобретение относится к области производства труб. .

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и может быть использовано при прокладке трубопроводов по дну водоемов и по заболоченной местности.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности при сооружении трубопроводов для транспортировки продуктов нефтедобычи, технологических жидкостей и химически агрессивных сред.

Изобретение относится к трубопроводной технике, а именно к трубам с балластным покрытием, используемым при прокладке трубопроводов по дну водоемов. .

Изобретение относится к насосной технике и может быть использовано в конструкциях насосов, работающих в наклонных или горизонтальных скважинах. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к созданию плунжерных насосов сверхвысокого давления, которые используются в качестве силового агрегата высокопроизводительных гидрорезных комплексов: при водоструйной резке и очистке, вырезании изделий сложного контура из листового материала (металл, пластмассы, керамика и др.); при точной резке строительных материалов (бетон, стекло); при резке и очистке трубопроводов; при резке поделочного и облицовочного камня; при резке горных пород при проходке шахт, разрезании корпусов снарядов и вымывании взрывчатых веществ в целях их дальнейшего использования в хозяйстве; при разрезании корпусов подводных лодок при их утилизации, при резке оборудования и трубопроводов при выводе из эксплуатации реакторов в атомной энергетике, а также в других отраслях, использующих высоконапорные насосные установки с рабочим давлением, равным или большим 100 МПа.

Изобретение относится к оборудованию для добычи нефти штанговыми насосами. .

Изобретение относится к плунжерным насосам, у которых в качестве привода используются устройства, обеспечивающие плунжеру возвратно-поступательное движение. .

Изобретение относится к области гидромашиностроения, в частности к устройству объемных насосов. .

Изобретение относится к насосу подкачки и может быть использовано в оборудовании системы питания топливом автотранспортного средства. .

Изобретение относится к насосостроению, в частности к высоконапорным насосам. .

Изобретение относится к уплотнительной технике. Уплотнение содержит опорное тело в форме несущего кольца с аксиальной секцией и радиальной секцией, которая соединяется с аксиальной секцией, и уплотнительное кольцо, которое помещается или располагается на несущем кольце и которое охватывает аксиальную секцию. Из уплотнительного кольца сформирована уплотнительная кромка для прикладывания вплотную к элементу механизма, предназначенному для уплотнения. Скрепление материала между опорным телом и уплотнительным кольцом достигается за счет использования адгезивного продукта, который располагается между несущим кольцом и уплотнительным кольцом. Несущее кольцо выполнено из металла, имеющего высокий предел текучести, а уплотнительное кольцо выступает за пределы свободного конца аксиальной секции и образует, таким образом, выступающую часть. Описан вариант выполнения уплотнения. Изобретение повышает надежность уплотнения. 2 н. и 20 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх