Насосно-компрессорные трубы (НКТ) – основа коммуникаций в нефтегазовой отрасли. Функционирование нефтяной и газовой отрасли, геологоразведки и бурение артезианских колодцев невозможно без надежного специализированного оборудования. Эти изделия используют не только в нефтегазовой отрасли, но и для подачи воды из артезианских колодцев и при транспортировке сжатого воздуха под давлением.
Насосно-компрессорные трубы применяют в нефте- и газодобывающей отрасли для транспортировки агрессивных сред
Производство
Для производства насосно-компрессорных труб используют высокопрочные марки стали, в состав которых входит увеличенное количество углерода. Часто используемой является сталь 30ХМА. Требование обусловлено необходимостью в защите стенок магистралей от окисления химическими агрессивными средами и самих добываемых и перегоняемых жидкостей и газов.
Производство труб НКТ в России регламентирует ГОСТ 633-80. Документ определяет несколько групп этих изделий:
- НКТ (стандарт) – это классические трубки с муфтовым соединением. Они обеспечивают герметичность сетей при внутреннем давлении до 50 МПа;
- НКТ-В – это трубы, соединительная резьба которых вынесена наружу (высажена);
- НКБ – это насосно-компрессорные трубки с вынесенной соединительной резьбой, которые собирают в магистраль без использования муфты;
- НКМ – с муфтовым соединением высокой герметичности для особо важных участков и веществ.
ГОСТ определяет размер, вес трубы НКТ, необходимые испытания и другие условия производства, контроля качества и хранения.
Основные требования по стандартизации труб НКТ
Насосно-компрессорные трубы (НКТ) – основа коммуникаций в нефтегазовой отрасли. Они отличаются высокой надежностью и прочностью. Соединительные муфты и гладкие заготовки выпускаются из прочной стали марок Д, Е, К, Л и М.
Все требования по выпуску изделий предусмотрены нормами ГОСТа 633-80, по которому профильные предприятия выпускают следующие разновидности:
- стандартные НКТ трубы с соединительными муфтами;
- высокогерметичные изделия НКМ;
- с высаженными наружу резьбами НКТ-В;
- безмуфтовые трубы НКБ.
Допускается выпуск изделий по ТУ (техническим условиям предприятия):
- с повышенной устойчивостью к предельно низким температурам для эксплуатации в северных регионах – ТУ 14-3-1282-84 и 14-3-1588-88.
- хладостойкие элементы с повышенной устойчивостью к повреждениям (коррозии) от подачи сред с повышенным содержанием сероводорода и кислотных паров – ТУ 14-161-150-94 и 14-161-173-97.
- изделия повышенной пластичности, снабженные соединительным узлом из полимеров – ТУ 14-3-1722-91.
Внимание! На небольшом удалении от торца изделия, где должна быть муфта, обязательно должна быть маркировка в виде клейма.
Клеймо содержит такую информацию:
- дата выпуска (год и месяц);
- толщина стенки и сечение (в мм);
- маркировка стали по прочности (буквенное обозначение);
- товарный знак выпускающего предприятия.
Одним из типов НКТ труб являются изделия с повышенной устойчивостью к коррозии
Стандартные диаметры изделий данного сегмента – от 27 мм до 114 мм. Самые востребованные изделия – по 73 мм, 89 мм и 114 мм, и каждой группе соответствует заявленная в таблицах толщина стенки и марка стали. Например, труба НКТ, размеры:
- 27 мм – толщина стенки 3 мм;
- 48 мм – 4 мм;
- 60 мм – 5 мм;
- 89 мм – 8 мм;
- 102 мм – 6,5 мм;
- 114 мм – 7 мм.
Оформляя заказ с менеджерами, важно указать, для какого типа скважин приобретаются эти изделия – на воду, газ или нефть, что поможет сделать оптимальный выбор. При покупке обязательно требовать у изготовителя или поставщика сертификаты на весь товар, включая соединительные муфты, где оказанные параметры должны совпадать с маркировкой изделий.
Характеристики
Основные требования к трубам НКТ:
- высокая устойчивость к агрессивным средам, вызывающим коррозию металла, а также окисление транспортируемых сред;
- устойчивость к воздействию низких и высоких температур;
- пластичность необходима изделиям для регулирования целостности магистрали при ее нагреве/остывании и при колебаниях внутреннего давления. Параметр обеспечивается наличием пластиковых соединений на разных участках трубопровода;
- абсолютная герметичность;
- проходимость веществ в просвете трубы.
Эти качества регламентируют разные документы – ГОСТ и отдельные ТУ, которые есть на каждом предприятии – изготовителе.
Размеры НКТ трубы прописаны в сортаменте государственного стандарта:
- условный диаметр (внешний, округленный до целого значения) – 27…114 мм;
- длина – 6…10 м (мерная и немерная), может корректироваться по потребности заказчика.
Каждое изделие, отпускаемое с конвейера, имеет клеймо, из которого можно узнать все определяющие характеристики: диаметр трубы нкт, толщину стенки, величину сопротивления, марку или тип стали, наименование завода-изготовителя.
Характеристики насосно-компрессорных труб
Трубы для насосно-компрессорной установки должна быть высокого качества, чтобы справиться с функционалом и высокой нагрузкой. Исключены повреждения, нарушение целостности, расслоения или трещины, которые могли бы привести к их разгерметизации. Внутри самой скважины не должно быть разрывов или смещений, чтобы как можно дольше обходиться без капитального ремонта скважины и оборудования. Эти изделия можно использовать и для подачи воды из автономной скважины. Еще одно применение трубы НКТ – нагнетание воздушной среды для прочистки скважины методом продува.
К изделиям такого класса предъявляются высокие требования по качеству
Поскольку такие детали часто контактируют с агрессивной средой снаружи, внутри – высокое давление, поэтому должны отличаться:
- устойчивостью к коррозии;
- износостойкостью;
- абсолютной герметичностью;
- отличной проходимостью по стволу (гладкие).
Стандарт – в пределах 6-10,5 м, по требованию заказчика могут быть длиннее на 1 метр, то есть — 11,5 м. Промышленный выпуск труб НКТ налажен по ГОСТу, где размеры оговорены и описаны в таблицах.
Продукцию данного образца выпускают 2-х типов:
- с гладкими торцами;
- с наружной резьбой.
Обработанные на соединениях трубы НКТ имеют наибольшую защиту от разгерметизации и коррозии. Резьбы дополнительно снабжены особой смазкой для обеспечения абсолютной герметичности монтажа. Визуально они отличаются тем, что на концах есть внешняя резьба с покрытием, чтобы торцы двух труб соединять специальной муфтой.
Гарантия герметичности коммуникаций при стандартной нагрузке – муфтовое соединение труб. Обычное давление в системе – в пределах 50 МПа, при этом используют специальную трапецеидальную резьбу.
Области применения
Трубы НКТ используют как по прямому, так и не по прямому назначению. Изначально они предназначены для нефтедобывающей отрасли:
- комплектация нефтяных и газовых скважин;
- скважины добычи битума;
- нагнетающие трубопроводы.
Специфика применения определила материал НКТ труб, отличающийся высокими эксплуатационными показателями. Со временем изделия стали использовать не по назначению:
- обустройство водопроводов в частном и многоквартирном строительстве;
- использование в качестве опорных конструкций для установки фундаментов, заборов и других вертикальных сооружений.
Из НКТ изготавливают винтовые сваи разной несущей способности, приваривая к трубе лопасти.
Как происходит ремонт НКТ?
Насосно-компрессорная труба со специальным покрытием служит дольше. Время от времени она требует очистки в виде химической обработки или механического удаления отложений. Они направлены на удаление асфальтенов, смол, а также парафинов. Помимо указанных методов очистки также применяется магнитный, тепловой способ и депарафинизация.
В некоторых случаях самой очистки недостаточно и требуется ремонт, включающий широкий перечень этапов по восстановлению эксплуатационных характеристик материала. Ремонт насосно-скважинного оборудования может проводиться с трубами, размеры которых составляют 60, 73, 89, 102, 114 мм в диаметре.
Их ремонт включает такие этапы:
- Отбраковка изделия путем визуального контроля.
- Очистка изделия водой.
- Механическое удаление загрязнений по внутренней поверхности изделия.
- Шаблонирование.
- Выявление и устранение дефектов изделия.
- Токарная обработка — включает перенарезку резьбы, а также ремонт и очистку муфты.
- Муфтонаворот.
- Испытание системы посредством воды.
- Проверка на прочность.
- Обязательная маркировка изделий.
- Обработка муфтовой и ниппельной части смазочным составом.
Муфтовая труба НКТ
Чтобы ремонт материала имел более длительный эффект, применяют специальные напыления. Его поверхность обрабатывают диффузионным цинковым покрытием, которое демонстрирует высокую адгезию к железу и отталкивающий эффект к парафинам. Это покрытие способно продлить срок службы системы в 3-5 раз.
Технические характеристики
Согласно ГОСТу, размеры изделия варьируются от 6 до 10.5 метров. При эксплуатационной потребности возможно удлинение изделия до 11.5 метров. Размеры их условного наружного диаметра составляют 60; 73; 89; 114 мм. Размеры толщины стенок изделия могут колебаться в пределах 5,0; 5,5; 6,5; 7,0 мм.
Изготавливаются изделия из стали НКТ 20, НКТ 30 и стали НКТ 30ХМА. При производстве изделий исключаются любые дефекты. После их обнаружения изделие отправляется на переработку. Ее прочность характеризуется группами Д, К, Е. В процессе изготовления каждая единица изделия должна проверяться на растяжение, прочность, твердость, растрескивание, ударную вязкость и проходить гидроиспытание.
Трубы 73 и 89 производятся с треугольной или трапецеидальной резьбой, а 60 и 114-миллиметровые – с треугольной. Размеру 89 миллиметров соответствует толщина стенок – 7.0 мм. Назначение трубы на 89 мм достаточно широкое. Она может применяться не только в нефте- и газодобывающей пресыщенности, но и в частном домостроении для обустройства свайного фундамента. Вес изделия диаметром 89 мм на 1 п.м. составляет 13.5 кг.
Обслуживание и ремонт труб НКТ (видео)
Правила эксплуатации
Чтобы трубы служили долго, необходимо придерживаться определенных правил их эксплуатации. Для погружения и транспортировки применяются механизированные трубовозки. Не допускается транспортировка изделий волоком. Они не должны гнуться или провисать. Следует защитить материал от механических повреждений. Поэтому разгрузку осуществляют краном.
На рабочей площадке он должен укладываться не на голую землю, а на деревянные бруски во избежание их загрязнения или деформации. На резьбовую часть в обязательном порядке надевается предохранительное кольцо.
Перед эксплуатацией необходимо провести контроль изделий путем шаблонировнаия. Для этого через линию пропускается метровый шаблон диаметром на 2.3 мм уже ее внутреннего диаметра. Также стоит очистить при помощи щетки резьбу и муфту. Обработать поверхность деталей специальной смазкой. Свинчивание муфты с резьбы осуществляется аккуратно. При этом нельзя использовать механический натиск, удары.
Основные правила монтажа и эксплуатации
Муфтовое соединение полезно для сборки труб в нефтяных скважинах – магистрали и колонны можно при необходимости разбирать, переносить, ремонтировать. Для монтажа используют муфты разного вида:
- прямые,
- разветвительные.
Используя подобные системы, можно получить магистраль любой формы.
Для труб, не оснащенных резьбовым элементом, единственный возможный способ монтажа – это сварка. Чаще используют именно в гражданском строительстве.
Есть несколько правил, о которых нужно помнить, выбирая трубы НКТ в качестве трубопроводной системы в доме или в качестве сваи:
- выгрузку изделий необходимо осуществлять на ровную, заранее подготовленную площадку;
- для предотвращения провисания и сохранения ровности трубы ее укладывают на деревянные бруски, выложенные поперечно под всей длиной изделия;
- запрещена переноска изделий волоком;
- перед началом монтажа по резьбе необходимо пройтись металлической щеткой для удаления загрязнений и возможных продуктов коррозии, оставляя, при этом, защитную смазку – она поможет осуществить качественное соединение;
- ни в коем случае нельзя подвергать трубы механическим ударам, например, уплотнению или установке в проектное положение с помощью кувалды – она легко повредит целостность стенки и снизит качество магистрали.
Эти правила распространяются на использование НКТ в любой отрасли – и в промышленности, и в гражданском строительстве.
Как правильно эксплуатировать НКТ
Строго соблюдаться при использовании труб НКТ должны не только требования к их характеристикам, но и условия их транспортировки, хранения и монтажа. Здесь существует целый ряд общепринятых правил.
- В том случае, когда трубы необходимо некоторое время хранить перед использованием, следует подготовить для этого специальную площадку. Так, насосно-компрессионные трубы нельзя хранить на земле – необходимо укладывать их на деревянные бруски и следить за тем, чтобы изделия не провисали под собственным весом.
Хранение НКТ
- Для перевозки труб НКТ необходимо использовать только специально предназначенный для этого транспорт (трубовозки). Ни в коем случае нельзя транспортировать трубы НКТ волоком.
- В том случае, если необходимо свинтить неподдающуюся муфту с трубы НКТ, нельзя подвергать резьбовое соединение ударным нагрузкам. Для этого можно использовать специальные жидкости или тщательно очистить резьбовое соединение от грязи.
- При транспортировке и хранении труб их резьбовые концы следует защищать при помощи специальных предохранительных колец.
Даже при извлечении уже используемых труб из скважины следует обращаться с ними очень аккуратно и складировать на предварительно уложенные деревянные бруски.
Какими электродами варить трубу НКТ
Для соединения труб без резьбового соединения используют только сварку. В данном случае можно воспользоваться только дуговой сваркой покрытыми электродами под флюсом или в защитных газах, что обеспечит высокую прочность шва.
Проблема в том, что для изготовления труб используют средне и высоколегированную сталь, обладающую высокой прочностью, плотностью и тугоплавкостью. Специалисты подбирают электроды, исходя из характеристик металла и климатических условий местности в период проведения работ. Для частной практики можно выбирают классические УОНИ 13/45 или 13/55, шов держится оптимально, его хватает на длительный период эксплуатации. Однако, в этом вопросе многое зависит и от мощности аппарата, и от мастерства самого сварщика.
- Инженерные коммуникации
- Фундамент
Применение труб НКТ-89 мм
Благодаря малому весу и размерам, такие трубы довольно широко используются во многих современных предприятиях по добыче нефти, газа, воды. Также за счет прекрасных технических свойств они могут применяться при строительстве частных домов и зданий.
Однако основное применение труб НКТ- 89 мм это транспортировка, нагнетание газа и жидкости, а также организация свайного фундамента.
Если учитывать, что трубы НКТ-89 мм подвергаются к постоянным нагрузкам и воздействию агрессивных веществ они должны соответствовать серьезным требованиям и качеству.
Поэтому готовое изделие должно обладать следующими качествами:
- Повышенная проходимость, как на прямых участках, так и на искривленных;
- Идеальная герметичность и изоляция;
- Долговечность и износостойкость;
- Гидроустойчивость;
- Повышенная прочность материалов и самой трубы.
Установка
Алгоритм использования НКТ следующий. Их вводят в пробуренную скважину, следом за тем, как обсадные (несъемные) трубы введены, а также зафиксированы цементом. Для этого, а также для закрепления используют пакеры. Изделия делятся на виды зависимо от того, какой флюид нужно выкачивать. Они могут быть для комплектации: нефтяных, битумных, либо газовых скважин, используются для скважин нагнетающих. Если требуется производить добычу в одной скважине с разных горизонтов, ставятся колонны труб. При их проектировании важно учитывать, что они должны быстро и безопасно устанавливаться, а также переустанавливаться в случае надобности. Сегодня разработчики стремятся снабдить скважины изделиями, которые без полного извлечения/замены могут выполнять различные функции.
Процесс изготовления и термообработки
Функции
Все НКТ рассматриваются по определенным параметрам: • снабжение оптимальным потоком и его наибольшим поверхностным давлением; • выдерживает ли изделие весь термин эксплуатации скважины на предмет коррозийной устойчивости; • склонность к эрозии на этот термин; • показатели того, насколько НКТ может выдержать нагрузки, к которым приводят стимуляционные работы; • насколько велика прочность при таком действии, как растяжение.
Рекомендуем: Обратный клапан для канализационных труб
Требования ГОСТ
Труба НКТ используется для транспортировки жидких, газообразных веществ из скважин на поверхность. В техническом плане они представляют собой обычные бесшовные трубы. Согласно ГОСТ они должны обладать следующими свойствами:
- Высокая прочность. Во время работы добывающей платформы по трубопроводу под давлением будут проходить жидкости и газы. Нужно чтобы трубопроводная установка сохраняла свою прочность и не растрескивалась. Даже небольшие течи или трещин приведут к полной разгерметизации установки, что может привести к выходу из строя всей платформы.
- Устойчивость к растяжению. Большинство современных скважин не являются полностью прямыми. Это вызвано различными причинами: недостатки бурения, изменение формы скважины в связи с движением земли и так далее. Важно, чтобы трубы сохраняли свою форму и не растрескивались при изгибе. В случае низкой устойчивости к растяжению колонна может дать течь, что приведет разрушению системы.
- Плотность, герметичность. Материал, из которого изготовлены трубопровод, должен быть плотным и герметичным. Особенно критичен фактор для концов установки, на которые будет наноситься резьба. Если материал будет пластичным, то резьба выйдет некачественной. Из-за этого нарушится герметичность швов, что может привести к разгерметизация системы.
- Коррозийная устойчивость. По трубопроводу во время работы буровой установки будет проходить большое количество жидкости или пара. Это может привести к образованию ржавчины, что приведет к разрушению трубной колонны. Для изготовления НКТ применяется высокоуглеродистая сталь, которая содержит легирующие добавки на основе хрома. Этот компонент препятствует образованию ржавчины, а также стимулирует образование защитной оксидной пленки на поверхности металла. Благодаря этому установка не растрескивается и не ржавеет во время работы вышки.
Технология производства
Трубы НКТ делаются в несколько этапов:
- Изготовление трубы стандартного типа. После выплавки металла формируется полая заготовка-полуфабрикат, которая попадает в трубопрокатный цех. Здесь из заготовки формируется полноценная деталь методом холодного или горячего проката. В конце выполняется закалка запчасти, а также ее охлаждение (при необходимости). Если запчасть будет какое-то время храниться в цеху, то на нее наносится промежуточная маркировка в соответствии с правилами ГОСТ.
- Подготовительные работы. Теперь готовая трубопроводная деталь попадает в производственный цех. Здесь запчасть обезжиривается, а потом выполняется ее зачистка. Для зачистки применяется шлифовальная техника, ручная обработка применяется редко в связи с ее низкой эффективностью.
- Нанесение резьбы на один конец. После обработки выполняется контрольная ультразвуковая дефектоскопия. Если с запчастью все хорошо, на один из ее краев наносится резьба с помощью специальных инструментов. Сразу же после нанесения резьбы проводится повторная дефектоскопия, которая позволяет установить качество резьбы. Если все хорошо, на конец детали монтируется муфта НКТ. Потом выполняется водная прочистка установки.
- Нанесение резьбы на второй конец. Теперь рабочий с помощью инструментов наносит резьбу на другой конец детали. Потом он выполняет контрольную дефектоскопию, а проверка выполняется два раза, поскольку на данный конец не будет монтрироваться защитная муфта. Если с запчастью все хорошо, на резьбу навинчивается защитный кожух-протектор.
В конце выполняется финальная обработка, упаковка, транспортировка. По завершении всех работ готовая запчасть промывается и проверяется на наличие дефектов, повреждений, царапин. Также выполняется контрольное взвешивание и наносится маркировка ГОСТ. Если все хорошо, запчасть проходит процедуру консервации. В конце она упаковывается в металлические, пластиковые или деревянные блоки для хранения на складе.
Экслуатация
Существует ряд правил, которые необходимо соблюдать при эксплуатации НКТ. 1. Их нельзя сбрасывать на землю во время погрузки и разгрузки. Нужно использовать кран. 2. Трубовозки обязательный элемент их транспортировки. Волоком и так, чтобы провисали, гнулись запрещается. 3. Прежде чем трубы укладывать на площадку, нужно под них класть бруски из дерева. Предохранительные кольца для труб нужно накручивать в обязательном порядке, если они кладутся на резьбовые части. 4. Перед подъемом посредством мостиков необходимо выяснить состояние изделия. Для этого через него пропускается шаблон, имеющий диаметр на несколько миллиметров меньше (два три) внутреннего диаметра детали. Длина шаблона 5 10 см. До того, как он выйдет, удерживается нижний конец изделия. 5. Щеткой по металлу нужно в обязательном порядке пройтись по резьбе муфты и ниппеля, прежде чем начать свинчивание, резьбы обработать смазкой. 6. Недопустимо бить по муфте кувалдой.
Размеры, вес и допуски муфт невысаженных НКТ
Принцип работы буровых вышек
Чтобы разобраться в назначении НКТ, нужно знать принцип работы буровых вышек. Для добычи воды, газа и нефти, которые расположены глубоко под землей, применяются буровые установки. Они отличаются друг от друга по множеству параметров — принцип работы, конструкция, эксплуатационные характеристики и другие. Обычно буровая установка состоит из трех элементов — надземная платформа, бурильная колонна и система питания. Также в состав установки могут входить дополнительные элементы — контролирующий пневмопривод, система охлаждения бура, датчики оповещения и так далее.
Технология бурения
- На подготовительном этапе геологи проводят разведку, намечают предполагаемое место бурения. Потом монтируется буровая платформа, выполняется тестовый запуск установки. Во время теста проверяются следующие параметры — качество сочленения деталей друг с другом, уровень вибрации, уровень нагрузки на электродвигатель.
- Если с платформой все хорошо, выполняется бурение скважины. Для бурения используется бурильная колонна, которая подключена к электрическому двигателю. На конце колонны имеется острый наконечник-долото, который разрушает твердые горные породы.
- Во время работы бурильная колонна вращается вдоль своей оси, что приводит к образованию скважины. Одновременно с этим выполняется подача отработанного грунта на поверхность. Современные установки оснащаются системой подачи защитных химикатов, которые минимизирует риск повреждения буровой колонны.
- После создания скважины необходимо выполнить ее фиксацию. Для решения этой задачи может использоваться две технологии. В первом случае в скважину устанавливается дополнительная труба, которая создает зазор между колонной и самой трубой. В этот зазор заливается мягкие смеси, которые быстро затвердевают. На практике этот метод применяется редко. Во втором случае в скважину монтируется обсадной трубопровод, который обладает толстыми стенками и может выдержать любые нагрузки.
- После укрепления скважины в обсадной трубопровод вводятся трубы для откачки полезных ископаемых или воды. В качестве такой трубы могут применяться НКТ. Перед их введением в скважину они скрепляются с помощью скважин-муфт, которые превращают отдельные трубы НКТ в единую компрессионную колонну. Для добычи полезных ископаемых запускается электрических двигатель, что приводит перекачиванию нефти или газа из скважины на поверхность. На буровой платформе полезные ископаемые упаковываются в емкости (бочки, резервуары, чаны).
Обратите внимание, что труба НКТ может использоваться и по другим сценариям. Простой пример: трубопровод можно настроить не на всасывание жидкостей, а на их распыление. Эта технология позволяет проводить нагнетание жидкостей, что может пригодиться в некоторых сферах человеческой деятельности. Примеры — ремонт скважин, геологическая разведка, локальное увеличение давления, создание дополнительных притоков к основной скважине.
