عيوب الجودة والوقاية من أنابيب آبار النفط

تأتي عيوب الجودة في أنابيب آبار النفط بشكل رئيسي من ثلاثة جوانب:
أولاً، عيوب الجودة في جسم أنبوب بئر النفط نفسه، مثل الخواص الميكانيكية، والتوصيل الداخلي، ووزن جسم الأنبوب لا تلبي المتطلبات؛
ثانيًا، عيوب الجودة التي تسببها أنابيب بئر النفط أثناء عملية المعالجة، مثل معلمات الخيط (الاستدقاق، والميل، وارتفاع السن، وشكل كين، والتركيز والمسافة القريبة للخيوط عند طرفي أداة التوصيل) تتجاوز المعيار، مشبك أسود للخيط، مشبك مكسور، انحراف الخيط، عزم دوران المسمار يتجاوز المعيار، التسرب، تلف الخيط (الخدوش، المطبات)، جودة لحام أنبوب الحفر لا تلبي المتطلبات، وما إلى ذلك؛
ثالثًا، فشل أداء أنابيب آبار النفط، بما في ذلك الأداء المضاد للضغط، والأداء المضاد للتآكل، وأداء التثقيب، والأداء المضاد للالتصاق، في تلبية المتطلبات.

1. عيوب الجودة والوقاية من معالجة خيوط أنابيب آبار النفط
أثناء معالجة الخيوط لأنابيب آبار النفط، قد يكون للخيط عيوب في الجودة مثل الإبزيم الأسود، وانحراف الخيط، والإبزيم المكسور، وخدش الخيط (نتوء)، ومعلمة الخيط تتجاوز المعيار.

(1) إبزيم الخيط الأسود: يحدث مشبك الخيط الأسود بسبب كون كمية المعالجة المحلية للخيط صغيرة جدًا، مما يؤدي إلى "عدم النعومة"، والذي يرتبط بالقطر الخارجي ودقة سماكة الجدار، والبيضاوية، واستقامة نهاية الأنبوب . غالبًا ما يحدث الإبزيم الأسود على جسم الأنبوب بسبب أن القطر الخارجي لجسم الأنبوب صغير جدًا، أو أن نهاية الأنبوب ليست مستقيمة بدرجة كافية أو أن الشكل البيضوي كبير جدًا. يحدث الإبزيم الأسود الموجود على أداة التوصيل عمومًا بسبب تجاوز القطر الخارجي للأنبوب الفولاذي للتسامح الإيجابي (الجدار الذي يتجاوز التسامح السلبي) أو كون البيضاوية كبيرة جدًا.

(2) انحراف جدار الخيط: انحراف جدار الخيط هو سمك الجدار غير المستوي للأنبوب الفولاذي بعد اللولبة، حيث يكون جانب واحد رفيعًا والجانب الآخر سميكًا. سبب انحراف جدار الخيط مشابه للسبب في مشبك الخيط الأسود، والذي يحدث بسبب سمك الجدار غير المتساوي، أو الانحناء، أو البيضاوية المفرطة في نهاية الأنبوب الفولاذي. في بعض الأحيان، عندما يحدث انحراف في جدار الخيط أو لا يتم التحكم في كمية المعالجة بشكل صحيح، قد يتجاوز سمك جدار القاع الملولب التسامح السلبي، مما سيؤثر بشكل خطير على قوة توصيل أنبوب بئر النفط.

(3) كسر الخيط: عندما يقوم قاطع مشط الخيط بقطع الخيط بسرعة عالية وبقوة، بمجرد كسر الخيط أو "فقدان" الخيط، سيؤدي ذلك إلى كسر الخيط. بشكل عام، يحدث كسر الخيط بشكل أساسي بسبب الشوائب الكبيرة غير المعدنية في الفولاذ، ويرتبط أيضًا بجودة قاطع مشط الخيط واستقرار عملية الخيط.

(4) تلف الخيوط: يشمل تلف الخيوط في أنابيب آبار النفط الكدمات والخدوش التي تحدث أثناء إنتاج ونقل وتخزين المنتجات النهائية. لمنع تعرض الخيوط المكشوفة لأنابيب آبار النفط للكدمات أو السحق أو الصدأ، بالإضافة إلى ضمان عدم اصطدام الخيوط بالأشياء الصلبة (مثل بكرات النقل، وقضبان الشبكة المائلة، وما إلى ذلك) أثناء الإنتاج، يتم وضع واقي خارجي يجب تثبيت الحلقة ذات الخيوط الداخلية على خيوط جسم أنبوب بئر الزيت، ويجب تثبيت حلقة الحماية الداخلية ذات الخيوط الخارجية على خيوط أداة التوصيل.

ينص معيار API Spec 5CT على ما يلي:
① يجب أن يثبت مصنع معالجة الخيط حلقات الحماية الداخلية والخارجية للخيط. إن التصميم والمواد والقوة الميكانيكية لحلقة حماية الخيط مطلوبة لحماية الخيوط ونهايات الأنابيب لتجنب التلف أثناء التحميل والتفريغ العادي والنقل؛
② أثناء النقل والتخزين الطبيعي للزيت والغلاف، يلزم تصميم والمادة الخاصة بحلقة حماية الخيط لعزل الخيوط عن الأوساخ والماء. فترة التخزين العادية حوالي سنة واحدة؛
③ يجب ألا يحتوي اختيار المواد لحلقة حماية الخيط على مكونات مادية قد تسبب تآكل الخيط أو تتسبب في التصاق حلقة حماية الخيط بالخيط، ويمكن أن تكون مناسبة لدرجة حرارة الخدمة من -46 درجة مئوية إلى +66 درجة مئوية:
④ لا يجوز استخدام حلقات حماية الخيوط الفولاذية العارية في أجسام الأنابيب الفولاذية L80 من الدرجة 9Cr و13Cr.

(5) معلمات الخيط تتجاوز المعيار: معالجة الخيط هي العملية الأكثر أهمية في إنتاج أنابيب آبار النفط وهي أيضًا العملية الرئيسية التي تحدد جودة خيط أنابيب آبار النفط. في الوقت الحاضر، تتم معالجة معظم أنابيب آبار النفط بواسطة أدوات آلية CNC خاصة. عند معالجة الخيوط، يتم توسيط قطعة العمل تلقائيًا وتثبيتها عائمة. تستخدم أداة معالجة الخيوط أداة كربيد، ويكون دوران المغزل بدون خطوات. هناك طريقتان لمعالجة الخيوط: الأولى هي أن تدور قطعة العمل وتقوم الأداة بحركة تغذية مستوية؛ والآخر هو أن قطعة العمل لا تتحرك وأن الأداة تدور وتقوم بحركة التغذية. هذان النوعان من الأدوات الآلية لهما خصائصهما. السابق مرن في الاستخدام. إنها لا تتمتع بإنتاجية عالية عند معالجة الخيوط المدببة العامة فحسب، بل يمكنها أيضًا معالجة الخيوط المتصلة مباشرة والمتصلة بشكل خاص مع إحكام جيد للهواء (أبازيم خاصة)؛ يتمتع الأخير بإنتاجية أعلى في معالجة الخيوط المدببة العامة مقارنة بالأول، ولكن يلزم وجود أداة آلية للمعالجة المسبقة لمعالجة الأبازيم الخاصة. سوف تؤثر المعلمات المختلفة للخيط (القطر المتوسط، ارتفاع السن، الاستدقاق، الميل، زاوية شكل السن، المسافة القريبة، وما إلى ذلك) على قوة الاتصال وأداء الختم للخيط. المسافة القريبة من الخيط هي القيمة الشاملة لتقلب كل معلمة من معلمات الخيط. حتى لو كانت المعلمات الفردية للخيط مؤهلة، فقد لا تكون المسافة القريبة منه مؤهلة. دقة المعلمات المختلفة للخيط، بالإضافة إلى ارتباطها بجودة الأنبوب الفارغ، ترتبط أيضًا بطريقة معالجة الخيط ونوع أداة الآلة واستقرار عملية المعالجة، فضلاً عن دقة الأبعاد و مقاومة التآكل لمشط الخيط. عندما تكون الظروف الأخرى هي نفسها، تحدد دقة أبعاد مشط الخيط دقة حجم الخيط. بشكل عام، يجب أن يكون التسامح الأبعاد للمشط الخيطي فقط 1/3 إلى 1/4 من التسامح المنتج، أو حتى أعلى.

(6) تتجاوز قيم عزم الدوران وJ المعيار: يشير عزم دوران الزيت والغلاف إلى عزم الدوران الناتج عن ربط أداة التوصيل وجسم الأنبوب معًا. الغرض من التحكم في عزم الدوران هو ضمان قوة الاتصال بين أداة التوصيل وجسم الأنبوب وضغط ضغط التلامس على جانب الخيط والتعاون مع شحم ختم الخيط المقابل لتحقيق منع تسرب الزيت والغلاف. بالنسبة للخيوط القياسية API، تمثل قيمة J المسافة من نهاية الأنبوب إلى مركز أداة التوصيل بعد ربط أداة التوصيل وجسم الأنبوب، وهي إحدى المعلمات المهمة التي تحدد جودة الاتصال الملولب.

(7) التسرب: لتجنب تسرب الزيت والغلاف الناجم عن عدم كفاية ضغط التلامس بين جسم أنبوب الزيت والغلاف وخيط التوصيل، يخضع الزيت والغلاف مع أداة التوصيل لاختبار الضغط الهيدروستاتيكي وفقًا للمعيار. يرتبط تسرب الخيط الذي يربط جسم الأنبوب والوصلة بنوع وجودة الخيط، وشد الزيت والغلاف، وجودة شحم ختم الخيط. من حيث نوع الخيط، فإن أداء الختم للخيوط المستديرة أفضل من أداء الخيوط شبه المنحرفة، والخيوط الخاصة أفضل. إن شكل الخيط عالي الدقة والزيت المعقول وعزم الدوران اللولبي يساعد على تحسين أداء الختم للخيط. يمكن أن يلعب شحم الخيط دورًا في التشحيم وملء فجوات الخيط (الختم) ومقاومة التآكل أثناء ربط أدوات التوصيل واستخدام الزيت والغلاف.

2. أداء أنابيب آبار النفط
يشمل أداء أنابيب آبار النفط الأداء المضاد للالتصاق، والأداء المضاد للانهيار، والأداء المضاد للتآكل، وأداء التثقيب.

(1) أداء مضاد للالتصاق: وفقًا للمتطلبات القياسية، يجب تصنيع وتفكيك الوصلات الملولبة للزيت والغلاف. ويشترط أن يتم عمل وفك كل وصلة 6 مرات لكل وصلة. قم بالوصول إلى الحد الأقصى لعزم الدوران الموصى به من قبل الشركة المصنعة، ثم قم بفك التركيب والتحقق من التصاق الخيوط الداخلية والخارجية للزيت والغلاف. يرتبط التصاق الزيت وخيوط الغلاف بعوامل مثل جودة الخيط، وصلابة سطح الخيط، وسرعة التركيب، ومعامل الاحتكاك السطحي، وإجهاد التلامس (عزم ربط الوصلة). لتحسين الأداء المضاد للاحتجاز لخيوط الزيت والغلاف، يجب تحسين التشطيب والصلابة والتوحيد للخيوط، ويجب تقليل سرعة الخيوط ويجب التحكم في عزم الدوران. في الوقت نفسه، يجب طلاء طبقة رقيقة معدنية أو غير معدنية على سطح الخيط الداخلي لأداة التوصيل لفصل جسم أنبوب الزيت والغلاف عن أداة التوصيل لمنع السطح المعدني بين الخيطين من الالتصاق و لتجنب تمزيق أو حتى تمزيق الخيوط. قبل ربط أداة التوصيل، يجب طلاء سطح الخيط بشحم الخيط لمنع التصاق الخيط بعد ربط أداة التوصيل ولتحسين أداء الختم للخيط. هناك العديد من طرق الطلاء لسطح سن الوصل: مثل عملية الجلفنة، وعملية الفوسفات؛ بالنسبة لبعض المواد الخاصة وخيوط التوصيل الخاصة، غالبًا ما يكون الطلاء بالنحاس مطلوبًا. العوامل المتعلقة بالخيوط المرتبطة بالمصنع: معلمات الخيط (درجة الميل، ارتفاع السن، الاستدقاق، عزم الدوران الضيق، نصف زاوية شكل السن، وما إلى ذلك)، مطابقة الخيوط الداخلية والخارجية (معالجة السطح، تشطيب السطح، الفوسفات، الجلفنة، طلاء النحاس، إلخ)، مركب الخيوط (الوظيفة: التشحيم، التعبئة والختم، وما إلى ذلك، يتكون من مسحوق معدني وشحم)، التحكم في المكياج (عزم دوران المكياج، سرعة المكياج، إلخ)، عوامل المواد، إلخ. العوامل المتعلقة بالخيوط المتعلقة بتشغيل حقول النفط: الرفع بدون واقي سن، وصلة منحرفة (يتأرجح الأنبوب في الهواء وغير متحد المركز مع وصلة البئر)، ولا يوجد أو عدد قليل من المفاصل، ومركب الخيوط (لا يفي بالمتطلبات القياسية، والرمل، وغيرها الحطام)، وسرعة المكياج وعزم دوران المكياج، وقوة التثبيت للملقط الكبير، وما إلى ذلك.

(2) أداء مضاد للضغط (السحق): مع زيادة عمق الحفر، يزداد الضغط على النفط والغلاف في آبار النفط والغاز، خاصة في الآبار العميقة، أو الآبار العميقة للغاية، أو آبار النفط والغاز في التكوينات المعقدة مثل كالملح الصخري، والمعجون الملحي، والصخر الزيتي، والتكوينات الصخرية الناعمة التي تحتاج إلى عزل التدفق البلاستيكي. عندما يتجاوز الضغط الخارجي حدًا معينًا، فإن جسم أنبوب بئر النفط سوف ينتج عنه تشوه على شكل أخدود أو بيضاوي الشكل، وهو ما يسمى انهيار أنبوب بئر النفط.

(3) الأداء المضاد للتآكل: تحتوي بعض حقول النفط والغاز على كمية كبيرة من الوسائط المسببة للتآكل مثل كبريتيد الهيدروجين، أو ثاني أكسيد الكربون، أو أيونات الكلوريد، مما يضع متطلبات مقاومة التآكل للنفط والغلاف، بما في ذلك مقاومة التآكل الناتج عن إجهاد الكبريتيد، مقاومة التآكل لثاني أكسيد الكربون والكلور، وما إلى ذلك. ترتبط مقاومة التآكل للزيت والغلاف بشكل أساسي بعوامل مثل التركيب الكيميائي للصلب وقيمة الإجهاد المتبقية للأنابيب الفولاذية. إن تقليل محتوى الشوائب غير المعدنية والعناصر الضارة في الفولاذ، وزيادة محتوى العناصر المضادة للتآكل مثل الكروم والنيكل، وتقليل الضغط المتبقي في الأنابيب الفولاذية، وتحسين نسبة مقاومة الخضوع للأنابيب الفولاذية، كلها أمور تساعد على لتحسين مقاومة التآكل للنفط والغلاف.

(4) أداء الثقب: يتطلب جزء إنتاج النفط من غلاف طبقة النفط (إنتاج النفط متعدد الطبقات في بئر نفط متعدد الطبقات) ثقبًا للسماح بتدفق النفط الخام إلى الغلاف من طبقة الرمل الزيتي المحددة الحاملة للنفط. لهذا السبب، يجب أن يكون لغلاف طبقة الزيت أداء ثقب جيد، خاصة عند استخدام عمليات ثقب بدون مسدس، يجب أن يكون أداء ثقب الغلاف أعلى. يتم الحصول على أداء ثقب الغلاف من خلال اختبارات التثقيب. أي أن الغلاف المراد اختباره يتم تعليقه في بئر محاكاة، ويتم تعليق عدد معين من الرصاصات المثقبة ذات الشكل بمسافة معينة واتجاهات مختلفة في الغلاف. ثم يتم إجراء التثقيب. بعد التثقيب، إذا لم تكن هناك شقوق حول فتحات غلاف الاختبار، فسيتم تقييم أداء التثقيب على أنه جيد؛ إذا كان هناك عدد صغير من الشقوق الصغيرة حول الثقوب، ولكن عددها وطولها لا يتجاوز متطلبات الشروط الفنية، فسيتم تقييم أداء التثقيب على أنه مؤهل؛ وإذا تجاوز عدد أو طول الشقوق حول الثقوب المتطلبات، خاصة إذا كانت الشقوق بين فتحتين متجاورتين متصلتين، يتم تقييم أداء التثقيب على أنه غير مؤهل. يحتوي حقل النفط أيضًا على متطلبات واضحة لمقدار تمدد الغلاف بعد التثقيب وارتفاع النتوءات الداخلية والخارجية حول الثقوب.