Defectos de calidad y prevención de tuberías de pozos petroleros.

Los defectos de calidad de las tuberías de pozos de petróleo provienen principalmente de tres aspectos:
En primer lugar, los defectos de calidad del propio cuerpo de la tubería del pozo de petróleo, como las propiedades mecánicas, la conexión interna y el peso del cuerpo de la tubería, no cumplen con los requisitos;
En segundo lugar, los defectos de calidad causados ​​por la tubería del pozo de petróleo durante el proceso de procesamiento, como los parámetros de la rosca (cónico, paso, altura del diente, forma de Ken y concentricidad y distancia cercana de las roscas en ambos extremos del acoplamiento) que exceden el estándar. Hebilla negra de la rosca, hebilla rota, desviación de la rosca, torsión del tornillo que excede el estándar, fugas, daños en la rosca (arañazos, golpes), calidad de soldadura de la tubería de perforación que no cumple con los requisitos, etc.;
En tercer lugar, el rendimiento de la tubería del pozo de petróleo, incluido el rendimiento anticompresión, el rendimiento anticorrosión, el rendimiento de perforación y el rendimiento antiadherente, no cumplieron con los requisitos.

1. Defectos de calidad y prevención del procesamiento de roscas de tuberías de pozos de petróleo.
Durante el procesamiento de roscas de tuberías de pozos de petróleo, la rosca puede tener defectos de calidad como hebilla negra, desviación de la rosca, hebilla rota, rayado (golpe) de la rosca y parámetros de la rosca que exceden el estándar.

(1) Deformación del hilo negro: La deformación del hilo negro se debe a que la cantidad de procesamiento local del hilo es demasiado pequeña, lo que produce una "falta de suavidad", que está relacionada con la precisión, la ovalidad y la rectitud del diámetro exterior y el espesor de la pared del extremo de la tubería. . La deformación negra en el cuerpo de la tubería a menudo se debe a que el diámetro exterior del cuerpo de la tubería es demasiado pequeño, el extremo de la tubería no es lo suficientemente recto o la ovalidad es demasiado grande. La deformación negra en el acoplamiento generalmente se debe a que el diámetro exterior de la tubería de acero excede la tolerancia positiva, la pared excede la tolerancia negativa o la ovalidad es demasiado grande.

(2) Desviación de la pared de la rosca: La desviación de la pared de la rosca es el espesor de pared desigual de la tubería de acero después del roscado, con un lado delgado y el otro grueso. El motivo de la desviación de la pared de la rosca es similar al de la deformación del hilo negro, que es causado por un espesor desigual de la pared, flexión o una ovalidad excesiva en el extremo del tubo de acero. A veces, cuando se produce una desviación de la pared de la rosca o la cantidad de procesamiento no se controla adecuadamente, el espesor de la pared del fondo roscado puede exceder la tolerancia negativa, lo que afectará seriamente la resistencia de la conexión de la tubería del pozo de petróleo.

(3) Rotura del hilo: Cuando el cortador de peine de hilo corta el hilo a alta velocidad y con fuerza, una vez que el hilo se rompe o se “pierde”, provocará que el hilo se rompa. En términos generales, la rotura del hilo se debe principalmente a grandes inclusiones no metálicas en el acero, y también está relacionada con la calidad del cortahilos y la estabilidad del proceso de roscado.

(4) Daño a las roscas: El daño a las roscas de las tuberías de pozos petroleros incluye magulladuras y abrasiones, que se causan durante la producción, transporte y almacenamiento de productos terminados. Para evitar que las roscas expuestas de las tuberías de los pozos de petróleo se dañen, aplasten u oxiden, además de garantizar que las roscas no choquen con objetos duros (como rodillos de transporte, barras de rejilla inclinadas, etc.) durante la producción, se requiere una protección externa. Se debe atornillar un anillo con rosca interna en las roscas del cuerpo de la tubería del pozo de petróleo, y se debe atornillar un anillo protector interno con roscas externas en las roscas del acoplamiento.

El estándar API Spec 5CT estipula:
① La instalación de procesamiento de roscas debe atornillar los anillos protectores de roscas internos y externos. El diseño, el material y la resistencia mecánica del anillo de protección de roscas son necesarios para proteger las roscas y los extremos de las tuberías para evitar daños durante la carga, descarga y transporte normales;
② Durante el transporte y almacenamiento normal de aceite y carcasa, el diseño y material del anillo protector de roscas son necesarios para aislar las roscas de la suciedad y el agua. El período de almacenamiento normal es de aproximadamente 1 año;
③ La selección del material del anillo protector de roscas no debe contener componentes materiales que puedan causar corrosión de la rosca o hacer que el anillo protector de roscas se adhiera a la rosca, y puede ser adecuado para una temperatura de servicio de -46 ℃ a +66 ℃:
④ No se deben utilizar anillos de protección de roscas de acero desnudo en cuerpos de tubería de acero L80 grado 9Cr y 13Cr.

(5) Los parámetros de la rosca superan el estándar: el procesamiento de la rosca es el proceso más importante en la producción de tuberías para pozos de petróleo y también es el proceso clave que determina la calidad de la rosca de las tuberías para pozos de petróleo. En la actualidad, la mayoría de las tuberías de pozos de petróleo se procesan mediante máquinas herramienta CNC especiales. Al procesar roscas, la pieza de trabajo se centra y se fija automáticamente de forma flotante. La herramienta para procesar roscas utiliza una herramienta de carburo y la rotación del husillo es continua. Hay dos formas de procesar roscas: una es que la pieza de trabajo gira y la herramienta realiza un movimiento de avance plano; la otra es que la pieza de trabajo no se mueve y la herramienta gira y realiza un movimiento de avance. Estos dos tipos de máquinas herramienta tienen sus características. El primero es flexible de usar. No sólo tiene una alta productividad al procesar hilos cónicos generales, sino que también puede procesar hilos de conexión directa y especiales con buena estanqueidad (hebillas especiales); este último tiene una mayor productividad en el procesamiento de hilos cónicos generales que el primero, pero se requiere una máquina herramienta de preprocesamiento para procesar hebillas especiales. Los diversos parámetros de la rosca (diámetro medio, altura del diente, conicidad, paso, ángulo del perfil del diente, distancia cercana, etc.) afectarán la resistencia de la conexión y el rendimiento de sellado de la rosca. La distancia cercana del hilo es el valor integral de la fluctuación de cada parámetro del hilo. Incluso si los parámetros individuales del hilo están calificados, es posible que su distancia cercana no esté calificada. La precisión de los diversos parámetros de la rosca, además de estar relacionada con la calidad del tubo en bruto, también está relacionada con el método de procesamiento de la rosca, el tipo de máquina herramienta y la estabilidad del proceso de procesamiento, así como con la precisión dimensional y Resistencia al desgaste del peine de hilo. Cuando otras condiciones son iguales, la precisión dimensional del peine de hilo determina la precisión del tamaño del hilo. Generalmente, se requiere que la tolerancia dimensional del peine de hilo sea solo de 1/3 a 1/4 de la tolerancia del producto, o incluso más.

(6) Los valores de torque y J exceden el estándar: El torque del aceite y la carcasa se refiere al torque de compensación generado cuando el acoplamiento y el cuerpo de la tubería se atornillan juntos. El propósito de controlar el par es garantizar la resistencia de la conexión entre el acoplamiento y el cuerpo de la tubería y la tensión de presión de contacto en el lado de la rosca y cooperar con la grasa selladora de rosca correspondiente para lograr la antifugas del aceite y la carcasa. Para roscas estándar API, el valor J representa la distancia desde el extremo de la tubería hasta el centro del acoplamiento después de apretar el acoplamiento y el cuerpo de la tubería, que es uno de los parámetros importantes que determinan la calidad de la conexión roscada.

(7) Fugas: Para evitar fugas de aceite y carcasa causadas por una presión de contacto insuficiente entre el cuerpo del tubo de aceite y carcasa y la rosca del acoplamiento, el aceite y la carcasa con acoplamiento se someten a una prueba de presión hidrostática de acuerdo con la norma. La fuga de la rosca que conecta el cuerpo de la tubería y el acoplamiento está relacionada con el tipo y la calidad de la rosca, el atornillado del aceite y la carcasa y la calidad de la grasa selladora de roscas. En términos de tipo de rosca, el rendimiento de sellado de las roscas redondas es mejor que el de las roscas trapezoidales, y las roscas especiales son incluso mejores. La forma de la rosca de alta precisión y el par de atornillado razonable del aceite y la carcasa contribuyen a mejorar el rendimiento de sellado de la rosca. La grasa selladora de roscas puede desempeñar un papel en la lubricación, el llenado de espacios entre roscas (sellado) y la anticorrosión durante el atornillado de acoplamientos y el uso de aceite y carcasa.

2. Rendimiento de las tuberías de pozos petroleros.
El rendimiento de las tuberías para pozos de petróleo incluye rendimiento antiadherente, rendimiento anticolapso, rendimiento anticorrosión y rendimiento de perforación.

(1) Rendimiento antiadherente: De acuerdo con los requisitos estándar, es necesario hacer y despegar las uniones roscadas del aceite y la carcasa. Se estipula que cada unión se debe hacer y deshacer 6 veces cada una. Enroscar hasta el par máximo recomendado por el fabricante, luego desatornillar y comprobar el pegado de las roscas interior y exterior del aceite y del cárter. La adherencia de las roscas del aceite y de la carcasa está relacionada con factores como la calidad de la rosca, la dureza de la superficie de la rosca, la velocidad de apriete, el coeficiente de fricción de la superficie y la tensión de contacto (par de apriete del acople). Para mejorar el rendimiento antiagarrotamiento de las roscas del aceite y de la carcasa, se debe mejorar el acabado, la dureza y la uniformidad de las roscas, se debe reducir la velocidad de roscado y se debe controlar el torque de atornillado. Al mismo tiempo, se debe colocar una capa de película metálica o no metálica más suave en la superficie de la rosca interna del acoplamiento para separar el cuerpo de la tubería del aceite y la carcasa del acoplamiento para evitar que la superficie metálica entre las dos roscas se pegue y para evitar que se rompan o incluso se rompan los hilos. Antes de atornillar el acoplamiento, es necesario recubrir la superficie de la rosca con grasa para roscas para evitar que la rosca se pegue después de atornillar el acoplamiento y mejorar el rendimiento de sellado de la rosca. Existen muchos métodos de recubrimiento para la superficie de la rosca del acoplamiento: como el proceso de galvanizado y el proceso de fosfatado; para algunos materiales especiales y roscas de conexión especiales, a menudo se requiere un revestimiento de cobre. Factores relacionados con el roscado relacionado con la fábrica: parámetros de la rosca (paso, altura del diente, conicidad, par de apriete, medio ángulo del perfil del diente, etc.), coincidencia de las roscas internas y externas (tratamiento superficial, acabado superficial, fosfatado, galvanizado, enchapado en cobre, etc.), compuesto de rosca (función: lubricación, llenado y sellado, etc., compuesto de polvo metálico y grasa), control de maquillaje (par de maquillaje, velocidad de maquillaje, etc.), factores de material, etc. Factores relacionados con el roscado relacionado con la operación del campo petrolífero: elevación sin protector de hilo, junta torcida (la tubería oscila en el aire y no es concéntrica con la junta del pozo), ninguna o pocas juntas, compuesto para roscas (que no cumple con los requisitos estándar, arena y otros residuos), velocidad de apriete y par de apriete, y fuerza de sujeción de pinzas grandes, etc.

(2) Rendimiento anticompresión (aplastamiento): con el aumento de la profundidad de perforación, aumenta la presión sobre el petróleo y el revestimiento en los pozos de petróleo y gas, especialmente en pozos profundos, pozos ultraprofundos o pozos de petróleo y gas en formaciones complejas como como sal gema, pasta salina, esquisto y formaciones rocosas blandas que necesitan aislar el flujo plástico. Cuando la presión externa excede un cierto límite, el cuerpo de la tubería del pozo de petróleo producirá una deformación elíptica o en forma de ranura, lo que se denomina colapso de la tubería del pozo de petróleo.

(3) Rendimiento anticorrosión: algunos yacimientos de petróleo y gas contienen una gran cantidad de medios corrosivos como sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono o iones de cloruro, lo que plantea requisitos de resistencia a la corrosión para el aceite y la carcasa, incluida la resistencia a la corrosión por tensión de sulfuro. resistencia a la corrosión por CO2 y Cl, etc. La resistencia a la corrosión del aceite y la carcasa está relacionada principalmente con factores como la composición química del acero y el valor de la tensión residual de la tubería de acero. Reducir el contenido de inclusiones no metálicas y elementos nocivos en el acero, aumentar el contenido de elementos anticorrosivos como Cr y Ni, reducir la tensión residual en la tubería de acero y mejorar el índice de límite elástico de la tubería de acero son todos propicios. para mejorar la resistencia a la corrosión del aceite y la carcasa.

(4) Rendimiento de la perforación: la parte de producción de petróleo de la carcasa de la capa de petróleo (producción de petróleo en capas en un pozo de petróleo multicapa) requiere perforación para permitir que el petróleo crudo fluya hacia la carcasa desde la capa de arena bituminosa designada para contener petróleo. Por esta razón, se requiere que la carcasa de la capa de aceite tenga un buen rendimiento de perforación, especialmente cuando se utilizan operaciones de perforación sin armas, se requiere que el rendimiento de perforación de la carcasa sea mayor. El comportamiento de perforación del casing se obtiene mediante pruebas de perforación. Es decir, la carcasa que se va a probar se cuelga en un pozo simulado, y en la carcasa se cuelgan un cierto número de balas perforantes conformadas con una cierta distancia y diferentes direcciones. Luego se realiza la perforación. Después de la perforación, si no hay grietas alrededor de los orificios de la carcasa de prueba, el desempeño de la perforación se evalúa como bueno; si hay una pequeña cantidad de pequeñas grietas alrededor de los orificios, pero su número y longitud no exceden los requisitos de las condiciones técnicas, entonces el rendimiento de perforación se evalúa como calificado; y si el número o la longitud de las grietas alrededor de los agujeros excede los requisitos, especialmente si las grietas entre dos agujeros adyacentes están conectadas, el rendimiento del disparo se evalúa como no calificado. El campo petrolero también tiene requisitos claros en cuanto a la cantidad de expansión del casing después de la perforación y la altura de las rebabas internas y externas alrededor de los orificios.