Difetti di qualità e prevenzione delle tubazioni dei pozzi petroliferi

I difetti di qualità dei tubi dei pozzi petroliferi derivano principalmente da tre aspetti:
In primo luogo, i difetti di qualità del corpo stesso del tubo del pozzo petrolifero, come le proprietà meccaniche, la connessione interna e la pesatura del corpo del tubo, non soddisfano i requisiti;
In secondo luogo, i difetti di qualità causati dal tubo del pozzo petrolifero durante il processo di lavorazione, come i parametri della filettatura (conicità, passo, altezza dei denti, forma Ken, concentricità e distanza ravvicinata delle filettature su entrambe le estremità del giunto) superano lo standard, fibbia nera con filettatura, fibbia rotta, deviazione della filettatura, coppia di serraggio della vite superiore allo standard, perdite, danni alla filettatura (graffi, urti), qualità della saldatura dell'asta di perforazione non conforme ai requisiti, ecc.;
In terzo luogo, le prestazioni del tubo del pozzo petrolifero, comprese le prestazioni antischiacciamento, le prestazioni anticorrosione, le prestazioni di perforazione e le prestazioni antiaderenti, non sono riuscite a soddisfare i requisiti.

1. Difetti di qualità e prevenzione della lavorazione della filettatura dei tubi del pozzo petrolifero
Durante la lavorazione della filettatura dei tubi dei pozzi petroliferi, la filettatura potrebbe presentare difetti di qualità come fibbia nera, deviazione della filettatura, fibbia rotta, graffio della filettatura (protuberanza) e parametri della filettatura che superano lo standard.

(1) Inarcamento del filo nero: l'inarcamento del filo nero è causato dalla quantità di lavorazione locale del filo troppo piccola, con conseguente "irregolarità", che è correlata alla precisione del diametro esterno e dello spessore della parete, all'ovalità e alla rettilineità dell'estremità del tubo . La fibbia nera sul corpo del tubo è spesso causata dal diametro esterno del corpo del tubo troppo piccolo, dall'estremità del tubo non abbastanza diritta o dall'ovalità troppo grande. La fibbia nera sull'accoppiamento è generalmente causata dal diametro esterno del tubo d'acciaio che supera la tolleranza positiva, dalla parete che supera la tolleranza negativa o dall'ovalità troppo grande.

(2) Deviazione della parete filettata: La deviazione della parete filettata è lo spessore irregolare della parete del tubo d'acciaio dopo la filettatura, con un lato sottile e l'altro spesso. Il motivo della deviazione della parete del filo è simile a quello della fibbia del filo nero, causata da spessore della parete irregolare, piegatura o ovalizzazione eccessiva all'estremità del tubo d'acciaio. A volte, quando si verifica una deviazione della parete filettata o la quantità di lavorazione non viene controllata adeguatamente, lo spessore della parete del fondo filettato può superare la tolleranza negativa, compromettendo seriamente la resistenza della connessione del tubo del pozzo petrolifero.

(3) Rottura del filo: Quando il tagliafilo taglia il filo ad alta velocità e con forza, una volta che il filo viene rotto o "perso", il filo si romperà. In generale, la rottura del filo è causata principalmente da grandi inclusioni non metalliche nell'acciaio ed è anche correlata alla qualità del pettine tagliafilo e alla stabilità del processo di infilatura.

(4) Danni alla filettatura: i danni alla filettatura dei tubi del pozzo petrolifero includono ammaccature e abrasioni causate durante la produzione, il trasporto e lo stoccaggio dei prodotti finiti. Per evitare che le filettature esposte dei tubi dei pozzi petroliferi vengano ammaccate, schiacciate o arrugginite, oltre a garantire che le filettature non entrino in collisione con oggetti duri (come rulli di trasporto, griglie inclinate, ecc.) durante la produzione, una protezione esterna un anello con filettatura interna deve essere avvitato sulla filettatura del corpo del tubo del pozzo petrolifero e un anello protettivo interno con filettatura esterna deve essere avvitato sulla filettatura del raccordo.

Lo standard API Spec 5CT prevede:
① L'impianto di lavorazione della filettatura deve avvitare gli anelli protettivi della filettatura interna ed esterna. Il design, il materiale e la resistenza meccanica dell'anello di protezione della filettatura sono necessari per proteggere le filettature e le estremità del tubo per evitare danni durante le normali operazioni di carico e scarico e di trasporto;
② Durante il trasporto e il normale stoccaggio dell'olio e dell'involucro, il design e il materiale dell'anello di protezione della filettatura sono necessari per isolare le filettature dallo sporco e dall'acqua. Il normale periodo di conservazione è di circa 1 anno;
③ La selezione del materiale dell'anello di protezione della filettatura non deve contenere componenti materiali che potrebbero causare la corrosione della filettatura o far aderire l'anello di protezione della filettatura alla filettatura e può essere adatto per una temperatura di servizio compresa tra -46 ℃ e +66 ℃:
④ Gli anelli di protezione della filettatura in acciaio nudo non devono essere utilizzati sui corpi dei tubi in acciaio L80 di grado 9Cr e 13Cr.

(5) I parametri della filettatura superano lo standard: la lavorazione della filettatura è il processo più importante nella produzione di tubi per pozzi petroliferi ed è anche il processo chiave che determina la qualità della filettatura dei tubi per pozzi petroliferi. Attualmente, la maggior parte dei tubi dei pozzi petroliferi vengono lavorati da speciali macchine utensili CNC. Durante la lavorazione dei filetti, il pezzo viene centrato automaticamente e bloccato in modo flottante. Lo strumento per la lavorazione dei fili utilizza uno strumento in metallo duro e la rotazione del mandrino è continua. Esistono due modi per elaborare le filettature: uno è che il pezzo ruoti e l'utensile esegua un movimento di avanzamento piano; l'altro è che il pezzo non si muove e l'utensile ruota ed esegue un movimento di avanzamento. Questi due tipi di macchine utensili hanno le loro caratteristiche. Il primo è flessibile da usare. Non solo ha un'elevata produttività durante la lavorazione di filettature coniche generali, ma può anche lavorare filettature collegate direttamente e speciali con buona tenuta all'aria (fibbie speciali); quest'ultimo ha una produttività maggiore nella lavorazione di filettature coniche generali rispetto al primo, ma è necessaria una macchina utensile di prelavorazione per lavorare fibbie speciali. I vari parametri della filettatura (diametro medio, altezza del dente, conicità, passo, angolo del profilo del dente, distanza ravvicinata, ecc.) influenzeranno la forza della connessione e le prestazioni di tenuta della filettatura. La distanza ravvicinata del filo è il valore complessivo della fluttuazione di ogni singolo parametro del filo. Anche se i parametri individuali della filettatura sono qualificati, la sua distanza ravvicinata potrebbe non essere qualificata. La precisione dei vari parametri della filettatura, oltre ad essere correlata alla qualità del tubo grezzo, è anche correlata al metodo di lavorazione della filettatura, al tipo di macchina utensile e alla stabilità del processo di lavorazione, nonché alla precisione dimensionale e resistenza all'usura del pettine del filo. Quando le altre condizioni sono le stesse, la precisione dimensionale del pettine del filo determina la precisione della dimensione del filo. Generalmente, la tolleranza dimensionale del pettine del filo deve essere solo da 1/3 a 1/4 della tolleranza del prodotto, o anche superiore.

(6) I valori di coppia e J superano lo standard: la coppia dell'olio e del corpo si riferisce alla coppia di compensazione generata quando il giunto e il corpo del tubo vengono avvitati insieme. Lo scopo del controllo della coppia è garantire la forza della connessione tra il giunto e il corpo del tubo e la sollecitazione della pressione di contatto sul lato della filettatura e cooperare con il corrispondente grasso sigillante per filettatura per ottenere l'anti-perdita dell'olio e dell'involucro. Per le filettature standard API, il valore J rappresenta la distanza dall'estremità del tubo al centro del raccordo dopo che il raccordo e il corpo del tubo sono stati serrati, che è uno dei parametri importanti che determinano la qualità della connessione filettata.

(7) Perdite: per evitare perdite di olio e involucro causate da una pressione di contatto insufficiente tra il corpo del tubo dell'olio e dell'involucro e la filettatura del giunto, l'olio e l'involucro con giunto sono sottoposti a un test di pressione idrostatica secondo lo standard. La perdita della filettatura che collega il corpo del tubo e il raccordo è correlata al tipo e alla qualità della filettatura, all'avvitamento dell'olio e dell'involucro e alla qualità del grasso sigillante per filettatura. In termini di tipo di filettatura, le prestazioni di tenuta delle filettature tonde sono migliori di quelle trapezoidali e le filettature speciali sono ancora migliori. La forma della filettatura ad alta precisione e la ragionevole coppia di avvitamento dell'olio e dell'involucro contribuiscono a migliorare le prestazioni di tenuta della filettatura. Il grasso sigillante per filettature può svolgere un ruolo nella lubrificazione, nel riempimento degli spazi vuoti della filettatura (sigillatura) e nell'anticorrosione durante l'avvitamento dei giunti e l'uso di olio e involucro.

2. Prestazioni delle tubazioni dei pozzi petroliferi
Le prestazioni dei tubi dei pozzi petroliferi comprendono prestazioni antiaderenti, prestazioni anti-collasso, prestazioni anticorrosione e prestazioni di perforazione.

(1) Prestazioni antiaderenti: secondo i requisiti standard, i giunti filettati dell'olio e dell'involucro devono essere realizzati e disfatti. Si prevede che ogni giunto debba essere realizzato e smontato 6 volte ciascuno. Ripristinare fino alla coppia massima consigliata dal costruttore, quindi smontare e verificare l'incollaggio dei filetti interni ed esterni dell'olio e del carter. L'incollamento dell'olio e delle filettature dell'involucro è correlato a fattori quali la qualità della filettatura, la durezza della superficie della filettatura, la velocità di inserimento, il coefficiente di attrito superficiale e lo stress da contatto (coppia di avvitamento del giunto). Per migliorare le prestazioni antigrippaggio dell'olio e delle filettature dell'involucro, è necessario migliorare la finitura, la durezza e l'uniformità delle filettature, ridurre la velocità di filettatura e controllare la coppia di avvitamento. Allo stesso tempo, uno strato di pellicola metallica o non metallica più morbido deve essere placcato sulla superficie della filettatura interna del giunto per separare il corpo del tubo dell'olio e l'involucro dal giunto per evitare che la superficie metallica tra le due filettature si attacchi e per evitare strappi o addirittura strappi dei fili. Prima di avvitare il raccordo, la superficie della filettatura deve essere rivestita con grasso per filettature per evitare che la filettatura si attacchi dopo aver avvitato il raccordo e per migliorare le prestazioni di tenuta della filettatura. Esistono molti metodi di rivestimento della superficie del filo di accoppiamento: come il processo di zincatura e il processo di fosfatazione; per alcuni materiali speciali e filettature di collegamento speciali è spesso necessaria la ramatura. Fattori relativi alla filettatura specificata in fabbrica: parametri della filettatura (passo, altezza del dente, conicità, coppia stretta, semiangolo del profilo del dente, ecc.), adattamento della filettatura interna ed esterna (trattamento superficiale, finitura superficiale, fosfatazione, zincatura, placcatura in rame, ecc.), composto della filettatura (funzione: lubrificazione, riempimento e sigillatura, ecc., composto da polvere metallica e grasso), controllo dell'avvitamento (coppia di avvitamento, velocità di avvitamento, ecc.), fattori materiali, ecc. Fattori correlati alla filettatura correlata alle operazioni del giacimento petrolifero: sollevamento senza protezione del filo, giunto obliquo (il tubo oscilla nell'aria e non è concentrico con il giunto del pozzo), nessun giunto o pochi giunti, composto del filo (non conforme ai requisiti standard, sabbia e altro detriti), velocità e coppia di inserimento, forza di serraggio di pinze di grandi dimensioni, ecc.

(2) Prestazioni anti-schiacciamento (schiacciamento): con l'aumento della profondità di perforazione, aumenta la pressione sul petrolio e sull'involucro nei pozzi di petrolio e gas, soprattutto in pozzi profondi, pozzi ultra-profondi o pozzi di petrolio e gas in formazioni complesse come come salgemma, pasta di sale, scisto e formazioni di roccia tenera che necessitano di isolare il flusso di plastica. Quando la pressione esterna supera un certo limite, il corpo del tubo del pozzo petrolifero produrrà una deformazione a forma di scanalatura o ellittica, chiamata collasso del tubo del pozzo petrolifero.

(3) Prestazioni anticorrosione: alcuni giacimenti di petrolio e gas contengono una grande quantità di mezzi corrosivi come idrogeno solforato, anidride carbonica o ioni cloruro, che richiedono requisiti di resistenza alla corrosione per olio e involucro, inclusa la resistenza alla corrosione da stress da solfuro, resistenza alla corrosione da CO2 e Cl, ecc. La resistenza alla corrosione dell'olio e dell'involucro è principalmente correlata a fattori quali la composizione chimica dell'acciaio e il valore della tensione residua del tubo d'acciaio. Ridurre il contenuto di inclusioni non metalliche ed elementi dannosi nell'acciaio, aumentare il contenuto di elementi anticorrosivi come Cr e Ni, ridurre lo stress residuo nel tubo d'acciaio e migliorare il rapporto di resistenza allo snervamento del tubo d'acciaio sono tutti fattori favorevoli per migliorare la resistenza alla corrosione dell'olio e dell'involucro.

(4) Prestazioni di perforazione: la parte di produzione di petrolio dell'involucro dello strato di petrolio (produzione di petrolio a strati in un pozzo petrolifero multistrato) richiede la perforazione per consentire al petrolio greggio di fluire nell'involucro dallo strato di sabbia bituminosa designato contenente petrolio. Per questo motivo, è necessario che l'involucro dello strato d'olio abbia buone prestazioni di perforazione, soprattutto quando si utilizzano operazioni di perforazione senza pistola, le prestazioni di perforazione dell'involucro devono essere più elevate. La prestazione di perforazione dell'involucro è ottenuta attraverso prove di perforazione. Cioè, l'involucro da testare viene appeso in un pozzo simulato e nell'involucro vengono appesi un certo numero di proiettili perforanti sagomati con una certa distanza e direzioni diverse. Quindi viene eseguita la perforazione. Dopo la perforazione, se non sono presenti crepe attorno ai fori dell'involucro di prova, la prestazione di perforazione viene valutata buona; se attorno ai fori è presente un numero limitato di piccole fessure, ma il loro numero e la loro lunghezza non superano i requisiti delle condizioni tecniche, le prestazioni di perforazione vengono valutate come qualificate; e se il numero o la lunghezza delle fessure attorno ai fori supera i requisiti, soprattutto se le fessure tra due fori adiacenti sono collegati, la prestazione di perforazione viene valutata come non qualificata. Il giacimento petrolifero ha anche requisiti chiari per quanto riguarda l'entità dell'espansione dell'involucro dopo la perforazione e l'altezza delle bave interne ed esterne attorno ai fori.