Defeitos de qualidade e prevenção de tubulações de poços de petróleo

Os defeitos de qualidade dos tubos de poços de petróleo vêm principalmente de três aspectos:
Primeiro, os defeitos de qualidade do próprio corpo do tubo do poço de petróleo, como as propriedades mecânicas, a conexão interna e a pesagem do corpo do tubo, não atendem aos requisitos;
Em segundo lugar, os defeitos de qualidade causados ​​pelo tubo do poço de petróleo durante o processo de processamento, como parâmetros de rosca (conicidade, passo, altura do dente, formato Ken e concentricidade e distância próxima das roscas em ambas as extremidades do acoplamento) excedendo o padrão, fivela preta com rosca, fivela quebrada, desvio da rosca, torque do parafuso excedendo o padrão, vazamento, danos na rosca (arranhões, batidas), qualidade da solda do tubo de perfuração que não atende aos requisitos, etc .;
Terceiro, o desempenho do tubo do poço de petróleo, incluindo desempenho anti-compressão, desempenho anticorrosivo, desempenho de perfuração e desempenho anti-aderência, não atendeu aos requisitos.

1. Defeitos de qualidade e prevenção de processamento de roscas de tubos de poços de petróleo
Durante o processamento de roscas de tubos de poços de petróleo, a rosca pode apresentar defeitos de qualidade, como fivela preta, desvio de rosca, fivela quebrada, arranhão de rosca (colisão) e parâmetro de rosca excedendo o padrão.

(1) Fivela de rosca preta: A fivela de rosca preta é causada pela quantidade de processamento local da rosca ser muito pequena, resultando em “irregularidade”, que está relacionada ao diâmetro externo e à precisão da espessura da parede, ovalidade e retidão da extremidade do tubo . A fivela preta no corpo do tubo é frequentemente causada pelo diâmetro externo do corpo do tubo ser muito pequeno, a extremidade do tubo não ser reta o suficiente ou a ovalidade ser muito grande. A fivela preta no acoplamento é geralmente causada pelo diâmetro externo do tubo de aço excedendo a tolerância positiva, a parede excedendo a tolerância negativa ou a ovalização sendo muito grande.

(2) Desvio da parede da rosca: O desvio da parede da rosca é a espessura irregular da parede do tubo de aço após o rosqueamento, com um lado fino e o outro grosso. A razão para o desvio da parede da rosca é semelhante à da fivela da rosca preta, que é causada pela espessura irregular da parede, dobra ou ovalização excessiva na extremidade do tubo de aço. Às vezes, quando ocorre desvio da parede da rosca ou a quantidade de processamento não é controlada adequadamente, a espessura da parede do fundo roscado pode exceder a tolerância negativa, o que afetará seriamente a resistência da conexão do tubo do poço de petróleo.

(3) Quebra de linha: Quando o cortador de linha está cortando a linha em alta velocidade e com força, uma vez que a linha se rompe ou a linha é “perdida”, isso fará com que a linha se quebre. De modo geral, a quebra da linha é causada principalmente por grandes inclusões não metálicas no aço e também está relacionada à qualidade do cortador de linha e à estabilidade do processo de rosqueamento.

(4) Danos nas roscas: Danos nas roscas de tubos de poços de petróleo incluem hematomas e abrasões, que são causados ​​durante a produção, transporte e armazenamento de produtos acabados. Para evitar que as roscas expostas das tubulações de poços de petróleo sejam machucadas, esmagadas ou enferrujadas, além de garantir que as roscas não colidam com objetos duros (como rolos de transporte, barras de grelha inclinadas, etc.) durante a produção, um protetor externo o anel com roscas internas deve ser aparafusado nas roscas do corpo do tubo do poço de petróleo, e um anel de proteção interno com roscas externas deve ser aparafusado nas roscas do acoplamento.

O padrão API Spec 5CT estipula:
① A planta de processamento de roscas deve aparafusar anéis de proteção de rosca internos e externos. O design, o material e a resistência mecânica do anel de proteção de rosca são necessários para proteger as roscas e as extremidades dos tubos para evitar danos durante a carga e descarga normais e o transporte;
② Durante o transporte e armazenamento normal de óleo e carcaça, o design e o material do anel de proteção da rosca são necessários para isolar as roscas da sujeira e da água. O período normal de armazenamento é de cerca de 1 ano;
③ A seleção do material do anel de proteção de rosca não deve conter componentes de material que possam causar corrosão da rosca ou fazer com que o anel de proteção de rosca adira à rosca e pode ser adequado para uma temperatura de serviço de -46°C a +66°C:
④ Anéis de proteção de rosca de aço puro não devem ser usados ​​em corpos de tubos de aço L80 grau 9Cr e 13Cr.

(5) Os parâmetros da rosca excedem o padrão: O processamento da rosca é o processo mais importante na produção de tubos de poços de petróleo e também é o processo chave que determina a qualidade da rosca dos tubos de poços de petróleo. Atualmente, a maioria dos tubos de poços de petróleo são processados ​​por máquinas-ferramentas CNC especiais. Ao processar roscas, a peça de trabalho é automaticamente centralizada e fixada flutuantemente. A ferramenta para processamento de roscas usa uma ferramenta de metal duro e a rotação do fuso é contínua. Existem duas maneiras de processar roscas: uma é que a peça gira e a ferramenta faz um movimento de avanço plano; a outra é que a peça não se move e a ferramenta gira e faz um movimento de avanço. Esses dois tipos de máquinas-ferramentas têm características próprias. O primeiro é flexível de usar. Não só apresenta alta produtividade no processamento de roscas cônicas gerais, mas também pode processar roscas de conexão direta e especial com boa estanqueidade (fivelas especiais); o último tem maior produtividade no processamento de roscas cônicas gerais do que o primeiro, mas é necessária uma máquina-ferramenta de pré-processamento para processar fivelas especiais. Os vários parâmetros da rosca (diâmetro médio, altura do dente, conicidade, passo, ângulo do perfil do dente, distância próxima, etc.) afetarão a resistência da conexão e o desempenho de vedação da rosca. A distância próxima do encadeamento é o valor abrangente da flutuação de cada parâmetro do encadeamento. Mesmo que os parâmetros individuais da rosca sejam qualificados, sua distância próxima pode não ser qualificada. A precisão dos diversos parâmetros da rosca, além de estar relacionada à qualidade do blank do tubo, também está relacionada ao método de processamento da rosca, tipo de máquina-ferramenta e estabilidade do processo de processamento, bem como à precisão dimensional e resistência ao desgaste do pente de linha. Quando outras condições são iguais, a precisão dimensional do pente de linha determina a precisão do tamanho da linha. Geralmente, a tolerância dimensional do pente de linha deve ser de apenas 1/3 a 1/4 da tolerância do produto, ou até mais.

(6) Os valores de torque e J excedem o padrão: O torque do óleo e da carcaça refere-se ao torque de reposição gerado quando o acoplamento e o corpo do tubo são aparafusados. O objetivo de controlar o torque é garantir a resistência da conexão entre o acoplamento e o corpo do tubo e a tensão de pressão de contato no lado da rosca e cooperar com a graxa de vedação de rosca correspondente para obter o anti-vazamento do óleo e do invólucro. Para roscas padrão API, o valor J representa a distância da extremidade do tubo ao centro do acoplamento após o aperto do acoplamento e do corpo do tubo, que é um dos parâmetros importantes que determinam a qualidade da conexão roscada.

(7) Vazamento: Para evitar vazamento de óleo e carcaça causado por pressão de contato insuficiente entre o corpo do tubo de óleo e carcaça e a rosca do acoplamento, o óleo e a carcaça com acoplamento são submetidos a um teste de pressão hidrostática de acordo com a norma. O vazamento da rosca que conecta o corpo do tubo e o acoplamento está relacionado ao tipo e qualidade da rosca, ao aparafusamento do óleo e da carcaça e à qualidade da graxa de vedação da rosca. Em termos do tipo de rosca, o desempenho de vedação das roscas redondas é melhor do que o das roscas trapezoidais, e as roscas especiais são ainda melhores. O formato da rosca de alta precisão e o torque razoável de aparafusamento do óleo e da carcaça contribuem para melhorar o desempenho de vedação da rosca. A graxa para vedação de roscas pode desempenhar um papel na lubrificação, no preenchimento de lacunas nas roscas (vedação) e na anticorrosão durante o aparafusamento de acoplamentos e o uso de óleo e carcaça.

2. Desempenho de tubos de poços de petróleo
O desempenho dos tubos de poços de petróleo inclui desempenho antiaderente, desempenho anticolapso, desempenho anticorrosão e desempenho de perfuração.

(1) Desempenho antiaderente: De acordo com os requisitos padrão, as juntas roscadas do óleo e do invólucro precisam ser feitas e desfeitas. Está estipulado que cada junta deve ser feita e desfeita 6 vezes cada. Aperte até o torque máximo recomendado pelo fabricante, em seguida desfaça e verifique a aderência das roscas internas e externas do óleo e da carcaça. A aderência das roscas do óleo e da carcaça está relacionada a fatores como qualidade da rosca, dureza da superfície da rosca, velocidade de montagem, coeficiente de atrito superficial e tensão de contato (torque de aparafusamento do acoplamento). Para melhorar o desempenho antigripante das roscas de óleo e da carcaça, o acabamento, a dureza e a uniformidade das roscas devem ser melhorados, a velocidade de rosqueamento deve ser reduzida e o torque de aparafusamento deve ser controlado. Ao mesmo tempo, uma camada de filme metálico ou não metálico mais macio deve ser revestida na superfície da rosca interna do acoplamento para separar o corpo do tubo do óleo e o revestimento do acoplamento para evitar que a superfície metálica entre as duas roscas grude e para evitar rasgar ou mesmo rasgar os fios. Antes de o acoplamento ser aparafusado, a superfície da rosca precisa ser revestida com graxa para roscas para evitar que a rosca grude após o acoplamento ser aparafusado e para melhorar o desempenho de vedação da rosca. Existem muitos métodos de revestimento para a superfície da rosca de acoplamento: como o processo de galvanização e o processo de fosfatização; para alguns materiais especiais e roscas de conexão especiais, muitas vezes é necessário revestimento de cobre. Fatores relacionados ao rosqueamento de fábrica: parâmetros da rosca (passo, altura do dente, conicidade, torque de aperto, meio ângulo do perfil do dente, etc.), correspondência de roscas internas e externas (tratamento superficial, acabamento superficial, fosfatização, galvanização, revestimento de cobre, etc.), composto de rosca (função: lubrificação, enchimento e vedação, etc., composto de pó metálico e graxa), controle de composição (torque de compensação, velocidade de compensação, etc.), fatores materiais, etc. Fatores relacionados à rosqueamento relacionado à operação do campo petrolífero: levantamento sem protetor de rosca, junta enviesada (o tubo oscila no ar e não é concêntrico com a junta do poço), nenhuma ou poucas juntas, composto de rosca (não atende aos requisitos padrão, areia e outros detritos), velocidade e torque de montagem e força de fixação de pinças grandes, etc.

(2) Desempenho anti-compressão (esmagamento): Com o aumento da profundidade de perfuração, a pressão sobre o petróleo e o revestimento em poços de petróleo e gás aumenta, especialmente em poços profundos, poços ultraprofundos ou poços de petróleo e gás em formações complexas como como sal-gema, pasta de sal, xisto e formações rochosas moles que precisam isolar o fluxo plástico. Quando a pressão externa excede um certo limite, o corpo do tubo do poço de petróleo produzirá deformação em forma de ranhura ou elíptica, o que é chamado de colapso do tubo do poço de petróleo.

(3) Desempenho anticorrosivo: Alguns campos de petróleo e gás contêm uma grande quantidade de meios corrosivos, como sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono ou íons cloreto, o que apresenta requisitos de resistência à corrosão para óleo e revestimento, incluindo resistência à corrosão sob tensão por sulfeto, resistência à corrosão de CO2 e Cl, etc. A resistência à corrosão do óleo e do revestimento está principalmente relacionada a fatores como a composição química do aço e o valor da tensão residual do tubo de aço. Reduzir o teor de inclusões não metálicas e elementos nocivos no aço, aumentar o teor de elementos anticorrosivos como Cr e Ni, reduzir a tensão residual no tubo de aço e melhorar a relação de resistência ao escoamento do tubo de aço são todos propícios para melhorar a resistência à corrosão do óleo e da carcaça.

(4) Desempenho de perfuração: A parte de produção de petróleo do revestimento da camada de petróleo (produção de petróleo em camadas em um poço de petróleo multicamadas) requer perfuração para permitir que o petróleo bruto flua para o revestimento a partir da camada de areia betuminosa designada. Por esta razão, é necessário que o revestimento da camada de óleo tenha um bom desempenho de perfuração, especialmente quando se utilizam operações de perfuração sem canhão, o desempenho de perfuração do revestimento deve ser maior. O desempenho de perfuração do invólucro é obtido através de testes de perfuração. Ou seja, o invólucro a ser testado é pendurado em um poço simulado, e um certo número de balas perfurantes moldadas com uma certa distância e direções diferentes são penduradas no invólucro. Em seguida, é realizada a perfuração. Após a perfuração, se não houver fissuras ao redor dos furos do invólucro de teste, o desempenho da perfuração é avaliado como bom; se houver um pequeno número de pequenas fissuras ao redor dos furos, mas seu número e comprimento não excederem os requisitos das condições técnicas, então o desempenho de perfuração é avaliado como qualificado; e se o número ou comprimento das fissuras ao redor dos furos exceder os requisitos, especialmente se as fissuras entre dois furos adjacentes estiverem conectadas, o desempenho da perfuração será avaliado como não qualificado. O campo petrolífero também tem requisitos claros quanto à quantidade de expansão do revestimento após a perfuração e à altura das rebarbas internas e externas ao redor dos furos.