Khiếm khuyết về chất lượng của ống giếng dầu chủ yếu đến từ ba khía cạnh:
Đầu tiên, các khiếm khuyết về chất lượng của thân ống giếng dầu, chẳng hạn như tính chất cơ học, kết nối bên trong và trọng lượng của thân ống không đáp ứng yêu cầu;
Thứ hai, các khiếm khuyết về chất lượng do ống giếng dầu gây ra trong quá trình xử lý, chẳng hạn như các thông số ren (độ côn, bước răng, chiều cao răng, hình Ken, độ đồng tâm và khoảng cách gần của các ren ở cả hai đầu của khớp nối) vượt quá tiêu chuẩn, ren đen, gãy khóa, lệch ren, mômen vít vượt tiêu chuẩn, rò rỉ, hư ren (trầy xước, va đập), chất lượng mối hàn ống khoan không đạt yêu cầu, v.v.;
Thứ ba, hiệu suất của ống giếng dầu, bao gồm hiệu suất chống ép, hiệu suất chống ăn mòn, hiệu suất thủng và hiệu suất chống dính, không đáp ứng được yêu cầu.
1. Khiếm khuyết về chất lượng và ngăn ngừa xử lý ren ống giếng dầu
Trong quá trình xử lý ren của ống giếng dầu, ren có thể có các khuyết tật về chất lượng như khóa đen, lệch ren, gãy khóa, xước ren (va đập) và thông số ren vượt quá tiêu chuẩn.
(1) Khóa ren đen: Khóa ren đen là do lượng ren xử lý cục bộ quá nhỏ, dẫn đến “không trơn tru”, liên quan đến độ chính xác của đường kính ngoài và độ dày thành, độ oval và độ thẳng của đầu ống . Khóa đen trên thân ống thường do đường kính ngoài của thân ống quá nhỏ, đầu ống không đủ thẳng hoặc hình bầu dục quá lớn. Khóa màu đen trên khớp nối thường là do đường kính ngoài của ống thép vượt quá dung sai dương của tường vượt quá dung sai âm hoặc hình bầu dục quá lớn.
(2) Độ lệch thành ren: Độ lệch thành ren là độ dày thành ống thép không đồng đều sau khi ren, với một bên mỏng và một bên dày. Nguyên nhân dẫn đến sai lệch thành ren tương tự như đối với khóa ren đen, nguyên nhân là do độ dày thành không đồng đều, uốn cong hoặc hình bầu dục quá mức ở đầu ống thép. Đôi khi, khi xảy ra sai lệch thành ren hoặc lượng xử lý không được kiểm soát hợp lý, độ dày thành của đáy ren có thể vượt quá dung sai âm, điều này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến cường độ kết nối của ống giếng dầu.
(3) Đứt chỉ: Khi máy cắt lược lược cắt chỉ với tốc độ cao và lực mạnh, một khi sợi bị đứt hoặc sợi bị “mất” sẽ khiến sợi bị đứt. Nói chung, đứt ren chủ yếu là do các tạp chất phi kim loại lớn trong thép, đồng thời cũng liên quan đến chất lượng của dao cắt lược ren và độ ổn định của quá trình xâu chuỗi.
(4) Hư hỏng ren: Hư hỏng ren của ống giếng dầu bao gồm các vết bầm tím và trầy xước xảy ra trong quá trình sản xuất, vận chuyển và bảo quản thành phẩm. Để các ren hở của ống giếng dầu không bị dập, dập hoặc rỉ sét, ngoài việc đảm bảo ren không va chạm với các vật cứng (như con lăn vận chuyển, thanh ghi nghiêng...) trong quá trình sản xuất, một lớp bảo vệ bên ngoài vòng có ren bên trong phải được vặn vào ren của thân ống giếng dầu, vòng bảo vệ bên trong có ren bên ngoài phải được vặn vào ren của khớp nối.
Tiêu chuẩn API Spec 5CT quy định:
① Nhà máy xử lý ren phải vặn các vòng bảo vệ ren trong và ngoài. Cần có thiết kế, vật liệu và độ bền cơ học của vòng bảo vệ ren để bảo vệ ren và đầu ống nhằm tránh hư hỏng trong quá trình bốc dỡ và vận chuyển thông thường;
② Trong quá trình vận chuyển và bảo quản dầu và vỏ bình thường, cần phải có thiết kế và vật liệu của vòng bảo vệ ren để cách ly ren khỏi bụi bẩn và nước. Thời gian bảo quản thông thường là khoảng 1 năm;
③ Việc lựa chọn vật liệu của vòng bảo vệ ren không được chứa các thành phần vật liệu có thể gây ăn mòn ren hoặc khiến vòng bảo vệ ren dính vào ren và có thể phù hợp với nhiệt độ sử dụng từ -46oC đến +66oC:
④ Không được sử dụng vòng bảo vệ ren bằng thép trần trên thân ống thép L80 loại 9Cr và 13Cr.
(5) Thông số ren vượt tiêu chuẩn: Gia công ren là quy trình quan trọng nhất trong sản xuất ống giếng dầu và cũng là quy trình then chốt quyết định chất lượng ren của ống giếng dầu. Hiện nay, hầu hết các ống giếng dầu đều được xử lý bằng máy công cụ CNC đặc biệt. Khi xử lý ren, phôi sẽ tự động được căn giữa và được kẹp nổi. Công cụ xử lý ren sử dụng công cụ cacbua và chuyển động quay của trục chính là vô cấp. Có hai cách để xử lý ren: một là phôi quay và dao thực hiện chuyển động nạp mặt phẳng; hai là phôi không di chuyển và dụng cụ quay và thực hiện chuyển động nạp. Hai loại máy công cụ này có những đặc điểm riêng. Trước đây là linh hoạt để sử dụng. Nó không chỉ có năng suất cao khi xử lý các sợi côn thông thường mà còn có thể xử lý các sợi kết nối trực tiếp và kết nối đặc biệt với độ kín khí tốt (khóa đặc biệt); cái sau có năng suất cao hơn trong việc xử lý các sợi côn thông thường so với cái trước, nhưng cần có một máy công cụ xử lý trước để xử lý các khóa đặc biệt. Các thông số khác nhau của ren (đường kính giữa, chiều cao răng, độ côn, bước răng, góc biên dạng răng, khoảng cách gần, v.v.) sẽ ảnh hưởng đến cường độ kết nối và hiệu suất bịt kín của ren. Khoảng cách gần của ren là giá trị tổng hợp của sự dao động của từng thông số đơn lẻ của ren. Ngay cả khi các thông số riêng lẻ của luồng đủ tiêu chuẩn, khoảng cách gần của nó có thể không đủ tiêu chuẩn. Độ chính xác của các thông số khác nhau của ren, ngoài việc liên quan đến chất lượng của phôi ống, còn liên quan đến phương pháp xử lý ren, loại máy công cụ và độ ổn định của quá trình xử lý, cũng như độ chính xác về kích thước và khả năng chống mài mòn của lược ren. Khi các điều kiện khác giống nhau, độ chính xác về kích thước của lược ren sẽ xác định độ chính xác của kích thước ren. Nói chung, dung sai kích thước của lược ren chỉ được yêu cầu bằng 1/3 đến 1/4 dung sai của sản phẩm hoặc thậm chí cao hơn.
(6) Giá trị mô-men xoắn và J vượt quá tiêu chuẩn: Mô-men xoắn của dầu và vỏ đề cập đến mô-men xoắn bổ sung được tạo ra khi khớp nối và thân ống được vặn với nhau. Mục đích của việc kiểm soát mô-men xoắn là để đảm bảo độ bền kết nối giữa khớp nối và thân ống và ứng suất áp suất tiếp xúc ở phía ren và phối hợp với mỡ bịt kín ren tương ứng để đạt được khả năng chống rò rỉ của dầu và vỏ. Đối với ren tiêu chuẩn API, giá trị J biểu thị khoảng cách từ đầu ống đến tâm khớp nối sau khi khớp nối và thân ống được siết chặt, đây là một trong những thông số quan trọng quyết định chất lượng của kết nối ren.
(7) Rò rỉ: Để tránh rò rỉ dầu và vỏ do áp suất tiếp xúc không đủ giữa thân ống dầu, vỏ và ren khớp nối, dầu và vỏ có khớp nối phải được kiểm tra áp suất thủy tĩnh theo tiêu chuẩn. Sự rò rỉ của ren nối thân ống và khớp nối có liên quan đến loại và chất lượng của ren, độ vặn của dầu và vỏ cũng như chất lượng của mỡ bôi trơn ren. Về loại ren, hiệu suất bịt kín của ren tròn tốt hơn so với ren hình thang và ren đặc biệt thậm chí còn tốt hơn. Hình dạng ren có độ chính xác cao và mô men xoắn dầu và vỏ hợp lý có lợi cho việc cải thiện hiệu suất bịt kín của ren. Mỡ bôi trơn ren có thể đóng vai trò bôi trơn, lấp đầy các khe hở ren (bịt kín) và chống ăn mòn trong quá trình vặn vít các khớp nối và sử dụng dầu và vỏ.
2. Hiệu suất của ống giếng dầu
Hiệu suất của ống giếng dầu bao gồm hiệu suất chống dính, hiệu suất chống sập, hiệu suất chống ăn mòn và hiệu suất thủng.
(1) Hiệu suất chống dính: Theo yêu cầu tiêu chuẩn, các mối nối ren của dầu và vỏ cần được chế tạo và tháo dỡ. Quy định mỗi khớp phải được thực hiện và tháo rời 6 lần. Tạo mômen xoắn tối đa theo khuyến nghị của nhà sản xuất, sau đó tháo ra và kiểm tra độ bám dính của ren trong và ren ngoài của dầu và vỏ. Độ dính của ren dầu và ren vỏ có liên quan đến các yếu tố như chất lượng ren, độ cứng bề mặt ren, tốc độ trang điểm, hệ số ma sát bề mặt và ứng suất tiếp xúc (mô-men xoắn khớp nối). Để cải thiện hiệu suất chống kẹt của ren dầu và vỏ, cần cải thiện độ hoàn thiện, độ cứng và tính đồng nhất của ren, giảm tốc độ ren và kiểm soát mô-men xoắn. Đồng thời nên mạ một lớp màng kim loại hoặc phi kim loại mềm hơn lên bề mặt ren trong của khớp nối để tách thân ống dầu và vỏ khỏi khớp nối để tránh bề mặt kim loại giữa hai ren bị dính và để tránh bị rách hoặc thậm chí rách sợi. Trước khi vặn khớp nối, bề mặt ren cần được phủ một lớp mỡ ren để tránh ren bị dính sau khi vặn khớp nối và cải thiện hiệu suất bịt kín của ren. Có nhiều phương pháp phủ bề mặt của ren khớp nối: chẳng hạn như quy trình mạ kẽm và quy trình phốt phát; đối với một số vật liệu đặc biệt và các sợi kết nối đặc biệt, thường phải mạ đồng. Các yếu tố liên quan đến ren liên quan đến nhà máy: thông số ren (bước răng, chiều cao răng, độ côn, mô men xoắn chặt, nửa góc biên dạng răng, v.v.), sự phù hợp của ren trong và ren ngoài (xử lý bề mặt, hoàn thiện bề mặt, photphat, mạ kẽm, mạ đồng, v.v.), hợp chất ren (chức năng: bôi trơn, làm đầy và bịt kín, v.v., bao gồm bột kim loại và dầu mỡ), kiểm soát trang điểm (mô-men xoắn trang điểm, tốc độ trang điểm, v.v.), các yếu tố vật liệu, v.v. Các yếu tố liên quan đến ren liên quan đến vận hành mỏ dầu: nâng không có bảo vệ ren, khớp lệch (ống lắc lư trong không khí và không đồng tâm với khớp giếng), không có hoặc ít khớp nối, hỗn hợp ren (không đạt yêu cầu tiêu chuẩn, cát và các yếu tố khác). mảnh vụn), tốc độ trang điểm và mô-men xoắn trang điểm, và lực kẹp của kẹp lớn, v.v.
(2) Hiệu suất chống ép (nghiền): Với sự gia tăng độ sâu khoan, áp lực lên dầu và vỏ trong giếng dầu khí tăng lên, đặc biệt là trong các giếng sâu, giếng siêu sâu hoặc giếng dầu khí ở các thành tạo phức tạp như như muối mỏ, bột muối, đá phiến và các dạng đá mềm cần cách ly dòng chảy nhựa. Khi áp suất bên ngoài vượt quá một giới hạn nhất định, thân ống giếng dầu sẽ tạo ra biến dạng hình rãnh hoặc hình elip, gọi là sập ống giếng dầu.
(3) Hiệu suất chống ăn mòn: Một số mỏ dầu khí chứa một lượng lớn môi trường ăn mòn như ion hydro sunfua, carbon dioxide hoặc clorua, đặt ra các yêu cầu về khả năng chống ăn mòn cho dầu và vỏ, bao gồm cả khả năng chống ăn mòn ứng suất sunfua, khả năng chống ăn mòn CO2 và Cl-, v.v. Khả năng chống ăn mòn của dầu và vỏ chủ yếu liên quan đến các yếu tố như thành phần hóa học của thép và giá trị ứng suất dư của ống thép. Giảm hàm lượng tạp chất phi kim loại và các yếu tố có hại trong thép, tăng hàm lượng các nguyên tố chống ăn mòn như Cr và Ni, giảm ứng suất dư trong ống thép và cải thiện tỷ lệ cường độ chảy của ống thép đều có lợi để cải thiện khả năng chống ăn mòn của dầu và vỏ.
(4) Hiệu suất thủng: Phần sản xuất dầu của vỏ lớp dầu (sản xuất dầu theo lớp trong giếng dầu nhiều lớp) cần phải đục lỗ để dầu thô chảy vào vỏ từ lớp cát dầu mang dầu được chỉ định. Vì lý do này, vỏ lớp dầu bắt buộc phải có hiệu suất xuyên thủng tốt, đặc biệt khi sử dụng các hoạt động xuyên thủng không cần súng, hiệu suất xuyên thủng của vỏ phải cao hơn. Hiệu suất thủng của vỏ đạt được thông qua các thử nghiệm thủng. Tức là, vỏ cần thử được treo trong một giếng mô phỏng và một số viên đạn đục lỗ có hình dạng nhất định với khoảng cách nhất định và các hướng khác nhau được treo trong vỏ. Sau đó việc đục lỗ được thực hiện. Sau khi đục lỗ, nếu không có vết nứt xung quanh các lỗ của vỏ thử nghiệm thì hiệu suất đục lỗ được đánh giá là tốt; nếu xung quanh lỗ có một số ít vết nứt nhỏ nhưng số lượng và chiều dài không vượt quá yêu cầu về điều kiện kỹ thuật thì tính năng đục lỗ được đánh giá đạt tiêu chuẩn; và nếu số lượng hoặc chiều dài vết nứt xung quanh các lỗ vượt quá yêu cầu, đặc biệt nếu các vết nứt giữa hai lỗ liền kề được nối với nhau thì hiệu suất đục lỗ được đánh giá là không đủ tiêu chuẩn. Mỏ dầu cũng có những yêu cầu rõ ràng về mức độ giãn nở của vỏ sau khi thủng và chiều cao của các gờ bên trong và bên ngoài xung quanh các lỗ.
Thời gian đăng: Jun-11-2024