труба для бурения или обсадки нефтегазовых скважин

Формула изобретения

Труба для бурения или обсадки нефтегазовых скважин, выполненная из алюминиевого сплава, отличающаяся тем, что в алюминиевый сплав введен скандий в пределах от 0,01 до 0,4%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и к металлургии, преимущественно к устройствам бурильных и обсадных труб, применяемых в процессе строительства скважин на нефть и газ.

Известны различные конструкции труб для бурения или обсадки нефтегазовых скважин [1, 2].

Известны также различные алюминий-скандиевые сплавы [3].

Эти сплавы обладают улучшенными характеристиками, такими как коррозионная стойкость, свариваемость, небольшой вес. Однако для изготовления труб, которые применяются для бурения или обсадки скважин, этот материал до настоящего времени не использовался, т.к. он имеет относительно большую себестоимость по сравнению с алюминиевыми трубами.

Наиболее близким техническим решением является труба для бурения или обсадки нефтегазовых скважин, выполненная из алюминиевого сплава [4, 5].

В настоящее время лекгосплавные бурильные и обсадные трубы, применяемые при строительстве нефтегазовых скважин, изготавливаются из алюминиевых сплавов типа Д16Т; АК-4; В95 [4, 5]. Физико-механические свойства таких труб показаны в табл. 1.

Как видно из таблицы 1, трубы, изготовленные из алюминиевых сплавов, имеют хорошие физико-механические свойства и низкие показатели коррозийной стойкости в агрессивных средах, однако не подлежат ремонту (не свариваются), требуют закаливания и естественного состарения в технологическом процессе их производства.

Ограничениями конструкции таких труб для бурения или обсадки нефтегазовых скважин являются: низкая ремонтопригодность, небольшой срок эксплуатации бурильных и обсадных труб, а также небольшая глубина бурения.

Таким образом, задача по созданию новых легкосплавных труб, имеющих хорошие эксплуатационные характеристики, коррозийно стойкие показатели, подлежащие ремонту, позволяющие упростить технологию их производства и эксплуатации, остается актуальной.

Решаемая изобретением задача - повышение ассортимента труб для бурения и обсадки и повышение их эксплуатационных качеств.

Технический результат, который может быть получен при выполнении устройства, - улучшение ремонтопригодности, увеличение срока эксплуатации бурильных и обсадных труб, а также увеличение глубины бурения без замены буровой установки на более мощную.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата известная конструкция трубы для бурения или обсадки нефтегазовых скважин, выполненная из алюминиевого сплава, согласно изобретению содержит скандий в пределах от 0,01 до 0,4%.

Особенностью настоящего изобретения является то, что, как показали исследования, решение существующей задачи может быть достигнуто производством качественно новых легкосплавных труб из алюминийскандиевых сплавов, например, типа 01570; 01421; 01460; 01970; 01590; 01535; 01575 [1]. Физико-механические свойства труб для бурения и обсадки нефтегазовых скважин из алюминийскандиевых сплавов приведены в табл. 2.

Анализ характеристик труб для бурения и обсадки нефтегазовых скважин, полученных из алюминиевых скандиевых сплавов, при сопоставлении с производимыми в настоящее время трубами из алюминиевых сплавов (Д16Т и т.д.) показывает, что заявленное техническое решение отличается рядом новых качеств, а именно:

1. Заявленные трубы легче выпускаемых в настоящее время - на 10%.

2. Заявленные трубы высоко коррозийно-стойкие.

3. Заявленные трубы способны работать при низких температурах до -100^oC и более.

4. Заявленные трубы свариваются, гарантируя коэффициент прочности сварного шва 0.95, что удовлетворяет условиям эксплуатации буровых и обсадных труб.

5. Производство заявленных труб не требует упрочняющей специальной термической обработки (доля затрат на которую составляет 10 - 20% в существующей технологии производства).

Более легкий вес труб на 10 - 15% позволит снизить общий вес буровых труб и значительно увеличить глубину бурения без замены буровой установки на более мощную.

Хорошие антикоррозионные свойства и высокое качество сварного шва, коэффициент прочности к = 0,95 (по методике, разработанной институтом электросварки им. Е. О. Патона) позволяют производить ремонт труб, следовательно, увеличивается срок их эксплуатации.

По данным института ЦНИИКМ "Прометей" (г.Санкт-Петербург), АО "Вилс" (г. Москва) алюминийскандиевые сплавы обладают повышенной коррозийной стойкостью в морской воде и других агрессивных средах, способны работать при низких температурах до -100^oC и ниже [1].

В то же время исключение из технологического процесса при изготовлении таких труб для бурения и обсадки операции термической обработки позволит снизить себестоимость производства таких труб для нефтегазовой промышленности на 10-20%.

Обзор зарубежной и отечественной литературы, выполненный авторами за период с 1957 г. по 1997 г., по вопросу использования алюминиевых скандиевых сплавов при изготовлении легкосплавных буровых и обсадных труб показал, что на практике и литературе не применялись трубы для бурения и обсадки скважин, выполненные из алюминийскандиевых сплавов.

Таким образом заявленное техническое решение позволит получить экономический эффект и в процессе строительства скважин за счет увеличения срока эксплуатации бурильных труб в 2-3 раза, а также на стадии производства за счет упрощения технологической схемы производства.

Источники информации

1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин, 2 изд., М., 1967 г.

2. Ильский А.Л., Касьянов В.М., Прошин В.Г. Буровые машины, механизмы и сооружения., М., 1967 г.

3. Международная научно-практическая конференция "Скандий и перспективы его использования". Тезисы докладов. М., 1994 г.

4. ГОСТ 631-75. Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним. Технические условия.

5. ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия.