Difetti di qualità e prevenzione delle condotte dei pozzi petroliferi

I difetti di qualità delle tubazioni dei pozzi petroliferi derivano principalmente da tre aspetti:
Primo: difetti di qualità del corpo del tubo del pozzo petrolifero stesso, come proprietà meccaniche, passaggio interno, pesatura, ecc. del corpo del tubo che non soddisfano i requisiti;
Secondo: difetti di qualità dei tubi per pozzi petroliferi durante la lavorazione, come parametri della filettatura (conicità, passo, altezza dei denti, forma Ken, concentricità e distanza ravvicinata delle filettature su entrambe le estremità dei giunti) che superano lo standard, deformazione della pelle nera, deformazione rotta, deviazione della filettatura, coppia di serraggio delle viti superiore allo standard, perdite, danni alla filettatura (graffi, urti), qualità della saldatura del tubo di perforazione non conforme ai requisiti, ecc.;
Terzo: le prestazioni dei tubi per pozzi petroliferi, tra cui le prestazioni anti-schiacciamento, anti-corrosione, anti-perforazione e anti-incollaggio, non soddisfano i requisiti.

1. Difetti di qualità e prevenzione della lavorazione delle filettature dei tubi dei pozzi petroliferi
Durante la lavorazione delle filettature dei tubi dei pozzi petroliferi, le filettature possono presentare difetti di qualità quali deformazioni della pelle nera, deviazioni della filettatura, deformazioni rotte, graffi (urti) della filettatura e parametri della filettatura che superano lo standard.

(1) Rigonfiamento nero del filo: il rigonfiamento nero del filo si manifesta come un aspetto "non liscio" dovuto a una lavorazione locale insufficiente del filo, che è correlato alla precisione del diametro esterno e dello spessore della parete, all'ovalizzazione e alla rettilineità dell'estremità del tubo in acciaio. Il rigonfiamento nero del corpo del tubo è spesso causato da un diametro esterno del corpo del tubo troppo piccolo, da un'estremità del tubo non sufficientemente dritta o da un'ovalizzazione troppo grande. Il rigonfiamento nero del giunto è generalmente causato da un diametro esterno del tubo in acciaio che supera la tolleranza positiva, da una parete che supera la tolleranza negativa o da un'ovalizzazione troppo grande.

(2) Deviazione della filettatura: la deviazione della filettatura è lo spessore irregolare della parete del tubo in acciaio, con un lato sottile e l'altro spesso dopo la filettatura. La causa della deviazione della filettatura è simile a quella della deformazione nera della filettatura, causata da uno spessore irregolare della parete, da una piegatura o da un'eccessiva ovalizzazione dell'estremità del tubo. A volte, quando si verifica una deviazione della filettatura o un controllo di lavorazione irragionevole, lo spessore della parete del fondo della filettatura può superare la tolleranza negativa, il che influirà seriamente sulla resistenza della connessione del tubo del pozzo petrolifero.

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

(4) Danni alla filettatura: i danni alla filettatura del tubo del pozzo petrolifero includono ammaccature e abrasioni. Si verificano durante la produzione, il trasporto e lo stoccaggio dei prodotti finiti. Per evitare che le filettature esposte del tubo del pozzo petrolifero vengano ammaccate, schiacciate e arrugginite, oltre a garantire che le filettature non entrino in collisione con oggetti duri (come rulli di trasporto, barre di griglia inclinate, ecc.) durante la produzione, è necessario avvitare un anello di protezione esterno con filettatura interna sulle filettature del corpo del tubo del pozzo petrolifero e un anello di protezione interno con filettatura esterna sulle filettature del giunto.

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

(5) I parametri del thread superano lo standard
La filettatura è il processo più importante nella produzione di tubi per pozzi petroliferi ed è anche un processo chiave che determina la qualità della filettatura dei tubi per pozzi petroliferi. Attualmente, la maggior parte dei tubi per pozzi petroliferi viene filettata utilizzando speciali macchine utensili CNC. Durante la filettatura, il pezzo viene centrato automaticamente e bloccato in posizione flottante. L'utensile per la filettatura utilizza un utensile in metallo duro e la rotazione del mandrino è continua. Esistono due metodi per la filettatura: uno prevede che il pezzo ruoti e l'utensile esegua un movimento di avanzamento piano; l'altro prevede che il pezzo non si muova e l'utensile ruoti ed esegua un movimento di avanzamento. Questi due tipi di macchine utensili hanno le loro caratteristiche. Il primo è flessibile nell'uso. Non solo ha un'elevata produttività nella lavorazione di filettature coniche generiche, ma può anche lavorare filettature a collegamento diretto e a collegamento speciale con buona tenuta (fibbie speciali); il secondo ha una produttività maggiore nella lavorazione di filettature coniche generiche rispetto al primo, ma le fibbie speciali richiedono macchine utensili di pre-lavorazione. I vari parametri della filettatura (diametro medio, altezza del dente, conicità, passo, angolo del dente, distanza ravvicinata, ecc.) influiscono sulla resistenza della connessione e sulle prestazioni di tenuta della filettatura. La distanza ravvicinata della filettatura è il valore complessivo della fluttuazione di ogni singolo parametro della filettatura. Anche se i singoli parametri della filettatura sono qualificati, la sua distanza ravvicinata potrebbe non esserlo. La precisione dei vari parametri della filettatura non è correlata solo alla qualità del tubo grezzo, ma anche al metodo di lavorazione della filettatura, al tipo di macchina utensile e alla stabilità del processo di lavorazione, nonché alla precisione dimensionale e alla resistenza all'usura del pettine della filettatura. A parità di altre condizioni, la precisione dimensionale del pettine della filettatura determina la precisione delle dimensioni della filettatura. Generalmente, la tolleranza dimensionale del pettine della filettatura deve essere pari a solo 1/3 o 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 rivestimento si riferisce alla coppia di serraggio generata quando il giunto e il corpo del tubo vengono avvitati insieme. Lo scopo del controllo della coppia è garantire la resistenza del collegamento tra il giunto e il corpo del tubo e la pressione di contatto sul lato della filettatura e cooperare con il grasso sigillante per filettature corrispondente per ottenere la tenuta stagna dell'olio e del rivestimento. Per le filettature standard API, il valore J rappresenta la distanza dall'estremità del tubo al centro del giunto dopo il serraggio del giunto e del corpo del tubo, che è uno dei parametri importanti che determinano la qualità della connessione filettata.

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

2. Prestazioni delle condotte dei pozzi petroliferi
Le prestazioni dei tubi per pozzi petroliferi includono prestazioni anti-incollaggio, anti-collasso, anti-corrosione e anti-perforazione.

(1) Prestazioni anti-incollaggio: secondo i requisiti standard, i giunti filettati di olio e rivestimento devono essere avvitati e svitati. È stabilito che ogni giunto debba essere avvitato e svitato 6 volte. Avvitare fino alla coppia massima raccomandata dal produttore, quindi svitare e controllare l'incollaggio delle filettature interne ed esterne di olio e rivestimento. L'incollaggio delle filettature di olio e rivestimento è correlato a fattori quali la qualità della filettatura, la durezza superficiale della filettatura, la velocità di avvitamento, il coefficiente di attrito superficiale e lo stress da contatto (coppia di avvitamento del giunto). Per migliorare le prestazioni anti-incollaggio delle filettature di olio e rivestimento, è necessario migliorare la finitura delle filettature, la durezza e l'uniformità delle filettature, ridurre la velocità di avvitamento e controllare la coppia di avvitamento. Allo stesso tempo, è necessario rivestire la superficie interna della filettatura del giunto con uno strato di pellicola metallica o non metallica più morbida per separare il corpo del tubo di olio e rivestimento dal giunto, evitando che la superficie metallica delle due filettature si leghi e per evitare lacerazioni o addirittura lacerazioni delle filettature. Prima di avvitare il giunto, la superficie della filettatura deve essere ricoperta di grasso per filettature per evitare che si attacchino dopo l'avvitamento e per migliorarne la tenuta. Esistono molti metodi di rivestimento per la superficie della filettatura del giunto: come la zincatura e la fosfatazione; per alcuni materiali speciali e filettature di collegamento speciali, è spesso richiesta la ramatura. Fattori di incollaggio legati alla fabbrica: parametri della filettatura (passo, altezza del dente, conicità, momento di serraggio, semiangolo del profilo del dente, ecc.), abbinamento delle filettature interne ed esterne (trattamento superficiale, finitura superficiale, fosfatazione, zincatura, ramatura, ecc.), grasso per filettature (funzione: lubrificazione, riempimento e sigillatura, ecc., composto da polvere metallica e grasso), controllo della filettatura (coppia di filettatura, velocità di filettatura, ecc.), fattori materiali, ecc. I fattori legati all'uso e al funzionamento dei giacimenti petroliferi includono: sollevamento senza protezioni per filettature, filettatura obliqua (il tubo oscilla nell'aria e non è concentrico con la filettatura del pozzo), nessuna filettatura o filettatura ridotta, grasso per filettature (non conforme ai requisiti standard, sabbia e altri detriti), velocità e coppia di filettatura e forza di serraggio di pinze di grandi dimensioni.

(2) Prestazioni anti-collasso (schiacciamento): all'aumentare della profondità di perforazione, aumenta la pressione sul petrolio e sul rivestimento nei pozzi petroliferi e di gas, soprattutto nei pozzi profondi, ultra-profondi o nei pozzi petroliferi e di gas in formazioni complesse come salgemma, pasta di sale, scisto e formazioni rocciose tenere che necessitano di isolare il flusso plastico. Quando la pressione esterna supera un certo limite, il corpo del tubo del pozzo petrolifero produrrà una scanalatura o una deformazione ellittica, che viene chiamata collasso del tubo del pozzo petrolifero.

(3) Resistenza alla corrosione: alcuni giacimenti di petrolio e gas contengono una grande quantità di mezzi corrosivi come acido solfidrico, anidride carbonica o ioni cloruro, che richiedono requisiti di resistenza alla corrosione per petrolio e rivestimento, tra cui la resistenza alla corrosione sotto sforzo da solfuro, la resistenza alla corrosione da CO2 e Cl-, ecc. La resistenza alla corrosione di petrolio e rivestimento è principalmente correlata a fattori quali la composizione chimica dell'acciaio e il valore di stress residuo dei tubi in acciaio. La riduzione del contenuto di inclusioni non metalliche ed elementi nocivi nell'acciaio, l'aumento degli elementi resistenti alla corrosione come Cr e Ni, la riduzione dello stress residuo nei tubi in acciaio e il miglioramento del rapporto di snervamento dei tubi in acciaio contribuiscono tutti a migliorare la resistenza alla corrosione di petrolio e rivestimento.

(4) Prestazioni di perforazione: la parte di produzione petrolifera del casing a strato di petrolio (produzione di petrolio stratificato in pozzi petroliferi multistrato) richiede la perforazione per consentire al petrolio greggio di fluire nel casing dallo strato di sabbia bituminosa designato. Per questo motivo, il casing a strato di petrolio deve avere buone prestazioni di perforazione, soprattutto quando si utilizzano operazioni di perforazione senza cannone, le prestazioni di perforazione del casing devono essere più elevate. Le prestazioni di perforazione del casing si ottengono attraverso test di perforazione. Cioè, il casing da testare viene sospeso in un pozzo simulato e un certo numero di proiettili perforanti sagomati, con una certa distanza e direzioni diverse, vengono appesi al casing. Quindi viene eseguita la perforazione. Dopo la perforazione, se non ci sono crepe attorno ai fori del casing di prova, le prestazioni di perforazione sono buone; se ci sono alcune piccole crepe attorno ai fori, ma il loro numero e la loro lunghezza non superano i requisiti delle condizioni tecniche, allora le prestazioni di perforazione sono qualificate; e se il numero o la lunghezza delle crepe attorno ai fori superano i requisiti, soprattutto se le crepe tra due fori adiacenti sono collegate, le prestazioni di perforazione non sono qualificate. Il giacimento petrolifero ha anche requisiti chiari sull'entità dell'espansione del rivestimento dopo la perforazione e sull'altezza delle bave interne ed esterne attorno ai fori.