RU2167998C2 - Pipe for drilling or casing of oil-gas wells - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas producing industry. SUBSTANCE: pipe for drilling or casing of oil-gas wells is made of aluminum alloy in which scandium is introduced within 0.01 to 0.4%. EFFECT: improved maintainability, prolonged service life of drilling and casing pipes and depth of drilling without replacing of drilling rod with more powerful one. 2 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и к металлургии, преимущественно к устройствам бурильных и обсадных труб, применяемых в процессе строительства скважин на нефть и газ. The invention relates to the oil and gas industry and metallurgy, mainly to devices for drill and casing pipes used in the construction of wells for oil and gas.

Известны различные конструкции труб для бурения или обсадки нефтегазовых скважин [1, 2]. There are various designs of pipes for drilling or casing of oil and gas wells [1, 2].

Известны также различные алюминий-скандиевые сплавы [3]. Various aluminum-scandium alloys are also known [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. These alloys have improved characteristics, such as corrosion resistance, weldability, low weight. However, for the manufacture of pipes that are used for drilling or casing, this material has not been used to date, because It has a relatively high cost compared to aluminum pipes.

Наиболее близким техническим решением является труба для бурения или обсадки нефтегазовых скважин, выполненная из алюминиевого сплава [4, 5]. The closest technical solution is a pipe for drilling or casing of oil and gas wells, made of aluminum alloy [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. At present, alloyed boring and casing pipes used in the construction of oil and gas wells are made of aluminum alloys of the D16T type; AK-4; B95 [4, 5]. Physico-mechanical properties of such pipes are shown in table. 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. As can be seen from table 1, pipes made of aluminum alloys have good physical and mechanical properties and low corrosion resistance in aggressive environments, but cannot be repaired (not welded), require hardening and natural aging in the technological process of their production.

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. Design limitations of such pipes for drilling or casing of oil and gas wells are: low maintainability, short life of drill and casing pipes, as well as a small drilling depth.

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. Thus, the task of creating new alloy pipes having good performance, corrosion-resistant indicators, to be repaired, allowing to simplify the technology of their production and operation, remains relevant.

Решаемая изобретением задача - повышение ассортимента труб для бурения и обсадки и повышение их эксплуатационных качеств. The problem solved by the invention is to increase the assortment of pipes for drilling and casing and to increase their performance.

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. The technical result that can be obtained by implementing the device is to improve maintainability, increase the life of drill and casing pipes, as well as increase the depth of drilling without replacing the drilling rig with a more powerful one.

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%. To solve the problem with achieving the specified technical result, the known pipe design for drilling or casing of oil and gas wells, made of aluminum alloy, according to the invention contains scandium in the range from 0.01 to 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. A feature of the present invention is that, as studies have shown, the solution to the existing problem can be achieved by the production of qualitatively new alloy tubes from aluminum-scandium alloys, for example, type 01570; 01421; 01,460; 01970; 01590; 01535; 01575 [1]. Physico-mechanical properties of pipes for drilling and casing of oil and gas wells from aluminum-scandium alloys are given in table. 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%.Analysis of the characteristics of pipes for drilling and casing of oil and gas wells obtained from aluminum scandium alloys, when compared with currently produced pipes from aluminum alloys (D16T, etc.), shows that the claimed technical solution has a number of new qualities, namely:
1. The claimed pipe is easier to produce at the present time - by 10%.

2. Заявленные трубы высоко коррозийно-стойкие. 2. The claimed pipe is highly corrosion resistant.

3. Заявленные трубы способны работать при низких температурах до -100^oC и более.3. The claimed pipe capable of operating at low temperatures up to -100 ^o C or more.

4. Заявленные трубы свариваются, гарантируя коэффициент прочности сварного шва 0.95, что удовлетворяет условиям эксплуатации буровых и обсадных труб. 4. The claimed pipes are welded, guaranteeing a weld strength coefficient of 0.95, which meets the operating conditions of drill and casing pipes.

5. Производство заявленных труб не требует упрочняющей специальной термической обработки (доля затрат на которую составляет 10 - 20% в существующей технологии производства). 5. The production of the claimed pipes does not require hardening special heat treatment (the share of the cost of which is 10 - 20% in the existing production technology).

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. Lighter weight of pipes by 10 - 15% will reduce the total weight of drill pipes and significantly increase the depth of drilling without replacing the drilling rig with a more powerful one.

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. Good anticorrosion properties and high quality of the weld, strength factor k = 0.95 (according to the method developed by the E.O. Paton Electric Welding Institute) allow for pipe repair, therefore, their service life is increased.

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].According to the institute TsNIIKM "Prometey" (St. Petersburg), JSC "Vils" (Moscow) aluminum-scandium alloys have high corrosion resistance in sea water and other aggressive environments, are able to operate at low temperatures up to -100 ^o C and below [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%. At the same time, the exclusion from the technological process in the manufacture of such pipes for drilling and casing of the heat treatment operation will reduce the cost of production of such pipes for the oil and gas industry by 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. A review of foreign and domestic literature, carried out by the authors for the period from 1957 to 1997, on the use of aluminum scandium alloys in the manufacture of alloy drill and casing pipes, showed that in practice and literature pipes for drilling and casing made of aluminum-scandium alloys.

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. Thus, the claimed technical solution will allow to obtain an economic effect in the process of well construction by increasing the life of drill pipes by 2-3 times, as well as at the production stage by simplifying the production flowchart.

Источники информации
1. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин, 2 изд., М., 1967 г.Sources of information
1. Vadetsky Yu.V. Drilling of oil and gas wells, 2nd ed., M., 1967

2. Ильский А.Л., Касьянов В.М., Прошин В.Г. Буровые машины, механизмы и сооружения., М., 1967 г. 2. Ilsky A.L., Kasyanov V.M., Proshin V.G. Drilling machines, mechanisms and structures., M., 1967

3. Международная научно-практическая конференция "Скандий и перспективы его использования". Тезисы докладов. М., 1994 г. 3. International scientific-practical conference "Scandium and prospects for its use." Abstracts of reports. M., 1994

4. ГОСТ 631-75. Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним. Технические условия. 4. GOST 631-75. Drill pipes with upset ends and couplings to them. Technical conditions

5. ГОСТ 632-80. Трубы обсадные и муфты к ним. Технические условия. 5. GOST 632-80. Casing pipes and couplings to them. Technical conditions

Claims (1)

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%. A pipe for drilling or casing of oil and gas wells made of an aluminum alloy, characterized in that scandium is introduced into the aluminum alloy in the range from 0.01 to 0.4%.

Images