Стеклопластиковые трубы для напорных трубопроводов разра­ботаны Всесоюзным научно-исследовательским институтом по строи­тельству магистральных трубопроводов (ВНИИСТ) на эксплуатаци­онное давление 2,5 – 3 МПа при диаметрах труб 100, 150 и 200 мм.

Для оборудования технологических скважин на предприятиях ПВ металлов разработаны и изготовляются стеклопластиковые трубы с резьбовыми муфтами соединениями со­гласно ТУ 013.98–79. Трубы состоят из двух или трех заготовок, соединенных с помощью клея.

В настоящее время стеклопластиковые трубы используются при оборудовании технологических скважин ПВ глубиной более 500 м. Этими трубами оборудовано несколько скважин глубиной 520 м в тяжелых горно-геологических условиях и находятся в хорошем со­стоянии. Трубы имеют хорошую адгезию к цементу, что позво­ляет осуществить качественную гидроизоляцию затрубного простран­ства.

В связи с недостаточным выпуском стеклопластиковых труб и их относительно высокой стоимостью они чаще всего применяются сов­местно с полиэтиленовыми трубами и обычно располагаются в ниж­ней части обсадной колонны.

В индексации указывается материал труб, внутренний диаметр и толщина стенки, например ТСО 110X6 ТУ 13.098–79.

Бипластмассовые трубы. К ним относятся трубы, в которых внут­ренний слой обеспечивает требуемую герметичность и химическую стойкость обсадной или эксплуатационной колонны, а связанный с ним наружный слой служит для обеспечения необходимой прочно­сти и жесткости. Роль внутреннего футеровочного слоя обычно вы­полняет полиэтилен, а наружного слоя – стеклопластик. Для повы­шения адгезии футеровочного слоя к стеклопластику полиэтиленовую пленку облучают электронами высокой энергии.

Бипластмассовые трубы не нашли применения при сооружении геотехнологических скважин из-за повреждения полиэтиленовой обо­лочки в результате отслаивания ее от стеклопластика и потери гер­метичности в соединениях труб (применялись резьбовые соединения с помощью металлических муфт и ниппелей). Испытания показали, что бипластмассовые трубы могут найти применение в качестве на­порных магистральных трубопроводов для подачи в скважины рабо­чих растворов.

Фанерные трубы. Для крепления технологических скважин ПВ применения не получили. Испытания показали ненадежность соеди­нений труб при помощи клеевых муфт и быстрый выход скважин из строя. Поэтому фанерные трубы применяются в основном в каче­стве технологических самотечных трубопроводов для отвода из откачных скважин продуктивных растворов.

В процессе ПВ нашли применение фанерные трубы двух марок Ф1 и Ф2. Для изготовления труб и муфт применяются березовая двухслойная фанера, фенольно-формальдегидная смола и фенольно-формальдегидные клеи холодного отверждения.

Фанерные трубы достаточно стойки к слабокислым и щелочным средам в пределах рН от 4 до 10 при температуре до 60 °С.

Для транспортирования более агрессивных сред фанерные трубы покрываются стойкими лаками, наиболее распространенным из кото­рых является лак этиноль. Лучшим методом нанесения лака на тру­бы является метод двукратного погружения.

5. 2. Монтаж и спуск эксплуатационных и обсадных колонн

Трубы для обсадных и эксплуатационных колонн перед спуском их в скважину подвергаются тщательной контрольной проверке. Кон­троль внешнего вида и качества поверхности труб обычно произво­дится визуально путем составления контролируемой трубы с этало­ном, утвержденным техническими условиями на изготовление дан­ного вида труб. На наружной и внутренней поверхностях не должно быть раковин, расслоений, трещин и др.

Производятся замеры диаметра труб и толщины стенки. Особую значимость эти измерения имеют при применении труб из неметал­лических материалов.

Самым простым способом определения диаметра труб является проведение замеров с помощью рулетки.

Толщину стенки трубы измеряют микрометром с обоих концов трубы на расстоянии не менее 10 мм от торца в четырех располо­женных по окружности точках. Каждый замер производится с точ­ностью до 0,01 мм.

Толщину стенки по длине труб определяют с помощью жесткого
шаблона длиной 150 – 250 мм. Наружный диаметр шаблона меньше
внутреннего диаметра трубы на 3 мм для труб с толщиной стенки
14      18 мм и 2 мм – для труб с толщиной стенки 8 – 11 мм. При отклонении диаметра и толщины стенки трубы от допустимой величи­ны производится выбраковка дефектных участков. В этом случае труба на участке с выявленным дефектом разрезается, бракованная часть отбрасывается, а пригодные концы труб могут использовать­ся для подбора проектной длины фильтров или эксплуатационной колонны.

В случае неметаллических колонн испытание каждой трубы гидравлическим давлением для определения величины внутреннего и внешнего сминающих давлений обычно не производится. Герметич­ность эксплуатационных колонн определяется в собранном виде.

Все данные измерений и сведения по качеству поверхности труб заносятся в буровой или специальные журналы.

В случае необходимости перед спуском колонны осуществляют проработку ствола скважины с помощью специальных или шарошеч­ных долот. Монтаж колонны и спуск ее в скважину производят толь­ко после разметки элементов колонны в соответствии с фактическим геологическим разрезом.

Спуск металлических обсадных и эксплуатационных колонн обыч­но не представляет больших трудностей и осуществляется по обще­принятой технологии. Для повышения герметичности и предохране­ния колонн от смятия при оборудовании глубоких технологических скважин предусматривается постановка в нижней части одного или двух обратных клапанов, которые в дальнейшем должны быть раз­бурены. Герметичность резьбовых соединений при спуске обсадных и эксплуатационных колонн в скважинах ПРС и ПВС повышают с помощью специальных смазок, типа Р-1, Р-2 и УС-1 [2].

Для лучшего центрирования обсадных колонн и более качествен­ной цементации затрубного пространства рекомендуется на обсад­ных трубах через 10 – 20 м по длине колонны устанавливать направ­ляющие фонари.

В практике сооружения технологических скважин находят приме­нение два вида соединений металлических обсадных колонн – резь­бовое, муфтовое и с помощью электросварки. Трубы из нержавею­щей стали соединяются в колонну только с помощью сварки. При­менение электродуговой сварки по сравнению с резьбовыми соеди­нениями позволяет уменьшить металлоемкость скважин, упростить их конструкцию, повысить герметичность колонны.

Сварка ОТ над устьем скважины может производить­ся как автоматическими, так и полуавтоматическими сварочными установками. Наиболее широко используются сварочные установки УГОТ-1, в состав которых входят сварочные автоматы А-950 или А-1208, позволяющие осуществлять сварку труб дуговым способом в защитной среде углекислого газа. Полуавтоматическая сварка труб производится двумя полуавтоматами А-537 при одновременном уча­стии двух сварщиков.

Для сварки труб из нержавеющей стали используются электроды марки ЦЛ-11. Перед сваркой на трубах протачиваются фаски под углом 45°.

При оборудовании неглубоких технологических скважин металли­ческими колоннами с целью уменьшения диаметра скважины и об­садных колонн допускается уменьшение диаметра соединительных муфт путем обточки.

При спуске в скважину полиэтиленовых обсадных и эксплуатаци­онных колонн применяют два вида соединений – термоконтактную сварку встык и резьбовое.

Способ сварки полиэтилена основан на том, что при сближении деталей (труб), предварительно нагретых до определенной темпера­туры, между ними образуется соединение, которое после охлаждения обладает достаточной прочностью. Необходимым условием качест­венной сварки полиэтиленовых труб является зажатие и центриро­вание свариваемых труб, нагрев кромок до требуемой температуры и на заданную глубину, а также сжатие их после нагрева с необхо­димым усилием. Увеличение глубины прогрева более 2 – 4 мм при­водит к некоторому снижению прочности сварного шва. С увеличе­нием давления в месте контакта нагретых поверхностей полиэтиле­новых труб прочность шва возрастает.

Изменение глубины прогрева свариваемых труб приводит не толь­ко к изменению прочности сварного шва, но и к изменению размеров утолщения в виде валика, образующегося вдоль всего шва после осадки. С увеличением глубины прогрева ширина и высота валика увеличиваются. Минимальное давление в месте контакта сваривае­мых поверхностей должно быть 0,15 МПа. Это обеспечит прочность сварного шва при растяжении не ниже 90 % прочности основного-материала.

На прочность сварного соединения большое влияние оказывает чистота свариваемых поверхностей труб. Наличие загрязнений в ма­териале труб непосредственно у свариваемых кромок значительно снижает прочность сварного шва. Поэтому при производстве свароч­ных работ рекомендуется торцы труб очищать и обезжиривать аце­тоном, так как наличие масел, нефтепродуктов и других жирных веществ может привести к образованию трещин в свариваемом шве.

Термоконтактная сварка встык осуществляется с применением нагревательных плит с встроенными в них электрическими спираля­ми. Температура прогрева определяется в основном при помощи тер­мометров. Степень нагрева плиты при монтаже колонн можно уста­навливать при помощи индикаторов – двухцветных карандашей, си­него и желтого цвета. Нагрев является достаточным, если соответ­ствующий карандаш плавится при соприкосновении с плитой и не оставляет следа при движении по плите.

При термоконтактной сварке встык величина сварного валика достигает 5–6 мм, что снижает сечение труб в месте сварки. Для уменьшения величины сварного валика перед сваркой подготавли­вают кромки свариваемых труб. Для этого в трубах ПВП «СТ» с внутренней стороны торцов срезают фаски на глубину до 5 мм или протачивают трубы под установку металлической втулки. В неко­торых случаях металлическая втулка является и ограничителем по­дачи (сжатия) труб после их прогрева.

В настоящее время при использовании существующих установок для сварки полиэтиленовых труб большинство операций, связанных со сваркой труб, выполняются с применением неквалифицированно­го ручного труда. Из недостатков такого способа соединения следует отметить трудности поддержания необходимой чистоты свариваемых поверхностей труб, а также субъективную оценку параметров свар­ки – температуры нагревателя и удельного давления при оплавле­нии и соединении труб. В то же время соблюдать параметры сварки, близкие к оптимальным, может только опытный сварщик, в связи с чем кроме членов буровой бригады при креплении и оборудовании технологических скважин требуется присутствие высококвалифицированного сварщика.

С целью повышения эффективности соединения полиэтиленовых труб на предприятиях ПВ металлов разработаны и применяются специальные установки для сварки верти­кальных и горизонтальных трубопроводов, позволяющие механизи­ровать и автоматизировать процесс сварки полиэтиленовых колонн. Схема этой установки показана на рис. 7.

Рис. 7.   Полуавтоматическая уста­новка   для сварки полиэтиленовых труб УСВТ-2:

1 – стойка мачты буровой установки; 2 – ротор; 3 – лебедка; 4 – центратор; 5 – пневмоцилиндр;

6 –  торцовочное при­способление; 7 – терморегулятор; 8 – на­гревательный элемент; 9 – регулятор дав­ления;

10 – переключатель; 11 – мано­метр; 12 – свариваемые трубы; 13 – ра­ма крепления к мачте; 14 – платформа буровой установки.

Центрирующие приспособления сварочной установки консолью крепятся к стойке мачты бурового агрегата. Шарнирные соединения позволяют свободно отводить и подводить центраторы к месту свар­ки над ротором. Необходимое давление при оплавлении и сварке со­здается пневматическим цилиндром, который одновременно позволя­ет смыкать и размыкать торцы труб. Разогрев нагревательного эле­мента осуществляется от генератора буровой установки. Имеющийся блок контрольно-измерительных приборов позволяет устанавливать заданную величину температуры. Поверхность нагревательного эле­мента покрыта антиадгезионным материалом, армированным фторо­пластом, в результате чего на нагревателе не остается следов от расплавленного полиэтилена. Торцовка труб осуществляется непо­средственно перед сваркой с помощью специального приспособления. Выполнение этой операции непосредственно перед сваркой труб спо­собствует улучшению качества свариваемого шва из-за меньшего окисления поверхностного слоя торцов ОТ.

При торцовании концов труб в механических мастерских имеет место значительное окисление поверхностного слоя до начала сварки и спуска труб в скважину, что отрицательно сказывается на ка­честве шва.

Применение полуавтоматической электронагревательной установ­ки позволяет сократить затраты времени и способствует улучшению технологии сварки и условий труда. Кроме того, автоматическая установка оптимальных параметров сварки и упрощение операций в результате использования малой механизации позволяют произво­дить спуск обсадных и эксплуатационных колонн силами буровой бригады.

Основываясь на анализе аварийности скважин, оборудованных по­лиэтиленовыми колоннами, можно сделать вывод, что большинство аварий колонны связано со сварными соединениями, так как при наличии нескольких нарушений колонны расстояния между ними кратны длине свариваемых отрезков.

С целью повышения эффективности сооружения технологических скважин на предприятиях подземного выщелачивания металлов раз­работаны различные типы резьбовых соединений для толстостенных полиэтиленовых труб типа Т и СТ, изготавливаемых из полиэтилена высокой плотности. Наиболее широко применяются три типа резьбо­вых соединений полиэтиленовых труб: замковое, муфтовое и «тру­ба в трубу».

Резьба для муфтового соединения и соединения «труба в трубу» нарезается непосредственно на полиэтиленовых трубах и муфтовых заготовках на труборезном станке. Для замкового соединения вна­чале в специальных пресс-формах изготовляются необходимых раз­меров заготовки элементов соединения, затем на них нарезается резьба, а перед спуском труб в скважину элементы замкового со­единения (ниппель и муфта) привариваются к трубам при помощи термоконтактной сварки.

Определение возможных параметров резьб на полиэтиленовых трубах вытекает из исходных характеристик полиэтиленовых труб, к которым относятся геометрические параметры труб и их техниче­ские характеристики. При оценке параметров резьб учитываются: величина нагрузок, условия работы и монтажные характеристики.

Для повышения герметичности резьбовых соединений полиэтиле­новых труб разработана специальная герметизирующая смесь, которая имеет хорошую адгезию к полиэтилену и обладает высокой химической стойкостью к растворам серной, со­ляной и азотной кислот, а также к щелочам. В готовом виде герме­тизирующая смесь представляет собой полупрозрачную вязкотекучую жидкость. Она сохраняет пластические свойства в течение всего периода эксплуатации полиэтиленовой колонны, что позволяет осу­ществить ее разборку после окончания эксплуатации скважины.

Применение резьбовых соединений при спуске полиэтиленовых обсадных и эксплуатационных колонн в процессе сооружения техно­логических скважин позволяет значительно сократить затраты вре­мени, упростить технологию спуска колонн при достаточной проч­ности соединений. В то же время при использовании резьбовых со­единений с увеличением длины трубы возрастают трудности при ее свинчивании вследствие недостаточной продольной устойчивости по­лиэтиленовых труб.

Металлопластовые трубы при спуске их в скважину соединяются между собой при помощи резьбового муфтового соединения. При этом муфты армированы металлической сеткой или спиралью. Со­единительные муфты для металлопластовых труб разработаны по ТУ 95.660–69.

Стеклопластиковые трубы. В практике сооружения технологиче­ских скважин ПВ применяются два способа соединений стеклопластиковых труб при спуске их в скважину – с помощью накидных металлических муфт и с помощью резьбовых соединений.

Фанерные трубы. При оборудовании технологических скважин фа­нерными трубами последние соединяют между собой при помощи ко­нусной муфты и клея. Клей наносится на конусные и торцовые поверхности труб. На конусные поверхности муфт клей не наносится.

Для спуска фанерных труб в скважину применяют стальные хо­муты. Для предупреждения повреждения труб при зажиме хомутов предусматривается постановка на трубу резиновых прокладок.

При сооружении технологических скважин ПВ применяются два способа монтажа полиэтиленовых труб при спуске их в скважину:

а) путем поочередного наращива­ния отрезков труб длиной 6 – 12 м, соединяемых между собой с по­мощью резьбовых соединений или с использованием термических ме­тодов (обычно сварка встык);

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11