Способ определения герметичности резьбовых трубных соединений
Владельцы патента RU 2265815:
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" (RU)
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, при испытаниях на герметичность различных конструкций резьбовых соединений обсадных и насосно-компрессорных труб с теми или иными уплотнительными средствами, которые применяют в нефтегазовых скважинах. Техническим результатом изобретения является ужесточение условий динамических термоциклических испытаний натурных трубных резьбовых соединений за счет создания дополнительных напряжений от действия изгибающей силы, что в наибольшей степени отвечает условиям работы наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Это обеспечивается за счет того, что определение герметичности резьбовых трубных соединений включает погружение образца резьбового трубного соединения в испытательную ванну, нагружение его внутренним давлением в условиях термоциклирования, причем перед погружением в испытательную ванну образец резьбового трубного соединения изгибают и фиксируют изгиб. 2 ил.
Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано, в частности, при испытаниях на герметичность различных конструкций резьбовых соединений обсадных и насосно-компрессорных труб с теми или иными уплотнительными средствами, которые применяют в нефтегазовых скважинах.
Известен способ испытания резьбовых трубных соединений методом термоциклирования, например методические рекомендации ООО "ВНИИГАЗ" ("Определение пределов плотности резьбовых соединений обсадных и насосно-компрессорных труб с различными герметизирующими средствами" М., ВНИИГАЗ, 1975, с.13).
Испытания заключаются в нагружении внутренним давлением природного газа натурных образцов резьбовых трубных соединений, помещаемых в испытательную ванну, температура среды (воды или масла) в которой циклически меняется с холодной на горячую и обратно. Испытания продолжают до потери герметичности хотя бы одним из соединений, либо до давлений, ограниченных прочностью тела трубы. Реализуемый при этом динамический режим испытания соответствует работе резьбового соединения в условиях вертикальных скважин.
Недостатком является то, что данный способ не отвечает условиям работы наклонно-направленных и горизонтальных скважин, т.к. при испытаниях не учитывается изгиб соединений.
Задачей данного технического решения является ужесточение условий динамических термоциклических испытаний натурных трубных резьбовых соединений за счет создания дополнительных напряжений от действия изгибающей силы, что в наибольшей степени отвечает условиям работы наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в способе определения герметичности резьбовых трубных соединений, включающем погружение образца резьбового трубного соединения в испытательную ванну и нагружение его внутренним давлением в условиях термоциклирования, согласно изобретению перед погружением в испытательную ванну образец резьбового трубного соединения изгибают и фиксируют изгиб.
На фиг.1 изображен процесс нагружения изгибающей силой образца резьбового трубного соединения до заданной величины стрелы прогиба. На фиг.2 изображен изогнутый образец резьбового трубного соединения с зафиксированным изгибом, нагруженный внутренним давлением природного (или инертного) газа и погруженный в испытательную ванну.
Натурный образец резьбового трубного соединения с предварительно заданным и зафиксированным изгибом (F - усилие изгиба, f - стрела прогиба) помещают в испытательную ванну, заполненную жидкостью (водой или маслом). Затем нагружают его внутренним давлением р.
Предлагаемый способ определения герметичности осуществляют следующим образом.
Натурный образец резьбового трубного соединения 1 устанавливают на специальную раму 2 и изгибают механическим способом с усилием F и фиксируют изгиб с помощью фиксаторов 3 (один из них на фигурах 1 и 2 не показан) с заданной стрелой прогиба f (фиг.1). Изогнутый образец резьбового трубного соединения вместе с рамой 2 погружают в испытательную ванну 4 и заполняют его газом (природным, либо инертным) с заданным давлением р (фиг.2). После чего проводят динамические термоциклические испытания в соответствии с вышеназванными методическими рекомендациями, согласно которым трубные образцы подвергают испытанию ступенями внутреннего давления, начиная с 10 МПа. Вначале производят статическую опрессовку водой (для ступени внутреннего давления 10 МПа давление опрессовки составит 12 МПа) с выдержкой 5 мин. Затем давление сбрасывают, продувают образцы от остатков воды газом, нагружают их внутренним давлением газа 10 МПа и выдерживают их в испытательной ванне, заполненной водой, 24 часа при температуре 16-20°С. Далее проводят динамические термоциклические испытания образцов, выдерживая их в ванне, температура воды в которой стократно меняется с холодной (16-20°С) на горячую (90-95°С) и обратно, что сопровождается колебанием давления внутри образцов и, соответственно, всех напряжений, возникающих в них.
При отсутствии утечек газа (появления из резьбы газовых пузырьков) переходят ко второй ступени испытаний с повышением давления газа на 10 МПа (до 20 МПа). Повторяют процесс аналогично первой ступени испытаний и т.д.
Испытания продолжают до заданного максимального давления, либо до давления, ограниченного прочностью тела трубы.
Динамические термоциклические испытания приводят к циклическим колебаниям осевых, тангенциальных и радиальных напряжений, что значительно приближает условия испытаний к работе резьбовых соединений в скважине. При этом наложение изгибающей силы ужесточает режим испытания, повышает вероятность разгерметизации резьбовых соединений и позволяет с большей уверенностью судить об эффективности тех или иных конструкций резьбовых соединений и герметизирующих средств применительно к наклонно-направленным и горизонтальным скважинам, что в свою очередь будет способствовать сокращению количества перетоков и газопроявлений, повышению экологической безопасности скважин.
Способ определения герметичности резьбовых трубных соединений, включающий погружение образца резьбового трубного соединения в испытательную ванну и нагружение его внутренним давлением в условиях термоциклирования, отличающийся тем, что перед погружением в испытательную ванну образец резьбового трубного соединения изгибают и фиксируют изгиб.
