Технологии резки обсадных труб

По мере того как мировая нефтегазовая отрасль продвигается к более глубоким границам высоких-давлений и высоких-температур (HPHT), проблемы, связанные с прихватом труб, затратами на ликвидацию скважин и эксплуатационной эффективностью, никогда не становятся более важными. Учитывая, что к 2028 году во всем мире планируется вывести из эксплуатации около 30 000 скважин, спрос на надежные, эффективные и безопасные технологии резки обсадных труб стремительно растет. Отраслевые аналитики отмечают, что постоянный отказ от добычи, особенно при морских операциях, требует проведения разрезов глубиной до 4 метров ниже линии дна, что делает выбор режущего инструмента ключевым экономическим и техническим решением.

Скважинные режущие инструменты подразделяются на три основных типа: механические, струйно-абразивные и специальные режущие системы. Каждый из них предлагает определенные преимущества и сталкивается с уникальными проблемами, поскольку инженеры работают над решением проблем, связанных с застреванием труб, сокращением затрат и соблюдением строгих экологических норм.

Механические резаки, в которых для резки труб используются физические лезвия, остаются наиболее распространенным решением. Однако технология быстро развивается от своих ранних, более простых форм.

• Традиционные механические и гидравлические резаки:Ранние инструменты, такие как простой механический внутренний резак, были недорогими,-стоимостью, но отличались высоким износом лезвий, поломками и низкой вероятностью успеха. Гидравлические резаки, представленные в середине 1990-х годов, повысили надежность за счет использования давления жидкости для выдвижения лезвий. Ярким примером является китайское нефтяное месторождение Чжунюань, где удалось добиться 100% успеха при 38 разрезах, достигнув глубины 2423 метра.
• Электрически управляемая резка:Самым значительным скачком в этой категории является переход к электрическому приводу. Крупные поставщики услуг, такие как Baker Hughes (2009 г.) и Halliburton (2019 г.), представили резаки с аккумуляторным-электрическим управлением. Инструмент компании Halliburton, рассчитанный на давление 148 градусов и давление 103,4 МПа, достиг 85% успеха при работе с трубами диаметром от 60,32 до 88,90 мм, обеспечивая высокое-качество резки без заусенцев. Внутри страны китайские исследователи разработали автоматизированные инструменты для труб диаметром 73-101,6 мм, работающие при давлении 140 МПа и отслеживающие статус резки в режиме реального времени.

Обзор отрасли:Будущее механической резки – за автоматизацией и интеллектом. Остаются проблемы, связанные с точным позиционированием глубины и структурной сложностью, но такие решения, как локаторы муфт обсадной колонны и гибкие опорные стержни, активно решают эти проблемы.

В сложных сценариях, связанных с эксцентричной трубой или несколькими концентрическими колоннами,-где механические лезвия часто выходят из строя,-абразивная струйная технология оказывается незаменимой. Принцип прост, но эффективен: струя воды под высоким-давлением, смешанная с абразивными частицами (гранат, кремнезем или карбид кремния), разрушает материал корпуса.

Для вращения реактивного сопла существуют два основных приводных механизма:

• Тип силы реакции:Для вращения режущей головки используется реактивная сила жидкости под высоким-давлением, выходящей из эксцентрикового сопла. Разработанная в Китае система-, работающая при давлении 45–55 МПа и частоте вращения 5–7 об/мин, успешно прорезала четыре слоя обсадной трубы (размерами 244,5, 339,7, 508 и 762 мм) примерно за шесть часов.
• Тип гидравлического двигателя:Обеспечивает превосходный контроль скорости вращения сопла без строгих требований к электрической гидроизоляции. Швейцарская-компания ANT AG, мировой лидер в области гидроабразивной резки, внедрила серию PCH для труб диаметром от 406,4 до 914,4 мм. Инструмент работает на глубине до 250 метров, имеет бесступенчатый зажим и выдвижную режущую головку.

Ключевые проблемы:Управление скоростью вращения сопла (во избежание потери эффективности) и определение точного момента разреза-остаются активными областями исследований и разработок с помощью таких решений, как мониторинг с помощью камер-, лазерное сканирование и датчики вибрации.

Для скважин нетрадиционной геометрии, таких как горизонтальные или сильно отклоненные стволы, применяются специальные технологии резки:-взрывной, химической, электродуговой и лазерной-резки. Однако каждый из них имеет существенные оговорки.

• Взрывная (кумулятивная) резка:Быстрый и способный перерезать несколько струн одновременно, но создает очень неравномерные разрезы и представляет серьезный риск для морской жизни в морских условиях из-за взрывной волны и загрязнения.
• Химическая резка:Для быстрого разрезания труб используется сильнодействующий химический агент — трифторид брома (BrF₃). Несмотря на свою эффективность и быстроту действия, BrF₃ обладает высокой коррозионной активностью и токсичностью. Непрореагировавшие химические остатки могут вызвать серьезное загрязнение ствола скважины, а поверхностный налет на трубе может привести к срыву работ.
• Электродуговая резка:Включает подводную плазменную и водную-дуговую резку. Эти методы обеспечивают чистую и быструю резку, но страдают от высокого энергопотребления (плазма до 200 В) или высоких затрат на производство и обслуживание.
• Лазерная резка:Обеспечивает наилучшее качество резки и высокую эффективность, но в настоящее время ограничен высокой стоимостью и ограниченной толщиной резки, что препятствует широкому коммерческому внедрению.

Поскольку волна вывода из эксплуатации ускоряется, ни одна технология резки не отвечает всем потребностям. Механическая резка остается экономичным-базовым вариантом, но наблюдается тенденция к интеллектуальной электрической автоматизации. Абразивная струя – это оптимальное-решение для сложных многострунных и эксцентриковых резов при условии, что можно освоить управление потоком. Специализированные методы предназначены для нишевых приложений с-высокой сложностью, но связанные с ними риски в области HSE (здоровье, безопасность, окружающая среда) требуют тщательной оценки.

Путь вперед ясен:Промышленность требует увеличения срока службы лезвий, интеллектуальных и визуализируемых процессов резки, а также более простых и безопасных инструментов, которые могут адаптироваться к более широкому диапазону скважинных условий. Компании, которые успешно интегрируют-обратную связь с данными в режиме реального времени, надежные износостойкие-материалы и экологически безопасные конструкции, станут лидерами следующего поколения операций по ликвидации скважин и капитальному ремонту.

О нас:China Vigor стремится предоставлять новейшие технические идеи и решения для мировой нефтегазовой отрасли. Для получения дополнительной информации о скважинном инструменте и технологиях ликвидации скважин свяжитесь с нашей командой.