CC BY
13РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
УДК 621.774
Б.А. Ерехинский1, В.И. Чернухин1, А.Б. Арабей2, К.А. Попов3, С.А. Рекин4
1 ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, Россия).
2 ПАО «Газпром» (Москва, Россия).
3 ООО «Газпром добыча Надым» (Надым, Россия).
4 ПАО «ТМК» (Москва, Россия).
Новые разработки отечественных труб нефтяного сортамента с повышенными эксплуатационными свойствами
В статье дано описание технических проблем при строительстве и эксплуатации скважин на нефтегазоконден-сатных месторождениях полуострова Ямал в условиях распространения многолетнемерзлых и льдистых грунтов. Приведено обоснование необходимости разработки отечественных обсадных и насосно-компрессорных труб с повышенными показателями надежности, безопасности и эффективности для строительства скважин в беспрецедентных по сложности геокриологических условиях. Имеющийся опыт освоения газовых месторождений в районах Крайнего Севера показывает, что возможные отказы в работе скважин связаны с хрупким разрушением труб при низких температурах, смятием обсадных колонн при обратном промерзании сформировавшихся вокруг скважин ореолов оттаивания, межколонными давлениями, вызванными газоперетоками из-за отсутствия герметичности в резьбовых соединениях обсадных колонн. В связи с тем что отечественной промышленностью производство труб в хладостойком исполнении и с газогерметичными резьбовыми соединениями освоено не было для наиболее ответственных объектов ПАО «Газпром», эксплуатируемых в северных регионах, закупались обсадные и насосно-компрессорные трубы иностранного производства. В данной статье рассмотрен опыт освоения производства такой продукции в рамках программы научно-технического сотрудничества ПАО «Газпром» и ПАО «Трубная Металлургическая Компания».
Ключевые слова: обсадные трубы, насосно-компрессорные трубы, скважина, многолетнемерзлые породы, льдистые грунты, технические требования, газогерметичные резьбовые соединения, технические условия.
B.A. Yerekhinskiy1, V.I. Chernukhin1, A.B. Arabey2, K.A. Popov3, S.A. Rekin4
1 Gazprom PJSC (Saint-Petersburg, Russian Federation).
2 Gazprom PJSC (Moscow, Russian Federation).
3 Gazprom dobycha Nadym LLC (Nadym, Russian Federation).
4 TMK PJSC (Moscow, Russian Federation).
New developments of domestic tubular goods with high performance properties
The article describes the technical issues for the construction and operation of wells in oil and gas condensate fields on the Yamal Peninsula in the spread icy and permafrost soils conditions. The substantiation is provided for the need to develop domestic casing and tubing pipes with enhanced reliability, security and efficiency for the construction of wells in the unprecedented complex permafrost conditions. The current experience of gas fields development in the Far North areas shows that the possible failures in the wells operation are associated with brittle fracture of pipes at low temperatures, casing pipes collapse in the reverse freezing of formed around wells defrosting halos, between casing pressure caused by gas backflow due to lack of tightness in the threaded joints of casing pipes. Due to the fact that the domestic industry did not develop the production of pipes with cold-resistant performance and gas proof screw threaded joints, casing and tubing pipes of a foreign production were purchased for the most demanding facilities of Gazprom PJSC, operating in the northern regions. This article describes the experience of such products production development within the framework of scientific and technical cooperation program of Gazprom PJSC and TMK PJSC.
Keywords: casing pipes, tubing pipes, well, permafrost, icy ground, specifications, gas proof threaded joints, requirements specifications.
86
№ 4 апрель 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
FIELDS DEVELOPMENT AND OPERATION INSTALLATION
Актуальной проблемой, решение которой неразрывно связано с разработкой отечественных обсадных и насосно-компрессорных труб с повышенными показателями надежности, безопасности и эффективности, является формирование нового крупного нефтегазодобывающего района на полуострове Ямал. В пределах полуострова Ямал открыто 26 месторождений, разведанные запасы газа которых составляют 10,4 трлн м3. Первоочередным объектом освоения ресурсов природного газа на Ямальском полуострове является Бованенковское нефтегазоконден-сатное месторождение. Успешная реализация проекта его освоения и строительства транспортных систем обеспечит длительное и надежное функционирование единой системы газоснабжения (ЕСГ) страны и окажет заметное влияние на экономику регионов, на территории которых намечается строительство объектов [1]. С началом освоения месторождений полуострова Ямал и активным возведением сооружений на Бованен-ковском месторождении в частности выявились многочисленные сложности при строительстве и эксплуатации сооружений в условиях распространения многолетнемерзлых и льдистых грунтов. Беспрецедентные по сложности геокриологические условия, удаленность от предприятий строительной индустрии и слаборазвитая транспортная инфраструктура поставили службы инвестора и проектные организации перед проблемой совершенствования подходов проектирования, строительства и эксплуатации газовых скважин [2].
Имеющийся опыт освоения газовых месторождений в районах Крайнего Севера показывает, что возможные отказы в работе скважин связаны с хрупким разрушением труб при низких температурах, смятием обсадных колонн при обратном промерзании сформировавшихся вокруг скважин
ореолов оттаивания, межколонными давлениями, вызванными газоперетоками из-за отсутствия герметичности в резьбовых соединениях обсадных колонн. Поскольку отечественной промышленностью производство труб в хладостойком исполнении освоено не было, для наиболее ответственных объектов ПАО «Газпром», эксплуатируемых в северных регионах, обсадные и насосно-компрессорные трубы закупались по импорту. Исходя из объемов эксплуатационного бурения и высокой стоимости импортного оборудования все более актуальной становилась задача освоения производства новых видов оборудования отечественными компаниями. Взаимная заинтересованность трубных компаний и ПАО «Газпром» в освоении отечественных нарезных труб нефтяного сортамента была обозначена в 2001 г. в «Меморандуме по итогам встречи руководства ОАО «Газпром» и предприятий металлургического комплекса по вопросам развития сотрудничества на основе организации выпуска прогрессивных видов продукции с целью импортозамещения и обеспечения инвестиционных программ ОАО «Газпром».
Из-за отсутствия на тот период единой программы освоения производства отечественных нарезных труб организации ПАО «Газпром» проводили эту работу в инициативном порядке непосредственно с трубными заводами. За период 2001-2002 гг. совместно с ОАО «Синарский трубный завод», ОАО «Северский трубный завод», ОАО «Волжский трубный завод», ОАО «Таганрогский металлургический завод» подготовлены технические условия на трубы в хладостойком исполнении и освоено производство насосно-ком-прессорных и обсадных труб с резьбовыми соединениями по ГОСТ 632 -80 и ГОСТ 633-80:
• ТУ 14-156-41-2000 «Трубы обсадные и муфты к ним в хладостойком исполнении» - ОАО «Волжский трубный завод»;
• ТУ 14-162-70-2001 «Трубы обсадные и муфты к ним в хладостойком исполнении» - ОАО «Северский трубный завод»;
• ТУ 14-161-195-2001 «Трубы стальные хладостойкие насосно-компрессорные и муфты к ним для газовых и газокон-денсатных месторождений» - ОАО «Синарский трубный завод»;
• ТУ 14-161-196-2002 «Трубы стальные хладостойкие обсадные и муфты к ним для газовых и газоконденсатных месторождений» (опытная партия) - ОАО «Синарский трубный завод»;
• ТУ 14-161-204-2002 (взамен ТУ 14161-196-2002) «Трубы стальные хладостойкие обсадные и муфты к ним для газовых и газоконденсатных месторождений» - ОАО «Синарский трубный завод»;
• ТУ 14-157-77-2001 «Трубы обсадные стальные бесшовные с резьбовым соединением ОТТГ, ОТТМ в хладостойком исполнении»(опытная партия) -ОАО «Таганрогский металлургический завод».
С 2003 г. работы, связанные с обеспечением газовой отрасли высоконадежными нарезными трубами отечественного производства, активизировались. Этому способствовала начатая модернизация трубных заводов группы «ТМК», внедрение современных металлургических технологий, прокатного и термического оборудования, средств неразрушающего контроля, прецизионного резьбонарезного оборудования, позволяющих выпускать трубы высокого качества.
В 2003 г. на встрече руководителей ОАО «Газпром» и ЗАО «Трубная металлургическая компания» было принято решение об обеспечении газовой отрасли отечественными высоконадежными, соответствующими мировому уровню трубами различного назначения. В первую очередь это относится к насосно-компрессорным и обсадным трубам,предназначенным для обеспечения добычи нефти и газа в условиях Крайнего Севера Российской Федера-
Ссылка для цитирования (for citation):
Ерехинский Б.А., Чернухин В.И., Арабей А.Б., Попов К.А., Рекин С.А. Новые разработки отечественных труб нефтяного сортамента с повышенными эксплуатационными свойствами // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2016. № 4. С. 86-89.
Yerekhinskiy B.A., Chernukhin V.I., Arabey A.B., Popov K.A., Rekin S.A. New developments of domestic tubular goods with high performance properties (In Russ.). Territorija «NEFTEGAZ» = Oil and Gas Territory, 2016, No. 4, pp. 86-89.
TERRITORIJA NEFTEGAS - OIL AND GAS TERRITORY No. 4 april 2016
87
РАЗРАБОТКА И ЭКСПЛУАТАЦИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
ции. Была утверждена производственно-техническая программа по работе ЗАО «Трубная металлургическая компания» с предприятиями ОАО «Газпром» на 2003-2005 гг., целью которой стало освоение импортозамещающих и новых видов трубной продукции. ОАО «Газпром» и его дочерние Общества в процессе подготовки обеспечения разработки месторождений, расположенных в районах Крайнего Севера Российской Федерации,стало инициатором работ. Перед ООО «Газпром ВНИИГАЗ» была поставлена задача формирования технических требований к материальному исполнению и резьбовым соединениям обсадных и насосно-компрессорных труб для месторождений ОАО «Газпром» районов Крайнего Севера Российской Федерации с использованием опыта ведущих мировых поставщиков трубной продукции нарезного сортамента. Для заводов ЗАО «Трубная металлургическая компания» стала очевидной задача модернизации трубного производства, достижения уровня ведущих мировых производителей бесшовных труб нарезного сортамента, внедрения новых систем контроля качества более сложной продукции. В 2004 г. ООО «Газпром ВНИИГАЗ» были разработаны и утверждены Департаментом по добыче газа, газового конденсата, нефти ОАО «Газпром» технические требования к обсадным трубам в хладостойком исполнении. В основу сформированных требований легли результаты лабораторных испытаний опытных партий обсадных труб повышенного качества производства ОАО «Волжский трубный завод», ОАО «Синарский трубный завод», ОАО «Северский трубный завод», ОАО «Таганрогский металлургический завод», а также требования заводских спецификаций импортных поставщиков труб. В 2007-2008 гг. в рамках НИОКР ООО «Газпром ВНИИГАЗ» при участии структурных подразделений ОАО «Газпром» были разработаны следующие нормативно-технические документы,устанавливающие технические требования, объем и методы контроля качества трубной продукции нефтяного сортамента, закупаемой для ОАО «Газпром»:
• СТО Газпром 2-4.1-158-2007 «Технические требования к обсадным трубам для месторождений ОАО «Газпром»;
• СТО Газпром 2-4.1-157-2007 «Типовая программа приемочных испытаний обсадных труб для объектов ОАО «Газпром»;
• СТО Газпром 2-4.1-228-2008 «Технические требования к насосно-компрес-сорным трубам для месторождений ОАО «Газпром»;
• СТО Газпром 2-4.1-229-2008 «Типовая программа приемочных испытаний на-сосно-компрессорных труб для объектов ОАО «Газпром».
Стандарты сформировали систему основных технических требований к сортаменту, геометрическим параметрам, химическому составу, свойствам и структуре, качеству труб и резьбовым соединениям,правилам их приемки, методам испытаний, маркировке и упаковке труб для различных условий эксплуатации, а также установили порядок проведения приемочных испытаний стальных обсадных и насосно-ком-прессорных труб и муфт к ним с целью оценки готовности производителей к производству и поставке качественной трубной продукции нарезного сортамента на объекты ПАО «Газпром». Отечественными заводами разработаны трубы для крепления вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин с интенсивностью набора кривизны до 13,3 градуса на 10 м, а также для эксплуатации в качестве насосно-компрессорных труб в вертикальных и наклонно-направленных скважинах с интенсивностью набора кривизны не более 3,3 градуса на 10 м. Подобраны марки сталей и отработана технология, обеспечивающие получение труб в хладостойком и сероводо-родостойком исполнениях. Проведены комплексные испытания труб и газогерметичных резьбовых соединений класса «Премиум». По результатам испытаний разработаны ТУ 14-161-2372012 «Трубы насосно-компрессорные бесшовные и муфты к ним с газогерметичным резьбовым соединением «ТМК FMT».
Для строительства и эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин,
содержащих в добываемой продукции диоксид углерода, в климатических районах с умеренным или холодным климатом при температуре окружающей среды до -60 °С освоен выпуск на-сосно-компрессорных и обсадных труб из сталей типа 13Cr и типа Супер 13Cr. Разработаны ТУ 14-ЗР-121-2011 «Трубы насосно-компрессорные бесшовные и муфты к ним из сталей мартенсит-ного класса типа 13Сг и типа Супер 13Сг с газогерметичными резьбовыми соединениями «ТМК FMT» и «ТМК PF» для месторождений ОАО «Газпром» и ТУ 14-ЗР-114-2011 «Трубы обсадные бесшовные и муфты к ним из сталей мартенситного класса типа 13Сг и типа Супер 13Сг с газогерметичными резьбовыми соединениями «ТМК FMC» и «ТМК GF» для месторождений ОАО «Газпром». Разработана конструкция теплоизолированных насосно-компрессорных труб в хладостойком исполнении с газогерметичными резьбовыми соединениями класса «Премиум», отработана методика стендовых испытаний. По результатам испытаний разработаны ТУ 14-161-236-2010 «Трубы теплоизолированные насосно-компрессорные в хладостойком исполнении и муфты к ним с газогерметичными резьбовыми соединениями «ТМК GF», «ТМК CS» и «ТМК FMT» для месторождений ОАО «Газпром» и ТУ 14-161-239-2012 «Трубы теплоизолированные насосно-ком-прессорные и муфты к ним из сталей мартенситного класса типа 13Cr и типа Супер 13Cr с газогерметичными резьбовыми соединениями «ТМК GF», «ТМК CS», «ТМК FMT», «ТМК PF» для месторождений ОАО «Газпром». В итоге на сегодняшний день решена актуальная для ПАО «Газпром» сложная научно-техническая проблема создания высоконадежных отечественных нарезных труб нефтяного сортамента, предназначенных для строительства и эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин в сложных горногеологических условиях, в том числе в многолетнемерзлых породах, содержащих в добываемой продукции диоксид углерода, в климатических районах с умеренным или холодным климатом при температуре окружающей среды до -60 °С.
88
№ 4 апрель 2016 ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ
FIELDS DEVELOPMENT AND OPERATION INSTALLATION
Литература:
1. Киршин В.И., Ерехинский Б.А., Чернухин В.И., Рекин С.А. Новая трубная продукция для добычи природного газа - результат научно-технического сотрудничества ОАО «Газпром» и ОАО «Трубная Металлургическая Компания» // Газовая промышленность. 2014. № 5. С. 86-88.
2. Брушков А.В. Засоленные многолетнемерзлые породы арктического побережья, их происхождение и инженерно-геологические особенности: дисс. ... докт. геол.-мин. наук. М.: Изд-во МГУ им. М.В. Ломоносова, 1998.
3. ISO 11960 Нефтяная и газовая промышленность - трубы стальные, применяемые в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб для скважин. 4-е изд. Международная организация по стандартизации, 2011. 269 с.
4. API Spec 5CT Обсадные и насосно-компрессорные трубы. Технические условия. 9-е изд. Американский нефтяной институт, 2011. 287 с.
5. ГОСТ Р 53366-2009 Трубы стальные, применяемые в качестве обсадных или насосно-компрессорных труб для скважин в нефтяной и газовой промышленности. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2010. 190 с.
6. СТО Газпром 2-4.1-158-2007 Технические требования к обсадным трубам для месторождений ОАО «Газпром». М.: ООО «Информационно-рекламный центр газовой промышленности», 2007. 23 с.
7. СТО Газпром 2-4.1-228-2008 Технические требования к насосно-компрессорным трубам для месторождений ОАО «Газпром». М.: ООО «Информационно-рекламный центр газовой промышленности», 2008. 32 с.
References:
1. Kirshin V.I., Yerekhinskiy B.A., Chernukhin V.I., Rekin S.A. New pipe products for the extraction of natural gas - the result of scientific and technical cooperation of Gazprom PJSC and TMK PJSC [Novaja trubnaja produkcija dLja dobychi prirodnogo gaza - rezuL'tat nauchno-tehnicheskogo sotrudnichestva OAO «Gazprom» i OAO «Trubnaja MetaUurgicheskaja Kompanija»]. Gazovaja promyshLennost' = Gas industry, 2014, No. 5, P. 86-88.
2. Brushkov A.V. SaLinized permafrost of the Arctic coast, their origin and geotechnicaL features [ZasoLennye mnogol.etnemerzl.ye porody arkticheskogo poberezh'ja, ih proishozhdenie i inzhenerno-geoLogicheskie osobennosti]. Diss. ... Doctor of Sciences (Geology and Mineralogy). Publishing house of Lomonosov Moscow State University, 1998.
3. ISO 11960 Petroleum and natural gas industries - Steel pipes used as casing or tubing pipes for wells [Neftjanaja i gazovaja promyshLennost' - truby staL'nye, primenjaemye v kachestve obsadnyh iLi nasosno-kompressornyh trub dlja skvazhin]. 4-th ed., International Organization for Standardization, 2011, 269 pp.
4. API Spec 5CT Casing and tubing pipes. Requirements Specification [Obsadnye i nasosno-kompressornye truby. Tehnicheskie usLovija]. 9-th ed. American Petroleum Institute, 2011, 287 pp.
5. GOST R 53366-2009 SteeL pipes used as casing or tubing pipes for weLLs in the oil and gas industry. General Requirements Specification [Truby staL'nye, primenjaemye v kachestve obsadnyh iLi nasosno-kompressornyh trub dLja skvazhin v neftjanoj i gazovoj promyshLennosti. Obshhie tehnicheskie usLovija]. Standartinform, Moscow, 2010, 190 pp.
6. STO Gazprom 2-4.1-158-2007 Specification for the casing pipes for the Gazprom PJSC fieLds [Tehnicheskie trebovanija k obsadnym trubam dLja mestorozhdenij OAO «Gazprom»]. Information and Advertising Center of the Gas Industry LLC, Moscow, 2007, 23 pp.
7. STO Gazprom 2-4.1-228-2008 Specification for the tubing pipes for the Gazprom PJSC fieLds [Tehnicheskie trebovanija k nasosno-kompressornym trubam dLja mestorozhdenij OAO «Gazprom»]. Information and Advertising Center of the Gas Industry LLC, Moscow, 2008, 32 pp.
XXIII специализированная выставка
ШЖЁамаона
ОАО «Тюменская ярмарка»
Адрес: Россия, 625013, г. Тюмень, ул. Севастопольская, 12, Выставочный зал телефакс: (3452) 48-55-56, 48-66-99, 48-53-33; e-mail: [email protected]. www.expo72.ru
2016
НЕФТЬ И ГАЗ
Топливно энергетический koi
