Назначение НКТ, расшифровка, размеры, виды

Созданы трубы НКТ для решения нескольких задач внутри ствола добывающих и нагнетательных скважин: крепление оборудования и удержание его на проектной глубине, создание рабочего канала для подъема флюида на поверхность, закачки в пласт реагентов, оказание воздействия на забой.

Назначение НКТ, расшифровка, размеры, виды

Насосно-компрессорные трубы свинчиваются резьбовыми муфтами или между собой в колонны. Располагаются внутри обсадных труб, обеспечивают высокую проходимость, даже на участках интенсивного искривления. Колонны подвешиваются параллельно друг другу или по концентрической схеме (одна внутри другой). Обычно в скважине устанавливается максимум две колонны.

Изготовление НКТ регламентируется стандартом ГОСТ Р 52203. Основными характеристиками являются длина 5,5 – 10 м, номинальный диаметр 27 – 114 мм, толщина стенки 3 – 7 мм. Классифицируются насосно-компрессорные трубы по материалу и типу соединения. Муфта с одной стороны трубы наворачивается в заводских условиях на станке.

Для защиты от эрозии/коррозии, снижения отложения солей, парафинов внутренние и наружные поверхности труб покрывают лаком, эпоксидной смолой, эмалью или стеклом. Обозначение НКТ имеют гладкие трубы, безмуфтовые модификации с наружной высадкой маркируются НКБ, высокогерметичные гладкие НКМ, с концами, высаженными наружу, НКВ.

Классификация насосно-компрессорных труб

В нефтепромысловой отрасли существует градация НКТ труб по нескольким характерным признакам:

  • материальное исполнение – металлические и не металлические;
  • способ соединения – разборные, неразборные;
  • тип соединения – муфтовые, безмуфтовые, высаживаемые наружу, внутрь;
  • вид муфты – высадка наружу, приварные концы, гладкие концы;
  • тип металла – легкий сплав, сталь;
  • тип неметаллического материала – полимерные, стекловолоконные, композитные;
  • покрытие – эпоксидированные, эмалированные, остеклованные, без покрытия;
  • вид трубной заготовки – бесшовные, электросварные прямошовные.

На гладких трубах в местах нанесения резьбы диаметр становится меньше, на этих участках снижается прочность изделия. Поэтому такие трубы получили название неравнопрочных НКТ. Если концы труб высаживаются внутрь или наружу, прочность материала сохраняется на всех участках изделия. Их называют равнопрочными НКВ трубами. Безмуфтовые трубы с высаженными концами получили наименование НКБ, а гладкие модификации с увеличенным показателем герметичности называются НКМ.

Все виды НКТ труб имеют наружную резьбу с обеих сторон, свинчиваются в колонны муфтами. Исключением является НКБ труба с высаженными наружу концами, на одном из которых нарезается наружная резьба, а на другом внутренняя резьба.

Классификация насосно-компрессорных труб

Прочность гладких НКТ на резьбовых участках снижается на 25% в сравнении с телом трубы. Высокогерметичные резьбовые муфтовые соединения НКМ обладают 80 – 90% прочностью за счет упирания торца трубы в специальный ответный выступ внутри муфты. Модификации НКВ и НКБ сохраняют в местах резьбовых соединений 100% прочность.

Резьбовые соединения НКТ

Для разных эксплуатационных условий насосно-компрессорные трубы соединяются резьбами не одинакового геометрического профиля. Для унификации резьбовых концов труб и муфт для их соединения между собой разработан стандарт ГОСТ Р 53365:

  • резьба треугольного профиля с закругленными вершинами ;
    Резьбовые соединения НКТ;

Параметр

8 ниток на дюйм длины

10 ниток на дюйм длины

H

2,75

2,2

P

3,17

2,54

α

60°

h1 и h3

1,81

1,41

h

1,73

1,33

r

0,51

0,43

α/2

30°

r1

0,43

0,35

Z

0,076

h2 и h4

0,51

0,43

ϕ

1°47’24”

h5 и h6

0,43

0,35

K

1/16 (6,25)

 

  • резьба трапецеидального профиля для диаметров НКМ 60 – 102 мм;
    резьба треугольного профиля с закругленными вершинами;
    резьба трапецеидального профиля для диаметров НКМ 60 – 102 мм
  • резьба трапецеидального профиля для диаметров НКМ 114 мм;
    резьба трапецеидального профиля для диаметров НКМ 114 мм

Параметр

60 – 102 мм

114 мм

α

33°

13°

h1 внутренняя резьба

1,3

1,6

h1 наружная резьба

1,2

1,6

P

4,23

5,08

r

0,2

α1

r1

0,2

α2

30°

10°

r2

0,25

b

1,66

2,29

r3

0,8

b1

1,6

2,3

r4

0,8

K

8,33

6,25

b2

1,8

2,43

ϕ

2°23’09”

1°47’24”

b4

0,3

b3

1,79

2,43

 

Присоединяется муфта к насосно-компрессорным трубам гладкого типа (неравнопрочные) по следующему сборочному чертежу:

Соединение муфты к насосно-компрессорным трубам гладкого типа

Для резьбовых муфтовых соединений труб с высаженными концами НКТВ разработан другой сборочный чертеж:

Резьбовые муфтовые соединения труб с высаженными концами НКТВ

Резьбовые муфтовые соединения труб с высаженными концами НКТВ

Для резьбовых муфтовых соединений труб с высаженными концами НКТВ

Для изготовления гладких труб используется следующая таблица:

DN

P

D

d2

d1

dср

l2

l

L

номинал

отклонение

33

2,54

33,4

29,568

32,382

32,065

8

16,3

29

2,5

42

42,16

38,124

40,948

40,828

19,3

32

48

48,26

44,042

46,866

46,924

22,3

35

60

60,32

55,67

58,494

58,989

29,3

42

73

73,02

67,682

70,506

71,689

40,3

53

89

88,9

83,12

85,944

87,564

47,3

60

102

3,175

101,6

94,899

98,519

99,866

10

49,3

62

3,2

114

114,3

107,411

111,031

112,566

52,3

65

 

 

Для муфт гладких НКТ труб разработана другая таблица исполнений:

DN

P

D

d3

d0

dср

B

l0

A (натяг)

33

2,54

33,4

31,21

35

32,065

2

8

5

42

42,16

39,97

43,8

40,828

2,5

48

48,26

46,1

49,9

46,924

1,5

60

60,32

58,13

61,9

58,989

4

73

73,02

70,83

74,6

71,689

5,5

89

88,9

86,71

90,5

87,564

6,5

102

3,17

101,6

98,52

103,2

99,866

9,5

6,5

114

114,3

111,22

115,9

112,566

6

 

 

Для насосно-компрессорной трубы с высаженными концами изготовлена следующая таблица:

DN

P

D

d2

d1

dср

l2

l

L

nom

lim

27

2,54

33,4

26,67

29,568

32,383

32,065

8

16,3

29

2,5

33

37,3

33,4

33,276

36,1

35,97

19,3

32

42

46

42,16

41,819

44,63

44,701

22,3

35

48

53,2

48,26

48,833

51,662

51,845

24,3

37

60

3,175

65,9

60,32

59,931

63,551

64,148

10

37,3

50

3,2

73

78,6

73,02

72,381

76

76,848

41,3

54

89

95,2

88,9

88,674

92,294

93,156

47,3

60

102

108

101,6

101,124

104,744

106,216

51,3

64

114

120,6

114,3

113,636

117,256

118,916

54,3

67

Значения размеров для муфт НКТВ собраны в отдельную таблицу:

DN

dср

P

d0

D

d3

B

l0

Натяг А

27

32,065

2,54

35

26,67

31,21

2

8

5

33

35,97

38,9

33,4

35,115

3

42

44,701

47,6

42,16

43,846

2,5

48

51,845

54,8

48,26

50,99

60

64,148

3,175

67,5

60,32

62,801

3,5

9,5

6,5

73

76,848

80,2

73,02

75,501

4,5

89

93,516

96,9

88,9

92,169

6,5

102

106,216

109,6

101,6

104,869

114

118,91

122,3

114,3

117,569

7,5

 

Под резьбой остаточная толщина стенки должна составлять 1 мм для DN менее 48 мм или 2 мм для всех остальных труб.

Для соединения высокогерметичных труб НКМ с уплотнением металл по металлу разработан сборочный чертеж следующего вида:

Соединения высокогерметичных труб НКМ с уплотнением металл по металлу

Рабочий чертеж трубы:

соединения высокогерметичных труб НКМ с уплотнением металл по металлу

Значения размеров для него скомпонованы в таблицу:

DN

L

d2

d1

dвн

Конусность

D

60

65

54.175

56.575

57.925

1/12

60.32

73

66.875

69.275

70.625

73.02

89

75

81.917

84.317

86.5

88.9

102

94.617

97.017

99.2

101.6

114

98

106.375

110.175

111.1

1/16

114.3

 

Продолжение таблицы:

DN

hr

l5

l4

l1

l

60

1,6

10

10

20

45

73

89

55

102

114

2

14

13

29

66

 

Рабочий чертеж муфты НКМ:

Рабочий чертеж муфты НКМ

И таблица исполнений для этой муфты:

DN

L1

d0

d4

d3

dвн

Конусность

D

60

63

62,5

54,475

59,225

57,925

1:12

60,32

73

75

67,125

71,875

70,625

73,02

89

73

91

82,117

87,7

86,5

88,9

102

104

94,767

100,35

99,2

101,6

114

96

116,5

106,425

112,475

111,1

1:16

114,3

 

Продолжение таблицы:

DN

A

B

l10

l8

l7

l6

60

4,4

3,5

15,6

43

53

57

73

5

5

15

89

5,6

6,5

14,4

53

63

67

102

6,2

6

13,8

114

8

5,5

24

72

82

90

В процессе добычи эксплуатационная колонна может испытывать не одинаковые нагрузки:

  • пульсации, гидроудары, вибрации от насосного оборудования;
  • растягивающие, сжимающие нагрузки от веса забойного, стволового оборудования, установки пакеров, якорей, соответственно;
  • химическая, электрохимическая коррозия при повышенном содержании углекислоты, сероводорода в откачиваемом из пласта флюиде;
  • механический износ внутренних стенок от абразивных частиц и штанговых колонн ШГН.

Поэтому конкретный тип резьбового соединения, профиль резьбы, ее шаг и длина выбираются проектировщиком с учетом способа добычи, глубины пласта, характеристик нефти, конденсата, газа.

Защитные и смазочные материалы

Для увеличения ресурса эксплуатации и скручивания до 20 циклов резьба НКТ может иметь специальное защитное покрытие. Например, термодиффузионным методом на нее наносится слой цинка. В технологии ДИМЕТ применяются еще и медные покрытия, наносимые способом напыления при 70 – 100°С.

Покрытия обладают антизадирными и противоадгезионными свойствами. При этом не происходит разупрочнения металла, снижается способность к самопроизвольному откручиванию. Ресурс труб и муфт повышается в 10 раз, на 40% снижается время сборки/разборки НКТ колонн.

Для уплотнения резьб используется свинцовая смазка Р-402 (PN до 70 МПа), Р-416 (давление среды менее 30 МПа), Р-113 (давление до 50 МПа).

Размерный ряд

В зависимости от резьбового соединения насосно-компрессорные трубы имеют следующий стандартный ряд типоразмеров:

  • гладкая НКТ труба –32 – 114 мм;
  • высокогерметичная гладкая НКМ труба – 60 – 114 мм;
  • трубы НКВ с высаженными наружу концами – полный размерный ряд 27 – 114 мм;
  • безмуфтовая труба НКБ с высаженными наружу концами – 60 – 114 мм.
  • НКТУ гладкие с резьбой удлиненного профиля – 32 – 114 мм.

При использовании удлиненной резьбы НКТУ шаг и высота резьбового профиля увеличены.

Назначение НКТ, расшифровка, размеры, виды

Муфта становится длиннее, увеличиваются общие размеры НКТ соединения. На трубах нет сбега резьбы, что позволяет увеличить ресурс:

  • при скручивании труба свободно заходит в муфту на 7 ниток;
  • повышается качество центровки;
  • отсутствуют перекосы, срезание отдельных ниток резьбы.Отсутствуют перекосы, срезание отдельных ниток резьбы
  • на 15% увеличивается осевая нагрузка на страгивание;
  • длина взаимного свинчивания муфты/трубы увеличивается;
  • на высаженных концах труб НКВУ резьбу можно перенарезать 2 – 3 раза, увеличивая эксплуатационный ресурс изделий на 200 – 300%, соответственно.

Отсутствуют перекосы, срезание отдельных ниток резьбы

В исполнении А длина труб составляет 10 м. Первая группа Б исполнения имеет длину 5,5 – 8,5 метров, вторая – 8,5 – 10 метров. По техническим условиям ТУ 3-07501343-07 насосно-компрессорные трубы могут оснащаться специальными замками с повышенным уровнем износостойкости. Они навинчиваются на трубы в заводских условиях с высоким моментом кручения.

Назначение НКТ, расшифровка, размеры, виды

Назначение НКТ, расшифровка, размеры, виды

Технологический цикл изготовления насосно-компрессорных труб приведен на верхней схеме.

Обозначение

Для нефтепромысловых труб НКТ расшифровка условного обозначения выглядит следующим образом:

  • тип резьбового соединения;
  • наружный диаметр – 27 – 114 мм;
  • толщина стенки – 3,5 – 9,52 мм;
  • группа длинны – R1 – R3;
  • группа прочности стали – Д, К, Е, Л, М, Р, Дс – Рс;
  • тип трубы – бесшовная S, шовная не указывается;
  • конструкция муфты – RC, RCC.

Всего стандартами предусмотрено шесть типов резьбовых соединений:

  • НКТ – резьба треугольная, гладкая труба;
  • НКВ – концы высажены наружу, треугольная закругленная резьба;
  • НКН – закругленная треугольная резьба;
  • НКМ – уплотнение металл/металл, трапециевидный профиль резьбы;
  • НКБ – безмуфтовое соединение;
  • НКТУ, НКВУ, НКНУ, НКМУ, НКБУ – удлиненная резьбовая часть трубы, муфты;
  • NU – треугольная резьба полного профиля;
  • EU – закругленная треугольная резьба, высаженные наружу концы труб;
  • RC – стандартная муфта;
  • RCC – муфта стандартная с фаской специального типа.

Для складирования, хранения, транспортировки резьбовые части насосно компрессорных труб защищаются пластиковыми предохранительными элементами (ниппель, муфта).

Регламент ГОСТ

Стандарт на насосно-компрессорные трубы за номером ГОСТ 630 был разработан в 1980 году. Следующая техническая документация ГОСТ Р 52203 появилась только в 2004 году, то есть через 14 лет. В ней увеличен сортамент насосно-компрессорных труб за счет применения заготовок с ране не использовавшейся толщиной стенки. Дополнительно изменился шифр условного обозначения продукции.

Затем в 2009 году были приняты сразу два стандарта ГОСТ Р 53365 и 53366, адаптированные под международные требования API Spec 5CT и ISO 11960. При этом не учитывались единицы измерения из международных стандартов, не использующихся в РФ, и не указаны резьбовые соединения, не применяемые промышленностью нашей страны.

В настоящее время на насосно-компрессорные трубы и резьбовые соединения для них действует регламент следующих стандартов:

  • ГОСТ 31446 от 2017 года – технические условия общие;
  • ГОСТ 33758 от 2016 года – параметры и резьбы;
  • ГОСТ 34057 от 2017 года – резьбовые соединения;
  • ГОСТ 34380 от 2017 года – обслуживание и эксплуатация.

Дополнительно некоторыми производителями разработаны стандарты ТУ на производство насосно-компрессорных труб:

  • ТУ 14-3-1282 – НКТ пластичные хладостойкие, гладкие, треугольная коническая резьба;
  • ТУ 14-3-1534 – уплотнение полимерными кольцами из фторопласта-4 внутри муфт;
  • ТУ 14-3-1718 – специальная маркировка муфт по прочностным группам
  • ТУ 14-157-55 – оцинкованная труба;
  • ТУ 14-157-74 – гладкая НКТ с муфтами;
  • ТУ 14-157-84 – без резьбы;
  • ТУ 39-0147016-97 – высаженные высокогерметичные марки НКМВ;
  • ТУ 14-161-195 – хладостойкие для газовых месторождений;
  • ТУ 14-161-198 – удлиненная наружная высадка НКВ-У;
  • ТУ 1308-206-00147016 – устойчивые к холоду и сероводороду НКВ;
  • ТУ 14-161-232 – удлиненная резьба на гладких трубах НКТУ;
  • ТУ 14-3Р-121 – резьбовые соединения типа ТМК UP PF и TMK UP FMT из мартенситных сталей 13Cr, Супер 13Cr;
  • ТУ 14-3Р-138 – трубы насосно-компрессорные для Газпрома в сероводородостойком исполнении, группа прочности C90SS;
  • ТУ 14-161-237 – газогерметичное соединение резьбовое типа ТМК PF и ТМК FMT.

При заказе партии труб указывается информация о необходимой их конструкции. Изделия малого диаметра маркируются ударным способом чеканами, большого размера – краской по трафарету.

Материальное исполнение

В стандартах ГОСТ указано применение бесшовной и прямошовной электросварной трубы для изготовления насосно-компрессорных труб со специальными резьбовыми муфтовыми, безмуфтовыми соединениями. При этом для типовых условий нефтезагодобывающих скважин испоьзуются трубы из углеродистых сталей марок 20 и 30, релаксационностойкой жаропрочной нержавеющей низколегированной молибденсодержащей стали 30ХМА.

При высокой вероятности СКРН (растрескивание коррозионно-сульфидное под напряжением) или работе в средах, содержащих несколько компонентов с повышенной степенью агрессивности, применяют стали 15Х5М и 15Х5МФБЧ.

Для обеспечения высоких показателей хладостойкости и пластичности стали прочностной группы Д по ГОСТ 633 рафинируют синтетическими шлаками для снижения процентного содержания в них фосфора и серы.

Возврат к списку