Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0024

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0024
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Закрытое акционерное общество "КОМПОМАШ-ТЭК"
Название доклада
Экспериментальные исследования создания многослойных теплоизолированных труб НКТ с силовыми элементами, базальтовой теплоизоляцией и стеклопластиковой защитной оболочкой. Результаты теплофизических и прочностных испытаний лабораторных образцов теплоизолированных НКТ.
Докладчик
Моисеев Валерий Андреевич
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Проведение прикладных научных исследований по созданию новой конструкции насосно-компрессорных труб с композиционным теплоизолирующим покрытием для закачки перегретого до температуры 420 градусов Цельсия пара под давлением до 35 МПа в нефтяной пласт глубиной до 3000 метров.
Теплофизические испытания лабораторных образцов теплоизолированных НКТ:- определение фактических значений температуры на наружной поверхности защитно-силовой стеклопластиковой оболочки в зонах силовых секций: секции захвата гидравлического ключа, секции захвата спайдера, секции упорного кольца, соединительной муфты, опорной секции и регулярной части при температуре прокачиваемого воздуха на входе в лабораторный образец трубы НКТ 420С на Стенде для проведения теплофизических экспериментальных исследований.
Прочностные испытания лабораторных образцов теплоизолированных НКТ:
-определение прочностных характеристик силовых секций и стеклопластиковой оболочки при нагружении крутящим моментом до 2500 Н х м (250,0 кгс м), более и до разрушения и осевой растягивающей силой Р = 400 кН (40 тс) и более до разрушения.
Актуальность и новизна исследования
Одним из стратегически важных объектов для восполнения ресурсной базы нефтяной отрасли России в настоящее время рассматривается Баженовская свита – уникальный нефтеносный сланцевый плей. Проблема разработки залежей нефти в Баженовской свите заключается в низком коэффициенте извлечения нефти (около 7%). Реализуемые пилотные проекты по разработке промышленных технологий освоения Баженовской свиты не дали положительных результатов.
Некоторое время тому назад стало очевидно, что комплексное освоение всего углеводородного потенциала Бажена невозможно без использования термохимического воздействия на пласты Бажена. Для этого, учитывая глубину залегания пластов Баженовской свиты, необходимо использовать сверхкритическую воду. Но, как ее доставить на столь большую глубину было не понятно.
Технология № 5 КВКР, разработанная в 2014 году, решила проблему доставки сверхкритической воды в пласты, которые залегают на глубине от 2200 до 4000 метров. Проблема доставки сверхкритической воды решена путём использования теплоизолированных НКТ, которые разрабатывает ЗАО «Компомаш-ТЭК» в рамках настоящего Соглашения о предоставлении субсидии.
Член Президиума РАН Лаверов Николай Павлович в Отзыве на Технологию № 5 КВКР указал, что «Технология № 5 КВКР и её возможные модификации требуют скорейшего доведения до уровня широкомасштабного промышленного использования».
Такой отзыв на Технологию № 5 КВКР подтверждает актуальность создания ЗАО «Компомаш-ТЭК» теплоизолированных НКТ нового поколения.
Описание исследования

1. Теплофизические испытания лабораторных образцов теплоизолированных НКТ:

Количество лабораторных образцов для теплофизических испытаний:

- 1 лабораторный образец НКТ длиной ……..…L = 2,4 м

- 1 образец, состоящий из двух свинченных лабораторных

 образцов НКТ длиной ……………………….……L = 4,8 м

Испытания проводились на Стенде для проведения теплофизических экспериментальных исследований мод. СИМП 11.00.000

Температура прокачиваемого теплоносителя, °С …………Т max= 420 ᵒС

Базовая (допустимая) температура на наружной поверхности

теплоизолированных труб НКТ………………………….….Тбаз ≤700С

Методики испытаний:

Для определения фактических значений температуры на наружной поверхности защитно-силовой стеклопластиковой оболочки в зонах секций: опорной секции, силовой секции, секции регулярной части,секции соединительной муфты в качестве объекта испытаний взят 1 лабораторный образец трубы НКТ длиной L = 2,4 м и образец, состоящий из двух свинченных лабораторных образцов НКТ, длиной L = 4,8 м с закрепленными на поверхности испытываемый секций датчиками температуры (термопары) и датчиками температуры на входе и выходе теплоносителя.

Результаты замеров изменения температуры всех термопар во времени протоколировались.

2. Прочностные испытания лабораторных образцов теплоизолированных НКТ:

Количество лабораторных образцов для прочностных испытаний:

- 5 лабораторных образцов НКТ длиной …….…..…L = 2,4 м

Исследования силовых секций и стеклопластиковой оболочки при нагружении крутящим моментом проводились на силовом гидравлическом исследовательском стенде с размещёнными гидравлическим ключом и спайдером на испытательной базе ЗАО «КОМПОМАШ-ТЭК».

Значение момента свинчивания НКТ по ТЗ проекта - 2500 Н*м (250,0 кгс*м).

Исследования силовых секций при нагружении осевой растягивающей силой проводились на силовой установке УС-600 на испытательной базе Научно-исследовательского института разработки и эксплуатации труб нефтяного сортамента (ВНИИТнефтетрубы).

Значение осевой растягивающей силы, равное весу колоны НКТ при длине колоны 3 км (соответствует ТЗ проекта) - Рном = 280 кН (28 тс).

Методики испытаний:

Для определения прочностных характеристик силовых секций и стеклопластиковой оболочки при нагружении крутящим моментом до 2500 Н х м (250,0 кгс м) и более и до разрушения какого либо элемента лабораторный образец теплоизолированной НКТ устанавливался на стенде следующим образом:

- силовая секция спайдера лабораторного образца располагалась в зоне зажимных кулачков спайдера стенды;

- силовая зона гидравлического ключа лабораторного образца устанавливалась в зажимные кулачки гидравлического ключа стенда;

- производились циклы: нагружение – снятие нагружения силовых секций лабораторного образца крутящим моментом в соответствии  с соответствующей таблицей и далее до разрушения какого либо элемента (стеклопластиковой оболочки).

Результаты испытаний протоколировались.

Для определения прочностных характеристик силовых секций и стеклопластиковой оболочки при нагружении осевой растягивающей силой Р = 400 кН (40 тс) и более до разрушения какого либо элемента лабораторный образец теплоизолированной НКТ устанавливался на силовой установке УС-600следующим образом:

- силовая секция спайдера лабораторного образца располагалась в зоне верхних кулачков силовой установки УС-600;

- на резьбовой конец лабораторного образца навернулирезьбовой переводник по замковой резьбе 3-17 силовой установкиУС-600;

- производилось поэтапное нагружение силовой секции спайдера и стеклопластиковой оболочки лабораторного образца через резьбовой переводник осевой растягивающей силой в соответствии с таблицей силой до разрушения зоны захвата спайдера или стеклопластиковой оболочки.

Результаты испытаний протоколировались.

Результаты исследования

1. Результаты теплофизических испытаний лабораторных образцов теплоизолированных НКТ

Фактические значения температуры на наружной поверхности защитно-силовой стеклопластиковой оболочки в зонах секций:

- опорной секции – 560С;

- силовой секции - 640С;

- секции регулярной части – 440С;

- секции соединительной муфты - 590С.

Зафиксированные значения температуры ниже базовой (допустимой) температуры на наружной поверхности теплоизолированных труб НКТ - Тбаз ≤700С

Лабораторные образцы теплоизолированных НКТ теплофизические испытания выдержали.

Результатов аналогичных работ, определяющих мировой уровень, для сопоставления нет.

2. Результаты прочностных испытаний лабораторных образцов теплоизолированных НКТ.

При нагружении силовых секций и стеклопластиковой оболочки лабораторных образцов крутящим моментом в диапазоне 550…2500…10600Н*м (55,0…250…1060кгс*м) (количество повторов нагружений 34) следов разрушения или выкрашивания стеклопластиковой оболочки силовых зон не отмечено.

При увеличении крутящего момента до Мкр = 11700 Н*м  был слышен хруст и произошло скручивание стеклопластиковой оболочки по винтовой линии посередине между силовыми зонами.

Максимальный крутящий момент Мкр = 10600Н*м в 4,24 раза больше момента свинчивания НКТ по ТЗ проекта, равного 2500 Н*м, т.е. коэффициент запаса прочности на кручение опытного образца теплоизолированной трубы НКТ – Ккр = 4,24.

При нагружении силовой зоны захвата спайдера и стеклопластиковой оболочки осевой растягивающей силой в диапазоне 30 кН (3тс)…400 кН (40 тс) следов выкрашивания или трещин не зафиксировано,

При плавном увеличении осевой растягивающей силы до величины 480кН (48тс) зафиксировано разрушение (круговой разрыв) стеклопластиковой оболочки.

Коэффициент запаса прочности по растягивающей силе, равный отношению Кзп=Рраз/Рном= 480/280 = 1,71.

Результатов аналогичных работ, определяющих мировой уровень, для сопоставления нет.

Практическая значимость исследования
По результатам исследований следует отметить, что все силовые элементы лабораторных образцов теплоизолированных НКТ испытания выдержали с достаточными коэффициентами запаса прочности.
Результаты исследования имеют большую практическую значимость в создании новейшей конструкции насосно-компрессорных труб для реализации пилотных проектов тепловых методов увеличения нефтеотдачи, в том числе по разработке промышленных технологий освоения Баженовской свиты – высокоресурсного нефтеносного сланцевого плея.