Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. «Газовая промышленность»
  4. Газовая промышленность 9.2024
Газовая Промышленность 9.2024

Обзорная статья

EDN: USJDIX

УДК 621.22.018.8::621.774
(UDK 621.22.018.8::621.774)

Авторизуйтесь

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ (NEW TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT)

МОДЕЛИРОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ПРЕМИАЛЬНЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБ НЕФТЕГАЗОВОГО СОРТАМЕНТА. ЧАСТЬ 2. КОМБИНИРОВАННОЕ НАГРУЖЕНИЕ ПО СТАНДАРТУ ISO / TS 12835:2022

(SIMULATION OF OPERATING CONDITIONS OF PREMIUM THREADED CONNECTIONS FOR OIL AND GAS PIPES. PART 2. COMBINED LOADING ACCORDING TO ISO/TS 12835:2022 STANDARD)

¹ Статья «Моделирование условий эксплуатации премиальных резьбовых соединений труб нефтегазового сортамента. Часть 1. Комбинированное нагружение по нормативному документу API RP 5C5:2017» была опубликована в журнале «Газовая промышленность» № 9 (854) за 2023 г.

² The article “Simulation of operating conditions of premium threaded connections for oil and gas pipes. Part 1. Combined loading according to API RP 5C5:2017” was published in Gas Industry journal issue No. 9 (854) in 2023.

В статье приведены анализ требований нормативной документации и международный опыт в области испытаний на прочность и герметичность резьбовых соединений премиум-класса, применяемых на месторождениях с трудноизвлекаемыми запасами нефти, разрабатываемыми тепловыми и комбинированными методами. Определены наиболее критичные факторы, воздействующие на резьбовые соединения обсадных труб: повышенная рабочая температура, достигающая 350 °С, и сжимающее напряжение, вызванное тепловым расширением зафиксированной части колонны. Рассмотрены зависимости механических напряжений и деформаций от температуры в процессе длительных испытаний тепловыми циклами. Представлены основные корректирующие нагрузки, необходимые для компенсации разницы напряженных состояний образца при испытаниях и реальной обсадной колонны в тепловой скважине. Описана реализация методологии физического моделирования условий эксплуатации премиальных резьбовых соединений обсадных труб по стандарту ISO / TS 12835:2022 «Qualification of casing connections for thermal wells» на испытательном оборудовании в условиях ООО «ТМК НТЦ».

The analysis of the requirements of regulatory documentation and international experience in the sphere of the strength and tightness testing of premium threaded connections used in fields with hard-to-recover oil was carried out. The most critical external factors affecting the threaded connections of casing pipes have been identified: elevated operating temperature up to 350 °C and compressive stress caused by thermal expansion of the fixed part of the string. The dependencies of mechanical stresses and strains on temperature during long-term tests with thermal cycles are considered. The main correction loads required for compensation the difference in stress conditions of the test sample and the real casing string in a thermal well are presented. The implementation of the methodology for physical modeling of the operating conditions of premium threaded casing connections according to the ISO/TS 12835:2022 “Qualification of Casing Connections for Thermal Wells” standard on testing equipment in the conditions of TMK R&D Centre is described.

ОБСАДНАЯ ТРУБА, КОМБИНИРОВАННАЯ НАГРУЗКА, НАПРЯЖЕНИЕ, ПРОЧНОСТЬ, ТЕПЛОВОЕ РАСШИРЕНИЕ, РЕЗЬБОВОЕ СОЕДИНЕНИЕ, КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

CASING, COMBINED LOAD, STRESS, STRENGTH, THERMAL EXPANSION, THREADED CONNECTION, FINITE ELEMENT MODELING

И.Ю. Пышминцев, д.т.н., ООО «ТМК НТЦ» (Москва, Россия)

Д.В. Домов, к.т.н., ООО «ТМК НТЦ»

А.С. Станиславский, ООО «ТМК НТЦ»

I.Yu. Pyshmintsev, DSc in Engineering, TMK R&D Centre (Moscow, Russia)

D.V. Domov, PhD in Engineering, TMK R&D Centre

A.S. Stanislavskiy, TMK R&D Centre

Гомес А.Ш.С., Машкареньяш Да Силва Г.А., Щерба В.А., Воробьев К.А. Применения метода парогравитационного дренажа (ПГД) на месторождениях высоковязкой нефти // Вестник Евразийской науки. 2021. Т. 13, № 3. Статья № 35. DOI: 10.15862/42SAVN321. EDN: UCEEVS.

Чеснокова К.А. Обзор технологий извлечения высоковязких нефтей // Академический журнал Западной Сибири. 2015. Т. 11, № 4 (59). С. 38–40. EDN: ULVQCJ.

Moghadam S., Nobakht M., Yongan G. Theoretical and physical modeling of a solvent vapour extraction (VAPEX) process for heavy oil recovery // J. Pet. Sci. Eng. 2009. Vol. 65, No. 1–2. P. 93–104. DOI: 10.1016/j.petrol.2008.12.029.

Suranto A.M., Permadi A.K., Bae W. An investigation on economy and CO2 emission of water alternating steam process (WASP) using response surface correlation // J. Pet. Explor. Prod. Technol. 2017. Vol. 7. P. 1125–1132. DOI: 10.1007/s13202-016-0307-x.

Wilson A. Cyclic steam stimulation results in high water retention for Kuwaiti heavy-oil field // J. Pet. Technol. 2018. Vol. 70, No. 3. P. 80–82. DOI: 10.2118/0318-0080-JPT.

Fernandez E.A., Bashbush J.L. Horizontal alternating steam drive process for the Orinoco Heavy Oil Belt in Eastern Venezuela // Proceedings of the International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium. Calgary, Canada: SPE, 2008. Article ID SPE-117689-MS. DOI: 10.2118/117689-MS.

Léauté R.P. Liquid addition to steam for enhancing recovery (laser) of bitumen with CSS: Evolution of technology from research concept to a field pilot at Cold Lake // Proceedings of the SPE International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium and International Horizontal Well Technology Conference. Calgary, Canada: SPE, 2002. Article ID SPE-79011-MS. DOI: 10.2118/79011-MS.

Ansari S., Sabbagh R., Yusuf Y., Nobes D.S. The role of emulsions in steam-assisted-gravity-drainage (SAGD) oil-production process: A review // SPE J. 2020. Vol. 25, No. 2. P. 969–989. DOI: 10.2118/199347-PA.

API RP 5C5:2017. Procedures for testing casing and tubing connections. Washington, DC, USA: API, 2017. 197 p.

Пышминцев И.Ю., Зиновьев М.В., Домов Д.В. и др. Моделирование условий эксплуатации премиальных резьбовых соединений труб нефтегазового сортамента. Часть 1. Комбинированное нагружение по нормативному документу API RP 5C5:2017 // Газовая промышленность. 2023. № 9 (854). С. 122–132. EDN: IKOWGC.

ISO/TS 12835:2022. Qualification of casing connections for thermal wells // ISO: офиц. сайт. URL: https://www.iso.org/standard/75966.html (дата обращения: 06.09.2024). Режим доступа: после приобретения.

Sungkar M F., Simanjuntak H., Isa B., et al. A thermal casing connection test for geothermal wells in KS ORKA // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 417. Article ID 012018. DOI: 10.1088/1755-1315/417/1/012018.

Droessler M., Tao G., Hamilton K., et al. Casing connection evaluation for high-temperature geothermal application – a case study // Proceedings of the World Geothermal Congress 2020+1. Reykjavik: World Geothermal Congress, 2020. URL: https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2020/21100.pdf?t=1629228377 (дата обращения: 06.09.2024).

Федорова Н.Г. Определение нестационарных температурных напряжений в обсадной колонне при подвижной температурной нагрузке: автореф. дис. … канд. техн. наук. Ставрополь: Ставропольский гос. техн. ун-т, 1997. 24 с. EDN: ZLPPYJ.

Пумпянский Д.А., Пышминцев И.Ю., Мальцева А.Н. и др. Структура и свойства стали для производства высокопрочных труб нефтегазового сортамента в сероводородостойком исполнении // Металлург. 2022. № 10. С. 8–13. DOI: 10.52351/00260827_2022_10_8. EDN: WXFYCA.

Пумпянский Д.А., Пышминцев И.Ю., Битюков С.М. и др. Особенности микроструктуры, фазового состава и возможности упрочнения нержавеющих сталей с 13–17 % Cr // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2022. Т. 65, № 9. С. 644–653. DOI: 10.17073/0368-0797-2022-9-644-653. EDN: WUAYLC.

Орешко Е.И., Ерасов В.С., Ястребов А.С. Прогнозирование прочностных и деформационных характеристик материалов при испытаниях на растяжение и ползучесть // Материаловедение. 2019. № 2. С. 3–8. EDN: YXVHUD.

Пышминцев И.Ю., Домов Д.В., Андреев А.В. Моделирование работы безмуфтового резьбового соединения обсадных труб в условиях высоких внешних (пластовых) давлений // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2024. № 1–2. С. 56–61. EDN: JZCWCG.

Орешко Е.И., Яковлев Н.О., Ерасов В.С., Уткин Д.А. Исследование пластической деформации металла методом индентирования // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88, № 2. С. 64–70. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-2-64-70. EDN: ZTCWHK.

Орешко Е.И., Ерасов В.С., Луценко А.Н. и др. Построение диаграмм деформирования в трехмерном пространстве s-e-t // Авиационные материалы и технологии. 2017. № 1 (46). С. 61–68. DOI: 10.18577/2071-9140-2017-0-1-61-68. EDN: XRYAEV.

Ерасов В.С., Орешко Е.И. Испытания на усталость металлических материалов (обзор). Часть 1. Основные определения, параметры нагружения, представление результатов испытаний // Авиационные материалы и технологии. 2020. № 4 (61). С. 59–70. DOI: 10.18577/2071-9140-2020-0-4-59-70. EDN: WYEXXF.

Tao G., Jueren X. Analytical evaluation of casing connections for thermal well applications // Proceedings of the SPE Heavy Oil Conference-Canada. Calgary, Canada: SPE, 2013. Article ID SPE-165493-MS. DOI: 10.2118/165493-MS.

API Spec 5CT:2018. Specification for casing and tubing. 10th ed. Washington, DC, USA: API, 2018. 308 p.

ГОСТ Р ИСО 13679–2016. Трубы стальные обсадные и насосно-компрессорные для нефтяной и газовой промышленности. Методы испытаний резьбовых соединений // Кодекс: электрон. фонд правовых и норматив.-техн. док. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200132481 (дата обращения: 06.09.2024).

Gomes AShS, Machcarenhas Da Silva GA, Shcherba VA, Vorobyev KA. Application of the steam assisted gravity drainage (SAGD) method in the heavy oil fields. The Eurasian Scientific Journal [Vestnik Evraziyskoy nauki]. 2021; 13(3): article ID 35. https://doi.org/10.15862/42SAVN321. (In Russian)

Chesnokova KA. Review of high viscosity oil extraction technologies. Academic Journal of West Siberia [Akademicheskiy zhurnal Zapadnoy Sibiri]. 2015; 11(4): 38–40. (In Russian)

Moghadam S, Nobakht M, Yongan G. Theoretical and physical modeling of a solvent vapour extraction (VAPEX) process for heavy oil recovery. J. Pet. Sci. Eng. 2009; 65(1–2): 93–104. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2008.12.029.

Suranto AM, Permadi AK, Bae W. An investigation on economy and CO2 emission of water alternating steam process (WASP) using response surface correlation. J. Pet. Explor. Prod. Technol. 2017; 7: 1125–1132. https://doi.org/10.1007/s13202-016-0307-x.

Wilson A. Cyclic steam stimulation results in high water retention for Kuwaiti heavy-oil field. J. Pet. Technol. 2018; 70(3): 80–82. https://doi.org/10.2118/0318-0080-JPT.

Fernandez EA, Bashbush JL. Horizontal alternating steam drive process for the Orinoco Heavy Oil Belt in Eastern Venezuela. In: SPE Proceedings of the International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium, 20–23 October 2008, Calgary, Canada. Calgary, Canada: SPE; 2008. article ID SPE-117689-MS. DOI: 10.2118/117689-MS.

Léauté RP. Liquid addition to steam for enhancing recovery (laser) of bitumen with CSS: Evolution of technology from research concept to a field pilot at Cold Lake. In: SPE Proceedings of the SPE International Thermal Operations and Heavy Oil Symposium and International Horizontal Well Technology Conference, 4–7 November 2002, Calgary, Canada. Calgary, Canada: SPE; 2002. article ID SPE-79011-MS. https://doi.org/10.2118/79011-MS.

Ansari S, Sabbagh R, Yusuf Y, Nobes DS. The role of emulsions in steam-assisted-gravity-drainage (SAGD) oil-production process: A review. SPE J. 2020; 25(2): 969–989. https://doi.org/10.2118/199347-PA.

API. API RP 5C5:2017. Procedures for testing casing and tubing connections. Washington, DC, USA: API; 2017.

Pyshmintsev IYu, Zinoviev MV, Domov DV, Stanislavskiy AS, Oreshko EI. Simulation of operating conditions of premium threaded connections for oil and gas pipes. Part 1. Combined loading according to API RP 5C5:2017. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost’]. 2023; 854(9): 122–132. (In Russian)

ISO. ISO/TS 12835:2022. Qualification of casing connections for thermal wells. Available from: https://www.iso.org/standard/75966.html [Accessed: 6 September 2024]. (Available upon purchase)

Sungkar MF, Simanjuntak H, Isa B, Ashadi A, Hartono Y. A thermal casing connection test for geothermal wells in KS ORKA. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2019; 417: article ID 012018. https://doi.org/10.1088/1755-1315/417/1/012018.

Droessler M, Tao G, Hamilton K, Skelton B, Yoshikawa M. Casing connection evaluation for high-temperature geothermal application – a case study. In: World Geothermal Congress Proceedings of the World Geothermal Congress 2020+1, April – October 2021, Reykjavik, Iceland. Reykjavik: World Geothermal Congress; 2020. https://pangea.stanford.edu/ERE/db/WGC/papers/WGC/2020/21100.pdf?t=1629228377.

Fedorova NG. Determination of non-stationary temperature stresses in a casing string under a moving temperature load. PhD thesis. Stavropol State Technical University; 1997. (In Russian)

Pumpyanskii DA, Pyshmintsev IYu, Maltseva AN, Uskov DP, Smirnov MA, Arsenkin AM. Structure and properties of steel for production of high strength OCTG H2S-resistant pipes. Metallurgist [Metallurg]. 2022; (10): 8–13. https://doi.org/10.52351/00260827_2022_10_8. (In Russian)

Pumpyanskii DA, Pyshmintsev IYu, Bityukov SM, Gervas’ev MA, Gusev AA. Features of microstructure, phase composition and strengthening capability of stainless steels with 13–17 % Cr. Izvestiya. Ferrous Metallurgy [Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Chernaya metallurgiya]. 2022; 65(9): 644–653. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2022-9-644-653. (In Russian)

Oreshko YeI, Yerasov VS, Yastrebov AS. Prediction of strength and deformation characteristics of materials during tension and creep tests. Materials Science [Materialovedenie]. 2019; (2): 3–8. (In Russian)

Pyshmintsev IYu, Domov DV, Andreev AV. Modelling of operation of streamline threaded joint for casing under conditions of high external (formation) pressures. Oil and Gas Territory [Territorija “NEFTEGAS”]. 2024; (1–2): 56–61. (In Russian)

Oreshko EI, Yakovlev NO, Erasov VS, Utkin DA. Study of the plastic deformation of metals by indentation method. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials [Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov]. 2022; 88(2): 64–70. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-2-64-70. (In Russian)

Oreshko EI, Erasov VS, Lutsenko AN, Terentev VF, Slizov AK. Creation of the 3D stress-strain diagrams s-e-t. Aviation Materials and Technologies [Aviatsionnye materialy i tekhnologii]. 2017; 46(1): 61–68. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2017-0-1-61-68. (In Russian)

Erasov VS, Oreshko EI. Fatigue tests of metal materials (review). Part 1. Main definitions, loading parameters, representation of results of tests. Aviation Materials and Technologies. 2020; 61(4): 59–70. https://doi.org/10.18577/2071-9140-2020-0-4-59-70. (In Russian)

Tao G, Jueren X. Analytical evaluation of casing connections for thermal well applications. In: SPE Proceedings of the SPE Heavy Oil Conference-Canada, 11–13 June 2013, Calgary, Canada. Calgary, Canada: SPE; 2013. article ID SPE-165493-MS. https://doi.org/10.2118/165493-MS.

API. API Spec 5CT:2018. Specification for casing and tubing. 10th ed. Washington, DC, USA: API; 2018.

Federal Agency on Technical Regulating and Metrology. GOST R ISO 13679–2016 (state standard). Casing and tubing steel pipes for oil and gas industry. Procedures of thread connection testing. URL: https://docs.cntd.ru/document/1200132481 [Accessed: 6 September 2024]. (In Russian)

Перевод выполнен Moscow Translation Agency

Назад к журналу
ТЕРРИТОРИЯНЕФТЕГАЗ

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Журналы

Контент

О нас

Контакты