Автоматизация процесса контроля конической резьбы труб нефтяного сортамента

УДК 622.276.7

С.Д. Альжанов

Омский государственный технический университет, г. Омск

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА КОНТРОЛЯ КОНИЧЕСКОЙ РЕЗЬБЫ ТРУБ НЕФТЯНОГО СОРТАМЕНТА

Предложен способ контроля конической резьбы насосно-компрессорных труб при ремонте.

Одним из основных направлений развития технологии машиностроения является обеспечение роста производительности и эффективности производства. Базовым средством реализации этого направления служит механизация и автоматизация производства, а также повторное использование узлов, агрегатов и деталей машин после их ремонта. Одной из характерных особенностей современной нефтегазодобычи является тенденция к ужесточению режимов эксплуатации скважинного оборудования, в том числе и трубных колонн. Трубы нефтяного сортамента, прежде всего насосно-компрессорные (НКТ) и нефтепроводные, в процессе эксплуатации особенно интенсивно подвергаются коррозионно-эрозионному воздействию агрессивных сред и различным механическим нагрузкам. По данным промысловой статистики, доступным на сегодняшний день, количество аварий с НКТ в ряде случаев достигает 80% от общего числа аварий скважинного оборудования. При этом затраты на ликвидацию неблагоприятных последствий коррозионных разрушений составляют до 30% от затрат на добычу нефти и газа. В большинстве случаях «доминирующими» - порядка 50%, являются отказы НКТ, связанные с резьбовым соединением (разрушение, потеря герметичности и т.д.). По данным Американского нефтяного института (АР1) по причине разрушения резьбовых соединений количество аварий НКТ составляет 55%. Поэтому насосно-компрессорные трубы проходят контроль конической резьбы, который целесообразно разделить на две стадии:

1. Проверка резьбы на входном контроле (визуальное выявление дефектов).

2. Проверка резьбы после ремонта (выявление дефектов с помощью управляющих приборов контроля).

Предлагается применять контроль резьбы насосно-компрессорных труб с помощью оптоэлектронного устройства контроля резьбы трубных изделий.

Устройство содержит подвижную каретку, снабженную электроприводом перемещения и датчиком линейного перемещения, подставку, закрепленную на подвижной каретке, оптико-механический блок, снабженный электроприводом поворота вокруг продольной оси, датчиком угла поворота и двумя оптоэлектронными головками, каждая из которых образована из оптически сопряженных источника и приемника светового излучения, расположенных по разные стороны от резьбового участка контролируемого изделия.

Необходимость внедрения оптоэлектронного устройства контроля резьбы трубных изделий обусловлена тем, что существующий долгие годы субъективный ручной и визуальный контроль геометрии резьбы изделий с помощью гладких, резьбовых калибров, слепков и шаблонов не отвечает современным требованиям. С помощью калибров нельзя произвести объективный контроль годности резьбы, так как не анализируются конусность, местный из-

304

нос и даже шаг резьбы. При определенной комбинации параметров негодная резьба может быть признана годной и наоборот.

Фактически с помощью калибров контролируется только один виток с наибольшим относительным диаметром резьбы трубы (или с наименьшим относительным диаметром резьбы муфты), что трудно признать достаточным. Такой контроль приводит к перебраковке, увеличивает трудоемкость ремонта, снижает срок службы трубы, и в то же время не исключает пропуск брака. Кроме этого, результаты контроля резьбы калибрами в значительной степени зависят от субъективных особенностей контролера и условий его работы. Отметим, что невозможен контроль калибрами таких наиважнейших параметров, как высота резьбы,

формы и значений радиусов впадин (вершин), которые собственно и обеспечивают прочность колонн и герметичность соединений. Поэтому для контроля этих параметров выборочно делают слепки с резьбы, которые обмеряют визуальным способом на микроскопе. В целом, на ручной субъективный контроль с помощью слепков требуется до двух суток. Причем, такой контроль имеет значительную погрешность вследствие большой усадки слепков. Отличительные особенности оптоэлектронного устройства:

1. Неразрушающие оптоэлектронные бесконтактные измерения;

2. Высокие точность и производительность;

3. Одновременные измерения и регистрация десятков параметров резьбы, включая и те, которые очень сложно получить традиционными методами контроля;

4. Полная автоматизация процесса измерений, простота использования и исключение субъективных факторов при оценке параметров резьбы;

5. Исключение дополнительных механических приспособлений для проведения измерений, что позволяет свести к минимуму эксплуатационные расходы.

Трубы, проверенные дефектоскопической установкой, поступают по рольганговой линии на распределительный механизм, где в зависимости от их пригодности сортируются по двум направлениям:

- не прошедшие контроль трубы подаются на линию окончательного брака, где они маркируются и укладываются на стеллаж.

- годные трубы поступают на линию контроля и приема. Оптоэлектронное устройство контроля резьбы трубных изделий предлагается установить на линию контроля резьбы и приема. Трубы проходят контроль резьбы и определяются на годность и негодность. Годные трубы проходят на участок сортировки труб. Не прошедшие контроль НКТ поступают в цех ремонта. Применение оптоэлектронного устройство контроля гарантирует:

5. высокую надежность, как самого процесса контроля, так и характеристик, оцениваемых на базе объективных критериев отбраковки;

6. высокую производительность всего комплекса подготовки муфт и труб, обеспечиваемую автоматизацией всех операций по технологической схеме;

7. повышение герметичности резьбовых соединений, что обеспечивает снижение уровня потерь при добыче нефти;

• возможностью контроля большого числа геометрических параметров резьбы (6-12) различных типоразмеров изделий на одной измерительной позиции без изменения условий базирования;

• возможностью использования единственной измерительной головки вместо 612 специализированных ручных измерительных приборов;

• высокой достоверностью и повторяемостью результатов по сравнению с ручными методами;

• высокой производительностью контроля (не более 1,5 мин. на 1 изделие);

• гибкостью встраивания в технологический процесс за счет использования как ручной, так и автоматизированной загрузки изделий на измерительную позицию.

305

Библиографический список

1. Пеннер, В. А Технологический комплекс по контролю, ремонту и восстановлению насосно-компрессорных труб и штанг к насосам, применяемых при добыче углеводородного сырья / В. А. Пеннер, А. П. Моргунов // Омский научный вестник. Серия Приборы, машины и технологии. - 2011.- № 3(93). - С. 115-117.

2. Аверьянов, О. И. Агрегатно-модульный принцип построения гибких автоматических линий и оптимизация их структурно-компоновочных схем / О. И. Аверьянов, А. И. Дощенко, Ю. М. Золоторевский // Проектирование оптимальных технологических систем машин: сб. статей / под ред. А.И. Дощенко, Я. Буды. - М. : Машиностроение, 1989. - 344 с.