Биметаллическая насосно-компрессорная труба (НКТ)

Предложенная полезная модель относится к трубам НКТ, т.е. к «насосно-компрессорным трубам», а именно к трубам, позволяющим осуществлять целый спектр нефтепромышленных, геологоразведочных и бурильных работ.
Общее назначение НКТ – использование в скважинах, в которых, согласно технологической схеме, перемещаются жидкие и газообразные среды с высокой коррозионной активностью. Ясно, что из скважины вещество поступает под большим давлением и с высокой температурой; соответственно этим условиям, основное предъявляемое к продукции требование – стойкость к повышенным значениям этого параметра.
Насосно-компрессорные трубы разделяются в соответствии с природой добываемого из скважины вещества: нефти, газа или воды.
В силу своего назначения и повышенных требований к эксплуатационным характеристикам, эти изделия должны соответствовать необходимым стандартам безопасности и иметь соответствующую маркировку.
В настоящее время основным способом защиты от коррозии труб НКТ является нанесения специальных лакокрасочных материалов на основе эпоксидных смол. Недостатками таких покрытий являются невысокая стойкость к переменным механическим и высокотемпературным воздействиям.
Слабыми местами являются как тело трубы НКТ, так и резьбы труб и муфт НКТ. Для защиты резьбы применяются различные антикоррозионные и антифрикционные покрытия резьбы, а также специальные прокладки (стримеры), которые устанавливаются на стыке двух труб и препятствуют проникновению агрессивной среды к резьбе. Самой сложной задачей является надежная защита от коррозионных процессов тела трубы НКТ, воспринимающих экстремальные механические нагрузки при высоких температурах в сильноагрессивных средах переменного характера.
В случае, когда планируется перемещать по трубопроводу особо коррозионную рабочую среду, НКТ производятся не из углеродистой стали различных марок, а из нержавеющих марок стали.  Однако, изготовление данных труб из нержавеющих сталей чрезмерно дорого.
Из уровня техники известно решение WO 9839592, из которого следует процесс футеровки, который заключается в том, что тонкостенная труба вводится во внутреннюю полость трубы НКТ, между трубами закачивается клеевой состав, осуществляют выравнивание давления между тонкостенной трубой  и трубой НКТ, а также внутри тонкостенной трубы, а дальше осуществляют сушку полученного изделия.
Данное изделие имеет существенные недостатки, а именно сложность изготовления, поскольку закачка клеевого состава и выравнивания давления, являются процессами долгими и сложными. Кроме того, поскольку данные трубы при использовании  подвержены высокому давлению, большим перепадам температур, а также, зачастую перекачке агрессивных сред, то клеевой состав подвержен агрессивному воздействию деформации и разрушению, что приводит к его быстрому выходу из строя тонкостенной внутренней трубы и, соответственно, всей трубы НКТ. Таким образом, конструкция данной трубы ненадежна, а производство дорогое и сложное.
В основу предложенной полезной модели поставлена задача устранить указанные недостатки.
Техническим результатом заявленной полезной модели является упрощение конструкции трубы НКТ с одновременным повышением ее долговечности.
Данный результат достигается тем, что биметаллическая насосно-компрессорная труба  (НКТ) включает основную наружную трубу из углеродистой стали и непосредственно примыкающую к ней тонкостенную внутреннюю трубу из нержавеющей стали, при этом тонкостенная  внутренняя труба распрессована в наружной трубе посредством пластической деформации указанной тонкостенной внутренней трубы с ее полным непосредственным прилеганием к внутренней поверхности основной наружной  трубы, повторяя  ее микропрофиль.
Далее полезная модель поясняется с учетом чертежей, а также подробного  описания ее сущности.
На фиг.1 – общий вид трубы НКТ.
На фиг.2 – приспособление (специальная оснастка) для формирования внутренней поверхности трубы НКТ.
Биметаллическая насосно-компрессорная труба  (НКТ) включает основную наружную трубу 2 из углеродистой стали. К данной наружной трубе непосредственно примыкает  тонкостенная внутренняя труба 1, которая изготовлена из нержавеющей стали. Указанная тонкостенная  внутренняя труба 1 распрессована в наружной трубе 2 посредством пластической деформации указанной тонкостенной внутренней трубы 1. Процесс пластической деформации осуществляется следующим образом. Тонкостенная внутренняя труба 1 вводится во внутреннюю полость наружной трубы 2, а концы герметизируются с помощью специальной оснастки (фиг.2). Затем внутренняя полость тонкостенной трубы 1 заполняется жидкостью (водой) под высоким давлением, которое создает напряжение в металле выше предела текучести и соответственно происходят  пластические деформации металла тонкостенной трубы 1, т.е. его безвозвратная деформация. Для деформации основной толстостенной трубы 2 создаваемого давления недостаточно. Таким образом, тонкостенная труба 1 плотно прилегает к внутренней поверхности трубы 2 в слегка напряженном состоянии, что обеспечивает ее стабильное положение в процессе эксплуатации.  Тем самым обеспечивается полное непосредственное прилегание внешней поверхности внутренней тонкостенной трубы 1 к внутренней поверхности основной наружной трубы 2.
Тонкостенная труба подбирается следующим образом: марка стали, в зависимости от транспортируемой среды, обычно это нержавеющая сталь AISI 304 или российский аналог 08Х18Н10, но может быть и другая марка. Толщина определяется исходя из механических свойств, показатели прочности и текучести должны обеспечивать пластические деформации металла без разрушения поверхности в пределах зазора между тонкостенной и толстостенной трубами.
Как правило, толщина тонкостенной трубы варьируется в диапазоне 0,8-1,5 мм.
Диаметр заготовки тонкостенной трубы определяется исходя из поля допусков на внутренний диаметр толстостенной трубы. Наружный диаметр подбирается таким образом, чтобы межтрубный зазор был минимально возможным.
Процесс формирования внутренней поверхности НКТ из тонкостенной нержавеющей стали возможно более подробно описать с применением специальной оснастки (фиг.2).
Тонкостенная труба 1 вводится во внутреннюю полость основной трубы 2. Концы тонкостенной трубы герметизируются с помощью специальной оснастки 3. Затем специальная герметизирующая оснастка 3 фиксируется специальными фиксирующими муфтами 4, накручивающимися на имеющуюся резьбу на концах основной трубы. Резьба на фиксирующих муфтах должна соответствовать резьбе на основных трубах. Герметизирующая оснастка 3 и фиксирующие муфты 4 изготавливаются под конкретный размер труб и являются сменной оснасткой. Затем внутренняя полость тонкостенной трубы 1 заполняется водой под высоким давлением, которое создает напряжение в металле выше предела текучести и вызывает пластические деформации металла. Величина давления подбирается таким образом, что его достаточно для создания пластических деформаций тонкостенной трубы 1 и недостаточно для пластических деформации основной трубы 2. Таким образом, тонкостенная труба 1 расширяется, ее длина уменьшается, а толщина стенки утончается, и она плотно прилегает к внутренней поверхности основной трубы 2,  повторяя  ее микропрофиль.
После снятия давления и слива воды из внутренней полости уже биметаллической трубы тело нержавеющей трубы остается в легком напряженном состоянии, что обеспечивает ее стабильное положение в теле основной трубы при эксплуатации. Таким образом, благодаря  тому, что тонкостенная внутренняя труба непосредственно примыкает к  основной наружной трубе, повторяя ее микропрофиль, а также тому, что примыкание обеспечивается   посредством пластической деформации с применением напора воды, достигается плотное прилегание без образования полостей между двумя трубами и механических повреждений внутренней поверхности нержавеющей трубы. Таким образом, при перекачке среды под давлением внутренняя труба будет прочно опираться на внешнюю, тем самым, исключая возможные деформационные изменения, при этом перепады температур и агрессивность сред также минимальным образом воздействует на данную трубу, поскольку обе трубы выполнены из металла и имеют близкие коэффициенты расширения, при этом при перекачке среды также исключена деформация, поскольку внутренняя труба максимально плотно примыкает к  основной наружной трубе (повторяя ее микропрофиль), т.е. между ними отсутствуют воздушные зазоры. Таким образом, обеспечивается упрощение конструкции трубы НКТ защищенной от коррозии, а также повышение ее долговечности.