Образец для неразрушающего контроля скважинных труб
SAMPLE FOR NONDESTRUCTIVE INSPECTION OF WELL PIPES

Изобретение относится нефтегазодобывающей промышленности, в частности к неразрушающим способам контроля скважинных труб.
Известна установка неразрушающего контроля труб с калибровкой дефектоскопического оборудования (патент на ПМ RU №117184, МПК G01N 19/00, опубл. 20.06.2012 в Бюл. №17), содержащая рольганг, выполненный в виде роликов продольного перемещения трубы и поворотных роликов, направляющую, несущую установленный с возможностью вертикального перемещения измерительный модуль с одним или несколькими дефектоскопическими преобразователями, приводы преобразователей, систему автоматики, состоящую из набора датчиков и программируемого контроллера, при этом она дополнительно содержит опору, размещенную в зоне контроля по оси рольганга на некотором расстоянии от конца трубы, на которой расположен контрольный образец с искусственными дефектами для калибровки дефектоскопического оборудования, а в программируемый контроллер системы автоматики дополнительно введен программный комплекс, подающий управляющий сигнал на поочередный подъем дефектоскопических преобразователей с конца трубы в момент окончания контроля и последующей посадкой преобразователей на контрольный образец для обнаружения искусственных дефектов, при этом поворотные ролики установлены с возможностью подъема, направляющая выполнена в виде рельсового пути, а материал, диаметр и толщина стенки контрольного образца идентичны соответствующим параметрам контролируемой трубы.
Недостатком данного устройства является использование в качестве контрольного образца для калибровки стандартного образца (СО) без учета износа и изменений свойств материала с течением времени.
Наиболее близким является образец для неразрушающего контроля (патент RU №2235987, МПК G01N 3/00, G01N 29/00, опубл. 10.09.2004 в Бюл. №25), выполненный в виде тела из контролируемого материала, содержащего искусственный дефект и, по крайней мере, одну ступенчатую разделку с притуплением, которая заварена, причем образец выполнен в виде трубы, искусственный дефект выполнен в ступеньке с обратной стороны разделки под сварку в виде дефектообразующей проточки, имитирующей реальный дефект, с обратной стороны сварного шва изделия, при этом ширина проточки равна сумме усадки металла после сварки и ширине имитируемого реального дефекта в изделии, а глубина и проточки, и разделки выполнена переменной по торцу образца, противоположно изменяющихся относительно притупления, которое остается постоянным.
Недостатками данного образца являются узкая область применения из-за возможности использования только для контроля сварочных работ, при этом контроль ведется без учета износа и изменений свойств материала с течением времени (бывших в эксплуатации исследуемых материалов).
Технической задачей предполагаемого изобретения создание образца для неразрушающего контроля скважинных труб, позволяющего проводить отбор откалиброванными приборами бывших в эксплуатации труб с сохранением их эксплуатационных свойств у отобранных экземпляров.
Техническая задача решается образцом для неразрушающего контроля скважинных труб, включающим тело из контролируемого материала, содержащего искусственный дефект.
Новым является то, что тело изготовлено в виде трубы с искусственными дефектами, выполненными в виде прямоугольного профиля параллельного оси трубы с шириной 0,6±0,1 мм, глубиной 1-2 мм и длиной последовательно увеличивающейся от одного конца к другому от 50 мм до 1000 мм с шагом 50 мм - 200 мм, причем максимальная величина длины искусственного дефекта и шаг увеличения выбираются эмпирическим путем, исходя из длины, диаметра и толщины стенки исследуемой трубы.
На фиг. 1 изображен чертеж образца с искусственными дефектами и частичным разрезом.
На фиг. 2 изображен разрез А-А фиг.1
На фиг. 3 изображен разрез Б-Б фиг.1
Образец для неразрушающего контроля скважинных труб включает тело 1 из контролируемого материала, содержащего искусственный дефект 2. Тело 1 изготовлено в виде трубы с искусственными дефектами 2, выполненными в виде прямоугольного профиля параллельного оси трубы 1 с шириной a=0,6±0,1 мм, глубиной h=1-2 мм и длиной L последовательно увеличивающейся от одного конца к другому от 50 мм до 1000 мм с шагом t=50 мм - 200 мм. Количество одинаковых искусственных дефектов 2 и их максимальная длина L и шаг t увеличения выбираются эмпирическим путем, исходя из длины, диаметра и толщины стенки исследуемой трубы (чем больше размеры трубы, тем больше L и t - не показано).
В ходе исследований сортамента насосно-компрессорных труб в качестве стандартного образца (СО) использовали образцы с искусственными дефектами, соответствующие ГОСТ 632-80, ГОСТ 633-80 и ГОСТ Р 52203-2004 (см. Таблицу).
Таблица
Применение
Риска прямоугольного профиля, параллельнаяили перпендикулярная оси СО
на наружной поверхности
на внутренней поверхности
Глубина
Ширина
Длина
Глубина
Ширина
Длина
Для всех групп прочности
10,0±1,5% от S, но не менее 0,30±0,05
Не более 1,0
Не более 50,0
10,0±1,5% от S, но не менее 0,30±0,05
Не более 1,0
Не более 50,0
По согласованию изготовителя с потребителем - для групп прочностиД<sub>с</sub>, Д, К<sub>с</sub>, К, Е<sub>с</sub>, Е
12,5±2,0% от S, но не менее 0,30±0,05
Примечание - S - номинальная толщина стенки трубы или муфтовой заготовки.
В таблице указаны стандартные (ГОСТ 632-80, ГОСТ 633-80 и ГОСТ Р 52203-2004) размеры искусственных дефектов СО для настройки чувствительности аппаратуры неразрушающего контроля (например, ультразвукового исследования) тела труб и муфтовых заготовок (мм)
Однако в ходе практических работ выяснилось, что такой подход можно применять только для новых труб, а трубы после длительного хранения или после эксплуатации (трубы, бывшие в употреблении - трубы б/у) отбраковывались избыточно. Многие отбракованные трубы после исследований различными методами (например, радиологическим, магнито-резонансным, опрессовкой или т.п.) показали свою надежность. На тело 1 (фиг. 1)трубы образца наносили искусственные дефекты 2 различной длины L, а ширина a=0,6±0,1 мм и глубина h=1-2 мм (фиг. 2 и 3) оставались в пределах стандартов. Проводили измерения ультразвуковым методом в сочетании с другими методами до снижения процента отбраковки труб б/у с сохранением их потребительских свойств. В ходе испытаний выявили пределы длин L (фиг. 1) искусственных дефектов: они укладывались в пределы от 50 мм до 1000 мм в зависимости от длины, диаметра и толщины стенки исследуемой трубы.
Для одного типоразмера исследуемых труб было решено на тело 1 образца наносить как минимум два вида искусственных дефектов 2 прямоугольной формы: первый - соответствует стандарту (L=50 мм) для новых труб, второй - увеличенной длины (L от 100 до 250 мм) для труб б/у с соответствием потребительским свойствам для работы (например, в скважине).
max
Для исследования труб одного диаметра, но с различными параметрами толщины и длины было решено наносить на трубу 1 несколько видов искусственных дефектов 2 прямоугольной формы: первый - соответствует стандарту (L=50 мм) для новых труб, последний - увеличенной длины (L до 1000 мм) для максимальной толщины трубы б/у с соответствием потребительским свойствам. Причем шаг между длинами L искусственных дефектов 2 должен быть в пределах t=50 мм - 200 мм (это связано с чувствительностью и пределом измерений приборов для неразрушающего контроля).
Между искусственными дефектами 2 различной длины L устанавливают метку для фиксации измерительными датчиками (не показаны).
Для тела 1 образца с различными длинами L искусственными дефектами 2 для труб б/у, исходя из исследований выбирают для измерительных датчиков метку, которая гарантирует те длины L искусственных дефектов 2, которые соответствуют трубам б/у с соответствующими потребительскими свойствами.
При калибровке оборудования происходит исследование образца с телом 1 с искусственными дефектами 2, до первой метки, отмечающей искусственные дефекты, соответствующие стандартам, до второй метки - соответствующие трубам б/у с соответствием потребительским свойствам для работы.
После калибровки оборудования для неразрушаемого контроля труб, происходит отбраковка по двум параметрам для новых труб по стандарту, для труб дополнительным параметрам.
Пример конкретного выполнения.
Пример 1.
Из насосно-компрессорной трубы (НКТ) диаметром 73 мм НКТ 73 (ГОСТ 633-80) были изготовлены образцы с телом 1 и искусственными дефектами 2 двух видов: стандартные (фиг. 2) - для новых труб (L=50 мм - фиг. 1); и удлиненные (фиг. 3) - для труб б/у (L=150 мм - фиг. 1). Между видами искусственных дефектов 2 установили (например, приклеили или наплавили на поверхность) отражающую метку (например, свинцовый припой, алюминиевую фольгу, медную фольгу или т.п. - не показана).
Установили трубу 1 образца в «Уран-3000-Д» (производство ООО «НТЦ НК «УРАН», г.Екатеринбург) провели калибровку по двум параметрам: по ГОСТ 633-80 - зеленый цвет индикации; для труб б/у - синий цвет; несоответствие параметрам - красный цвет.
Провели исследования предварительно на 14 образцах НКТ 73:
Проверку по стандартным показателям прошли 10 образцов (зеленый цвет индикации).
Проверку по новым показателям прошли 13 труб (синий цвет индикации).
Три трубы НКТ 73, отбракованные на первом этапе и прошедшие при втором этапе проверки, были проверены дополнительно магниторезонансным методом и опрессовкой. Все эти трубы были признаны годными к эксплуатации.
Пример 2.
Для обсадных труб диаметром 146 мм (ГОСТ 632-80) для толщин 6,5; 7,0; 7,7; 8,5 и 9,5 мм были изготовлены образцы с телом 1 и искусственными дефектами 2 шести видов: стандартные (фиг. 2) - для новых труб (L=50 мм - фиг. 1); и четыре удлиненные (фиг. 3) - для труб б/у (L=150, 250, 350, 450 и 550 мм - фиг. 1) для каждой толщины. Между видами искусственных дефектов 2 установили отражающие соответствующие метки.
Установили трубу 1 образца в «Уран-3000-Д» провели калибровку по двум параметрам: по ГОСТ 632-80 - зеленый цвет индикации; для труб б/у каждого соответствующего типоразмера - синий цвет; несоответствие параметрам - красный цвет.
Провели исследования предварительно на 24 образцах обсадных труб 146 мм:
Проверку по стандартным показателям прошел 21 образец (зеленый цвет индикации).
Проверку по новым показателям прошли 23 труб (синий цвет индикации).
Две обсадные трубы 146×7,0, отбракованные на первом этапе и прошедшие при втором этапе проверки, были проверены дополнительно магниторезонансным методом и опрессовкой. Все эти трубы были признаны годными к эксплуатации.
В ходе испытаний в НГДУ «Елховнефть» оборудования для неразрушающего контроля скважинных труб, откалиброванного новым образцом, показало снижение отбраковки в 1,9 раза: с 11,5% до 5,9% - без практического увеличения аварийности в скважинах, где применялись данные трубы, по вине проверенных труб. В результате увеличился срок службы труб, снизилась необходимость в закупке дополнительных новых скважинных труб.
Предлагаемый образец для неразрушающего контроля скважинных труб позволяет проводить отбор откалиброванными приборами бывших в эксплуатации труб с сохранением их эксплуатационных свойств у признанных годными экземпляров.