способ очистки поверхностей и резьб труб нефтяного сортамента

Формула изобретения

1. Способ обработки наружной поверхности труб нефтяного сортамента, включающий подготовку очищающего материала, его разгон до заданной скорости и подачу струи к обрабатываемой поверхности, в котором в качестве очищающего материала, меняющего свое физическое состояние в процессе контакта с обрабатываемой поверхностью, для обработки и упрочнения поверхности используют жидкий азот, сжатый до давления до 16 ати, а струю формируют от 150 до 1000 м/с.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в струю жидкого азота подают в распыленном виде воду и полученную смесь ледяных частиц и азота подают к очищаемой поверхности трубы.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что чистящий материал готовят путем подачи воды и жидкого азота в разгонно-эжекторное сопло, в которое подают воздух под давлением, а полученную смесь ледяных частиц, газообразного азота и воздуха подают к обрабатываемой поверхности трубы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области ремонта и дефектоскопии труб нефтяного сортамента (нарезных) и может использоваться в нефтяной промышленности.

Известен способ очистки поверхностей труб нефтяного сортамента (бурильных труб) от остатков глинистого раствора, включающий подготовку рабочего материала, его разгон до заданной скорости и подачу рабочего материала к очищаемым поверхностям (1).

Однако подача рабочего материала к наружным поверхностям трубы недостаточно эффективна с точки зрения появления воды после таяния частиц водяного льда и образования шламов смолопарафинов с водой.

Кроме того, для разгона рабочего материала требуется воздух высокого давления (10-15 атм), что резко ограничивает область использования такой очистки.

Известен способ очистки поверхностей компрессорных труб от остатков смолопарафинов, включающий подготовку рабочего материала (воды), его разгон и подачу к очищаемым поверхностям трубы (2).

Однако качество очистки плохое из-за невозможности полного удаления парафинов с поверхности труб.

Также возникает проблема коррозии поверхностей после обработки их водой под давлением.

Предлагаемый способ очистки поверхностей труб нефтяного сортамента, включающий подготовку рабочего материала, его разгон до заданной скорости и подачу его к очищаемым поверхностям, отличается тем, что очистку ведут рабочим материалом, меняющим свое физическое состояние в процессе контакта с очищаемой поверхностью.

Отличие состоит и в том, что рабочим материалом является жидкий азот с температурой (-150°С) и ниже.

Отличие состоит и в том, что очистку ведут частицами водяного льда, замороженными в жидком азоте. В результате одновременно с очисткой производится азотирование поверхностного слоя трубы или резьбы с обеспечением коррозионной защиты всей поверхности трубы.

Предлагаемый способ экологически чистый ввиду отсутствия образования шламов (парафинов с рабочим материалом, например с водой) и в качестве удаляемого остатка есть только то количество смол и парафинов, которое было “намазано” на поверхности трубы в процессе добычи нефти.

Пример 1. Использовали образец НКТ диаметром 78 мм (2 3/4") с отложениями парафина толщиной 2, 5 мм на сторону. Жидкий азот с температурой (-150°С) сжимали до 16 атм, подавали его в разгонное сопло, где скорость на выходе достигала величины 600-1000 м/с и жидкой струей механически “смывали” парафин. После очистки поверхность не имела следов парафина и за счет контакта с жидким азотом была подвергнута азотированию.

Образец длиной 1,5 м был очищен за 1 мин, температура стенки была в диапазоне 0°С по окончании очистки. Остаток (азот испарился) составил 200 гр парафина.

Пример 2. Использовали образец НКТ диаметром 78 (23,4") с отложениями парафинов толщиной 2,5 мм на сторону. Использовали теплоизолированную емкость, в которую заливали жидкий азот, его газифицировали путем смешения с воздухом под давлением 5,5 атм и полученную смесь воздуха и газообразного азота с температурой (-60°С) подавали в разгонно-эжекторное устройство, выходной срез которого направляли на наружную поверхность образца со скоростью 150-200 м/с.

Образец длиной 1,5 м был очищен за 2 минуты, температура стенки трубы составила 5°С по окончании очистки при температуре окружающей среды +28°С. Азот и воздух были сброшены в атмосферу, шлам отсутствовал, был только остаток парафинов в количестве 200 гр.

Пример 3. Использовали аналогичный образец, как в примере 1, использовали аналогичный аппарат примера 2, только в разгонно-эжекторное устройство подавали дополнительно воду, которая, будучи распыленной, превращалась в частицы льда, и полученную смесь газообразного азота, воздуха и ледяных частиц направляли на наружную поверхность трубы.

Образец был очищен от парафинов за 1,2 минуты, температура стенки трубы составила 10°С при температуре окружающей среды +28°С. Частицы льда испарились, азот и воздух смешались с окружающей атмосферой. Остатком были парафины в количестве 200 гр и влажная наружная поверхность образца вследствие неполного испарения ледяных частиц воды.

На всех поверхностях после очистки по всем примерам образовался азотированный слой, который не коррелировал в течение одного месяца.

Пример 4. Использовали замок бурильной трубы с отложениями глинистого раствора, сжимали азот с температурой 145°С до давления 16 атм и в жидком виде подавали струю со скоростью порядка 700 м/с на резьбовую часть. Проели очистку резьбы в течение 0,3 минуты, измерили поверхностную твердость витков резьбы, она составила 450 единиц по шкале Бринеля, твердость аналогичного образца после очистки с помощью воды высокого давления была в пределах 240 единиц по шкале Бринеля и мгновенно покрылась рыжей коррозионной пленкой.

Образец резьбы, обработанный в жидком азоте, не коррелировал в течение одного месяца.

Источники информации

1. Проспект фирмы Ice Cleaning Systems. - США, 1998 г.

2. Инструкция ВНИИТНефть по очистке труб нефтяного сортамента водяной струей. - Самара, 2001 г.