Сайт может отображаться некорректно, поскольку вы просматриваете его с устаревшего браузера Internet Explorer (), который больше не поддерживается Microsoft.
Рекомендуем обновить браузер на любой из современных: Google Chrome, Яндекс.Браузер, Mozilla FireFox.
Пожалуйста, поверните устройство в вертикальное положение для корректного отображения сайта

Как выбрать стальные обсадные трубы для скважин нефти и газа

Ни одна действующая скважина не обходится без обсадных труб. И их выбор всегда непростая задача: они должны быть прочными, но достаточно гибкими; устойчивыми к коррозии, но не утяжелять конструкцию. Опытный технолог быстро определит на что обратить внимание при выборе, но что делать если прикладного опыта недостаточно? В статье разберемся как выбрать обсадную трубу в зависимости от ТЗ и успешно их эксплуатировать на объекте
25 января 2025 г.
5
1209

Значение обсадных труб в нефтегазовой отрасли

Функции обсадных труб

  • Защита ствола скважины. После бурения трубы укрепляют стенки скважины, создавая прочную конструкцию. Это предотвращает разрушение пород под воздействием давления или других факторов.
  • Предотвращение обрушения стенок. В процессе бурения скважина проходит через слои рыхлых и нестабильных пород, которые могут обрушиться и заблокировать скважину. Обсадные трубы фиксируют породы, сохраняя скважину открытой и работоспособной.
  • Герметизация. Трубы помогают изолировать разные пласты в недрах Земли. Это важно для предотвращения смешивания пластовых вод, газа и нефти, а также для защиты окружающей среды от утечек углеводородов.

Почему качество труб критично для безопасности скважин

Скважина работает в экстремальных условиях — высокие давления, температуры, агрессивные среды. Любой дефект в трубах может привести к аварии, разгерметизации или обрушению скважины, что несет серьезные риски для экологии, оборудования и людей. Поэтому выбор цилиндрических конструкций — это всегда вопрос ответственности и профессионализма

Вот несколько примеров из реального опыта эксплуатации:

  • В 2010 году на скважине МС-252 в Мексиканском заливе произошла катастрофа, известная как авария на платформе Deepwater Horizon. Одной из причин аварии было некачественное цементирование обсадных колонн, что привело к неконтролируемому выбросу нефти и газа. В результате аварии в воды Мексиканского залива попало около 700 тонн нефти в сутки, что привело к масштабному экологическому ущербу.
  • Авария на магистральном нефтепроводе Узень-Атырау-Самара на юго-западе Казахстана. Причиной аварии стала коррозия труб, что привело к разливу нефти и снова таки, к существенному вреду для экологии.

Виды обсадных труб в нефтегазовой отрасли

обсадные трубы

Кондукторные

Устанавливают на начальном этапе бурения, чтобы предотвратить обрушение верхних рыхлых слоев грунта. Они помогают защитить скважину от попадания поверхностных вод и создают опору для дальнейших обсадных колонн. У таких труб наибольший диаметр, более 500 мм, так как они являются первыми в конструкции скважины.

Промежуточные обсадные 

Устанавливаются на глубине, где встречаются нестабильные или опасные для бурения породы. Их задача — изолировать зоны с высоким пластовым давлением или агрессивными химическими средами. Промежуточные трубы предотвращают разрывы ствола скважины и обеспечивают стабильность процессов на геологически сложных участках.

Эксплуатационные

Конечная обсадная колонна, которая проходит до продуктивного пласта. Эксплуатационные трубы изолируют нефть, газ или воду, предотвращая их утечку в окружающие пласты. Такие конструкции подвергаются максимальным нагрузкам, поэтому их делают из материалов, устойчивых к коррозии и высоким температурам.

Технические характеристики труб по видам

Для удобства сведем основные характеристики конструкций в таблицу.

Тип

Диаметр (мм)

Толщина стенки (мм)

Рабочее давление (МПа)

Материал

Кондукторные

508–762

9.5–16

До 15

Углеродистая сталь

Промежуточные

244–340

8–13

15–35

Легированные стали

Эксплуатационные

114–244

6.5–12

35–70

Коррозионно-стойкая сталь

Обсадные трубы по ГОСТ 31446-2017

Основные характеристики и требования ГОСТ 31446-2017

ГОСТ 31446-2017 устанавливает стандарты для обсадных труб, применяемых в нефтегазовой отрасли. Этот нормативный документ регламентирует их основные характеристики, требования к качеству и испытаниям, чтобы обеспечить безопасность и надежность эксплуатации скважин:

  1. Диаметры и толщина стенок.
  2. Марки стали.
  3. Типы соединений.
  4. Механические свойства.
  5. Требования к поверхности.

Группы прочности труб

Согласно этому же ГОСТу, изделия изготавливают из многих видов стали. Каждый вид имеет свои прочностные и пластичные свойства. Приведем сравнительную таблицу, добавив пункт с особенностями применения конструкций. 

Марка стали

Предел текучести (МПа)

Предел прочности (МПа)

Примечания

ТМК150 DW

1035

1138

Высокая прочность, устойчива к агрессивным средам

Н40

276

552

Низкопрочная сталь для легких условий

J55

379

517

Широко применяется, базовые характеристики

К55

379

517

Улучшенная версия J55

L80Tnn 1

552

655

Для высоких температур и коррозионных сред

N80

552

655

Для средних и глубоких скважин

С90

621

724

Высокая коррозионная стойкость

R95

655

758

Для глубоких скважин с высокими нагрузками

Т95

655

758

Коррозионно-стойкая сталь премиум-класса

Р110

758

896

Для скважин с экстремальным давлением

Q125

862

965

Для сверхглубоких скважин

Q135

931

1034

Максимальная прочность, сложные условия

L80S

552

655

Специально для H2S-сред

ТМК 140 DW

965

1035

Оптимизирована для тяжелых условий

Типы резьбовых соединений

Важнейшим моментом в соединении труб между собой является резьба. Именно этот узел чаще всего становится слабым местом и проблемной зоной всей конструкции. Цилиндры соединяются между собой путем свинчивания резьбы на концах. Для удобства приведем таблицу с типом соединений и преимуществами каждого из них.

Тип соединения

Особенности применения

Преимущества

BC (Buttress Connection)

Стандартное соединение с высокой несущей способностью.

Простота конструкции, высокая устойчивость к осевым нагрузкам.

TMK UP FMC

Для скважин с умеренными нагрузками.

Надежная герметичность, простота сборки.

TMK UP CS

Используется в сложных условиях, включая глубокие скважины.

Высокая коррозионная стойкость, герметичность под давлением.

TMK UP GF

Скважины с повышенной температурой и давлением.

Высокая устойчивость к деформации, надежная герметизация.

TMK UP PF

В условиях сложных нагрузок и вибрации.

Улучшенная герметичность, увеличенная долговечность.

TMK UP PF ET

Для работы в агрессивных средах.

Защита от коррозии, стабильность при температурных перепадах.

ОТТМ

Эксплуатация на средних глубинах.

Простота конструкции, высокая прочность.

ОТТГ

Для глубоких скважин и сложных условий.

Улучшенные герметизирующие свойства, стойкость к нагрузкам.

TMK UP CWB

Скважины с высоким давлением.

Превосходная герметичность, высокая устойчивость к нагрузкам.

TMK UP Centum

Для сверхглубоких и высокотемпературных скважин.

Максимальная надежность, адаптация к экстремальным условиям.

TMK UP Simplex

Простые скважины с минимальными требованиями к герметичности.

Легкость в использовании, экономичность.

TMK UP Momentum

Для глубоких и высоконагруженных скважин.

Повышенная герметичность, устойчивость к высоким нагрузкам.

TMK UP Momentum FL

Сложные среды с высоким содержанием газа.

Герметичность при высоком давлении, устойчивость к химическим воздействиям.

TMK UP Momentum GT

Агрессивные среды и сложные геологические условия.

Герметичность при температурных перепадах, высокая долговечность.

Обсадные трубы по ГОСТ 632-80

Основные характеристики и требования ГОСТ 632-80

ГОСТ 632-80 регламентирует основные характеристики и требования к насосно-компрессорным трубам, используемым в нефтегазовой отрасли. Они применяются для эксплуатации скважин и транспортировки нефти, газа и пластовых вод.

Используя ГОСТ 632-80 определяют:

Диаметры труб:

    • Внешние диаметры варьируются от 27 мм до 114 мм.
    • Толщина стенок составляет от 3 мм до 10 мм, что обеспечивает прочность и герметичность.

Резьбовые соединения:

    • ГОСТ предусматривает использование конусной и цилиндрической резьбы.
    • Соединения обеспечивают герметичность и прочность в условиях высоких температур и давлений.

Марки стали:

    • Изготавливаются из углеродистых и легированных сталей (например, сталь марок 20, 30ХГСА).

Механические свойства:

    • Предел текучести должен составлять от 245 МПа и выше.
    • Предел прочности – от 392 МПа.

Группы прочности труб

Различают 6 групп прочности.

Группа Д.

Применяются в легких условиях эксплуатации, таких как небольшие глубины и стабильные породы. Они рассчитаны на минимальные нагрузки и практически не используются в агрессивных средах, что делает их оптимальным решением для скважин с низкими требованиями к прочности.

Группа Е.

Подходят для эксплуатации на средней глубине, где температуры и давления остаются в умеренных пределах. Их прочностные характеристики позволяют справляться с умеренными механическими нагрузками, обеспечивая надежность работы в стандартных условиях.

Группа К.

Находят применение в условиях повышенных механических нагрузок, характерных для средних и глубоких скважин. Группа К обеспечивает устойчивость к умеренному пластовому давлению и температурным колебаниям, что делает ее востребованной при добыче углеводородов в сложных породах.

Группа Л.

Предназначены для работы в сложных условиях, таких как агрессивные среды и высокое пластовое давление. Их часто применяют в глубоких скважинах, где требуется высокая устойчивость к деформации и долговечность в нестабильных породах.

Группа М.

Разработаны для эксплуатации в экстремальных условиях: высокие температуры, значительные глубины и повышенные механические нагрузки. Их коррозионная стойкость и прочностные характеристики обеспечивают надежность даже в самых требовательных сценариях.

Группа Р.

Используются в наиболее тяжелых условиях, таких как сверхглубокие скважины и агрессивные химические среды. Они обладают максимальной прочностью и устойчивостью к разрывным нагрузкам, что делает их идеальным выбором для работы на пределе возможностей.

Типы резьбовых соединений

По ГОСТ 632-80 определяют 4 вида резьбы. Для удобства приведем их в таблице со своими отличиями и особенностями эксплуатации на объектах.

Тип соединения

Отличия

Применение

Короткая треугольная резьба

Меньшая длина свинчивания, простота конструкции, умеренная герметичность.

Используется в неглубоких стабильных скважинах, для временных соединений и вспомогательных конструкций.

Удлиненная треугольная резьба

Большая длина свинчивания, повышенная герметичность, устойчивость к давлению и растяжению.

Подходит для средних и глубоких скважин, работы в условиях повышенного давления и температуры.

ОТТГ

Высокая герметичность благодаря уплотнительному профилю резьбы.

Применяется в сложных условиях, в том числе при высоком давлении и температурах, где требуется надежная герметизация.

ОТТМ

Усовершенствованная версия ОТТГ с дополнительными уплотнительными элементами.

Используется для сверхглубоких и агрессивных скважин, где важны максимальная герметичность и долговечность соединения.

5 отличий ГОСТ 31446-2017 от ГОСТ 632-80

Область применения:

    • ГОСТ 632-80: Охватывает обсадные трубы и муфты к ним, устанавливая технические условия для их изготовления и применения.
    • ГОСТ 31446-2017: Распространяется на стальные обсадные и насосно-компрессорные трубы, а также на короткие конструкции с резьбой, переводники, муфты и трубные заготовки для муфт.

Размерный ряд:

    • ГОСТ 632-80: Регламентирует наружные диаметры труб от 114,3 мм до 339,7 мм.
    • ГОСТ 31446-2017: Предусматривает более широкий диапазон размеров, включая диаметры от 60,3 мм до 508 мм.

Резьбовые соединения:

    • ГОСТ 632-80: Описывает треугольную и трапецеидальную резьбу, а также высокогерметичные соединения.
    • ГОСТ 31446-2017: Включает различные типы резьбовых соединений, соответствующие международным стандартам, такие как Buttress, Extreme-Line и другие.

Группы прочности:

    • ГОСТ 632-80: Определяет группы прочности труб, обозначенные буквами Д, Е, К, Л, М, Р.
    • ГОСТ 31446-2017: Использует международные обозначения групп прочности, такие как H40, J55, K55, N80, L80, C90, T95, P110, Q125.

Материалы и марки стали:

    • ГОСТ 632-80: Применяет отечественные марки стали, такие как 20, 30ХГСА.
    • ГОСТ 31446-2017: Использует международные маркировки сталей, соответствующие стандартам API.

“ ГОСТ 31446-2017 – более современный и международно ориентированный стандарт, тогда как ГОСТ 632-80 ориентирован на отечественный рынок и считается устаревшим”

Основные параметры выбора стальных обсадных труб

Диаметр и толщина стенок

Диаметр варьируется от 114 мм до 508 мм, выбирается в зависимости от диаметра выработки и эксплуатационных требований. Толщина стенки обычно составляет 6-16 мм, что обеспечивает устойчивость к внутреннему давлению и механическим нагрузкам. 

Уровень прочности

Прочность определяется классом стали, например, J55, N80, P110, где P110 выдерживает нагрузку до 758 МПа. Выбор зависит от глубины скважины и величины горного давления. Использование недостаточно прочных труб повышает риск обрушения ствола скважины.

Стойкость к коррозии и агрессивным средам

Трубы должны противостоять воздействию сероводорода (H₂S), углекислого газа (CO₂) и высокой минерализации флюидов. Для защиты используются хромсодержащие сплавы или антикоррозионные покрытия. Без учета коррозионной стойкости ресурс трубы может сократиться в 2-3 раза.

Типы резьбовых соединений

Стандартные варианты – это API-резьба (например, LTC, BTC), используются в большинстве компаний. Есть и премиальные соединения с газоплотностью, такие как VAM или Tenaris. Резьба гарантирует отсутствие протечек и предотвращает повреждение колонны.

Стандарты и классификация обсадных труб

  • Основные стандарты API: API 5CT определяет требования к материалам, размерам, толщинам стенок и испытаниям труб, API 5B регламентирует геометрию и допуски резьбовых соединений, обеспечивая совместимость оборудования.
  • ГОСТ и другие национальные стандарты: ГОСТ 632-80 устанавливает требования к прочности, точности размеров и качеству поверхности труб, ГОСТ Р 51876-2002 регулирует резьбовые соединения с конической резьбой; международные стандарты, в частности ISO 11960, учитывают специфику эксплуатации в сложных условиях.
  • Цветовая маркировка и её значение: Цветовые полосы обозначают класс прочности и материал трубы, например, белая полоса для J55 (550 МПа), красная для P110 (758 МПа), упрощая визуальную идентификацию на объектах и предотвращая ошибки при сборке.

Установка и эксплуатация обсадных труб

Как правильно установить обсадную колонну?

Обсадная колонна устанавливается поэтапно: опускание труб в скважину с постоянным контролем осевой нагрузки и крутящего момента, соединение труб с соблюдением требуемого момента затяжки резьбы, проверка герметичности перед цементированием. 

Методы цементирования труб

Цементирование выполняется одноступенчатым или многоступенчатым методом в зависимости от глубины скважины и геологических условий. Используются специальные цементные растворы, которые заполняют пространство между трубой и стенкой скважины, обеспечивая фиксацию колонны и изоляцию пластов.

Влияние качества соединений на герметичность скважины

Герметичность обсадной колонны напрямую зависит от точности исполнения резьбовых соединений и правильной затяжки. Неправильное соединение приводит к утечкам сырья и подобные ошибки могут стоить десятки миллионов рублей, не говоря уже о рисках возникновения аварий. 

“Перед спуском обсадной колонны выполните магнитопорошковый контроль резьбовых соединений для выявления микротрещин”

Часто задаваемые вопросы

  1. Какой диаметр обсадной трубы выбрать для скважины?
    Выбор диаметра зависит от назначения скважины и ее глубины. Для глубоких нефтегазовых скважин — 245–508 мм. Важно учитывать параметры бурения и объем проходящего флюида.
  2. Как выбрать обсадную трубу для скважины?
    Зависит от глубины скважины, условий эксплуатации и агрессивности среды. Для коррозионных условий рекомендуется выбирать трубы из хромсодержащих сплавов.
  3. Какой материал обсадной трубы использовать?
    Для скважин средней глубины популярны трубы из углеродистой стали. Для глубоких или агрессивных условий лучше подходят трубы из легированных сталей с повышенной стойкостью к давлению и коррозии.
  4. Нужно ли цементировать обсадную колонну?
    Цементирование обязательно для обеспечения герметичности и защиты колонны от воздействия пластовых флюидов. Это предотвращает миграцию воды или газа между пластами и продлевает срок службы скважины.

Заключение

Выбор обсадных труб — это стратегическое решение, определяющее срок службы скважины и её безопасность. Рассматривайте конструкцию как элемент системы, где прочность, тип соединений и условия эксплуатации работают в балансе. Инвестируйте время в анализ конкретных условий скважины — это позволит избежать дорогостоящих ошибок и оптимизировать затраты на долгосрочную эксплуатацию.

Оставьте заявку
на расчет поставки

ОНИКС – поставщик с самым большим складским запасом продукции в РФ.

У нас 30+ партнеров-производителей

  1. Широкий ассортимент бурового оборудования, нефтепромыслового оборудования и трубной продукции на складе.
  2. Отправка заказов осуществляется в течение 24 часов, что позволяет сократить время доставки.
  3. Гибкая система скидок для оптовых покупателей.
Заполните данные
Специалист перезвонит в течение 15 минут в рабочие часы
⚡️Мгновенная консультация
1