Испытания центраторов обсадных колонн по стандарту СТО ИНТИ S.100.42 на машине Liangong CMT-200/H

СТО ИНТИ S.100.42, разработанный Комитетом по высокотехнологичным сервисам при бурении и заканчивании скважин АНО «Институт нефтегазовых технологических инициатив», регламентирует испытания центраторов обсадных колонн, играющих ключевую роль в процессе цементирования скважин. Этот стандарт распространяется на методы тестирования, охватывающие все основные типы центраторов, используемых при строительстве нефтяных и газовых скважин. Основная функция центраторов – обеспечение оптимального положения обсадной колонны в стволе скважины для качественного цементирования межтрубного пространства и облегчения ее спуска.

Цель стандартных испытаний – подтверждение соответствия конструкции и производственных процессов центраторов установленным функциональным и техническим требованиям.

Важным аспектом является ограничение максимальной силы страгивания для пружинных центраторов (наружный диаметр которых превышает диаметр скважины) — она не должна превосходить вес 12,2 метров обсадной колонны. Внутренний диаметр испытательной трубы должен соответствовать диаметру скважины, а сила, требуемая для установки в расширяющейся части, может быть выше указанного предела.

Испытания по СТО ИНТИ S.100.42 пружинных центраторов включают определение пускового, повторного пускового усилий и усилия проталкивания, а также зазора при испытательной нагрузке с учетом веса внутренней трубы и элементов оснастки.

1. Определение усилий: производится измерение массы и геометрических параметров центратора и труб. После установки центратора на внутреннюю трубу над/под 3 и более выступами и приложения нагрузки фиксируются показания прибора, расстояние перемещения и максимальное значение силы как пусковое усилие. После перемещения центратора фиксируют максимальную нагрузку как повторное пусковое усилие. Усилие проталкивания определяется как среднее значение после пяти испытаний. Пусковое усилие не должно превышать расчетную нагрузку, а повторное пусковое и усилие проталкивания должны соответствовать требованиям заказчика.
2. Испытания на зазор: проводятся с центратором бурильной колонны. Лопасти маркируются, нагрузка прикладывается к наружной трубе в точках контакта каждой рессоры или между ними. Измеряется зазор до испытания, затем к наружной трубе над каждой рессорой прикладывается трехкратная нагрузка, фиксируется прогиб, это продолжают до полного распрямления рессоры. В протокол заносятся значения зазора и нагрузки на каждый шаг испытания, рассчитывается коэффициент смещения.
3. Испытания в расширяющемся интервале: центратор тестируется в трубах меньшего и большего диаметров (имитации обсаженной части и открытого ствола) . Измеряются пусковое, повторное пусковое усилия и усилие проталкивания. В трубе большего диаметра проверяется зазор под нагрузкой. Пусковое усилие не должно превышать допустимой нагрузки, а остальные – соответствовать требованиям заказчика. Показатель SOR должен быть не менее 67%.
4. Ресурсные испытания: отбираются образцы рессор центраторов (не менее 2 шт.), проводится измерение твердости и магнитно-порошковая дефектоскопия. Испытательную сборку фиксируют на столе пресса горизонтально. Рессоры подвергаются циклическому нагружению до разрушения. Критерий соответствия: не менее 1000 полных распрямлений.
5. Испытания на сжатие/растяжение: центратор устанавливается в трубу, имитирующую скважину, и подвергается осевой нагрузке до необратимой деформации. Рессора вырезается из центратора и растягивается до разрушения на испытательной машине, фиксируются максимальные усилия сжатия и растяжения.
6. Испытания сварных центраторов: проводится сброс груза до деформации одного из разъемных соединений, фиксируются параметры и численность сбросов.

Также тестируются удерживающие устройства (стопорные кольца) путем концентрического нагружения до разрушения центратора или его смещения на заданное расстояние. При этом нагрузку увеличивают с той же скоростью, с какой колонна будет опускаться в скважину. Во время испытания фиксируют максимальное усилие, необходимое для сдвига центратора с места (страгивающее усилие).

Решение: испытательная машина Liangong CMT-200/H

Для обеспечения всех перечисленных типов тестирования нами была создана модифицированная версия испытательной машины CMT-200. Эта версия была увеличена в размерах и дополнена новым функционалом в программном обеспечении, а также оснащена специальными приспособлениями, что позволяет проводить испытания с высокой точностью измерения до 0,5%.

Эта машина, изготовленная по индивидуальному заказу, позволяет устанавливать технологическую оснастку для труб и центраторов. Кроме того, предусмотрена возможность монтажа дополнительного оборудования, необходимого для проведения исследований в соответствии со стандартом СТО ИНТИ S.100.42. Машина оснащена датчиком нагрузки с функцией автоматической калибровки, высокоточным датчиком перемещения, системой защиты от перегрузок и функцией аварийной блокировки.

Специализированное программное обеспечение позволяет строить графики зависимостей нагрузки от деформации, автоматически генерировать отчеты, настраивать различные режимы испытаний (циклические, статические, линейные) и удобно экспортировать полученные данные в форматы Excel, PDF или Word.