Колтюбинг – перспективная технология нефтегазодобывающей промышленности, основанная на использовании в скважинах гибких непрерывных труб, вместо традиционных сборных трубных колонн. Основным преимуществом колтюбинга является значительное сокращение времени на проведение спуско-подъемных операций.
Сначала колтюбинг применяли для простых операций подземного ремонта — очистки скважин от песчаных пробок. Для этого использовали гибкие трубы с внешним диаметром 19 мм.
Сегодня имеются колтюбинговые установки, работающие с трубами малого (19,1-31,8 мм), среднего (31,8-44,5 мм) и большого (44,5–114,3 мм) диаметра, которыми могут осуществляться все операции подземного ремонта и бурение.
Об устройстве колтюбинговых установок можно почитать статьи: «Колтюбинг» и «Колтюбинговое бурение».
Непрерывную гибкую трубу изготавливают из горячекатаных листов специализированной низколегированной стали с высокой прочностью на изгиб и другие механические воздействия.
Сначала лист необходимой толщины разрезают на полосы, ширина которых равна длине окружности трубы. Смотанные в рулон полосы длиной от 300 до 1 000 метров, которые называют штрипсами сталелитейное предприятие поставляет на завод по изготовлению гибких насосно-компрессорных труб (ГНКТ). В России — это производство компании «Энгельсспецтрубмаш» (ESTM).
Технологический процесс начинается здесь со сварочной линии, на которой несколько рулонов соединяют в одну протяженную ленту.
Сваривают штрипсы автоматизированной плазменной сваркой. Стыковые швы делаются наискосок, или «ласточкиным хвостом». Допускается не более четырех сварочных стыков на 1 000 м длины при минимальном расстоянии между ними 60 м.
Усиления и обратные валики швов удаляют после сварки до уровня основного металла. Затем производят комплексную дефектоскопию, так как к качеству этих швов предъявляются очень высокие требования.
После сварки штрипсов в единую ленту длиной 6-7 км ее наматывают на барабан-накопитель и перемещают к трубопрокатному стану.
Штрипс с накопительного барабана протягивается через систему вращающихся горизонтальных и вертикальных валков, преобразующих плоскую заготовку в геометрически правильный цилиндр.
Края штрипса свернутого в трубу стыкуются и затем соединяются с помощью высокочастотной сварки (High-Frequency Welded - HFW).
При движении переменного тока в металлическом проводнике возникает так называемый скин-эффект. То есть ток течет по поверхности проводника. В медном проводнике, например, толщина скин-слоя при стандартной частоте тока 50 Гц составляет около 9 миллиметров. С увеличением частоты скин-слой истончается. При частоте 1 МГц он уменьшается до 0,066 мм.
Глубина скин-слоя зависит не только от частоты, но и от металла. В проводниках с высоким удельным сопротивлением, как в стали, эффект проявляется сильнее, чем в хороших проводниках – меди или серебре.
Когда высокочастотный (300-500 кГц) ток подключен к свернутому в трубу штрипсу возникает скин-эффект и эффект близости. Из-за скин-эффекта ток течет по поверхности цилиндра, а эффект близости приводит к концентрации тока на краях свариваемой ленты. Разогретые за счет сопротивления до температуры плавления кромки придавливаются друг к другу сжимающим механизмом и свариваются, образуя прочное соединение. Таким образом автоматизированная HFW-сварка создает ровный продольный шов без присадочного металла.
При этом высота внутреннего грата, то есть толщина металла, выдавленного внутрь трубы, не превышает 2,3 мм.
Далее продольный шов проходит локальную термообработку для снятия остаточных напряжений.
Сваренная труба протягивается через калибровочные валки для достижения точного диаметра, подвергается финальной термообработке, поэтапно охлаждается и наматывается на катушку.
Заводскую катушку с готовой ГНКТ требуемого диаметра отправляют заказчику, который перематывает трубу с катушки на барабан колтюбинговой установки.