Диффузионное цинковое покрытие НКТ

Сегодня в сфере нефтедобычи наблюдается тенденция применения все более жестких режимов эксплуатации оборудования скважин, и в том числе – применяемых труб. Компании, осваивающие месторождения нефти все чаще применяют различные методы интенсификации добычи, что существенным образом влияет на скорость износа оборудования. Одной из наиболее серьезных проблем становится повышение аварийности и выход из строя труб, обусловленные коррозийно-эрозионным разрушением.

Нефть и газ подаются на поверхность по специальным насосно-компрессорным трубам (НКТ). Такие трубопроводные системы разработаны специально для этих целей и отвечают всем стандартам, однако подвержены многим факторам, влияющим на их производительность и пригодность к безопасной эксплуатации.

И первый из этих факторов – быстрая снашиваемость нарезки резьбы при свинчивании-развинчивании труб. Отечественный опыт эксплуатации НКТ показывает, что около семидесяти процентов общего числа аварий с трубами происходит по причине нарушения резьбовых соединений. Этому способствуют испытываемые оборудованием тяжёлые механические нагрузки, воздействие на металл процессов коррозии и эрозии, а также механический износ резьбовых соединений. В последнее время заводы стран СНГ производят так называемые «чёрные» насосно-компрессорные трубы (то есть продукцию без покрытия, защищающего металл от воздействия агрессивных факторов окружающей среды). Такие НКТ необходимо ремонтировать уже после второй, максимум – третьей, операции свинчивания-развинчивания. Помимо этого муфта, как правило, на этом этапе также уже подлежит замене. Проблема заключается в том, что отечественные разработчики наносят на муфты слой гальванического покрытия из цинка либо фосфата, который является слишком мягким для таких целей и осыпается с резьбовых соединений уже при первой операции «свинчивания-развинчивания».

По этой причине в последнее время разработчики рекомендуют использовать для антикоррозионного слоя насосно-компрессорных труб диффузионные покрытия из цинка – новинку, эффективно защищающую металл и резьбу от износа. Данный тип покрытия позволяет обеспечить надежную защиту не только поверхности трубы, но также нарезных концов. Существенным отличием диффузионного цинкового покрытия от других типов является то, что оно не просто создает внешний защитный слой, а проникает в поверхностные слои металла, повышая их прочность, устойчивость к коррозии, снижая риски механического повреждения покрытия и улучшая другие характеристики.

Диффузионная связь обеспечивает высокую степень сцепления с поверхностью трубы, а само покрытие отличается от гальванических, фосфатных и металлизационных покрытий более высокими показателями твердости и износостойкости.

Структура покрытия характеризуется равномерным изменением процентного содержания цинка и железа: от максимального содержания цинка в наружных слоях с плавным уменьшением его содержания по направлению к внутренним слоям. Таким образом, помимо протекторных свойств диффузионное цинковое покрытие НКТ за счет мягкого внешнего слоя обеспечивает функцию твердой смазки.

В ходе промышленных испытаний изделий с описываемым типом покрытия было выявлено, что диффузионные цинковые покрытия НКТ исключают потерю герметичности соединений при многократном проведении операций по свинчиванию-развинчиванию – до 30 операций и более.

Применение НКТ с диффузионным цинковым покрытием позволяет достичь более длительного срока эксплуатации этих изделий, улучшить показатели герметичности соединений, повысить устойчивость резьбовой пары «труба-муфта», снизить количество образующихся глино-песчаных пробок и парафиновых отложений, уменьшить потребность в проведении ремонтных работ и их сложность, тем самым обеспечивая экономическую выгоду добывающего предприятия.