Контроль внутреннего покрытия нефтяных бурильных труб

Контроль внутреннего покрытия нефтяных бурильных труб

Введение
Надежность и долговечность нефтяных бурильных труб (НБТ) критически важны для эффективного и безопасного ведения буровых работ. Одним из ключевых факторов, обеспечивающих защиту труб от коррозии и абразивного износа, является качественное внутреннее покрытие. Контроль состояния и параметров этого покрытия на всех этапах жизненного цикла трубы – от производства до эксплуатации и ремонта – является обязательным элементом системы обеспечения качества. Данная статья описывает основные аспекты контроля внутреннего покрытия НБТ.

1. Объекты испытаний

Объектом контроля внутреннего покрытия являются сами бурильные трубы, а точнее:

• Внутренняя поверхность трубного тела: Основная область нанесения покрытия, подвергающаяся наибольшему воздействию бурового раствора и механическим нагрузкам.
• Внутренняя поверхница области соединения (ниппеля и муфты): Критически важные зоны из-за сложной геометрии и высоких напряжений. Контроль покрытия в зоне резьбового соединения требует особого внимания.
• Переходные зоны: Участки между трубным телом и зоной соединения.

Контролю подвергаются:

• Новые трубы после нанесения покрытия (приемочный контроль).
• Трубы после эксплуатации перед постановкой в следующий рейс (эксплуатационный контроль).
• Трубы, прошедшие ремонт и повторное нанесение покрытия (ремонтный контроль).

2. Область испытаний

Основные параметры и характеристики покрытия, подлежащие контролю:

• Сплошность (отсутствие дефектов): Выявление порывов, отслоений, кратеров, пузырей, наплывов, посторонних включений, механических повреждений (царапин, сколов).
• Толщина покрытия: Соответствие толщины покрытия требованиям технической документации (стандартов, ТУ) по всей длине трубы, особенно в критических зонах.
• Адгезия (прочность сцепления с металлом): Способность покрытия надежно удерживаться на поверхности трубы под воздействием механических и температурных нагрузок.
• Твердость (для некоторых типов покрытий): Определение стойкости к абразивному износу.
• Электрическая проницаемость (для электроизоляционных покрытий): Способность предотвращать электрохимическую коррозию.

3. Методы испытаний

Для контроля перечисленных параметров применяются следующие основные методы:

1. Визуальный и измерительный контроль (ВИК):

   • Цель: Обнаружение видимых дефектов (отслоения, пузыри, наплывы, крупные поры, механические повреждения), оценка равномерности нанесения.
   • Методика: Осмотр внутренней поверхности трубы с использованием источников направленного освещения (прожекторов, фонарей) и визуальных средств (зеркал, эндоскопов, видеосистем). Использование измерительного инструмента (калибры, шаблоны) для оценки размеров дефектов.
   • Область применения: Первичный и обязательный метод контроля сплошности и внешнего вида при всех видах контроля (приемка, эксплуатация, ремонт).

2. Контроль толщины покрытия:

   • Цель: Измерение толщины сухого слоя покрытия в различных точках трубы.
   • Методика: Использование магнитных или вихретоковых толщиномеров (в зависимости от типа покрытия и основы). Прибор размещается на внутренней поверхности трубы, показания снимаются в соответствии с сеткой контрольных точек.
   • Область применения: Обязательный контроль новых и отремонтированных труб; выборочный или диагностический контроль труб после эксплуатации.

3. Контроль адгезии:

   • Цель: Оценка прочности сцепления покрытия с металлической подложкой.
   • Методика:
     • Метод решетчатого надреза (Х-образного или решетки): На покрытии делаются надрезы до металла по определенной схеме, наклеивается и резко отрывается липкая лента. Оценка количества и площади отслоившихся фрагментов покрытия.
     • Метод отрыва (Pull-off): Специальный грибок (долли) приклеивается к покрытию, затем производится его отрыв с помощью прибора, фиксирующего усилие отрыва.
   • Область применения: Лабораторный контроль образцов при квалификации покрытий и технологии нанесения; выборочный или диагностический контроль труб (чаще на ремонте или при подозрении на проблемы).

4. Контроль сплошности (дефектоскопия):

   • Цель: Обнаружение скрытых дефектов (поры, непрокрасы), невидимых при ВИК.
   • Методика:
     • Испытание высоким напряжением («искровой» контроль, Holiday Detection): По влажной внутренней поверхности покрытия перемещается электрод с заданным высоким напряжением (постоянного или импульсного тока). При наличии сквозного дефекта (порыва) возникает электрический пробой (искра или звуковой сигнал).
     • Катодная защита (для покрытий, работающих под катодной защитой): Контроль появления "праздничных" дефектов при создании разности потенциалов.
   • Область применения: Обязательный контроль сплошности новых и отремонтированных труб (особенно для электроизоляционных покрытий). Может применяться после эксплуатации для диагностики.

5. Измерение твердости:

   • Цель: Определение стойкости покрытия к вдавливанию и абразиву.
   • Методика: Чаще всего используется метод Шора (типа D или A) с помощью твердомера. Острие индентора вдавливается в покрытие под действием пружины, измеряется глубина внедрения или отскок.
   • Область применения: Лабораторный контроль при квалификации покрытий; выборочный контроль для мониторинга качества.

4. Испытательное оборудование

Для реализации описанных методов контроля используется специализированное оборудование:

1. Оборудование для ВИК:

   • Переносные и стационарные источники яркого направленного света (прожекторы, светодиодные панели).
   • Оптические приборы: Зеркала на телескопических штангах, гибкие и жесткие эндоскопы (боороскопы) с возможностью фото/видеофиксации, системы видеоконтроля внутренней поверхности труб (камеры на самоходных платформах или каретки с монитором).
   • Измерительный инструмент: Линейки, штангенциркули, щупы, калибры.

2. Оборудование для контроля толщины:

   • Магнитные толщиномеры: Для измерения толщины немагнитных покрытий (полимеры, эпоксиды) на магнитной стальной подложке.
   • Вихретоковые толщиномеры: Для измерения толщины непроводяющих покрытий на немагнитной подложке (например, покрытия на нержавеющих трубах) или для работы с тонкими металлическими покрытиями.
   • Приборы могут быть ручными переносными с выносными миниатюрными или угловыми датчиками для доступа внутрь трубы.

3. Оборудование для контроля адгезии:

   • Наборы для решетчатого надреза: Специальные резаки с фиксированным расстоянием между лезвиями, шаблоны, калиброванная липкая лента (например, по ГОСТ или ASTM).
   • Приборы для метода отрыва (Pull-off): Портативные приборы с набором грибков (долли) разного диаметра, клеи, устройство для приклеивания и выравнивания грибков. Прибор имеет динамометр и фиксирует максимальное усилие отрыва.

4. Оборудование для контроля сплошности (дефектоскопии):

   • Установки искрового контроля (Holiday Detectors): Состоят из высоковольтного генератора (портативного или стационарного) и контактного электрода на штанге (щетки, ролика, пружинных пальцев). Электрод должен обеспечивать надежный контакт со смоченной внутренней поверхностью трубы. Приборы имеют регулировку напряжения, световую и звуковую сигнализацию пробоя. Могут быть оснащены маркираторами дефектов.

5. Оборудование для измерения твердости:

   • Твердомеры Шора: Портативные приборы тип А (для мягких резиноподобных материалов) или тип D (для более твердых пластмасс и эластомеров).

Важное примечание: Все измерительное и испытательное оборудование должно проходить регулярную поверку или калибровку в аккредитованных лабораториях для обеспечения точности и достоверности результатов. Персонал, выполняющий контроль, должен быть обучен и аттестован.

Заключение
Систематический и качественный контроль внутреннего покрытия бурильных труб – неотъемлемая часть обеспечения их надежности и продления срока службы. Применяемый комплекс методов и оборудования позволяет выявлять дефекты покрытия на ранних стадиях, контролировать его ключевые защитные характеристики и принимать обоснованные решения о пригодности труб к дальнейшей эксплуатации. Строгое соблюдение методик контроля и требований к оборудованию, регламентированных соответствующими нормативными документами (такими как ГОСТ, API RP 5C7, API RP 5C8, ISO 21809 и др.), является залогом эффективного применения этого важнейшего защитного барьера от коррозии в сложных условиях бурения.