Бурильные трубы: обзор рынка
Своего рода переходным звеном между режущим инструментом (долотом) и приводом оборудования являются бурильные трубы. С их помощью обеспечиваются нужное вращение и нагрузка, подача бурового раствора и подъём рабочих инструментов со дна скважины на поверхность.
Эксплуатируются бурильные трубы в непростых, зачастую экстремальных условиях, с этим связано разнообразие видов этой продукции, а также большое количество технологических решений для продления срока их службы.
Все они представлены на российском рынке, который в минувшее десятилетие переживал период бурного роста. Как обстоят дела сегодня, насколько сильно на отрасль повлияли санкции, и можно ли сейчас строить какие-то прогнозы?
Какими бывают бурильные трубы?
Бурильные трубы обычно подразделяют на утяжелённые, толстостенные, легкосплавные, стальные и ведущие. Все они имеют свою сферу применения. Так, утяжелённые бурильные трубы предназначены для повышения жёсткости и веса низа бурильной колоны с целью создания необходимой осевой нагрузки на долото в процессе бурения.
В свою очередь, толстостенные бурильные трубы предназначены для создания осевой нагрузки на породоразрушающий инструмент и передачи момента вращения от ротора при бурении сложных горизонтальных скважин. Их главные отличия от обычных бурильных труб — наличие рёбер жёсткости и повышенная толщина стенки.
«Их используют для бурения горизонтальных скважин благодаря тому, что площадь соприкосновения со стенкой скважины значительно меньше, чем у утяжелённых труб, а значит, значительно меньше вероятность возникновения дифференциального прихвата — прилипания колонны к стенке скважины», — объясняет преподаватель Томского политехнического университета Антон Епихин.
Легкосплавные бурильные трубы, как видно из названия, изготовлены в облегчённом исполнении для снижения нагрузок на буровую установку. Также их используют для проведения исследований различного типа, в том числе телеметрических.
«Недостатком легкосплавных труб является то, что они боятся коррозии, а также наиболее склоны к хрупкостному разрушению при наличии усталостных нагрузок, что нередко бывает при бурении скважин роторным методом», — отмечает Антон Епихин.
В свою очередь, обычные стальные трубы можно классифицировать по типу используемых замковых соединений. По словам Антона Епихина, выделяют навинченные и приварные замки. Их достоинства и недостатки взаимно вытекают друг из друга.
Так, использование навинченных замков позволяет повысить ремонтопригодность труб, но из-за увеличения количества резьбовых соединений возрастает и концентрация точек напряжения. В то же время приварные замки повышают прочность соединений, но ремонтопригодность при этом снижается.
От чего зависит выбор того или иного типа бурильных труб в каждом конкретном случае? Генеральный директор ООО «Нефтесервис» Андрей Лабунский отмечает, что требования к ним предъявляются самые разные.
«Основные критерии, определяющие характеристики, — это требуемая грузоподъёмность, глубина бурения, скручивающий момент, скорость вращения, максимальная нагрузка, природные и геофизические условия, в которых осуществляется бурение», — перечисляет г-н Лабунский.
В свою очередь, специалисты ОАО «ТМК» («Трубная металлургическая компания») отмечают, что здесь нужно учитывать ряд факторов.
Во-первых, тип скважины: нефтяные, газовые, геологоразведочные.
Во-вторых, то, где расположено месторождение: на суше или на шельфе. Если мы имеем дело со вторым вариантом, то также важно знать, будет добыча осуществляться со стационарных или плавучих буровых установок.
В-третьих, значение имеет профиль скважины (вертикальный, наклонно-направленный, горизонтальный, S-образный). В-четвёртых, нужно понимать, о какой технологической операции идёт речь, будь то бурение, отбор керна, проработка, калибровка ствола скважины и т. д.
В-пятых, важен способ бурения: роторный, с использованием забойных двигателей, совмещённый.
В-шестых, оценивается риск возможного контакта бурильных труб с агрессивной, в том числе сероводородосодержащей, средой. Наконец, значение имеют особенности эксплуатации при высоких и аномально низких температурах.
Продлеваем срок жизни бурильным трубам
По словам Андрея Лабунского, срок службы бурильных труб варьируется, так как он зависит от количества спускоподъёмных операций. Опять же имеют значение скорость вращения и способ бурения: роторное или с использованием винтового забойного двигателя.
«У нижних труб вращение, а соответственно, и износ больше, у верхних — меньше. Но, просто поменяв их местами, можно законно и легитимно продлить срок службы», — объяснил супервайзер ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» Сергей Полуянов.
Также при оценке срока службы бурильных труб нужно учитывать и непростые условия эксплуатации.
«В процессе проводки наклонно-направленных и горизонтальных скважин бурильные и обсадные трубы испытывают в основном напряжения растяжения-сжатия, кручения, знакопеременного изгиба, на них воздействуют силы трения и коррозионно-активный буровой раствор при повышенных температурах и давлениях.
При этом наиболее слабым элементом бурильных колонн остаётся резьбовое соединение», — пишут в своей статье «Разработка резьбовых смазок для бурильных и обсадных труб» В. Рахматуллин, Л. Асфандиаров, Г. Рахматуллина, Р. Салимов.
«В процессе эксплуатации бурильная колонна подвергается одновременному воздействию статических и циклических нагрузок, коррозионно-активного и сорбционно-активного бурового раствора со значительным содержанием механических примесей до 1,5% и температурой до 240 °С, протекающего со скоростью до 6 м/c по внутренней полости бурильной колонны, что обуславливает возникновение и последующее интенсивное развитие в материале элементов колонны бурильных труб различных по механизму процессов, вызывающих образование опасных дефектов в теле бурильных труб, приводящих к частым отказам элементов бурильной колонны», — отмечает инженер лаборатории конструирования полимерных покрытий нефтегазового оборудования РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина О. Штырёв в своей статье «Причины разрушения тела бурильных труб при эксплуатации и преимущества бурильных труб с внутренним защитным покрытием».
В результате износ внутренней поверхности бурильных труб проявляется в виде сквозных каверн, раковин, возникающих в результате точечной коррозии и усталостных трещин.
В то же время есть несколько способов, с помощью которых можно продлить их срок службы. «Изнутри» главную угрозу для бурильных труб представляет коррозия. Для защиты от неё используют специальное внутреннее покрытие. Для этих целей можно использовать различные материалы, но в последние годы всё большую популярность приобретают изделия из полимеров.
Ещё одно решение для борьбы с коррозией — использование алюминиевых труб, которые имеют повышенную стойкость к воздействию химических реактивов и кислот. Однако малый вес изделий из алюминия — это не всегда преимущество, например, этот материал не подходит для изготовления утяжелённых труб.
Впрочем, угрозы «поджидают» и снаружи.
«Наиболее характерными дефектами БТ и переводников являются износ наружного диаметра замков и повреждение резьбы. Низкая долговечность указанных участков деталей объясняется невысокой твёрдостью поверхностного слоя — не более 32-36 HRC… Одной из проблем низкой долговечности бурильных труб является абразивный износ и износ замков при трении о внутренние стенки обсадных труб.
Более 60% труб отбраковываются из-за износа наружного диаметра замка, при этом остальные параметры трубы соответствуют допустимым нормам. Основной причиной изнашивания замков бурильных труб в открытом стволе является наличие твёрдого слоя в агрессивных геологических образованиях», — пишут С. К. Федоров, Л. В. Федорова, Ю. С. Иванова, М. В. Воронина, А. В. Садовников, В. Н. Никитин в статье «Повышение долговечности переводников и бурильных труб электромеханической обработкой».
В связи с этим популярность набирает широко распространённая за рубежом технология хардбендинга (hardbanding). Её суть — в применении твердосплавных наплавок на замки бурильных труб для их защиты от абразивного износа.
Также для повышения износостойкости используется закалка поверхностного слоя, наружной и внутренней замковой резьбы посредством электромеханической обработки. Как пишут авторы статьи, производственный успех нанесения износостойких наплавок на тело бурильного замка обусловлен рядом факторов.
Среди них — использование простого и мобильного оборудования для сварки, проведение работ в местах использования бурильного инструмента, возможность повторного нанесения наплавочных материалов.
Рынок бурильных труб: заглядываем в будущее
Что мы можем сказать о состоянии российского рынка бурильных труб? Начать следует с того, что в минувшем десятилетии он показывал динамичный рост. Связано это было, конечно, с реализацией новых проектов, ростом добычи и числа скважин.
Так, специалисты TK Solutions в своём обзоре «Рынок бурильных труб в России 2017–2022 гг. Цифры, тенденции, прогноз» отметили, что среднегодовой прирост производства бурильных бесшовных труб за последние пять лет составил 8,8%.
Одновременно в РФ получили распространение новые технологии для бурильных труб. Эта тенденция в целом получила своё продолжение и в прошлом году. В том же отчёте читаем, что в 2021 году российскими предприятиями было выпущено 57 410 т бурильных бесшовных стальных труб, что на 11,2% выше по сравнению с результатами 2020 года.
Однако сейчас перспективы российского рынка бурильных труб покрыты туманом неопределённости. Очевидно, что связано это с ведёнными санкциями. Сегмент бурильных труб не относился к числу тех, где доля зарубежных поставок была критически высока. Более того, российская продукция поставлялась за рубеж. В то же время стоит отметить общую для всего нефтегазового сектора тенденцию: зависимость от импорта сильнее всего в высокотехнологичных отраслях.
«Мы работаем на колодце с одним из самых больших диаметров, где первая колона спускается на 1 820, вторая — на 1 420, третья — на 1 020 метров. Здесь применяются бурильные трубы 320-го диаметра. И производят такие трубы только в Германии, даже китайцы этим не занимаются.
В результате, после того как ввели санкции, стали заменять их на трубы меньшего диаметра, на которых работали раньше. Закономерным следствием стало снижение прочностных характеристик», — рассказывает Сергей Полуянов.
Впрочем, и здесь есть свои подвижки. Так, ООО «Мотоволиха — гражданское машиностроение» анонсировало начало производства длинномерных немагнитных бурильных труб. Предполагается, что они будут использоваться для систем телеметрии, при геологоразведке и бурении горизонтальных и наклонно-направленных скважин.
Нефтяники переживают, насколько успешно российские металлурги заместят освободившиеся ниши. Однако и производители труб задаются вопросом, сохранятся ли объёмы заказов от добывающего сектора. Повод для опасений есть: на фоне санкций и введённого эмбарго на российскую нефть многие предрекают сокращение добычи. А это, в свою очередь, означает падение числа заказов на бурильные трубы. Насколько оправданы эти опасения?
Если говорить о рынке стальных труб в целом, то здесь ситуация, несмотря на все трудности, складывается обнадёживающая. Так, с января по июль 2022 года производство стальных труб выросло, по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, на 16,3%, пишут «Ведомости» со ссылкой на расширенные данные Росстата. А какова ситуация в нефтегазовом секторе?
«Производство нарезных труб нефтяного сортамента (OCTG) (сюда входят бурильные, обсадные и насосно-компрессорные трубы) может поддерживаться на достаточно высоком уровне за счёт длинных контрактов под проекты нефтегазовых компаний», — отметил аналитик сектора металлургии аналитического управления «Открытие. Research» банка «Открытие» Даниил Каримов в интервью «Ведомостям».
Здесь нужно учитывать и то, что бурильные трубы нужно периодически обновлять, поэтому отрасль готова обеспечить приемлемый уровень спроса, даже если реализация новых проектов встанет на паузу.
Таким образом, серьёзных оснований для паники нет. Санкции, безусловно, негативно повлияют на темпы внедрения новых технологий и уровень конкуренции. Однако по большому числу направлений отечественные предприятия способны прямо сейчас удовлетворить запросы нефтегазовых компаний, о чём косвенно свидетельствует рост объёмов производства в 2022 году.
Глобальный рынок бурильных труб в 2022 году сохранил тенденцию к росту. Так, объём продаж во втором квартале вырос на 11,9% по сравнению с первым кварталом, отмечают аналитики MetalResearch в своём обзоре «Рынок бурильных труб 2022».
Текст: Андрей Халбашкеев
