This article continues and extends the topic addressed at the last conference held in Moscow in 2011 – prospects of aluminum tubes in well construction in the Arctic1. In addition to well-known successful practices of using aluminum drill pipes, it highlights the results of manufacturing and application of tubing and casing, as well as risers made of structural aluminum alloy tube semis (SAA). Attention is also paid to the fact that though there are some obvious and proven SAA advantages in comparison with conventional tube semis, application of aluminum tubular products remains rather limited. This circumstance can be explained by certain conservatism of the engineering community that still relies on generally accepted dogmas of aluminum alloy deficiencies. These include low hardness contributing to increased wear of the surface in contact with rock or other material and limited corrosion resistance in some conditions, for example, with increased chloride content. Many experts believe that these negative circumstances prevail over such advantages as hydrogen sulfide corrosion resistance, stability of properties at low temperatures and, finally, a huge advantage in strength-to-weight ratio of the tubular structure – a freely suspended SAS string is almost twice as long as the string made of steel. Such approach, subject to a wide offering of advanced high-strength steel tubes and special alloy tubes resistant to hydrogen sulfide corrosion, helps to solve current problems in a traditional conservative way. However, increasingly difficult conditions of field development result in substantially higher costs of well drilling, completion and operation, and the Artic is one of the brightest examples of this tendency. This is precisely why the authors again offer to consider alternative "aluminum" solutions of the problems. The article describes the results of using advanced techniques for SAA surface treatment that enable to minimize low strength and wear problems. Among them are ultrasound treatment and different coatings. Also, the examples of solutions are given that enabled adaptation of SAA tubes for use in corrosive environment – 7" production casing installed in the well with more than 18 % hydrogen sulfide content in the produced oil; 22" offshore drilling riser operated at the water depth of more than 2,000 meters. Business success by enjoying SAA advantages is possible when a comprehensive multidisciplinary approach is used to design tubular or other structures for operations in extreme conditions whether these are drilling pipes, tubing or casing, risers or pipelines. The experience in other industries, for example, in shipbuilding, demonstrates the possibilities for solving great challenges by combining the efforts of experts in the sphere of materials science, metallurgy, machine building and structural design in this industry. In view of the tasks that are set, in particular, in arctic field development, building of specialized expert teams on the base on well-known research centers and scientific communities will allow making effective innovative decisions promptly and with the required reliability.

One of the widely used systems for offshore oil production in water depths up to 500–2500 meters is a steel catenary riser (SCR). Requirements for long-term corrosion resistance of SCR are very stringent, that obliges to manufacture it from expensive steels. Still, the increased water depth leads to increased riser tension, grown pressure, aggravated buckling and oscillation problems. Among alternative materials to manufacture catenary risers, i.e., steel, titanium and aluminum alloys, the aluminum is the best from the “Strength/Weight/Cost” aspects with its high corrosion strength. Design of an aluminum catenary production riser (ACPR) was developed in Russia; and comprehensive tests were performed on mechanical characteristics and corrosion resistance properties of ACPR tubes and their connections. Two possible connections of riser sections were considered, i.e., welded and threaded. Strength analysis of threaded connection was performed by FEM. Mechanical testing included: testing of small samples of pipe material and welded connection cut out of riser section, testing of full-scale specimens of connection prototypes, and measurement of residual stresses. Structural and corrosion tests of samples consist of investigation of standard metallographic characteristics of pipe material and welded connection, and assessment of effects of different types of corrosion in seawater and oil fluid. The results of performed work have led to the conclusion that welded connection is most prospective for ACPR manufacturing. At the same time, the testing revealed certain improvements need to be done in the course of further work on this project.

Применение трубных полуфабрикатов из алюминиевых сплавовпроблемы и решения в развитии разведочного, добычного, транспортного бизнеса углеводородов в Арктике М.Я. Гельфгат, SPE, В.В. Чижиков, С. С. Колесов, ООО «Везерфорд»; А.А. Альхименко, Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет; В.М. Шапошников, Крыловcкий Государственный Научный Центр Авторское право 2013 г., Общество инженеров нефтегазовой промышленности Этот доклад был подготовлен для презентации на Конференции SPE по разработке месторождений в осложненных условиях и Арктике 15-17 октября 2013 года в Москве, Россия.Данный доклад был выбран для проведения презентации Программным комитетом SPE по результатам экспертизы информации, содержащейся в представленном авторами реферате. Экспертиза содержания доклада Обществом инженеров нефтегазовой промышленности не выполнялась, и внесение исправлений и изменений является обязанностью авторов. Материал в том виде, в котором он представлен, не обязательно отражает точку зрения SPE, его должностных лиц или участников. Электронное копирование, распространение или хранение любой части данного доклада без предварительного письменного согласия SPE запрещается. Разрешение на воспроизведение в печатном виде распространяется только на реферат объемом не более 300 слов; при этом копировать иллюстрации не разрешается. Реферат должен содержать явно выраженную ссылку на авторское право SPE. SPE 166919Введение -известные примеры использования алюминиевых сплавов при строительстве скважин на нефть и газ Бурильные трубы типа ЛБТПН (легкосплавные бурильные трубы повышенной надежности) Разработка ЛБТПН связана с бурением Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 на втором этапе ее строительства в интервале 7263 -12262 метра. Затем было применение в Уральской СГ-4, Криворожской СГ-8 и других сверхглубоких скважинах строившихся для научных целей в 80-90х годах. Начиная с 1991 года, ЛБТПН используются в морском исследовательском и стратиграфическом бурении при глубине воды до 2000 метров. Первая подробная публикация о перспективах алюминиевых трубных изделий в морских условиях появилась в 1995 2 , описание конструкции ЛБТПН (рис. 1) и применяемых для их производства КАСв 2003 3 . В 2010 были представлены результаты всесторонних исследований механических и коррозионных свойств ЛБТПН 4 , которые подтвердили ряд известных преимуществ алюминиевых труб, а также высокие показатели усталостной прочности в сравнении со стальными трубами. Эти исследования фактически сняли вопросы по применению ЛБТПН для бурения скважин со сложной пространственной траекторией и горизонтальных со значительной длиной ствола скважины. Общепринятым обозначением для скважин, отход забоя которых от устья превышает глубину по вертикали более чем в два раза, является ERD (Extended Reach Drilling), что можно перевести как бурение для достижения удаленной цели. В 2012 году были также опубликованы результаты исследований по выполнению ловильных и фрезеровочных работ с ЛБТПН при использовании современных технических средств 5 . Испытания продемонстрировали от...