Забезпечення безаварійної роботи бурильних труб з виявленими експлуатаційними дефектами

Abstract

Дисертацію присвячено забезпеченню безаварійної роботи бурильних труб з експлуатаційними дефектами шляхом оцінки їх напружено - деформованого стану і прогнозуванням залишкового ресурсу. Розроблено математичні моделі бурильних колон, що містять експлуатаційні дефекти, під дією поздовжніх та поздовжньо-крутильних коли¬вань. На основі розроблених моделей досліджено напружено-деформований стан бурильної колони та вплив на нього наявнсті віброзахисних пристроїв. Встановлено, що внесок динамічної складової в загальний коефіцієнт інтенсивності напружень коливається в межах від 10 до 25% і залежить від умов роботи бурильної колони. Проведено експериментально-розрахункову оцінку критичних розмірів тріщин певної геометрії (кільцевої наскрізної, зовнішньої та внутрішньої попе¬речних кільцевих) для бурильних труб груп міцності Л, G-105, Б-135 за умови впливу динамічних навантажень під час проведення спуско-підіймальних операцій. Встановлено, що під час оцінювання умов руйнування бурильних труб із зовнішньою та внутрішньою поперечними кільцевими тріщинами, які у ході спуско-підіймальних операцій зазнають дії динамічних навантажень, слід вра¬ховувати групу міцності й тривалість експлуатації досліджуваних труб, а також глибину їх опускання

Диссертация посвящена обеспечению безаварийной работы бурильных труб с эксплуатационными дефектами путем оценки их напряженно- деформированного состояния и прогнозирования остаточного ресурса. Разработаны математические модели бурильных колонн содержащих экс¬плуатационные дефекты в условиях продольных и продольно-крутильных ко¬лебаний. На основе разработанных моделей исследовано напряженно- деформированное состояние бурильной колонны и влияние на него наличия виброзащитных устройств. Установлено, что вклад динамической составляю¬щей в общий коэффициент интенсивности напряжений колеблется в пределах от 10 до 25% и зависит от условий работы бурильной колонны. Проведена экспериментально-расчетную оценка критических размеров трещины определенной геометрии (кольцевой сквозной, внешней и внутренней поперечных кольцевых) для бурильных труб групп прочности Л, G-105, S-135 при условии влияния динамических нагрузок при проведении спуско¬подъемных операций. Установлено, что при условии влияния динамических нагрузок при спус- ко-подъемных операциях, для оценки условий разрушения бурильных труб ука¬занных групп прочности, содержащих внешние и внутренние поперечные замкнутые кольцевые трещины, необходимо учитывать их группу прочности и продолжительность эксплуатации, а также глубину скважины.

Dissertation is devoted to ensuring of trouble-free operation of drilling pipes with operational defects by assessing their stress-strain state and predicting the resid¬ual resource. The work analyzes industrial data on the accident rate of drill pits in the areas of drilling management Ukrburgaz for 2015-2017, which confirmed that the number of destruction caused by the accumulation of fatigue damage remains quite large. The main reasons for this are formation of microcracks with their rapid erosion and sub¬sequent breakage of the pipe, as well as significant sign-exchange loads, leading to destruction. Main types of defects found in drill pipes during operation are considered. Methods and means of estimating the stress-strain state of drilling pillars and also the existing approaches to the assessment of the strength and residual life of drill pipes are analyzed. The method of experimental and design investigations of operational reliability of drilling columns is improved and its justification is given. It was found out that for metals which for metals of drill pipes of the strength group L the fracture resistance Jc of the exploited drill pipe lasted for 23 years was 2.08 times less than that of the stock pipes, and the fracture resistance Jc of the met¬als of the drilling pipes of the strength group G-105, which was exploited 4 and 9 years, decreases by 1.17 times. Experimental-design estimation of fracture resistance ( Jc ) of metal of drilling pipes and their performance parameters was carried out, on the basis of which it was established that the crack resistance of the metal of the drill pipe of the S-135 strength group is 1,55 times higher than the crack strength of the metal of the drill pipe of the strength group G-105, but critical stress intensity coefficient KJc is 1.25 times higher.