Підвищення втомної міцності двоопорних замкових різьбових з'єднань елементів бурильної колони

Abstract

Удосконалено метод розрахунку рекомендованого та максимального моментів згвинчування двоопорного замкового різьбового з’єднання елементів бурильної колони з урахуванням впливу додаткового опорного торця ніпеля і муфти та зміни величини коефіцієнта тертя. Удосконалено модель для авто-матизованого проектування конструкцій двоопорних замкових різьбових з’єднань обважнених бурильних труб. Досліджено вплив конструктивних елементів розроблених різьбових з’єднань при дії моменту згвинчування на їх напружено-деформований стан та тріщиностійкість. Оцінено вплив асиметрії циклічного навантаження за напружень розтягу на швидкість поширення втомних тріщин в матеріалі труб.

Усовершенствован метод расчета рекомендуемого и максимального мо-ментов свинчивания двухопорного замкового резьбового соединения элементов бурильной колонны с учетом влияния дополнительного опорного торца ниппеля и муфти, изменения величины коэффициента трения. Усовершенствована модель для автоматизированного проектирования конструкций двухопорных замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб. Исследовано влияние конструктивных элементов разработанных резьбовых соединений при действии момента свинчивания на их напряженно-деформированное состояние и трещиностойкость. Оценено влияние асимметрии цикличной нагрузки при напряжении растяжения на скорость распространения усталостных трещин в материале труб.

The thesis is devoted to the issues of increasing the fatigue strength of the double-shoulder threaded tool joints of drill string elements by assessing their stressstrain state, influence of the cyclic tensile stress asymmetry on the pipe material crack resistance and development of new structures. The operating conditions of drill strings and their threaded joints were analyzed and the influence of operational factors on the failures of drill string elements were determined in the paper. The available designs of threaded joints (single- and doubleshoulder) and design peculiarities of an additional shoulder of the double-shoulder threaded tool joint were studied. An overview of the existing methods for calculation of drill string elements (calculation of makeup torques of threaded joints and methods for durability evaluation of drill string elements) was provided. The author used the methods for studying the crack resistance. The methods for determining the stress-strain state of the tool joints of drill string elements were provided and the model for computer-aided structural design of the drill collar doubleshoulder threaded tool joints was developed. The methods for calculating the makeup torques of double-shoulder threaded tool joints were improved. The methods and program of experimental studies of full-scale samples of the drill collar doubleshoulder threaded tool joints were developed. The stress-strain state of the drill collar single- and double-shoulder threaded tool joints was studied. The influence of the structural elements on the distribution of stresses in double-shoulder threaded tool joints was determined. The geometrical parameters of the additional pin shoulder of the drill collar double-shoulder threaded tool joints were optimized. The influence of placement of the base thread plane of the double-shoulder threaded tool joints of drill string elements on the stress -strain state was investigated.