Диссертация (1173027), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

С этой целью проанализировали данные станции геолого-130технологических исследований процесса бурения во время аварии и, исходя изних, определили значение упомянутых параметров (таблица 4.3).Таблица 4.3 ─ Механические параметры режима бурения№режима12345678Время,час:минНагрузка надолото, тДавление наустье, атм1:021:061:071:101:151:171:261:294,55,06,02,52,04,05,00,0132,7132,7132,7132,7132,7116,0116,0100,3Крутящиймомент,кНм1,51,51,51,51,51,51,50,0Механическаяскоростьбурения, м/час1,33,85,02,82,62,51,70,0В момент слома ниппельной части предохранительного переводника неотмечено резких изменений режима бурения, что свидетельствует о наличиидругих причин, снизивших его усталостную прочность: изношенности илидефектов.Сначала рассмотрели состояние предохранительного переводника в составеНУБТ-Б-106-57/з-86 при эксплуатации с проектными допустимыми параметрами:осевыми растягивающими нагрузками, крутящими моментами и давлениемпромывочнойжидкости.Потомсмоделировалиэлементысломанногопереводника в составе КНБК: ВЗД ДРЗ-106М (1,50) 7/8, обратный клапан ОКБ105, переводник НЗ-88×МЗ-86, переводник НЗ-86×НЗ-86, НУБТ-Б-106-57/з-86,ТЭМС-106 (рисунок 4.9).

При нагрузках, приложенных к предохранительномупереводнику с НУБТ-Б-106-57/з-86, отмеченных станцией ГТИ во времяинцидента,исследовалислабыеместаэлементовКНБК.Врезультатемоделирования при максимальных нагрузке на долото и крутящем моменте необнаружена критическая точка разрушения в предохранительном переводнике иНУБТ-106.В соответствии с Инструкцией по расчету бурильных колонн (взамен РД 390147014-502-85) рассчитали предельные крутящий момент и растягивающуюнагрузку, прилагаемые к замковому соединению корпуса предохранительного131переводника НУБТ-Б-106-57/з-86 с пределом текучести Т = 905 МПа ивнутренним диаметром ниппеля dн = 56 мм в опасном сечении (рисунок 4.10):Рисунок 4.10 ─ Схема предохранительного переводника1. Толщина ниппеля в опасном сечении замкового соединения (F1)составила [38, 39, 131]:F1 4d2но(4.1) d н2 ,где dно – наружный диаметр ниппеля по впадинам резьбы в опасном сечении;dн – внутренний диаметр ниппеля замка в опасном сечении, dн = 0,056 м.d но  d1 – lно ·k – 2h1 ,где d1 – диаметр большого основания конуса, d1 = 0,08613 м;lно – расстояние от упорного торца до опасного сечения ниппеля,lно = 0,019 м;h1 – глубина резьбы, h1 = 0,003095 м;k – конусность резьбы, k = 1/6d но  0, 08613 – 0, 019·1/ 6 – 2·0, 003095  0, 076773 м.F1 =3,140, 0767732  0, 056 2 = 0,00216 м242.

Площадь в опасном сечении муфты замкового соединения равна:Fм 4[ D32   d 4  lмо k  ],2где Dз – наружный диаметр муфты замка, Dз = 0,106 м;d4 – диаметр расточки муфты, d4 = 0,0877 м;(4.2)132lмо – расстояние от упорного торца муфты до опасного сечения,lмо = 0,0095 м.F20  3,14 / 4[0,1062  (0,0877  0,00951/· 6)2 ]  0,002998 м2 .3. Растягивающая нагрузка на замок:Qзам F1σ Т ,V(4.3)где V – коэффициент, обеспечивающий работу в пределах упругой деформации, V= 1,07.Qзам  (0.002166 106 ) /1,07  1832, 45кН ,3. Момент кручения замкового соединения З-86: РD fD fМ кр.

зам  σ ТЗ Foп  t s2 2 2cos2,(4.4)где p = 0,00635 м – шаг резьбы;Fоп – площадь опасного сечения муфты, Fм = 0,002998 м2;Dt = Dср – (lc – lоп)·k – диаметр средней линии резьбы в точке «С»;k = 1:6 – конусность резьбы;f – коэффициент трения, f = 0,08;α – угол при вершине зубца резьбы, α = 60°;Dср = 0,080848 м;lc – расстояние до точки «C»,lc lн  l оп2,(4.5)lн – длина конуса ниппеля, lн = 0,089м;lon – расстояние до основной плоскости, lon = 0,015875 м,lc 0, 089  0, 015875 0, 0524375 м,2Dt  0, 080848 – 0, 0524375– 0, 015875 ·k  0, 07475425 м.Диаметр в середине упорных торцов равенDs D3  d 42,d4 – диаметр расточки муфты, d4 = 0,0877 м;(4.6)133Dз = 0,106 м.Ds 0,106  0, 0877 0, 09685 м.220 = 0,002998м2 > F1 = 0.002166 м2 (площадь опасного сечения ниппеляменьше площади опасного сечения муфты), поэтомуМ кр. зам  906·106 · 0.002166(0, 00635 0, 07475425  0, 08 0, 09685  0, 08)  15090, 56 Н ·м.2  3,141, 7322По результатам расчетов определено:1.

Предельный крутящий момент для резьбы типа З-86×6,35х1:6 превышаетмаксимальный момент, приложенный к замковой резьбе З-86 предохранительного переводника на (15090,56:7000) × 100 = 215,6% или в 2,2 раза.2. Предельная растягивающая нагрузка на замок резьбы З-86 предохранительного переводника составляет 1832,45 кН или 183 т, что в 183:5=36,6 раза превышает фактическую максимальную приложенную нагрузку на переводник.Затем смоделировали эту же конструкцию с вероятными дефектаминиппельного соединения и рассчитали вероятность аварии по следующимпричинам:1. несоответствие резьб муфты и ниппеля ГОСТ Р 50864-96 (рисунок 4.11);2. уменьшение высоты резьб из-за их износа (рисунок 4.12 и 4.13);3. наличие трещины среди витков резьб из-за усталостного износа (рисунок4.14 и 4.15).В исследуемой модели с первой причиной и прилагаемыми нагрузками кпредохранительномупереводникуразмерыниппеляпредохранительногопереводника и муфты НУБТ не соответствуют стандартам (рисунок4.11).134Рисунок 4.11 ─ Несоответствие резьб муфты и ниппеля стандартамПриприложениикрутящегомоментакпереводникунапряжениеконцентрируется в верхней части ниппеля на втором витке (рисунок 4.11, слева) инижнем упорном уступе (рисунок 4.11, справа) с уменьшением нагрузки кверхнему упорному торцу.

Разрушение ниппеля предохранительного переводниканачалось во впадине между вторым и третьим витком резьбы от упорного торца.Вторая причина слома заключалась в уменьшении высоты резьбы муфты иниппеля и наличии зазора из-за чрезмерной амортизации (рисунок 4.12).Рисунок 4.12 ─ Износ нижней части ниппеляНиппель предохранительного переводника начинает разрушаться с изношенного по высоте витка резьбы по зоне максимальной усталости (рисунок 4.13).135Рисунок 4.13 ─ Распределение срока службы металла при износеТретьей причиной слома явилось наличие трещины среди витков резьбы(рисунок 4.14).Рисунок 4.14 - Наличие трещин между виткамиРазрушение ниппеля предохранительного переводника началось в зонемаксимальной усталости во впадине между вторым и третьим витком резьбы отупорного торца корпуса предохранительного переводника (рисунок 4.15).Рисунок 4.15 ─ Распределение срока службы металла при наличии трещины136Ниппель с резьбой З-86 предохранительного переводника НУБТ-Б-106-57/з86 разрушился под действием проектных осевых нагрузок, давлений и крутящихмоментов.

Эти же нагрузки, испытанные резьбовыми соединениями другихэлементов КНБК, используемыми впоследствии при перебуривании этой ибурении следующих скважин и не утратившими прочностных характеристик,указываютнанекачественноеизготовлениеи/илиэксплуатациюпредохранительного переводника НУБТ -Б-106-57/з-86.4.4. Слом БТ при освобождении от прихвата на Приразломном месторожденииНаПриразломномместорожденииЗападнойСибириприобратнойпроработке (СВП без вращения − сработал ограничитель вращения на моменте25,4 кНм) интервала 3916-3914 м во время расхаживания (вес на «майна» 38 т, на«вира» 114 т) и разгрузке до 38 т ( 3915,7 м) плавно пошли на «вира» (вес 45,3 тна глубине 3915,4 м) и зафиксировали падение давления с 195 атм (рабочее) до 93атм.

Обороты СВП (120 об/мин) возобновились, момент снизился с 25,4 кНм до11,1 кНм. Проверили сигнал с роторной управляемой системы (РУС): приподходе к глубине 3915 м сигнал появлялся, при подъеме сигнал пропадал.Собственный вес БИ (нормальный 61 т) при бурении данного интервала составил64 т.При расследовании инцидиента применили разработанный программныйпродукт «Мониторинг усталостной прочности» для определения: распределения осевой нагрузки по траектории скважины (рисунок 4.16), распределения зенитного угла по траектории скважины (рисунок 4.17), критических нагрузок и момента потери устойчивости (рисунок 4.18) потери крутящего момента по траектории ствола скважины (рисунок 4.19), суммарная интенсивность искривления в пространстве (рисунок 4.20) распределения осевых нагрузок и среднего значения циклов нагрузки ичисла циклов на ЗРС на глубине прихвата, где сломалось при расхаживании(рисунок 4.21 а),137 кривой усталости (рисунок 4.21 б), распределения осевых нагрузок по времени (рисунок 4.22 в).По стволу скважины проверили потерю устойчивости БИ и рассчиталиизгибающие нагрузки в каждом ЗРС во время освобождения БИ от прихвата взависимости от глубины, угла наклона, диаметра и других механическихпараметров (рисунок 3.4, блок III).

Характеристики

Список файлов диссертации