Диссертация (1173027), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Механизм распределения механическогопараметра T (осевой нагрузки) по всему стволу скважины изложен в подглаве 2.1.Методом конечных элементов учтены силы трения и нормальные усилия реакцииствола скважины, определена истинная осевая нагрузка по стволу скважины (Т)на глубине прихвата БТ (рисунок 4.16).Рисунок 4.16 ─ Распределение осевой нагрузки по стволу скважиныГрафики распределения зенитного угла (рисунок 4.17) и пространственнойинтенсивности искривления (рисунок 4.18) по стволу аварийной скважиныиспользовались при расчете осевой нагрузки по стволу скважины.138Рисунок 4.17 ─ Распределение зенитного угла по стволу скважиныПространственная интенсивность искривления на глубине 3800 м превышает3°/10м (рисунок 4.18) и в интеровале стабилизации зенитного угла (30°) отмеченыскачки интенсивности искривления, и в результате − разные силы сопротивления.Рисунок 4.18 – Суммарная пространственная интенсивность искривленияГрафик критических нагрузок для определения момента потери устойчивостипредставлен на рисунке 4.19.139Рисунок 4.19 ─ График критических нагрузок для определения моментапотери устойчивостиПотеря крутящего момента по траектории ствола скважины отражена нарисунке 4.20.Рисунок 4.20 – Потеря крутящего момента по траектории скважиныПоказатель МУП ЗРС БИ является критерием для определения числапопыток освобождения прихваченного БИ и показывает насколько интенсивно140можно расхаживать инструмент, чтобы освободить его без превышенияпредельно-допустимой усталостной прочности.
Распределение осевых нагрузок исреднего значения циклов нагрузки и число циклов на ЗРС на глубине прихвата,где оно сломалось при расхаживании, показывает, что сумма повреждения на ЗРСсоставляет 1 или 100% (рисунок 4.21).Рисунок 4.21 ─ Распределение осевых нагрузок и среднего значения цикловнагрузки и число циклов на ЗРС на глубине прихвата, где сломалось ЗРСпри расхаживанииНа рисунке 4.22 показана история циклического воздействия эквивалентногонапряжения на первом витке ЗРС на глубине прихвата по времени в процессеосвобождения БИ от прихвата.Рисунок 4.22 ─ Распределение эквивалентного напряжения на первомвитке ЗРС по времени1414.5. Основные выводы и рекомендацииВ результате проведенных опытно-промышленных испытаний и экспертныхисследований причин аварий с БИ и КНБК:1.
Апробирована математическая модель расчёта эквивалентной осевой силыв замковых резьбовых соединениях для определения суммарного нагружения,возникшего от осевой нагрузки, крутящего момента, потери устойчивости ипространственной интенсивности искривления БИ из-за траектории стволаскважины.2. Результаты ОПИ доказали эффективность мониторинга усталостнойпрочности ЗРС БИ и подтвердили повышение качества строительства скважин засчет снижения количества инцидентов.3. Апробирован показатель МУП на конкретной аварии слома переливногоклапана КП-106-С4. Смоделированное место слома переливного клапана КП-106-С с высокойточностью совпало с реальным сломом в стволе скважины.5.
Рекомендовано буровым компаниям не использовать клапан переливнойКП106-С с резьбовым соединением МК90×6×1:16, особенно в горизонтальныхскважинах, поскольку нарушается принцип равнопрочности колонны бурильныхтруб с КНБК.142ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.Разработано математическое обеспечение для расчета механическихнагрузок на БИ на основе параметров, измеряемых станцией ГТИ, и разработанпрограммный продукт для моделирования скручивающих и осевых нагрузок наБИ.2.Разработанная автором система мониторинга усталостной прочностизамкового резьбового соединения БИ в процессе бурения скважины позволяет:- автоматизировать объективное определение усталостной прочности ЗРС БИв реальном времени,- найти зоны максимальной концентрации напряжения с максимальнойвероятностью слома,- сохранять историю каждого ЗРС бурильного инструмента для накоплениябазы данных и уточнения меры риска слома ЗРС БИ,- адаптировать БИ к конкретным технико-технологическим и горно-геологическим условиям оптимизацией компоновки бурильных труб и изменениемрежимов бурения.3.
Система МУП ЗРС БИ позволила перейти от традиционных методов (заполнение таблицы эксплуатации «вручную») к объективному автоматизиро-ванному цифровому мониторингу усталостной прочности бурильного инструмента засчет разработанного электронного паспорта, дифференцирующего историю эксплуатации каждой трубы комплекта минимизируя количество рейсов долота.4. Методика накопления усталостного повреждения применительно к ЗРС наоснове линейного правила повреждения и метода «течения дождя» позволяетминизироватьрекомендовать,количестворежимпопытокрасхаживанияосвобождениябурильногоприхваченногоинструментаБИдляиегоосвобождения без превышения предельно-допустимой усталостной прочности.5.Создана в соавторстве и защищена патентом мобильная станция ГТИдля супервайзера, содержащая систему мониторинга усталостной прочности ЗРСБИ для управления рисками осложнений и аварийных ситуаций при бурении.143СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙАКБ – автоматический буровой ключБИ – бурильный инструментБТ – бурильная трубаБУ – буровая установкаВСП – верхний силовой приводГТИ – геолого-технологические исследованияЗРС – замковое резьбовое соединениеЗТС – забойная телеметрическая системаИУД – исследование усталости на основе деформацииИУН – исследование усталости на основе напряженияКНБК – компоновка низа бурильной колонныКП – клапан переливнойКПИ – коэффициент прочности на изгибЛБТ – легкосплавные буровые трубыМК – метрическая коническая резьбаМКЭ – метод конечных элементовМР – механизм разрушенияМУП – мониторинг усталостной прочностьиНКТ – насосно-компрессорные трубыННБ – наклонно-направленное бурениеНУБТ – немагнитная утяжеленная бурильная трубаОПИ – опытно-промышленные испытанияРУО – раствор на углеводородной основеРУС – роторная управляемая системаСАПР – система автоматизированного проектированияСБТ – стальные бурильные трубыСВП – система верхнего приводаСОД – скважина оптимизированного дизайнаСПО – спуско-подъемные операцииТС – телеметрическая системаУБТ – утяжеленная бурильная трубаФКН – фактор концентрации напряженияPDC – polycrystalline diamond compact144СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.2.3.4.5.6.7.8.9.10.11.Аксенова Н.А., Бахарев М.С., Гаврилов Е.И., Грачев С.И., Зозуля Г.П.,Кулябин Г.А., Овчинников В.П., Овчинников П.В., Паршукова Л.А., Петухов Ю.А., Сорокин П.М., Тер-Саакова В.Е., Фролов А.А., Харин А.Ю.,Харина С.Б., Юртаев С.Л.
Справочник бурового мастера. Том 1. М.: ИнфраИнженерия, 2006. 608 с.Алексеев Л.М., Васильев Ю.С., Исаченко Л.Е. и др. О накоплении усталостных повреждений в бурильной колонне. Нефтяное хозяйство, 1976-№2, С.34-35.Андоскин В.Н., Астафьев С.П., Кобелев К.А., Тимофеев В.И., Кузнецов А.В.Резьбовое двухупорное соединение с высоким передаваемым крутящиммоментом. Патент на изобретение RU №2386887 от 09.10.2008Артемьев В.И., Васильченко Г.С., Кахадзе М.Ж., Мазепа А.Г.
Методикаоценки сопротивления усталости утяжеленных бурильных труб (УБТ). М.:Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. №6-2003. С.11-14.Аскеров М.Ю., Шахбазбеков К.Б. К исследованию влияния формы стволана напряженное состояние бурильной колонны. Изв. Вузов. Нефть и газ,1973- №12. С. 19-22.Барышников А.И. Повышение прочности и долговечности замковых резьбовых соединений бурильной колонны. Дис. доктора техн. наук. М., 1998.Барышников А.И. Работоспособность резьбовых соединений бурильнойколонны при циклическом нагружении.
Дис. к-та техн. наук, М., 1984, 220 с.Барышников А.И., Измайлова Н.Б. Использование метода конечныхэлементов при оценке напряженного состояния элементов бурильнойколонны. Тверь: сб. статей НПГП «ГЕРС», ВНИГИК, 1994, С. 88-91.Барышников А.И., Измайлова Н.Б. Исследование напряженного состоянияупорных торцов замковых резьбовых соединений. Сб. науч. тр. Контактноевзаимодействие твердых тел. Калинин: КГУ, 1988.Барышников А.И., Щербюк Н.Д, Газанчан Ю.И. Работоспособностьзамковых резьбовых соединений бурильной колонны.
Часть 2. Динамическое нагружение. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше ина море, №9- 1995.Барышников А.И., Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И. Работоспособностьзамковых резьбовых соединений бурильной колонны. Часть 1. Статическоенагружение. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.№7-8, 1995.14512.13.14.15.16.17.18.19.20.21.22.23.24.25.26.27.Беридзе А.С., Шибанов В.А., Колесников В.Г., Олейников В.А., Костяницын Г.М.
Высокогерметичное резьбовое соединение бурильных труб.Патент на полезную модель RU №99053 от 10.06.2010Волощенко А.П., Алексюк М.М., Гришко В.Г. и др. Испытательная техникадля исследования механических свойств материалов. Киев: Наукова думка,1984. 319 с.Галушкин А.А. Резьбовое соединение тонкостенных бурильных труб.Патент на полезную модель RU №78854 от 11.03.2008Гержберг Ю.М., Бельский Д.Г., Киршин В.И., Горбиков А.Н. Предупреждение разгерметизации замковых резьбовых соединений бурильной колонны при роторном бурении в искривленном стволе скважины. Сыктывкар:Известия Коми научного центра УрО РАН.
2013. № 1 (13). С. 74-78.ГОСТ 11708-82 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины иопределения. М.: Госстандарт. 31с.ГОСТ 23026-78. Металлы. Метод испытания на многоцикловую и малоцикловую усталость. М.: Госстандарт СССР, 1978, 40 с.ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины,определения и обозначения. М.: Госстандарт СССР, 1978, 48 с.ГОСТ 27.002-83 Надежность в технике. Термины и определения. М.: Изд-востандартов, 1983.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
