Диссертация (1173027), страница 5
Текст из файла (страница 5)
отметает, что проведение усталостных испытаний значительносократит расходы на исследование существующих и внедрение новых ЗРС. Дляповышения долговечности резьбовых соединений в машиностроении разработаныследующиеметодыупрочнениярезьбы:упрочнениепластическимдеформированием, комбинированные методы упрочнения, термические и химикотермические методы упрочнения, упрочнение методами химического осаждения,электролитическиеметодыупрочнения.Обкатываниерезьбыроликамизначительно увеличивает прочность ЗРС [46-53].Опыт российских предприятий в обеспечении и повышении надежностидеталей с резьбовой поверхностью, испытывающей значительные нагрузки,24подтверждает экономический эффект и актуальность применения технологииупрочнения высоконагруженных поверхностей ЗРС [49].Семин В.И.
в своей работе акцентировался на разработанную методикурасчета и проектирования оптимальной конструкции ЗРС, исходя из начальныхусловий − заданных диаметральных габаритов, а также возможность анализапрочности и герметичности реального соединения в зависимости от действующихразличных технологических факторов и условий эксплуатации.
Он предложилсовременные конструктивные и технологические способы повышения основныхтехнических характеристик ЗРС на основе результатов широкомасштабныхнатурных испытаний образцов на статическую прочность, на усталость [72, 74].Гержберг Ю.М. в своей работе по предупреждению аварий с БИ прибурении скважин с экстремальным профилем получил результаты расчетовпредельно допустимого радиуса кривизны оси УБТ разного типоразмера [15].Шадрина А.В. рассмотрел процесс передачи энергии силовых импульсовчерез ЗРС БТ как упруго-фрикционной системы.
Провел оценку потерь энергииимпульса на трение в резьбовых соединениях БИ с помощью гистерезисныхдиаграмм и получил упруго-деформирующие характеристики для трех типовсоединений бурильных труб [87].Кузьминых Д.В. изучил методы повышения долговечности ЗРС БИ примногократном свинчивании.
Процесс проведения СПО при подъеме БИ являетсякритическим условием эксплуатации. В зависимости от конкретных горногеологических и технико-технологических условий бурения скважины, величинынагрузок на колонну могут доходить до предельно-допустимых значенийпрочности БТ, что в свою очередь приводит к осложнениям в скважине либовозникновению аварий. В процессе спуска БИ и смонтированного на неминструмента,геофизическойэксплуатационногооборудованияаппаратурывозникаютивнутрискважинногосилысопротивления;препятствующие его нормальному прохождению по стволу скважины, что такжеявляется причиной осложнений и возникновения аварий с ЗРС [31].25Для оценки пределов работоспособности анализируются группы ЗРС путеманализа модели. Затем проводятся физические испытания первой группы ЗРС ванализируемой группе и осуществляется моделирующий анализ первой группы ивторой группы резьбовых соединений, при этом вторая группа не подвергаетсяфизическимиспытаниям.Послемоделированиярезультатыфизическогоиспытания и моделирующего анализа сравниваются для получения факторарабочейхарактеристикидляпервойгруппы.Затемфакторрабочейхарактеристики применяется ко второй группе, и пределы работоспособностиопределяются на основании данного фактора рабочей характеристики [34].Двухупорные резьбовые соединения с высоким передаваемым крутящиммоментом содержит охватываемый элемент, включающий наружную резьбу,внутренний контактный торец, расположенную между наружной резьбой ивнутреннимконтактнымторцомпервуюохватываемуюповерхность,расположенную за последним витком резьбы вторую охватываемую поверхностьи наружный контактный торец [3, 118, 119].Одно из популярных осложнений с БИ − нарушение герметичности.Предложена Беридзе А.С.
модель для повышения усталостной прочности ЗРС,обеспечения высокой герметичности, улучшения работы ЗРС на растяжение иизгиб. Технический результат достигается тем, что в высокогерметичном ЗРСсодержатся внутренние и наружные конические сопрягаемые элементы, накоторых выполнена трапецеидальная резьба, имеющая опорную и закладнуюграни, причем обе резьбовые части имеют общий контур поверхности в видеусеченного конуса, а со стороны меньшего диаметра усеченного конуса выполненгерметизирующий узел, внутренняя и наружная части которого образованыконической радиальной и торцевой уплотнительными поверхностями [12].ВработеСаруеваЛ.А.полученырезультатыэкспериментальныхисследований динамических процессов в ниппельных соединениях бурильныхтруб и установлены закономерности изменения нормальных и касательныхнапряжений в элементах резьбовых соединений [71].26Галушкин А.А.
пытался решить задачу по созданию герметичного ЗРС длятонкостенных труб с одинаковым внутренним и наружным диаметром [14].Метод автоматического контроля износа конических резьбовых соединенийБТ, разработанный авторами: Растуновым А.А., Скрипка В.Л., повышаетнадежность процесса проведения скважин за счет уменьшения вероятностиаварийных ситуаций, вызванных состоянием резьбовых соединений БИ.
Способвключает ввинчивание контролируемой бурильной трубы в контрольные муфту иниппель, возбуждение в теле бурильной трубы акустических колебаний,принимаемых датчиками, установленными на контрольных муфте и ниппеле.Полученные датчиками сигналы обрабатываются, формируется пороговыйсигнал, соответствующий образцовому резьбовому соединению. Сравниваютобработанный сигнал с пороговым сигналом и по результатам сравненияуказанных сигналов делают вывод о пригодности резьбового соединения длядальнейшейэксплуатациибурильнойтрубы.Недостатокэтогометодазаключается в том, что необходимости проведения контроля в цеховых илилабораторных условиях [55, 56].Статистические данные показывают, что 60% всех аварий с БИ связано с ихнедостаточнойстатическойпрочностьюнакручениеициклическойдолговечностью (сопротивлением усталости их элементов) и в большей части –ЗРС [6].Фомин О.И.
рассмотрел усталостное разрушение бурильных труб, егопрогнозированиеипрофилактиканаосновеметодовА.Лубинского,предложенных в АНИ. Он в своей работе напоминает, что для точногомониторинга усталостной прочности БИ необходимо разместить радиометки вЗРС [85].Кучерявый В.И. и Мильков С.Н. в рамках теории случайных величинполучили модель расчета надежности БТ по критерию статической прочности,которая в искривленном стволе скважин подвергается растягивающим иизгибающим нагрузкам. Они в качестве показателя надежности приняли27вероятность ненаступления предельного состояния БИ по условию текучести.Ими было найдено математическое ожидание внешнего диаметра трубы позаданному нормативному показателю надежности, зависящему от отношениязатрат на ее плановую и аварийную замены. Кроме то, они исследоваличувствительность надежности БТ от рассеивания характеристик прочности,нагрузок и размеров для случая, когда исходные величины нормальнораспределены [33].1.5.
Методы измерения и интерпретации случайных вибраций бурильногоинструмента при взаимодействии горных пород с долотомСамыми уязвимыми элементами КНБК являются измерительные приборы,даже вибрации среднего уровня в течение длительного срока снижают период ихэксплуатации в составе забойной телеметрической системы (ЗТС) и роторнойуправляемой системы (РУС).
В своей работе Клозе предлагает оптимизироватьпроектирование КНБК и параметры режима бурения использованием программыанализа динамики БИ на основе данных вибрации, зарегистрированныхмикропроцессором, расположенным в КНБК [116].Исследователь Ален провел статистический анализ данных по 150 долотам29 скважин [128].
Он рассматривал усталостную прочность для определениясреднего ударного ускорения, вызывающего слом или отказ. Результаты анализапоказали, что забойные вибрации сильно зависят от нагрузки на долото искорости вращения БИ. Данные забойных вибраций в реальном временипомогают оператору (бурильщику) изменить параметры бурения для сниженияуровнязабойныхвибрацийисоответственносрокаслужбызабойныхинструментов. Для определения критичной скорости вращения были разработаныразличные прогнозные модели.
Однако, эти модели при изменении забойныхусловий (режимов бурения) не могут прогнозировать параметры вибрации наудовлетворительном уровне [135]. Непосредственный мониторинг и измерение28забойных вибрации дает бурильщику уверенность в принятии решения дляизменения параметров режима бурения пока не устраняется риск сломаинструмента.
Алей подчеркивает, что каждый элемент БИ в зависимости отусловийэксплуатацииимеетразныйусталостныйизноситребуетиндивидуальную программу проведения дефектоскопии. Накопленное времяэксплуатации ЗРС БИ при включенном насосе не является эффективной оценкойуровня наработки ЗРС БИ [78].Автор Ричард указывает, что конструктивные характеристики долот PDCвызывают сильные крутильные вибрации БИ. Значения крутильных вибрацийважны, так как под их воздействием возникают усталостные разрушения [136].Сильныебоковыевибрациимаксимальнойэнергииспособствуютповреждению электромеханических элементов ЗТС, РУС и кабельной линии БИвентильного электробура.
Боковые вибрации могут стать причиной отворота иусталостного разрушения ЗРС БИ и слома резцов долота. Косвенные, измеряемыестанцией ГТИ, поверхностные параметры не всегда соответствуют забойномуповедению КНБК. Поэтому при интерпретации данных забойной вибрацииследует использовать прямые забойные измерения, как считают авторы работы[108].Динамическое поведение КНБК в процессе бурения − сложное явление, невсегда подающееся техническим возможностям моделирования. Для разработкимодели боковых вибраций необходимо изучить затухание вибрации БИ, влияниебурового раствора, граничные условия и частоты возбуждения, его величину иместоположение [103, 109].Существует множество источников, возбуждающих вибрации БИ, такие какдолота,двигатели,гидравлическиестабилизаторыдвигателитакжеинеустойчивостьявляютсяБИ.значительнымиЗабойныеисточникамивозбуждения БИ, т.к.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
