Вдосконалення методів прогнозування довговічності бурильної колони в ускладнених умовах буріння свердловин

Abstract

Дисертацію присвячено прогнозуванню довговічності бурильної колони на основі інформації про її напружено-деформований стан та дефектність. Значну увагу приділено обчисленню напружень, які можуть виникати під час експлуатації бурильної колони у свердловинах, що мають складний профіль. Зокрема, запропоновано метод обчислення зусиль розтягу, що створюються бурильними трубами у криволінійному стовбурі за умови відсутності зосереджених сил, спричинених жорсткістю труб. Розроблено ряд методів, що дали можливість визначати напруження згину та ступінь деформації у будь-якій точці бурильної колони, що знаходиться у криволінійному стовбурі свердловини. Розглянуто випадки як приросту, так і зменшення зенітного кута, а також враховано можливість контакту колони з протилежними стінками свердловини. Окремо проведено аналіз впливу жолобів та каверн на напружено-деформований стан бурильних труб у прямолінійних та криволінійних ділянках свердловини. Інша частина дисертаційної роботи присвячена вдосконаленню існуючих методів прогнозування довговічності елементів бурильної колони. Особливу увагу приділено підходам, які при визначенні залишкового ресурсу опираються на результати як дослідження навантаженості елемента, так і його дефектоскопічного обстеження - С-критерій та К1 - критерій. Це, в першу чергу, зумовлено стрімким розвитком технологій та засобів проведення неруйнівного контролю. По ходу виконання дисертаційної роботи запропоновано експериментальний метод отримання функції К-тарування, яка є необхідною для описання напруженого стану в околі вершини півеліптичної втомної тріщини у перерізі різьби бурильних труб. Запропоновані підходи дали можливість проводити прогнозування довговічності елементів бурильної колони, починаючи від аналізу її напружено-деформованого стану до обчислення кількості циклів навантаження до руйнування або настання певного критичного стану.

Диссертация посвящена прогнозированию долговечности бурильной колонны на основании информации о ее напряженно-деформированном состоянии и дефектности. Предлагаемые подходы дали возможность проводить прогнозирования долговечности элементов бурильной колонны, начиная с анализа ее напряженно-деформированного состояния и заканчивая вычислением количества циклов нагрузки до разрушения, или наступления определенного критического состояния.

The dissertation is concerned with forecasting the durability of a drill column on the basis of the data on its deformation mode and defectiveness. The research foregrounds the methods of calculating the operating stress of a drill column in the boreholes that are intricate in shape. The author suggests a method of calculating the tensile load caused by drill pipes in a curved hole when it is not affected by the concentrated forces arising from the tensile rigidity of pipes. The author has worked out a number of methods determining the bending stress and deformation extent at any point of the drill column in the curved hole of the bore. The gain and the decrease of the inclination angle are investigated, and the possibility of the contact of the column with the opposite hole walls is considered. A special emphasis is given to analysing the influence of ditches and caverns on the deformation mode of drill pipes in straight and curved boreholes. Another chapter of the dissertation deals with improving the existing methods of forecasting the durability of borehole units. Great attention is given to determining the surplus resource based on the results of investigating the tensile stress and defectoscopy -С-criterion and Ki-criterion. First and foremost it is caused by rapid advance in technology, and particularly non-destructive examination methods. The author suggests an experimental method of determining the function of K-taring which is necessary for defining the stress condition in the apex of the semi-elliptical fatiguing crack in the profile of drill pipe threads. The suggested methods give a possibility of forecasting the durability of a borehole by analysing its deformation mode, calculating the number of stress cycles till its critical state or failure.