Експрес-оцінювання умов руйнування елементів експлуатованих труб бурильних колон при спуско-підіймальних операціях

Oleg Vytyaz, Roman Hrabovskyi

Анотація


Тривалість спуско-підіймальних операцій у процесі буріння глибоких свердловин складає до 60 % від загального виробничого часу. Експериментально оцінено силовий критерій руйнування металу бурильних труб і замків () та визначено умови, за яких під час спуско-підіймальних операцій можливе руйнування елементів експлуатованих бурильних труб, що містить зовнішню або внутрішню поперечну кільцеву тріщину. Крім того, визначено додаткову умову руйнування елементів експлуатованих бурильних труб за менших від критичного коефіцієнта інтенсивності напружень значень – характеристичну глибину зовнішньої або внутрішньої поперечної кільцевої тріщини, оскільки із незначним збільшенням глибини цієї тріщини коефіцієнт інтенсивності напружень у її вершині швидко зростає до критичних значень  металу труб бурильної колони. Встановлено взаємозв’язок критичних і характеристичних глибин зовнішньої або внутрішньої поперечних кільцевих тріщин у бурильних трубах та замках із вагою бурильної колони. Показано, що внутрішні поперечні кільцеві тріщини під час спуско-підіймальних операцій бурильних колон на глибинах понад 2 км є більш небезпечними, ніж зовнішні, тоді як в інтервалі глибин від 1 км до 2 км більш небезпечними є зовнішні поперечні кільцеві тріщини. Запропоновано експрес-оцінювання умов руйнування елементів експлуатованих бурильних труб, яка дає можливість інтерпретувати результати їх технічного діагностування. 

Ключові слова


умови руйнування бурильних труб; критичний коефіцієнт інтенсивності напружень; критичний розмір зовнішньої або внутрішньої поперечної кільцевої тріщини; характеристична глибина зовнішньої або внутрішньої поперечної кільцевої тріщини

Повний текст:

PDF

Посилання


Pochmurskyi, V. І., Кryzhanivskyi, Ye. І., Іvasiv, V. М. tа іn. Mekhanika ruinuvannia i mitsnist materialiv: dovidnyk. posib. / za zah. red. V.V. Panasiuka, Тоm 10: Mitsnist tа dovhovichnist naftohazovoho obladnannia. Lviv - Іvano-Frankivsk: Fizyko-mekhanichnyi іnstytut іm. H.V. Каrpenka NАN Ukrainy; Іvano-Frankivskyi natsion. tekhn. unt nafty і hazu, 2006, 1193 s.

Lu, S., Feng Y., Luo F., Qin C., Wang X. Failure analysis of IEU drill pipe wash out. International Journal of Fatigue, 2005, Vol. 27, Р. 1360–1365. doi:10.1016/j.ijfatigue.2005.07.012.

Іvasiv, V. М., Hrydzhuk, Ia. S., Yurych А. R. Аnaliz prychyn ruinuvannia elementiv burylnoi kolony. Теkhnolohicheskii аudit i rezervy proizvodstva, 2014, №6/4 (20), S. 15-17.

Luo, S., Wu S. Effect of stress distribution on the tool joint failure of internal and external upset drill pipes, Materials and Design, 2013, Vol. 52, Р. 308-314. doi:10.1016/j.matdes.2013.05.073.

Zhu, X. Dong, L., Tong, H. Failure analysis and solution studies on drill pipe thread gluing at the exit side of horizontal directional drilling. Engineering Failure Analysis, 2013, Vol. 33, Р. 251 – 264. doi:10.1016/j.engfailanal.2013.05.017.

Murthy, G. V. S., Das, G., Das, S. K., Parveen, N., Singh, S.,R. Hardbanding failure in a heavy weight drill pipe. Engineering Failure Analysis, 2011, Vol. 18, Р. 1395-1402. doi:10.1016/ j.engfailanal.2011.03.014.

Macdonald, K. A., Bjune, J. V. Failure Analysis of Drillstrings. Engineering Failure Analysis, 2007, Vol. 14, Is. 8, P. 1641 - 1666, doi:10.1016/j.engfailanal.2006.11.073.

Li, F. P., Liu, Y. G., Wang, Y. Piecing Failure Analysis of Drill Pipe Upset. Advanced Materials Research, 2011, Vol. 314 - 316, Р. 1210 - 1213, doi:10.1016/j.engfailanal.2011.06.018.

Zamani, S. M., Hassanzadeh-Tabrizi, S. A., Sharifi, H. Failure Analysis of Drill Pipe: A Review. Engineering Failure Analysis, 2016, Vol. 59, Р. 605-623, doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.10.012.

Moradi, S., Ranjbar, K. Experimental and Computational Failure Analysis of Drillstrings. Engineering Failure Analysis, 2009, Vol. 16, Is. 3. – P. 923-933, doi:10.1016/j.engfailanal.2008.08.019.

Аrtym, V. І., Yatsyniak, І. І., Hrytsiv, V. V. [tа іn.] Аnaliz koroziino-vtomnych ruinuvan еlementiv burylnoii коlony. Rozvidka tа rozrobka naftovykh і hazovykh rodovyshch, 2012, № 2 (43), S. 197-202.

Fridman, Ya. B. Mekhanicheskiie svoistva mеtalov. Mеkhanicheskiie ispytaniia. Коnstruktsionnaia prochnost: u 2 t., М.: Маshynostroieniie, 1974, Т. 2, s. 368.

Raschioty i ispytaniia nа prochnost. Меtody mekhanicheskikh ispytanii metallov. Оpredeleniie kharakteristik treshchinostoikosti (viazkosti razrusheniia) pri staticheskom nahruzhenii. HОSТ 25.506-85 – М.: Izd-vо standartov, 1985, 62 s.

Dmytrach, І. M., Тоt, L., Bilyi, О. L., Syrotiuk, А. М., Меkhаnіkа ruinuvаnnia і mitsnist materialiv: dovidnyk. posib. / za zah. red. V. V. Panasiuka, Тоm 13: Pratsezdatnist materialiv і elementiv konstruktsii z hostrokinzevymy kontsentratoramy napruzhen, Lviv: СPОLОМ, 2012, 316 s.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Похмурський, В. І.  Механіка руйнування і міцність матеріалів: довідн. посіб. / за заг. ред. В. В. Панасюка. – Том 10: Міцність та довговічність нафтогазового обладнання / В. І. Похмурський, Є. І. Крижанівський, В. М. Івасів та ін. – Львів - Івано-Франківськ: Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України; Івано-Франківський націон. техн. ун–т нафти і газу, 2006. – 1193 с.
  2. Lu, S. Failure analysis of IEU drill pipe wash out / S. Lu, Y. Feng, F. Luo, C. Qin, X. Wang // International Journal of Fatigue. – 2005. – Vol. 27. – Р 1360–1365 doi:10.1016/j.ijfatigue.2005.07.012.
  3. Івасів, В. М. Аналіз причин руйнування елементів бурильної колони / В. М.  Івасів, Я. С.  Гриджук, А. Р.  Юрич // Технологический аудит и резервы производства. – 2014. – №6/4 (20). – С. 15-17.
  4. LuoS. Effect of stress distribution on the tool joint failure of internal and external upset drill pipes / S. Luo, S. Wu // Materials and Design. – 2013. – Vol. 52. – Р 308-314. –    doi:10.1016/j.matdes.2013.05.073.
  5. Zhu, X. Failure analysis and solution studies on drill pipe thread gluing at the exit side of horizontal directional drilling / X. Zhu, L. Dong, H. Tong // Engineering Failure Analysis. – 2013. – Vol. 33. – Р 251-264. – doi:10.1016/j.engfailanal.2013.05.017.
  6. Murthy, G. V. S. Hardbanding failure in a heavy weight drill pipe / G. V. S. Murthy, G. Das, S. K. Das, N. Parveen, S. R. Singh // Engineering Failure Analysis. – 2011. – Vol. 18. – Р 1395-1402. – doi:10.1016/ j.engfailanal.2011.03.014.
  7. Macdonald, K. A. Failure analysis of drillstrings. / K. A.  Macdonald, J. V.  Bjune // Engineering Failure Analysis. – 2007. – Vol. 14, Is. 8. – P 1641-1666. – doi:10.1016/j.engfailanal.2006.11.073.
  8. Li, F. P. Piecing Failure Analysis of Drill Pipe Upset / F. P.  Li, Y. G.  Liu, Y. Wang // Advanced Materials Research / 2011. – Vol. 314-316. – Р. 1210-1213. – doi:10.1016/j.engfailanal.2011.06.018.
  9. Zamani, S. M. Failure analysis of drill pipe: A review / S. M.  Zamani,  S. A.  Hassanzadeh-Tabrizi,  H.  Sharifi  // Engineering  Failure  Analysis.  –  2016. – Vol. 59. – Р. 605-623. –  doi: 10.1016/j.engfailanal.2015.10.012.
  10. Moradi, S. Experimental and computational failure analysis of drillstrings / S. Moradi, K. Ranjbar // Engineering Failure Analysis. – 2009. – Vol. 16, Is. 3. –P. 923-933. – doi:10.1016/j.engfailanal.2008.08.019.
  11. Артим,  В. І. Аналіз корозійно-втомних руйнувань елементів бурильної колони / В. І.  Артим, І. І.  Яциняк, В. В.  Гриців [та ін.] // Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. – 2012. – № 2 (43). – С. 197-202.
  12. Фридман, Я. Б. Механические свойства металлов. Механические испытания. Конструкционная прочность: у 2 т. / Я. Б. Фридман. – М.: Машиностроение, 1974. – Т. 2. – с. 368.
  13. Расчеты и испытания на прочность. Методы механических испытаний металлов. Определение характеристик трещиностойкости (вязкости разрушения) при статическом нагружении. ГОСТ 25.506-85 – М.: Изд-во стандартов, 1985. – 62 с.
  14. Дмитрах, І. М.  Механіка руйнування і міцність матеріалів:  довідн.  посіб.  / За  заг.  ред.  В. В. Панасюка. – Том 13: Праце­здатність матеріалів і елементів конструкцій з гострокінцевими концентраторами напружень / І. М.  Дмитрах, Л.  Тот, О. Л.  Білий, А. М.  Сиротюк. – Львів: СПОЛОМ, 2012. – 316 с.




DOI: https://doi.org/10.20998/10.20998/2413-4295.2017.07.05

Посилання

  • Поки немає зовнішніх посилань.