LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Гірнича справа → Вдосконалення методів прогнозування довговічності бурильної колони в ускладнених умовах буріння свердловин


ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ






РАЧКЕВИЧ

Руслан Володимирович



УДК622.24.053




ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ПРОГНОЗУВАННЯ ДОВГОВІЧНОСТІ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ В УСКЛАДНЕНИХ УМОВАХ БУРІННЯ СВЕРДЛОВИН




Спеціальність 05.05.12 – Машини нафтової та газової промисловості







А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук







Івано-Франківськ – 2006


Дисертацією є рукопис


Робота виконана у Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу



Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор ІВАСІВ Василь Михайлович, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, директор науково-дослідного інституту нафтогазових технологій, м. Івано-Франківськ.

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор ПЕТРИНА Юрій Дмитрович, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, завідувач кафедри технології нафтогазового машинобудування.

кандидат технічних наук, БУЧИНСЬКИЙМирослав Яремович, закрите акціонерне товариство “Пласт” (м. Полтава), начальник науково-дослідницького центру.

Провідна установа:

Відкрите акціонерне товариство “Український нафтогазовий інститут” (м. Київ).



Захист відбудеться 25.05.2006 р. о __10___ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 20.052.04 в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу за адресою: 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15.



З дисертацією можна ознайомитись у науково-технічній бібліотеці Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу за адресою: 76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15.



Автореферат розісланий 21.04.2006 р.





Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук Корнута О.В.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ


Актуальність теми. Одним із основних напрямків розвитку нафтогазової галузі нашої держави, передбачених Національною програмою “Нафта і газ України до 2010 року”, є підвищення рівнів видобутку вуглеводневої сировини, що досягається шляхом збільшення об’ємів похило-скерованого та горизонтального буріння. Як наслідок, значна кількість свердловин містить нахилені, горизонтальні та криволінійні ділянки з можливими виробками стовбура. Такі умови спричиняють значні поперечні деформації колони бурильних труб і стають причиною втомних відмов її елементів, особливо різьбових з’єднань.

В той же час, сучасні аналітичні методи оцінки напружено-деформованого стану в повній мірі не враховують особливості взаємодії бурильної колони із стінками криволінійних ділянок свердловин. Потребує додаткового вивчення вплив виробок стовбура горизонтальних та криволінійних ділянок свердловин на деформацію та напруження у бурильній колоні від дії власної ваги. Використання положень кінетичної теорії втоми та механіки руйнування дозволить підвищити точність прогнозування довговічності різьбових з’єднань бурильних труб.

Вирішення вказаних задач спрямоване на зменшення аварійності з бурильними колонами та становить актуальність на даний час.

Робота виконана на кафедрі нафтогазового обладнання Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в рамках наступних науково-дослідних робіт: Державна науково-технічна програма ”Ресурс” (постанова Кабінету Міністрів України від 8 жовтня 2004 р. № 1331); тема Д–7-01–П “Наукове обґрунтування створення мобільних установок і інструменту для буріння та ремонту свердловин вантажопідйомністю до 1470 кН” (Державний реєстраційний № 0204U003203); договір 199/02 “Розробка та впровадження СТП по вибору КНБК для буріння похило-спрямованих та горизонтальних свердловин ”ДАТ “Чорноморнафтогаз”; тема Д-9/04-П “Розробка наукових технологій подовження ресурсу та підвищення ефективності роботи нафтогазового обладнання” (Державний реєстраційний № 0104U004087).

Мета і задачі дослідження. Метою даної роботи є вдосконалення існуючих методів оцінки напружено-деформованого стану та довговічності елементів бурильної колони у похило-скерованих та горизонтальних свердловинах за умов жолобо – та каверноутворення.

Для досягнення мети в роботі поставлені наступні задачі:

1) вдосконалити математичні моделі аналізу напружено-деформованого стану бурильної колони у криволінійних ділянках стовбура свердловини; 2) провести аналітичні дослідження впливу виробок необсадженого стовбура свердловини (жолоби, каверни тощо) на напружено-деформований стан бурильної колони; 3) покращити існуючі методи прогнозування довговічності бурильної колони шляхом врахування ступеня пошкодження та напруженого стану її елементів під час експлуатації; 4) вдосконалити методи прогнозування довговічності різьбових з’єднань бурильної колони, враховуючи особливості поширення півеліптичних втомних тріщин; 5) провести апробацію отриманих наукових результатів у промислових умовах.

Об’єкт дослідження – бурильна колона.

Предмет дослідження – напружено-деформований стан та довговічність елементів бурильної колони.

Методи дослідження. При аналізі напружено-деформованого стану бурильної колони в криволінійному стовбурі свердловини за умов каверно- та жолобоутворення використовувалися методи теорії пружності. Для дослідження довговічності елементів бурильної колони застосовувалися методи кінетичної теорії втоми та механіки руйнування. Лабораторні випробування проводили на установках, що забезпечують циклічне навантаження експериментальних зразків. Розрахунки згідно з розробленими математичними моделями проводилися з використанням сучасних програмних пакетів “Waterloo Maple” та “MathCAD”.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вдосконалено інтегральний метод визначення зусилля розтягу, спричиненого власною вагою бурильної колони, яка взаємодіє по всій довжині зі стінкою криволінійної ділянки свердловини.

2. На основі складання та розв’язку диференціальних рівнянь пружної осі, вдосконалено метод оцінки напружено-деформованого стану бурильної колони враховуючи особливості взаємодії труб із стінками криволінійної та прилеглих до неї прямолінійних ділянок свердловини та умови каверно- і жолобоутворення.

3. Вперше науково обґрунтовано доцільність використання С-критерію для прогнозування довговічності різьбових з’єднань бурильної колони.

4. Вперше науково обґрунтовано метод визначення функції К-тарування для розрахунку коефіцієнту інтенсивності напружень перед фронтом поверхневих півеліптичних втомних тріщин в поперечному перерізі різьбових з’єднань бурильних труб, в якому використовуються теоретичні положення механіки руйнування та експериментально визначені параметри кінетики поширення тріщин в натурних зразках різьбових з’єднань бурильних труб.

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані методи оцінки напружено-деформованого стану бурильної колони можуть бути використані для підвищення точності прогнозування її довговічності в ускладнених умовах буріння.

Використання С-критерію та експериментально-аналітичного методу визначення функції К-тарування забезпечують більш точне визначення залишкового ресурсу елементів бурильної колони за результатами дефектоскопічного обстеження їх різьбових з’єднань.

Проведені в роботі теоретичні та експериментальні дослідження використані при розробленні стандарту організації України СОУ 11.2-00153117-033: 2004 “Компоновки низу бурильної колони для