Науковий вісник НГУ

Втомна міцність різьбових з’єднань насосно-компресорних труб у криволінійних ділянках свердловин

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 1

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Розробка родовищ корисних копалин

Останнє оновлення: 03 лютого 2016

Опубліковано: 03 лютого 2016

Перегляди: 3997

Автори:

Є.І. Крижанівський, член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, професор, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, ректор, професор кафедри нафтогазового обладнання, м. Івано-Франківськ, Україна

В.М. Івасів, доктор технічних наук, професор, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, професор кафедри нафтогазового обладнання, м. Івано-Франківськ, Україна

Р.В. Рачкевич, кандидат технічних наук, доцент, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, доцент кафедри механіки машин, м. Івано-Франківськ, Україна

В.Я. Василишин, кандидат технічних наук, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, асистент кафедри інженерної та комп’ютерної графіки, м. Івано-Франківськ, Україна

Реферат:

Мета. Аналіз напружено-деформованого стану колони насосно-компресорних труб та визначення характеристик втомної міцності її різьбових з’єднань для прогнозування довговічності в обсадженому криволінійному стовбурі свердловини.

Методика. Деформація насосно-компресорної колони та нормальні напруження згину, що при цьому виникають, визначені на основі інтегрування диференціального рівняння пружної осі з крайовими умовами, які залежать від інклінометричних показників свердловини. В якості розрахункової схеми вибрана модель поздовжньо-поперечного згину балки у площині. Зокрема враховувалися радіальна та осьова складові власної ваги, сила розтягу від колони насосно-компресорних труб, що знаходяться нижче ділянки свердловини, яка розглядається, додаткова сила розтягу від стовпа рідини, що перекачується. Також проведені лабораторні дослідження втомної міцності натурних зразків різьбових з’єднань насосно-компресорних труб. Експеримент проводився за регулярного навантаження згином із симетричним циклом напружень.

Результати. У результаті оброблення статистичної інформації по експлуатації насосно-компресорних труб виділені основні причини, види та розподіл по елементах їх відмов. Розроблено метод аналізу напружено-деформованого стану насосно-компресорної колони, що дозволяє визначати характер зміни в часі та величину напружень згину в залежності від зовнішнього навантаження та геометричних характеристик криволінійного стовбура. Отримане двопараметричне рівняння кривої втоми для різьби насосно-компресорних труб із зовнішнім діаметром 89 мм.

Наукова новизна. Встановлено, що, окрім змінної осьової сили, у криволінійній ділянці свердловини колона насосно-компресорних труб може піддаватися впливу як статичних, так і циклічних згинальних моментів. Останні виникають через додаткове зусилля розтягу від ваги стовпа рідини, що діє на приймальний клапан при русі точки підвіски штанг униз. Відзначено, що вказані згинальні моменти можуть бути причиною втомного руйнування насосно-компресорної колони.

Практична значимість. Розроблений метод можна використовувати для розрахунку нормальних напружень та прогнозування втомної довговічності насосно-компресорних труб при їх експлуатації у криволінійних ділянках свердловин.

Список літератури / References:

1. Василишин В.Я. Підвищення працездатності різьбових з’єднань труб нафтового сортаменту: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.05.12 «Машини нафтової та газової промисловості» / Василишин Віталій Ярославович; Івано-Франків. нац. техн. ун-т нафти і газу, 2013. – 20 с.

Vasylyshyn, V.Ya. (2013), “Improving the perfor-mance of threaded pipe connections oil grades”, Abstract of Cand. Sci. (Tech.) dissertation, Machines for Oil and Gas Industry, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine.

2. Новая жизнь треугольной резьбы. Преимущества ис-пользования диффузионных цинковых покрытий для соединения труб нефтяного сортамента / Е. Проскуркин, С. Арустамов, В. Евдокимов [и др.] // Национальная металлургия. – 2007. – № 2. – С. 24–30.

Proskurkin, Ye. Aructamov, S. and Yevdokimov, V. (2007), “Service advantage of zinc diffusion coating for threaded pipe joints”, Natzionalnaya Metallurgiya, no. 2, pp. 24–30.

3. Оцінка впливу коливань колони насосно-компресорних труб на умови роботи різьових з’єднань / С.Ф. Савула, В.Т. Колодій, Є.В. Харченко [та ін.] // Науковий вісник Національного технічного університету нафти і газу. – 2004. – № 2 (8). – С. 116–125.

Savula, S.F., Kolodii, V.T. and Kharchenko, Ye.V. (2004), “Assessment of influence of flow column’s oscillations on work conditions of screw joints”, Naukovyi visnyk Natzionalnoho Tekhnichnoho Universytetu Nafty i Hazu, no. 2 (8), pp. 116–125.

4. Атнагулов А.Р. Прогнозирование технического состояния УЭЦН при эксплуатации с оценкой динамических нагрузок: автореф. дис. канд. техн. наук: 05.02.13 «Машины, агрегаты и процессы» (нефтегазовая отрасль) / А.Р. Атнагулов. – Уфа, 2008. – 24с.

Atnagulov, A.R. (2008), “Prediction of technical state of electro centrifugal pumping equipment with estima-tion of dynamic loads”, Abstract of Cand. Sci. (Tech.) dissertation, Machines, Aggregates and Processes (Oil and Gas Sector), State Oil’s Technical University of Ufa, Ufa, Russia.

5. Ишмурзин А.А. Методика расчета крутящих моментов в трубах и штангах, возникающих при спуске в скважину с пространственным искривлением ствола / А.А. Ишмурзин, Хоанг Тхинь Нян // Нефтегазовое дело. – 2006. – № 1.− С. 2−7.

Ishmurzin, A.A. and Khoang Tkhin Nyan, (2006), “Methodology of calculation of torsional moments in drill pipes and bucket rods, which arise when it lowers in hole with 3D curve of borehole”, Neftegazovoe Delo, no.1, pp. 2–7.

6. Скважинные насосные установки для добычи нефти /[ Ивановский В.М., Дарищев В.И., Сабиров А.А. и др.] – М.: ГУП Изд-во «Нефть и Газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2002. – 824c.

Ivanovskiy, V.M., Darishchev, V.I., Sabirov, A.A., Kashtanov, V. and Pekin, S. (2002), Skvazhennye nasosnye ustanovki dlya dobychi nefti [Wells Pumping Facilities for Extraction of Oil], Oil and Gas, Moscow, Russia.

7. Артим В.І. Підвищення експлуатаційної надійності трубних і штангових колон для буріння та видобування нафти і газу: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня д-ра. техн. наук: спец. 05.05.12 «Машини нафтової та газової промисловості» / Артим Володимир Іванович; Івано-Франків. нац. техн. ун-т нафти і газу, 2010. – 36 с.

Artym, V.I. (2010), “Increase of operation reliability of drill and rod columns for oil and gas drilling and extraction”, Abstract of Dr. Sci. dissertation, Machines for Oil and Gas Industry, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine.

8. Рачкевич Р.В. Прогнозування довговічності бурильної колони в ускладнених умовах буріння свердловини: автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: спец. 05.05.12 «Машини нафтової та газової промисловості» / Рачкевич Руслан Володимирович; Івано-Франків. нац. техн. ун-т нафти і газу, 2006. – 20 с.

Rachkevych, R.V. (2006), “Prediction of drill string fatigue life in abnormal conditions of wells drilling”, Abstract of Ph.D. dissertation, Machines for Oil and Gas Industry, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ivano-Frankivsk, Ukraine.

2015_05_kryzhanivskyi
2016-02-03  530.71 KB  836

• Наступна >