Способ эксплуатации алюминиевых бурильных труб

(19) (11) 4 Е 17/О ТЕНИЯ ИЕВЫХ ьзовано условияет уве ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Куйбышевский политехнический институт им, В.В.Куйбьппева и Всесоюзный научно-исследовательский институт разработки и эксплуатации нефте- промысловых труб(56) Авторское свидетельство СССР В 1166538, кл. Е 2 1 В 17/00, 1983.Авторское свидетельство СССР У 905418, кл. Е 21 В 17/00, 1980.(54) СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИБУРИЛЬНЫХ ТРУБ(57) Изобретение м,б, исппри строительстве скважинях ползучести в них и поз личить ресурс эксплуатационнои долговечности бурильных труб (БТ) . Способ включает сборку БТ в колонну и спуск ее в скважину, Новые БТ в колонне первоначально размещают в зоне скважины с известными температурой и интенсивностью напряженного состоя" ния БТ. После выработки части их ресурса, определяемого эксплуатационными условиями, последовательно осуществляют перестановку БТ в другие зоны, Они характеризуются равной интенсивностью напряженного состояния БТ и увеличивающимся соотношением касательных и нормальных напряжений от действующих на БТ в скважине нагрузок. В противном случае эти пе- В рестановки не учитывают явление ползучести, влекущее эа собой накопление повреждаемости в опасных пределах. 1 табл. 1 ил.1 13646Изобретение относится к эксплуатации алюминиевых бурильных труб в условиях ползучести в скважинах с повышенной температурой и может быть использовано при строительстве скважин.Цель изобретения - увеличение ресурса эксплуатационной долговечности алюминиевых бурильных труб.На чертеже показан график зависимости длительной прочности от температуры и соотношения касательных и нормальных напряжений при постоянной интенсивности напряженного состояния (стендовые испытания для образцов из алюминиевого сплава Д 16 Т).Способ осуществляют следующим образом.Собранные в бурильную колонну трубы спускают в скважину и размещают их в зоне с известными температурой и интенсивностью напряженного состояния, характеризующейся определенным соотношением касательных и нормаль ных напряжений от действующих на бурильные трубы в скважине нагрузок. После отработки назначенного ресурса, определяемого эксплуатационными усло" виями, последовательно осуществляют перестановку бурильных труб в компоновке колонны таким образом, чтобы они оказывались в зонах скважины с интенсивностью напряженного состояния, равной первоначальной, и увели 35 чивающимся при каждой последующей перестановке соотношением касательных и нормальных напряжений.В случае длительной эксплуатации труб в зонах повышенных температур с 40 последующей перестановкой в более нагруженные участки бурильной колонны, отличающиеся увеличением растягивающих нагрузок, снижается их надежность, так как эти перестановки не учитывают явление ползучести в условиях повышенных температур, приводящее к уменьшению срока службы изделий, что влечет за собой накопление повреждаемости в опасных пределах и соответствующее уменьшение несу 50 щей способности труб.Перестановка алюминиевых бурильных труб в новую зону скважин с учетом соотношения с /6 = К при сохранении постоянства интенсивности напряженного состояния, где- величина касательных напряжений от вращающих нагрузок, 6 - величина нормальных6 3 + ВК 2 6;= 6+ Вг где В - параметр нагрузки, определяемый сочетанием касательных инормальных напряжений и величиной эквивалентного напряжения.Относительный остаточный ресурс изделия Р определяется суммированием повреждаемостей, накопленных эа отдельные режимы эксплуатации, характеризуемые параметром К. йВ = ЕД - .С Д,м 1где Е 1 - допускаемая величина накопленной повреждаемости;- порядковый номер режимаэксплуатации при заданном К,й, - накопленная повреждаемостьза 3-й режим эксплуатации,Согласно принципу линейного суммирования повреждаемостей разрушениеизделий происходит при превышениинекоторой величины Е), которая теоретически принимается равной единице,а на практике определяется для конкретного изделия экспериментально.В таблице приведены результатыиспытаний трубчатых образцов из алюминиевого сплава Д 16 Т на длительнуюпрочность при постоянном значенииинтенсивности напряженного состояния,но при различных параметрах К. Данные подтверждены результатами стендовых испытаний на длительную прочность натурных бурильных труб иэ алюминиевого сплава Д 16 Т (чертеж), сплошными линиями показаны результаты аппроксимации экспериментальных данных. Линии 1 и 2 характеризуют предел длительной прочности материала труб при 160 и 180 С соответственно при приложении только растягивающей нагрузки, а линии 3 и 4 при приложении эквивалентной нагрузки при тех же температурах, причем доля касательных напряжений составляет 30% от нормальных напряжений, что 90 2напряжений от растягивающих нагрузок, и последовательном увеличении этого. соотношения позволяет увеличить остаточный эксплуатационный ресурс долговечности.Величина интенсивности напряженного состояния определяется выраже- ниемз 13646соответствует предельному соотношению при бурении с применением забойных двигателей. При одном и том жезначении интенсивности напряженногосостояния б; ресурсбурильных5труб в условиях сложного нагружения(К = 0,3) больше, чем ресурс , приодноосном растяжении (К, = 0), следовательно, предлагаемый способ позволяет снизить расход бурильных трубза счет продления срока их службы.П р и м е р, Используют изделияв виде стандартных бурильных трубразмером 14711 мм из сплава Д 16 Т,работающих в условиях предельных нагрузок.Бурильные трубы помещают в секциибурильной колонны, расположенные натаком расстоянии от забойной компоновки, где отсутствует действие вращающего реактивного момента от турбобура.Условия работы секции характеризуются следующими данными: растягивающая нагрузка Р, = 1222 кН; вращающая нагрузка М = 0; б, = 260 МПа;= О, К, = 01;5; = 260.МПа,При практических расчетах напряженного состояния алюминиевых буриль- З 0ных труб параметр нагрузки В = 4,77,допускаемая величина накопленнойповреждаемости, определенная экспериментально, Е 1 = 0,9,На основании кривой длительнойпрочности для чистого растяжения(кривая 2) при б = 260 ИПа опреде 1 уляют ресурс изделия й и рассчитываютдопускаемый ресурс1, Е 1 = 27 ч. г 0 = 29 ч е = с, + е, = 49 ч В примере ц = 1,8.35 Способ эксплуатации алюминиевыхбурильных труб в зонах скважины сповьппенной температурой, заключающийся в сборке бурильных труб в колонну, в которой новые бурильные трубы первоначально размещают в зоне 45скважины с известными температуройи интенсивностью напряженного состояния бурильных труб и после выработки части ресурса их переставляют вдругую зону скважины, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения ресурса эксплуатационной долговечности, перестановку бурильныхтруб осуществляют последовательно взоны с равной интенсивностью напряженного состояния бурильных труб и 55увеличивающимся соотношением касательных и нормальных напряжений отдействующих на бурильные трубы вскважине нагрузок. Ь а, ==0,74При отработке назначенного ресурса, например ., = 20 ч, определяемого эксплуатационными условиями, накопленная повреждаемость составляет величину Относительный остаточный ресурсизделия характеризуется величиной 0 = Е - йк =О 16 С целью увеличения ресурса после отработки в первом режиме помещают изделие в нижерасположенную секцию бурильной колонны, подверженную действию меньшей растягивающей нагрузки с добавлением вращающего момента. 90 4Условия работы в нижерасположенной секции характеризуются следующими данными: Р = 1025 нК; М == 65,4 МПа; К = 0,3, 6; = 260 ИПа.На основании кривой длительнойпрочности для сложного напряженногосостояния при К = 0,3,(кривая 1),при 6, = 260 ИПа определяют ресурскизделия й 2 и рассчитывают допускаемый ресурсГг 3 = а ГЕ 3 = 180 ч,При выработке полного ресурса в этом режиме в соответствии с относительным остаточным ресурсом П = О, 16 время эксплуатации определяют так: Полный ресурс изделия определяютсуммированием ресурсов в отдельныхрежимах эксплуатации Таким образом, согласно предлагаемому способу эксплуатации ресурс изделия можно продлить враз, что определяется выражением Формула изобретения1364690 К Интенсивность наНапряжение, МПа Темперао тура, С пряженного состояния, ИПа нормальное касательное 250 160 0 25,0 175 24,6 2,46 220 0,1 620 23,6 4,72 0,2 6,65 0,3 870 22,2 0,4 990 8,22 20,55 оставитель В.Р ехред М.Ходани авцова Редакт ректор 0 огулич аз 6324/2 НИИПИ Госпо деламМосква,1130.Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ьЮд Тираж 530 арственного коми зобретений и от 35, Раушская на Подписное ета СССР ытий д, 4/5