Циклическая прочность замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб большого диаметра

• Автор: Кахадзе, Мераб Жораевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Глава 1. Замковые резьбовые соединения, применяемые в бурильной технике
1.1 Условия эксплуатации бурильной колонны и ее элементов
1.2, Особенности конструкции и методы повышения циклической прочности ЗРС.
Глава 2. Объект исследования, оборудование и методика испытаний
2.1. Объект и цель исследования
2.2. Испытательное оборудование и аппаратура.
2.3. Методика проведения испытаний
Глава 3. Результаты натурных испытаний на усталость образцов утяжеленных бурильных труб с замковым резьбовым соединением
3.1. Испытания образцов с резьбовым соединением типа REG
3.2. Испытания образцов с резьбовым соединением типа NC 5
3.3. Испытания образцов с резьбовым соединением типа NC
3.4 Кинетика развития усталостных трещин
3.5 Влияние “тренировки” на усталостную прочность резьбового соединения УБТ
Глава 4. Расчет напряженно - деформированного состояния и циклической прочности ЗРС
4.1.Оценка напряженного состояния замковых резьбовых соединений бурильных труб
4.2.Расчетная оценка сопротивления ЗРС малоцикловой и многоцикловой усталости.
Выводы.
Список литературы.
В настоящее время, во всем мире, огромное внимание уделяется бурению глубоких и сверхглубоких скважин. При этом, обеспечение работоспособности элементов бурильных колонн, приобретает первостепенное значение, так как стоимость бурильных колонн при таких глубинах, сопоставима со стоимостью всей буровой установки. В современных бурильных конструкциях наиболее слабым элементом являются упорные резьбовые соединения, применяемые в бурильных трубах, утяжеленных бурильных трубах (УБТ), в буровых инструментах и в забойных двигателях. По статистике известно, что 80% всех аварии с замковыми резьбовыми соединениями (ЗРС) связано с их усталостным разрушением или статическом разрушении при кручении. Надо отметить, что стоимость ликвидации аварии, связанных с разрушением ЗРС исчисляется в сотни тысяч долларах, по этому очевидно, что исследование сопротивления усталости замковых резьбовых соединений и изыскание путей его повышения весьма актуальна.
Исходя из вышеизложенного целью, работы является:
1. определение характеристик сопротивления усталости натурных замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб типа 65/8" REG; 7%" REG, NC 56; NC 70, имеющих наружный диаметр 210-240 мм на базе до 107 циклов нагружения;
2. оценка влияния на циклическую прочность зарезьбовой разгружающей канавки (ЗРК), степени затяжки резьбы ЗРС при сборке, характеристик механических свойств конструкционных материалов ЗРС.
Для достижения данной цели, в работе решены следующие задачи исследования:
1. разработать методику и провести натурные циклические испытания ЗРС с ЗРК различной глубины;
2. осуществить численное моделирование напряженного состояния ЗРС и анализ процессов локального деформирования в наиболее нагруженных зонах при сборке ЗРС и в условиях действия эксплуатационных нагрузок;

3. с использованием теории подобия усталостного разрушения выполнить оценку влияния на пределы выносливости ЗРС начальных сборочных напряжений, механических свойств применяемых конструкционных материалов;

При испытании образца 1.4 с амплитудой напряжения аа = 84 МПа отмечено появление асимметрии циклических напряжений. Однако, образец разрушился в зоне захватов вследствие контактной усталости из-за большой концентрации напряжений, возникшей при зажатии образца в испытательной машине. Поэтому для остальных образцов усилие при зажиме было снижено на 25%.Образец, испытанный при о - 12 МПа, прошёл базу N = 107 циклов. Это значение напряжения, а также изгибающий момент М = 63,8кН м, можно считать пределом выносливости серии образцов с резьбой 65/8" REG.
I05 3-Ю5 Ь 3-Ю6 К)7 3-Ю’
Число цик чов N Рис.З 2 Кривые усталости образцов с резьбой 6"5/8 REG
1. Г; ~~ зарождение грешины по м>фте:
2. — полное разрешение по муфте:
• образен прошёл ' U ІОВОЄ ЧИС ЛО циклов
оез зарождения трещины.