Комплексный неразрушающий контроль легкосплавных бурильных труб повышенной надежности в процессе их эксплуатации

• Автор: Куликов, Станислав Сергеевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Описание алюминиевых бурильных труб, условия их работы и обзор методов и аппаратуры для их дефектоскопии
1.1 Описание и условия работы алюминиевых бурильных труб
1.2 Способы дефектоскопии алюминиевых бурильных труб
1.3 Выводы
Глава 2 Разработка спускаемого вихретокового сканера для скважинной дефектоскопии
2.1 Простая кольцевая модель для описания процесса в трубе
2.2 Выводы
Глава 3 Разработка комплекса оборудования для УЗК зон трубной резьбы и стабилизирующего пояска
3.1 Разработка и изготовление макетного образца сканера для контроля зоны трубного соединения изнутри
3.2 Поисковые исследования по выбору альтернативных способов УЗК резьбы и пояска, разработка эскизных проектов сканеров для их реализации
3.3 Выводы
Глава 4 Анализ применения дефектоскопов
4.1 Результаты применения вихретокового сканера
4.2 Результаты применения ультразвуковых сканеров УКР-1, УКР-2, УКП-
4.3 Выводы
Заключение
Библиографический список использованной литературы
Приложение №
Приложение №
Приложение №
Приложение №
Приложение №

Введение
Актуальность работы.
В настоящее время в связи с развитием буровых технологий, усложнений условий бурения возрастают цены на буровое оборудование. Среди множества факторов, определяющих технико-экономические показатели проводки и эксплуатации скважии, важное место занимает надежность работы бурового оборудования и инструмента, в частности бурильных труб. Имеющаяся тенденция к увеличению глубины скважин, а также к бурению наклонно-направленных и горизонтальных скважин, которая в свою очередь влечет за собой увеличение стоимости затрат при ликвидации аварий.
Надежность работы бурильных труб определяется правильной эксплуатацией, своевременным контролем и исключением из работы труб, имеющих недопустимые дефекты.
Наиболее эффективными методами в комплексе неразрушающего контроля легкосплавных бурильных труб являются вихретоковый и ультразвуковой методы неразрушающего контроля.
Несмотря на наличие разнообразной аппаратуры для дефектоскопии, существует настоятельная необходимость создания более совершенных приборов и методик. Требуется создать сканирующую аппаратуру, которая позволяла бы получать картинку состояния стенки трубы находящейся в скважине, определять толщину стенки трубы и выделять различные дефекты; необходимо разработать методику и аппаратуру для дефектоскопии неразъемного трубного соединения в зонах конического стабилизирующего пояска и трапецеидальной трубной резьбы на предмет выявления поперечных усталостных трещин. Создание и усовершенствование аппаратуры и методики вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии необходимо для повышения достоверности изучения состояния
легкосплавных бурильных труб, получения информации, пригодной для обоснованной оценки и планирования остаточного ресурса по безаварийной работе данных труб.
Состояние проблемы.
Оборудование на современных буровых эксплуатируется с нагрузкой, близкой к критической. Высокие температуры, напряжения, вибрации, агрессивные среды — все это в совокупности приводит к деградации металла, появлению и развитию несплошностей и в конечном итоге разрушению объекта.
Одним из наиболее ответственных объектов на буровой являются бурильные трубы. Это объясняется тем, что это связующее звено между наземным и подземным буровым оборудованием и выполняет следующие функции: передача вращения ог ротора к долоту; восприятия реактивного момента забойного двигателя; подвода промывочной жидкости к турбобуру при турбинном бурении, к долоту и забою скважины при всех способах бурения; создание нагрузки на долото; подъема и спуска долота, турбобура, телесистемы; проведение вспомогательных работ (проработка, расширение и промывка скважины, испытание пластов, ловильные работы, проверка глубины скважины и т.д.). И как следствие, работа бурильных труб происходит при высоких температурах и давлении, присутствуют вращение и различные экстремальные нагрузки.
Компоновка и вес бурильной колонны существенным образом влияют на технико-экономические показатели проводки скважин, на формирование сил сопротивления и определяют уровень нагрузок на элементы буровой установки.
Алюминиевые сплавы обладают рядом ценных физико-механических свойств, выгодно отличающих их от сталей - основного материала для изготовления бурильных труб.

и на внешней (р = р0 ) поверхности цилиндра. Выражения для фурье-образов вектор-потенциала в этом случае записывается в виде:
Ае = А° + С,/, (Яр), внутри трубы А, =С211(др) + С3К1(др), д = д/Я2 + ]сорр0о, в стенке трубы; (1)
Аа = С4К,(Ар), вне трубы.
Используя соответствующие граничные условия при р= ра и р- рп получим систему линейных уравнений для определения коэффициентов С,, ..., С4. Определив С,, ..., С4, подставив их в (1) и выполнив обратные преобразования Фурье, получим выражение для вектор-потенциала Л2 на контуре измерительного витка:
Ае-А° =^-А2 = хо5{х&)1,(&)!>(Х&ЩО,,9,)<& ;
п п I
Р (г а- г а ■> - №КъМ[К№-011^-ЧКМ)[КЛд) + Г>1М)] _ Р .
2 ,Я, 1 ^(?)_щ((?)] + (х)^(
£) — ^о(£|)^1 С^[|) ~ зЛо(Я)КХ (Хд) <^1 #
Где х = К/Ро> С = 2Р/Я> 8 = р1Я, Ч2 +№2* *1 =(1 + £)*, = (1 + £)?>
4=(Р1-Ро)/ро> Р = рй 4(,)р«ра;
£ — относительная толщина стенки трубы. В формулах (2)—(4) /0, /,, АГ0,
А!, — модифицированные функции Бесселя.
Для расчета относительных годографов сигнала измерительной катушки используется формула:

^отн ~ /Д 14| >