Мета роботи - підвищення ефективності буріння свердловин шляхом удосконалення конструкцій елементів компоновки низу бурильної колони . Основні задачі роботи: 1. Аналіз причин руйнування елементів компоновки низу бурильної колони при бурінні нафтових і газових свердловин. 2. Уточнення математичної моделі роботи компоновки низу бурильної колони. 3. Дослідження зміни характеру розподілу напружень між витками різьби конічних замкових різьбових з'єднань. 4. Розробка конструкцій обважнених бурильних труб змінної жорсткості та замкових різьбових з'єднань підвищеної роботоздатності. 5. Дослідження впливу конструктивних чинників обважнених бурильних труб з приварними різьбовими кінцями із різнорідних сталей на опір втомі. 6. Промислова перевірка наукових розробок на підприємствах ВАТ "Укрнафта". ЗМІСТ ВСТУП 4 РОЗДІЛ 1 СУЧАСНИЙ СТАН ВИВЧЕНОСТІ ПРОБЛЕМИ І ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДОСЛІДЖЕНЬ 12 1.1. Аналіз аварій з бурильними колонами при спорудженні глибоких свердловин 12 1.2. Умови роботи з'єднувальних елементів бурильної колони в свердловинах 15 1.3. Вивчення впливу основних чинників на роботоздатність елементів бурильної колони при роторному бурінні 19 1.4. Постановка задач досліджень 31 Висновки до розділу 1 33 РОЗДІЛ 2 ДОСЛІДЖЕННЯ РЕСУРСУ РОБОТИ ЗАМКОВИХ РІЗЬБОВИХ З'ЄДНАНЬ 35 2.1. Методика експериментальних досліджень 35 2.1.1. Конструкції натурних зразків різьбових і зварних з'єднань та вибір дослідницьких стендів 35 2.1.2. Вибір вимірювальних засобів і реєструючого обладнання 42 2.1.3. Методика обробки результатів експериментальних досліджень 42 2.2. Застосування закону збереження і перетворення енергії для опису кривої втомної міцності 46 Висновки до розділу 2 56 РОЗДІЛ З ВИВЧЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ РОБОТИ ЕЛЕМЕНТІВ НИЗУ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ ПРИ РОТОРНОМУ БУРІННІ 58 3.1 Обґрунтування конструкції обважнених бурильних труб змінної жорсткості 58 3.2. Уточнення математичної моделі роботи компоновки низу бурильної колони при роторному бурінні 66 3.3. Дослідження розподілу напружень в небезпечних перерізах елементів компоновки низу бурильної колони 82 Висновки до розділу 3 85 РОЗДІЛ 4 УДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЙ ЕЛЕМЕНТІВ НИЗУ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ 87 4.1. Розробка конструкцій обважнених бурильних труб з замковими різьбовими з'єднаннями підвищеної міцності 87 4.1.1. Обґрунтування і розрахунок геометричних параметрів 87 4.1.2. Експериментальні дослідження напружень на опір втомі замкових різьбових з'єднань 91 4.1.3. Порівняння теоретичних та експериментальних результатів досліджень на опір втомі замкових різьбових з'єднань 95 4.2. Розробка обважнених бурильних труб з приварними різьбовими кінцями 99 4.2.1. Умови експлуатації обважнених бурильних труб при роторному бурінні 99 4.2.2. Розробка елементів конструкції та технології виготовлення 100 4.2.3. Дослідження впливу розвантажувальних канавок на опір втомі зварних з'єднань обважнених бурильних труб 115 4.2.4. Дослідження обважнених бурильних труб з приварними кінцями на довговічність на основі критеріїв механіки руйнування 120 Висновки до розділу 4 131 РОЗДІЛ 5 ПРОМИСЛОВА ПЕРЕВІРКА РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ 133 ОСНОВНІ ВИСНОВКИ 135 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 137 ДОДАТКИ 147