Розробити методику прогнозування довговічності колон бурильних труб для попередження їх відмов, використовуючи результати досліджень закономірностей зношування зовнішньої поверхні бурильних труб в умовах роторного буріння свердловин. Основні завдання наукового дослідження: 1. Проаналізувати існуючі методики прогнозування довговічності колон бурильних труб та способи попередження їх відмов. 2. Створити установку для досліджень зношування сталевих бурильних труб при роторному бурінні в необсаджених стовбурах свердловин. 3. Дослідити сумісний вплив основних чинників, а саме: абразивності гірських порід, контактного тиску, швидкості ковзання, шляху тертя, твердості сталі, мастильної здатності бурових розчинів на величину зносу сталевих замків і бурильних труб. 4. Установити зв'язок масового зносу зовнішньої поверхні елементів бурильної колони з величиною контактних напружень у зоні тертя. 5. Установити залежність між величиною затраченої енергії при бурінні свердловини та величиною масового зносу зовнішньої поверхні бурильної колони. 6. Розробити буровий розчин з підвищеними мастильними властивостями. 7. Розробити методику прогнозування довговічності колон бурильних труб та провести її дослідно-промислову перевірку. ЗМІСТ Перелік умовних позначень, символів, одиниць, скорочень і термінів 5 Вступ 8 1 Сучасний стан проблеми і вибір напряму досліджень 12 1.1. Відмови колон бурильних труб, їх класифікація та причини 12 1.1.1. Відмови колон бурильних труб 12 1.1.2. Причини відмов колон бурильних труб 13 1.2. Фактори, що впливають на довговічність бурильної колони.... 15 1.2.1. Характер обертання бурильної колони і діючі силові фактори 15 1.2.2. Конструктивні і технологічні фактори 26 1.2.3. Вплив середовища 29 1.3. Способи підвищення зносостійкості та довговічності колон бурильних труб ЗО 1.4. Постановка задач досліджень 33 1.5. Висновки з першого розділу 35 2 Методика досліджень 36 2.1. Засоби та умови, необхідні для проведення лабораторних досліджень 36 2.1.1. Необхідні вихідні умови 36 2.1.2. Властивості розробленого бурового розчину 40 2.1.3. Планування експериментів 43 2.1.4. Прилади і міри. Методи вимірювань фізичних величин 46 2.1.5. Порядок обробки результатів експериментів 48 2.2. Методика вивчення впливу контактних напружень на довговічність бурильних труб 49 2.2.1. Методика обробки результатів досліджень 49 2.2.2. Методика прогнозування зносу бурильних труб 50 2 J. Висновки з другого розділу 53 3 Дослідження зносостійкості бурильних труб 54 3.1. Вимірювання фізичних величин 54 3.1.1. Визначення абразивності гірських порід 54 3.1.2. Визначення модуля Юнга гірських порід 54 3.1.3. Визначення параметрів бурових розчинів, навантажень та інших величин 58 3.2. Результати експериментів і їх обробка 62 3.3. Висновки з третього розділу 79 4.Вивчення впливу контактних напружень на довговічність бурильних труб 81 4.1. Вплив контактних напружень на зносостійкість та довговічність сталевих бурильних труб 81 4.2. Встановлення залежності між величиною контактних напружень та масовим зносом сталевих бурильних труб 84 4.3. Застосування виявленої закономірності QQ = /(a,^) 90 4.4. Висновки з четвертого розділу 90 5.Прогнозування довговічності колон бурильних труб 92 5.1. Методика прогнозування довговічності колон бурильних труб 92 5.1.1. Визначення зносу колон бурильних труб за комплексною емпіричною залежністю 92 5.1.2. Розрахунок масового зносу бурильних труб енергетичним способом 97 5.2. Прогнозування довговічності колон бурильних труб 103 5.3. Висновки з п'ятого розділу 114 Загальні висновки 115 Додаток А. Акт впровадження у виробництво методики прогнозування довговічності колон бурильних труб 117 Додаток Б. Довідка 119 Додаток В. Витяг з протоколу № 23 121 Додаток Д. Використані промивні рідини 123 Список використаних джерел 128