Метою дисертаційної роботи є розроблення ефективних методів оцінки довговічності та залишкового ресурсу рухомих eлементів свердловинного обладнання з урахуванням впливу навантажування на накопичення корозійно-втомного пошкодження. Поставлена мета реалізується через вирішення таких завдань: - аналіз та дослідження процесу навантажування рухомих елементів свердловинного обладнання за допомогою удосконалених методик та засобів його оцінки; - оцінка впливу викривленості свердловин на навантаженість бурильних та штангових колон; - поглиблене вивчення та дослідження процесу накопичення втомних і корозійно-втомного пошкодження; - розроблення методів комплексної оцінки впливу навантажування на втомне і корозійно-втомне пошкодження; - експериментальні дослідження закономірностей впливу навантаженості на втомне і корозійно-втомне пошкодження; - розроблення та впровадження у виробництво нових методик і засобів оцінки навантаженості та прогнозування довговічності РЕСО. ЗМІСТ с. ВСТУП 7 РОЗДІЛ 1 15 СТАН ПРОБЛЕМИ ТА ВИБІР НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕННЯ 1. 1. Аналіз аварійності рухомих елементів свердловинного 15 обладнання 1. 1. 1. Відмови бурильних колон 15 1. 1. 2. Відмови колон насосних штанг 18 1. 1. 3. Відмови геофізичного кабелю 24 1. 2. Навантаженість рухомих елементів свердловинного 28 обладнання та методи її оцінки 1. 2. 1. Навантаженість бурильної колони 28 1. 2. 2. Навантаженість колони насосних штанг та методи її ЗО розрахунку 1. 3. Схематизація випадкових процесів навантажування 36 1. 4. Методи підсумовування накопиченого пошкодження при 45 нерегулярному навантажуванні 1. 4. 1. Лінійна гіпотеза підсумовування втомних пошкоджень 45 1. 4. 2. Скоректовані лінійні гіпотези підсумовування втомних 46 пошкоджень 1. 4. 3. Аналіз достовірності гіпотез підсумовування втомних 50 пошкоджень 1. 5. Методи розрахунку довговічності та залишкового 57 ресурсу рухомих елементів свердловинного обладнання 1. 6. Висновки до розділу 1 та постановка задач досліджень 67 РОЗДІЛ 2 69 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ НАВАНТАЖЕНОСТІ ТА ДОВГОВІЧНОСТІ РУХОМИХ ЕЛЕМЕНТІВ СВЕРДЛОВИННОГО ОБЛАДНАННЯ 2. 1. Методика експериментальних досліджень 69 навантаженості бурильної колони при спуско-піднімальних операціях 2. 1. 1. Експериментальне обладнання для вимірювання навантаженості бурильної колони 70 2. 1. 2. Налагодження і тарування обладнання 72 2. 2. Методика експериментальних досліджень навантаженості колони насосних штанг в експлуатаційних умовах 76 2. 2. 1. Обґрунтування методу експериментального визначення навантаженості штангової колони 77 2. 2. 2. Розроблення вдосконаленої конструкції гідравлічного динамографа 82 2. 3. Методика експериментальних досліджень навантаженості геофізичного кабелю при каротажних операціях 90 2. 3. 1. Каротажна тензометрична реєструюча система КТРС-10М 90 2. 3. 2. Методика і засоби експериментальних досліджень індикаторів навантаження для оцінки навантаженості геофізичного кабелю 95 2. 4. Методика та обладнання для експериментальної оцінки параметрів опору втомі елементів бурильної колони 104 2. 4. 1. Методика та обладнання для дослідження бурильних труб на циклічну тріщиностійкість 104 2. 4. 2. Методика та обладнання для дослідження довговічності елементів бурильної колони при багатоступеневому навантажуванні 104 2. 5. Методика експериментальної оцінки параметрів опору корозійній втомі насосних штанг 108 2.6. Висновки до розділу 2 110 РОЗДІЛ 3 112 ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ НАВАНТАЖЕНОСТІ РУХОМИХ ЕЛЕМЕНТІВ СВЕРДЛОВИННОГО ОБЛАДНАННЯ В УСКЛАДНЕНИХ УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ 3.1. Оцінка навантаженості бурильної колони при спуско- 112 піднімальних операціях 3. 2. Оцінка навантаженості колони насосних штанг в 115 експлуатаційних умовах 3. 3. Визначення сил та напружень у насосних штангах на викривленій ділянці свердловини 120 3. 4. Визначення сил та напружень у бурильній колоні на викривленій ділянці свердловини 129 3. 5. Оцінка навантаженості геофізичного кабелю при каротажних операціях 139 3.6. Висновки до розділу 3 146 РОЗДІЛ 4 150 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ НАКОПИЧЕННЯ КОРОЗІЙНО-ВТОМНОГО ПОШКОДЖЕННЯ РУХОМИХ ЕЛЕМЕНТІВ СВЕРДЛОВИННОГО ОБЛАДНАННЯ В УМОВАХ НЕРЕГУЛЯРНОГО НАВАНТАЖУВАННЯ 4.1. Розроблення чотирипараметричного рівняння кривої втоми з урахуванням корозійного чинника 150 4.2. Оцінка пошкоджуючої дії циклів напружень з високою асиметрією 155 4.3. Метод підсумовування корозійно-втомного пошкодження 165 при випадковому навантажуванні 4.4. Розробка методу схематизації випадкового процесу Навантажування 172 4. 5. Дослідження двочастотного процесу навантажування 182 4. 6. Висновки до розділу 4 193 РОЗДІЛ 5 196 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ КОРОЗІЙНО-ВТОМНОГО ПОШКОДЖЕННЯ РУХОМИХ ЕЛЕМЕНТІВ СВЕРДЛОВИННОГО ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ОЦІНКИ ЇХ ДОВГОВІЧНОСТІ ТА ЗАЛИШКОВОГО РЕСУРСУ 5.1. Удосконалена методика обробки результатів 196 експериментальних досліджень з оцінки параметрів кінетичних кривих втоми 5. 2. Метод визначення довговічності та залишкового ресурсу рухомих елементів свердловинного обладнання за результатами експериментальних досліджень з оцінки параметрів кінетичних кривих втоми 205 5. 3. Оцінка навантаженості рухомих елементів свердловинного обладнання за допомогою індикаторів навантаження 210 5. 4. Прогнозування довговічності рухомих елементів свердловинного обладнання з урахуванням експлуатаційної завантаженості 220 5.5. Висновки до розділу 5 231 РОЗДІЛ 6 233 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЯК ОСНОВА РОЗРАХУНКОВО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО МЕТОДУ ОЦІНКИ ДОВГОВІЧНОСТІ РУХОМИХ ЕЛЕМЕНТІВ СВЕРДЛОВИННОГО ОБЛАДНАННЯ 6.1. Дослідження кінетики втомного пошкодження матеріалу 233 бурильних труб при блоковому навантажуванні 6. 2. Дослідження втомної довговічності замкового з'єднання 3-147 бурильних труб при багатоступеневому навантажуванні 243 6. 3. Дослідження кінетики втомного пошкодження індикаторів навантаженості геофізичних кабелів 251 6. 3. 1. Дослідження циклічної тріщиностійкості індикаторів 251 6. 3. 2. Розробка способу кріплення індикаторів 257 6. 3. 3. Визначення розрахункових параметрів кінетичних кривих втоми індикаторів 261 6. 4. Експериментально-розрахункове прогнозування довговічності та залишкового ресурсу насосних штанг 266 6. 5. Висновки до розділу 6 271 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 274 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 279 ДОДАТКИ 306