Метою дисертаційної роботи є підвищення експлуатаційної надійності трубних і штангових колон для буріння та видобування нафти шляхом розроблення ефективних методів оцінки корозійно-втомної довговічності та залишкового ресурсу колон за їх експлуатаційною навантаженістю. Для реалізації поставленої мети потрібно вирішити такі завдання: дослідити сучасний стан проблеми підвищення експлуатаційної надійності трубних і штангових колон для буріння та видобування нафти; дослідити процес навантажування елементів бурильних і штангових колон за допомогою удосконалених методик та засобів його оцінки; оцінити вплив викривленості свердловин на циклічну навантаженість бурильних і штангових колон; дослідити процес накопичення втомного і корозійно-втомного пошкодження в елементах бурильних і штангових колон; розробити методи комплексної оцінки впливу навантажування на втомне і корозійно-втомне пошкодження елементів бурильних і штангових колон. ЗМІСТ с. ВСТУП 6 РОЗДІЛ 1 15 СТАН ПРОБЛЕМИ ТА ВИБІР НАПРЯМКУ ДОСЛІДЖЕННЯ 1. 1. Відмови бурильних колон 15 1. 2. Відмови штангових колон 19 1. 3. Оцінка навантаженості бурильної колони 26 1. 4. Оцінка навантаженості штангової колони 29 1. 5. Методи оцінки довговічності та залишкового ресурсу 32 елементів бурильних і штангових колон 1. 6. Схематизація випадкових процесів навантажування 42 1. 7. Методи підсумовування накопиченого пошкодження за 53 нерегулярного навантажування 1.8. Висновки до розділу 1 та постановка задач досліджень 63 РОЗДІЛ 2 66 МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ НАДІЙНОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ БУРИЛЬНИХ І ШТАНГОВИХ КОЛОН 2. 1. Методика досліджень навантаженості бурильної колони 66 під час спуско-піднімальних операцій 2. 2. Методика досліджень навантаженості штангової колони в 73 експлуатаційних умовах 2. 3. Методика та обладнання для корозійно-втомних 89 досліджень елементів бурильної колони 2. 4. Методика та обладнання для дослідження матеріалів 95 бурильних труб на циклічну тріщииостійкість 2. 5. Методика експериментальної оцінки параметрів опору 100 корозійній втомі насосних штанг 2. 6. Методика експериментальних досліджень індикаторів 102 навантаження 2.7. Висновки до розділу 2 111 РОЗДІЛ 3 113 ДОСЛІДЖЕННЯ ЦИКЛІЧНОЇ НАВАНТАЖЕНОСТІ БУРИЛЬНИХ І ШТАНГОВИХ КОЛОН В УМОВАХ ЕКСПЛУАТАЦІЇ 3.1. Оцінка навантаженості верхньої частини бурильної 113 колони під час спуско-піднімальних операцій 3. 2. Оцінка навантаженості верхньої частини штангової 116 колони в експлуатаційних умовах 3. 3. Оцінка навантаженості бурильної колони на викривленій 122 ділянці свердловини 3. 4. Оцінка навантаженості штангової колони на викривленій 132 ділянці свердловини 3.5. Висновки до розділу 3 141 РОЗДІЛ 4 145 ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАКОНОМІРНОСТЕЙ НАКОПИЧЕННЯ КОРОЗІЙНО-ВТОМНИХ ПОШКОДЖЕНЬ ЕЛЕМЕНТІВ БУРИЛЬНИХ І ШТАНГОВИХ КОЛОН В УМОВАХ НЕРЕГУЛЯРНОГО ІІАВАНТАЖУВАННЯ 4.1. Розробка чотирипараметричного рівняння кривої 146 корозійної втоми елементів бурильної і штангової колони 4. 2. Оцінка пошкоджуючої дії циклів з середніми 150 напруженнями розтягу на довговічність елементів бурильних і штангових колон 4. 3. Метод підсумовування корозійно-втомних пошкоджень в 166 елементах бурильних і штангових колон за випадкового навантажування 4. 4. Удосконалення методу схематизації випадкового процесу 174 навантажування елементів бурильних і штангових колон 4. 5. Дослідження двочастотного процесу навантажування 184 елементів трубних і штангових колон 4.6. Висновки до розділу 4 197 РОЗДІЛ 5 200 РОЗРАХУНКОВО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ МЕТОДИ ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ НАДІЙНОСТІ БУРИЛЬНИХ І ШТАНГОВИХ КОЛОН 5.1. Удосконалена методика обробки результатів 200 експериментальних досліджень кінетики втомного і корозійно-втомного пошкодження елементів бурильних і штангових колон 5. 2. Оцінка залишкового ресурсу елементів бурильних і 208 штангових колон за кінетичними кривими втоми і корозійної втоми 5. 3. Підвищення експлуатаційної надійності бурильних і 213 штангових колон за допомогою індикаторів навантаження 5. 4. Прогнозування довговічності елементів бурильних і 219 штангових колон з урахуванням експлуатаційної навантаженості 5. 5. Висновки до розділу 5 234 РОЗДІЛ 6 236 ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ДЛЯ ПІДВИЩЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНОЇ НАДІЙНОСТІ БУРИЛЬНИХ І ШТАНГОВИХ КОЛОН 6. 1. Дослідження кінетики втомного пошкодження матеріалу 236 бурильних труб за блокового навантажування 6. 2. Оцінка втомної довговічності замкового з'єднання 3-147 246 за багатоступеневого навантажування 6. 3. Дослідження втомної довговічності бурильних труб ТБВ 254 140х11 "Л" за багатоступеневого навантажування 6. 4. Ежспериментально-розрахункове прогнозування 263 довговічності та залишкового ресурсу насосних штанг 6. 5. Дослідження індикаторів навантаженості для підвищення 270 експлуатаційної надійності бурильних і штангових колон 6. 6. Висновки до розділу 6 285 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 288 СПИСОК ВИКОРИСТАІІИХ ДЖЕРЕЛ 293