Посібник призначений для студентів, аспірантів і викладачів нафтогазових спеціальностей вищих навчальних закладів, студентів і викладачів нафтових технікумів та спеціалістів підприємств і організацій, які займаються неруйнівним контролем і діагностикою нафтогазового обладнання та інструменту. В ньому викладені результати багаторічних теоретичних та експериментальних досліджень щодо розробки наукових основ створення технічних засобів і технологій неруйнівного контролю та технічної діагностики труб нафтового сортаменту і їх з'єднань в процесі експлуатації. Приведені технічні характеристики найбільш поширених технічних засобів і технології їх застосування ЗМІСТ ВСТУП 3 РОЗДІЛ 1. ВІДМОВИ ТРУБНИХ КОЛОН TA МЕТОДИ ЇХ ПОПЕРЕДЖЕННЯ 11 1.1 Аналіз відмов трубних колон та причин їх виникнення 12 1.1.1 Бурильні труби 14 1.1.2 Обсадні труби 17 1.1.3 Насосно-компресорні труби (HKT) 19 1.2 Стан, перспективи удосконалення і впровадження бурильних, обсадних та насосно-компресорних труб підвищеної міцності і герметичності 22 1.3 Сучасний стан та тенденції розвитку методів і засобів неруйнівного контролю і технічної діагностики трубних колон 27 РОЗДІЛ 2. РОЗРОБКА СПОСОБІВ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ ЕЛЕМЕНТІВ ТРУБНИХ КОЛОН 35 2.1 Фізичні основи акустичних методів неруйнівного контролю 35 2.1.1 Типи акустичних хвиль 35 2.1.2 Властивості акустичних коливань 40 2.1.3 Відбиття і заломлення акустичних хвиль 44 2.1.4 Основні методи акустичного неруйнівного контролю. 53 2.2 Особливості ультразвукового контролю конічних різьб в з'єднаннях бурильних труб 58 2.2.1 Теоретичні дослідження поширення ультразвукових коливань в конічній різьбі 59 2.2.2 Експериментальне визначення оптимальних параметрів контролю різьбових з'єднань труб 77 2.2.2.1 Методика проведення експериментальних досліджень 77 2.2.2.2 Дослідження спрямованості фронту втомної тріщини в різьбовій частині сталевих бурильних труб 84 2.2.2.3 Визначення оптимальних параметрів контролю різьбових з'єднань труб 85 2.2.3 Спосіб підвищення чутливості луно-методу ультразвукової дефектоскопії при контролі бурильних труб 97 2.3 Способи контролю різьбових з'єднань сталевих бурильних труб 97 2.4 Способи контролю різьбових з'єднань обважених бурильних труб 91 2.5 Способи контролю різьбових з'єднань ведучих труб 107 2.6 Способи акустичного контролю гладкої частини труб 111 2.6.1 Дефектоскопія тіла труб 111 2.6.2 Товщинометрія тіла труб 117 РОЗДІЛ 3. ДОСЛІДЖЕННЯ НАПРУЖЕНОГО СТАНУ ТРУБНИХ КОЛОН 127 3.1 Напружено-деформований стан в різьбових з'єднаннях трубних колон 128 3.2 Дослідження особливостей поширення високочастотних гармонічних пружних хвиль в напружено-деформованих тілах циліндричної форми 134 РОЗДІЛ 4. ІНФОРМАТИВНІ ОЗНАКИ, ЩО ХАРАКТЕРИЗУЮТЬ ЯКІСТЬ РІЗЬБОВОГО З'ЄДНАННЯ 146 4.1 Оцінка інформативності та достовірності методів контролю якості різьбових з'єднань 147 4 2 Дослідження щодо вибору інформативних ознак якості різьбових з'єднань 155 4.3 Дослідження способів вимірювання параметрів, ш,о характеризують якість різьбового з'єднання за новими інформативними ознаками 163 РОЗДІЛ 5. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ З РОЗРОБКИ TA УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ І ТЕХНОЛОГІЙ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ РОБОТОЗДА ШОСТІ ТРУБНИХ КОЛОН 167 5.1 Методика проведення промислових та стендових досліджень 168 5.2 Методика проведення досліджень залежності між навантаженнями різьбового з'єднання та параметрами акустичного методу контролю 172 5.3 Методика проведення досліджень з визначення оптимальних параметрів способів контролю якості трубних колон 180 5.4 Промислові та стендові випробування бурильних труб 184 5.5 Дослідження закономірностей зародженні і розвитку корозійно-втомних тріщин в тілі бурильних труб 186 5.6 Встановлення залежності між параметрами акустичного контролю та характеристиками нагзружено-де формованого стану різьбових з'єднань 189 5.7 Визначення оптимальних параметрів способів акустичного контролю якості труб нафтового сортаменту та різьбових з'єднань трубних колон 197 РОЗДІЛ 6. НЕРУЙШВНИЙ КОНТРОЛЬ ЯКОСТІ ЗГВИНЧУВАННЯ РІЗЬБОВИХ З'ЄДНАНЬ ТРУБНИХ КОЛОН 201 6.1 Спосіб контролю якості згвинчування різьбових з'єднань труб із стабілізуючими поясками 201 6.2 Способи контролю якості процесу згвинчування різьбових з'єднань обсадних труб 204 6.3 Способи контролю герметичності різьбових з'єднань 207 6 4 Способи контролю' зусилля затяжки замкових різьбових з єднань бурильної колони 211 6.5 Теоретичні дослідження з підвищення точності вимірювань контактного тиску в різьбових з'єднаннях акустичним методом 219 6.6 Способи акустичного контролю гладкої частини трубних колон 226 РОЗДІЛ 7. ТЕХНІЧНІ ЗАСОБИ TA ТЕХНОЛОГІЇ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ ТРУБ НАФТОВОГО СОРТАМЕНТУ 234 7 1 Стаціонарні дефектоскопічні установки 236 7.1.1 Установка для дефектоскопії різьбової частини бурильних труб в умовах трубної бази 236 7.1.2 Стаціонарна ус тановка "Карпати" Ј ля автоматизованого ультразвукового контролю бурильних труб 239 7.1.3 Комплексна установка БУР-1 245 7.1.4 Автоматична ультразвукова установка БУР- IM 251 7.1.5 Стаціонарна установка "Зонд-СОТ" для автоматизованого комплексного нєруйнівного контролю обсадних труб 253 7.1.6 Автоматизований комплекс нєруйнівного контролю трубних колон (AKHK-I) 259 7.1.7 Система реєстрації та документування результатів проведення контролю нафтогазового інструменту та обладнання акустичним методом 266 7 2 Мобільні засоби для нєруйнівного контролю труб нафтового сортаменту в польових умовах 271 7.2.1 Пересувні дефектоскопічні установки 274 7.2.2 Пересувна установка для комплексного нєруйнівного контролю нафтогазового обладнання та інструменту 286 7.2.3 Технолог ія застосування технічних засобів нєруйнівного контролю труб в умовах бурової 292 7.2.4 Переносні дефектоскопічні установки 298 7.3 Впровадження технічних засобів та технологій нєруйнівного контролю труб 306 7 4 Підвищення ефективності використання засобів нєруйнівного контролю 312 7.4.1 Методика розрахунку циклічної довговічності різьбових з'єднань бурильних колон із заданою вірогідністю неруйнування 319 7.4.2 Визначення періоди1.пості нєруйнівного контролю елементів бурильних колон 332 РОЗДІЛ 8. ЗАХОДИ ІЗ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ ВИКОРИСТАННЯ ЗАСОБІВ НЕРУЙНІВНОГО КОНТРОЛЮ 337 8.1 Система неруйнівного контролю в нафтогазовій галузі 337 8.2 Підготовка та атестація обслуговуючого персоналу 341 8.3 Стандартизація та сертифікація неруйнівного контролю в нафтогазовій галузі 344 ЛІТЕРАТУРА 349 ДОДАТКИ 369