Мета дисертаційної роботи полягає у забезпеченні надійної експлуатації різьбових з'єднань бурильних труб в складних геологічних і технічних умовах буріння нафтових і газових свердловин шляхом оцінки їх навантаженості і прогнозування довговічності за допомогою індикаторів втоми. Для досягнення поставленої мети необхідно: 1. Створити комп'ютерну модель контактуючих з ніпелем замкового різьбового з'єднання індикаторів для оцінки їх напружено-деформованого стану. 2. Уточнити залежності впливу конструктивних параметрів та умов кріплення індикаторів у різьбовому з'єднанні на їх напружено-деформований стан під дією зовнішніх силових чинників. 3. Розробити різьбові з'єднання обважнених бурильних труб з удосконаленими конструкціями індикаторів втоми. 4. Обгрунтувати методику визначення параметрів кривих втоми індикаторів під час їх випробовування за умов, що відповідають закріпленню у відповідних замкових різьбових з'єднаннях. 5. Розробити методику пришвидшеної оцінки навантаженості різьбових з'єднань обважнених бурильних труб і прогнозування їх довговічності в конкретних умовах проводки свердловини за допомогою індикаторів втоми. 6. Здійснити експериментально-промислову перевірку результатів досліджень. ЗМІСТ ВСТУП 5 РОЗДІЛ 1 ОГЛЯД ЛІТЕРАТУРИ І ПОСТАНОВКА ЗАВДАННЯ 10 1.1. Умови роботи бурильної колони 10 1.2. Аналіз аварійності бурильних колон 14 1.3. Аналіз методів індикації накопичення втомних пошкоджень 20 1.4. Методи оцінки навантаженості елементів бурильної колони в експлуатаційних умовах 24 1.5. Висновки до розділу 1 33 РОЗДІЛ 2 ОБГРУНТУВАННЯ МОДЕЛІ НАПРУЖЕНО- ДЕФОРМОВАНОГО СТАНУ ІНДИКАТОРІВ ВТОМИ 34 2.1. Навантаженість індикаторів втоми та їх напружений стан в згвинченому замковому різьбовому з'єднанні 34 2.2. Оцінка впливу умов монтажу індикаторів в замкових різьбових з'єднаннях на рівень сприйняття ними навантажень 47 2.3. Оцінка впливу конструктивних особливостей індикаторів на їх напружений стан в зоні концентратора 53 2.4. Висновки до розділу 2 58 РОЗДІЛ З НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМОВАНИЙ СТАН ІНДИКАТОРІВ ВТОМИ В ЗАМКОВИХ РІЗЬБОВИХ З'ЄДНАННЯХ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ 60 3.1. Дослідження напруженого стану моделей індикаторів під час монтажу різьбових з'єднань 60 3.2. Дослідження впливу зовнішніх навантажень на напружений стан моделей індикаторів 78 3.3. Експериментальна оцінка адекватності математичної моделі індикаторів та досліджуваного в них напруженого стану 85 3.4. Висновки до розділу 3 99 РОЗДІЛ 4 МЕТОДИКА ОЦІНКИ ПОКАЗНИКІВ ВТОМНОГО РУЙНУВАННЯ ІНДИКАТОРІВ ВТОМИ БЕЗ ЇХ ЗАКРІПЛЕННЯ У ЗАМКОВИХ РІЗЬБОВИХ З'ЄДНАННЯХ 102 4.1. Вплив асиметрії навантаження на характеристики втомного руйнування замкових різьбових з'єднань з індикаторами втоми 102 4.2. Обгрунтування методики випробування на втому індикаторів без їх закріплення в контрольованих різьбових з'єднаннях бурильної колони 112 4.3. Дослідження втомних характеристик індикаторів втоми для замкових різьбових з'єднань 121 4.4. Висновки до розділу 4 129 РОЗДІЛ 5 ОЦІНКА НАВАНТАЖЕНОСТІ ЕЛЕМЕНТІВ НИЗУ БУРИЛЬНОЇ КОЛОНИ ТА ЇХ ДОВГОВІЧНОСТІ ЗА ДОПОМОГОЮ ІНДИКАТОРІВ ВТОМИ 131 5.1. Аналітична оцінка навантаженості елементів низу бурильної колони в експлуатаційних умовах 131 5.2. Методика використання індикаторів втоми з метою пришвидшеної оцінки діючих експлуатаційних навантажень 139 5.3. Експериментально-промислова перевірка результатів досліджень 148 5.4. Висновки до розділу 5 157 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 158 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 161 ДОДАТКИ 176