автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Комплексный неразрушающий контроль легкосплавных бурильных труб повышенной надежности в процессе их эксплуатации

Куликов Станислав Сергеевич

На правах рукописи

Комплексный неразрушающий контроль легкосплавных бурильных труб повышенной надежности в процессе их эксплуатации

Специальность 05.11.13. - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий.

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва, 2010 г.

004610721

Работа выполнена в Московском государственном университете приборостроения и информатики

Научный руководитель:

Шкатов П.Н. доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Покровский А.Д. доктор технических наук, профессор

Кирпичев А.А. кандидат технических наук

Ведущая организация ЗАО «НИИИН» МНПО СПЕКТР»

Защита состоится "23" июня 2010 г. в 12™ часов на заседании диссертационного совета Д 212.119.01 в Московском государственном университете приборостроения и информатики по адресу: 107996, г. Москва, Стромынка, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета. Автореферат разослан "21" мая 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

В.В.Филинов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1. Актуальность.

В настоящее время в связи с развитием буровых технологий, усложнений условий бурения возрастают цены на буровое оборудование. Среди множества факторов, определяющих технико-экономические показатели проводки и эксплуатации скважин, важное место занимает надежность работы бурового оборудования и инструмента, в частности бурильных труб. Имеющаяся тенденция к увеличению глубины скважин, а также к бурению наклонно-направленных и горизонтальных скважин, которая в свою очередь влечет за собой увеличение стоимости затрат при ликвидации аварий.

Надежность работы бурильных труб определяется правильной эксплуатацией, своевременным контролем и исключением из работы труб, имеющих недопустимые дефекты.

Наиболее эффективными методами в комплексе неразрушающего контроля легкосплавных бурильных труб являются вихретоковый и ультразвуковой методы неразрушающего контроля.

Несмотря на наличие разнообразной аппаратуры для дефектоскопии, существует настоятельная необходимость создания более совершенных приборов и методик. Требуется создать сканирующую аппаратуру, которая позволяла бы получать картинку состояния стенки трубы находящейся в скважине, определять толщину стенки трубы и выделять различные дефекты; необходимо разработать методику и аппаратуру для дефектоскопии неразъемного трубного соединения в зонах конического стабилизирующего пояска и трапецеидальной трубной резьбы на предмет выявления поперечных усталостных трещин. Создание и усовершенствование аппаратуры и методики вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии необходимо для повышения достоверности изучения состояния легкосплавных бурильных труб, получения информации, пригодной для обоснованной оценки и планирования остаточного ресурса по безаварийной работе данных труб.

1.2. Состояние проблемы.

Оборудование на современных буровых эксплуатируется с нагрузкой, близкой к критической. Высокие температуры, напряжения, вибрации, агрессивные среды - все это в совокупности приво-ит к деградации металла, появлению и развитию несплошностей и в конечном итоге разрушению объекта.

Одним из наиболее ответственных объектов на буровой являются бурильные трубы. Это объ-;няется тем, что это связующее звено между наземным и подземным буровым оборудованием вы-элняет следующие функции: передача вращения от ротора к долоту; восприятия реактивного мо-ента забойного двигателя; подвода промывочной жидкости к турбобуру при турбинном бурении, к элоту и забою скважины при всех способах бурения; создание нагрузки на долото; подъема и спус-1 долота, турбобура, телесистемы; проведение вспомогательных работ (проработка, расширение и эомывка скважины, испытание пластов, ловильные работы, проверка глубины скважины и т.д.). И ш следствие, работа бурильных труб происходит при высоких температурах и давлении, присутст-дот вращение и различные экстремальные нагрузки.

Компоновка и вес бурильной колонны существенным образом влияют на технико-юномические показатели проводки скважин, на формирование сил сопротивления и определяют ювень нагрузок на элементы буровой установки.

Алюминиевые сплавы обладают рядом ценных физико-механических свойств, выгодно отли-иощих их от сталей - основного материала для изготовления бурильных труб.

К таким свойствам труб из алюминиевых сплавов следует отнести: низкий удельный вес; поденное значение модулей продольной упругости и сдвига; технологичность при изготовление >уб экструзией; коррозионную стойкость в агрессивной среде и в первую очередь, в НгБ и СОг; не-1гнитные и виброгасящие свойства; высокое облегчение в растворах различной плотности; легкая збуриваемость (т.е. возможность разрушения долотами и фрезами). Эти свойства определяют ос->вную эффективность применения легкосплавных бурильных труб в составе бурильных колонн >и проводке скважин на нефть и газ. Разрушения такого объекта приводит к тяжелым последстви-1.

Наиболее велика опасность разрушения по основному телу трубы и в зоне неразъемного убного соединения. Помимо температурного воздействия и изгибающих усилий, они испытывают |Шлнительные знакопеременные напряжения в процессе бурения и подвергаются повышенной ррозии эрозии вследствие использования в агрессивных средах.

В результате воздействия всех этих факторов в легкосплавных бурильных трубах, возникают нарушения сплошности металла в виде различных дефектов и трещин. Для предотвращения подобных разрушений применяют технологию защиты основного тела путем увеличения основного тела трубы за счет протекторного утолщения, для защиты неразъемного резьбового соединения применяется технология увеличения длины бурильного замка за счет конического стабилизирующего пояска, данные трубы называются легкосплавными бурильными трубами повышенной надежности (ЛБТПН). Применение вышеупомянутых видов технологий показало высокую эффективность, и позволило существенно повысить их эксплуатационную надежность. Однако практика эксплуатации ЛБТПН выявила факт возникновения и развития усталостных трещин в зонах трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска, а так же появление различного рода дефектов в зоне основного тела трубы. Существующими средствами неразрушающего контроля (НК) дефекты в зонах трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска не выявляются из-за отсутствия непосредственного доступа к разрушающемуся участку алюминиевой части трубы находящейся под стальным замком.

А так же для обеспечения бездефектной эксплуатации и повышения надежности использования ЛБТПН необходимо проводить своевременную и полную дефектоскопию основного тела трубы. Существующие аналоги позволяют проводить неразрушающий контроль лишь в условиях ремонтных баз, а так же требуют значительных временных затрат на оценку состояния. Использование существующих аналогов для проведения НК непосредственно на буровых предприятиях зачастую затруднительно или полностью невозможно ввиду отсутствия условий для проведения неразрушающего контроля, например на дальних буровых.

1.3. Цель работы и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является повышение эффективности оценки технического состояния легкосплавных бурильных труб нефтегазовой отрасли в процессе эксплуатации на основе разработки современной сканирующей аппаратуры вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии с расширенными функциональными возможностями. Основные задачи исследований:

• выбрать совокупность методов и схем неразрушающего контроля легкосплавной бурильной трубы в процессе ее эксплуатации;

• разработать математические модели для описания физических процессов в процессе контроля бурильной трубы;

• провести исследование различных схем возбуждения и считывания информации при вихретоковой дефектоскопии тела бурильной трубы и измерения ее геометрических параметров;

• исследовать влияние мешающих факторов при вихретоковой дефектоскопии бурильных труб и определить способы их подавления;

• разработать конструкцию и определить параметры вихретоковых преобразователей с повышенной селективной чувствительностью к характерным дефектам, развивающимся в процессе эксплуатации бурильных труб;

• разработать вихретоковые средства НК алюминиевых бурильных труб в процессе каротажа;

• исследовать выявляемость усталостных дефектов в неразъемном соединение в зоне трубной резьбы и стабилизирующего пояска на основе ультразвукового метода НК различными схемами про-звучивания;

• разработать методики контроля трубной резьбы и зоны пояска, а также соответствующие макеты сканирующих устройств для реализации УЗК-контроля труб находившихся в эксплуатации при профилактических работах;

• разработать ультразвуковые средства НК неразъемного соединения алюминиевой бурильной трубы.

1.4. Методы исследования:

Теоретические исследования выполнены на основе математического моделирования методом конечных элементов с использованием программной среды А№У8 на ПК. В экспериментальных исследованиях применялись стенды, обеспечивающие перемещение вихретоковых и ультразвуковых преобразователей в различных направлениях. При исследованиях взаимодействия вихретокового преобразователя с образцом ЛБТПН использовалась сертифицированная компьютерная система

«Комвис JIM». В исследованиях при использовании вихретокового сканера использовался сертифицированный дефектоскоп «ЗОНД ВД-96». В исследованиях при использовании ультразвуковых сканеров использовался сертифицированный дефектоскоп УДС2-52 «ЗОНД-2». Достоверность результатов подтверждена сопоставлением теоретических расчетов с результатами экспериментов.

1.5. Научная новизна работы заключается в следующем:

• разработана расчетная модель, на основе метода конечных элементов, для анализа электромагнитного взаимодействия вихретокового преобразователя, расположенного во внутренней полости алюминиевой части трубы, с дефектами типа трещин;

• теоретически и экспериментально исследована функция распределения электромагнитного поля в ближней и дальней зонах при возбуждении вихревых токов короткой возбуждающей катушкой, размещенной соосно с контролируемой трубой в ее внутренней полости, позволившая определить оптимальную зону установки измерительных катушек;

• теоретически и экспериментально исследовано взаимодействие различных конфигураций ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) с зоной неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы, что позволило определить оптимальные зоны установки ПЭП для получения удовлетворительного сигнала от дефектов с минимальной величиной мешающих сигналов;

• определена группа ПЭП для контроля различных зон неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы на предмет выявления поперечных усталостных трещин, на основе которых сформулированы технические требования для изготовления УЗ сканеров для контроля зоны неразъемного трубного соединения;

• определены близкие к оптимальным конструктивные параметры первичных преобразователей и режимов контроля, для выявления трещин различной ориентации, измерения толщины стенки в основном теле трубы вихретоковым методом и выявления усталостных трещин в зоне неразъемного трубного соединения ультразвуковым методом.

1.6. Практическая ценность работы заключается в том, что:

• Разработан высокоэффективный вихретоковый преобразователь, обеспечивающий надежное ^явление трещин различной ориентации и коррозионных поражений, как с внутренней, так и с чешней стороны трубы находящейся в эксплуатации;

Разработаны сканеры УКР-1, УКР-2, УКП-1 для УЗК зоны неразъемного трубного соедине-ш алюминиевой бурильной трубы, зон трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска, 1К с наружной, так и с внутренней стороны трубы;

Разработаны методики ВТ и УЗ контроля алюминиевой бурильной трубы, позволяющие продать неразрушающий контроль сканерами «Труботест ВД - 2008», УКР-1, УКР-2, УКП-1, разра-)танными на основе приведенных результатов работ.

1.7. Реализация и внедрение результатов работы:

Результаты работы использованы при создании макетного образца вихретокового сканера Груботест ВД - 2008» выпущенного научно- учебным центром «КАСКАД» при Московском го-■дарственном университете приборостроения и информатики. К настоящему времени макет скане-i прошел испытания в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» в г. Мегион и находится на доработке в ОО «Нефтегазгеофизика» для проведения совместных испытаний комбинированного прибора для важинной дефектоскопии;

Результаты работы использованы при создании ультразвуковых сканеров УКР-1, УКР-2, Ш-1 выпускающихся ЗАО «Фирма «ЗОНД». К настоящему времени данные сканеры проходят [ытную эксплуатацию в условиях производственных подразделений компании Weatherford в г. шневартовск и в г. Ноябрьск при содействии ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» в г. Мегион и ЭО «Сервисная буровая компания» в г. Ноябрьск.

1.8. Апробация работы.

Основные результаты работы доложены и обсуждены на XVI Российской конференции по не-зрушающему контролю и диагностике (г. Нижний Новгород, 2008 г.), на 7-ой Международной вы-авке и конференции «Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности» [осква, 2008 г.), на XVIII международном научно-техническом семинаре «Современные технологии :адачах управления, автоматики и обработки информации» (г. Алушта, 2009 г.), на Международной

научно-технической конференции «Информационные технологии в науке, технике и образовании» Таба, Египет, 2009 г.).

1.9. Публикации.

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, две из которых в журналах, призна ных ВАК научными изданиями по профилю защищаемой диссертации («Фундаментальные и пр хладные проблемы техники и технологии» и «Приборы»). Список опубликованных работ приведен автореферате.

1.10. Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа изложена на 110 страницах машинописного текста, иллюстрируе ся 54 рисунками и состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 100 наименован! и 5 приложений.

1.11. Основные положения и результаты, выносимые на защиту

- Разработанная расчетная модель, на основе метода конечных элементов, для анализа эле тромагнитного взаимодействия вихретокового преобразователя с алюминиевой частью трубы, ра положенного с внутренней стороны, при наличии дефектов типа трещин;

- Методика выявления трещин расположенных, как с наружной, так и с внутренней стороны основном теле алюминиевой бурильной трубы вихретоковым преобразователем, расположенным ее внутренней полости;

- Разработанные сканирующие устройства Труботест ВД - 2008, УКР-1, УКР-2, УКП-1, п зволяющие комплексно обследовать техническое состояние алюминиевой бурильной трубы i стальным замком в зонах основного тела трубы, трубной резьбы и стабилизирующего пояска, i предмет появления различного рода дефектов в алюминиевой части.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и следования и решаемые задачи, указаны наиболее важные научные результаты и приведены осно ные положения, представляемые к защите.

В первой главе представлен обзор, в котором подробно рассмотрено описание и условия р боты алюминиевых бурильных труб, а так же способы дефектоскопии алюминиевых бурильнь труб.

Легкосплавные бурильные трубы, - это бурильные трубы сборной конструкции, то есть тага у которых тело трубы, из алюминиевого сплава соединено с замковыми стальными деталями (ни пелем или муфтой) с помощью трубной резьбы ГОСТ 23786-79. Наиболее распространенные, э легкосплавные трубы повышенной надежности из алюминиевых сплавов 1953Т1 и Д16Т со стал ными замками 3JIKA-178. Легкосплавные бурильные трубы собраны с замковыми деталями с пом щью трубной трапецеидальной резьбы ТТ138Х5,08X1:32 по ГОСТ 5286-75. Данное соединение тр бы с замком неразъемное и должно работать в течение всего срока службы бурильной трубы.

Основные причины поломки алюминиевых бурильных труб является разрушение алюмини вого сплава в основном сечение трубы ,а так же в зоне неразъемного трубного соединения. Разруш ние в основном вызывается утонением стенки в основном теле трубы, одной из первопричин, вс никновения является коррозия, эрозия и абразивный износ. Второй зоной разрушения является 30i неразъемного трубного соединения, состоящая из зоны трубной резьбы и зоны конического стабил зирующего пояска, первопричиной данного рода разрушения происходит в следствие возникшее™ усталостных трещин, возникающих в следствие знакопеременных нагрузок. Эти повреждения мог приводить к полной потере прочности и разрушению. Локализация коррозионного разрушения дел ет его эквивалентным концентратору с острым надрезом, что в наиболее напряженных участках сп собствует образованию трещин и разрушению конструкции.

Существовавшие технические средства неразрушающего контроля не позволяли решить и лый ряд важных вопросов существенных для достижения требуемой эффективности применен] дефектоскопии при обследовании алюминиевой бурильной трубы и алюминиевой бурильной тру( повышенной надежности.

Необходим малогабаритный спускаемый дефектоскоп, способный работать в условиях ске жины, обследовать алюминиевую бурильную колону без подъема на дневную поверхность.

Необходим так же прибор для детального изучения алюминиевой бурильной трубы в зоне н

разъемного трубного соединения в части трубной резьбы и зоны конического стабилизирующего пояска на предмет выявления усталостных трещин, помогающий своевременно и обосновано отбраковывать трубы с недопустимыми дефектами.

Во второй главе сформулирована постановка задачи и рассмотрена схема исследований основного тела алюминиевой бурильной трубы вихретоковым методом.

Приведено решение математически поставленной задачи для контроля вихретоковым преобразователем (ВТП) при контроле алюминиевой бурильной трубы изнутри.

Внешний радиус трубы равен р, внутренний р0, радиус токового витка равен Я, радиус измерительного — р. Расстояние между токовым и измерительным витками равно : .

Задача решалась методом интегрального преобразования Фурье-Бесселя с ядром в виде функции Бесселя первого порядка с учетом граничных условий, как на внутренней (р = /?,), так и на внешней (р = р„) поверхности цилиндра. Выражения для фурье-образов вектор-потенциала^ в стенке трубы в этом случае записывается в виде:

А, = с2/, (яр) + СУКХ (др), д = ^Л2+ 1соцаа,; (1)

где ] = Л - параметр интегральных преобразований, со - круговая частота, рй - магнитная постоянная, /,- модифицированная функция Бесселя 1-го рода 1-го порядка, К, - модифицированная функция Бесселя 2-го рода 1-го порядка.

В методике расчета чувствительности вихретоковых преобразователей мы рассматриваем чувствительность Ч, к толщине стенки трубы. В соответствии с общим определением чувствительности имеем:

(1 + 1т и оши) 1т и, + Ие и „ „ 1*е и, ,

Ц , =1-—оши/_-_

(1 + 1т(/0„,„)2 + (Ие • '

На основе приведенного решения предварительные эксперименты показали, что информация о наличии дефектов может быть получена путем измерения реакции вихревых токов измерительной катушкой, размещенной во внутренней полости контролируемой трубы, так, чтобы ее ось была перпендикулярна контролируемому участку. При этом возбуждающая катушка размещается соосно с эубой и смещается относительно измерительной катушки на величину X. При такой схеме контро-I достигается ослабление влияния скин-эффекта. При ее практической реализации потребуется ска-ирование измерительной катушки по угловой координате. Сканирование целесообразно заменить (¡пользованием матрицы измерительных катушек, что схематично показано на рис. 1.

Для выбранной схемы контроля необходимо определить рабочую частоту £ расстояние X ежду возбуждающей и измерительной катушками, размеры обеих катушек. Размеры возбуждающи катушки выбираются из конструктивных соображений.

Внешний диаметр измерительной катушки выбирается так, чтобы, с одной стороны, обеспечь максимально возможную ее электромагнитную связь с металлом катушки, а с другой стороны, 5еспечить ее свободное перемещение вдоль оси трубы. Как показывает опыт, для свободного пере-ещения ВТП во внутренней полости трубы коэффициент заполнения должен составлять величину г более 0,7...0,8.

Диаметр измерительных катушек должен определяться в соответствии с зоной искажения ¡ектромагнитного поля, возникающей под влиянием дефектов, а их расстояние до возбуждающей пушки определяется расчетом.

Для определения оптимизируемых параметров и получения выходных характеристик ВТП хледовались искажения электромагнитного поля, обусловленные наличием дефектов типа трещин коррозионных поражений, развивающихся как с внутренней, так и наружной поверхностей.

В связи с этим был проведен ряд расчетов при помощи математического моделирования петляющий установить возможность применения вихретокового метода неразрушающего контроля ш скважинной дефектоскопии ЛБТ. И установления наиболее подходящих параметров при контро-: ЛБТ изнутри.

На рис. 2 представлена расчетная геометрическая модель, включающая контролируемый объ-

ект 1, возбуждающую катушку 2 и измерительную катушку 3. Ось измерительной катушки 3 размещена на расстоянии X от плоскости возбуждающей катушки. Возбуждающая катушка, исходя из необходимого значения имела наружный диаметр Окн= 100 мм. Ее внутренний диаметр Окв был выбран равным 90 мм, а ее длина Ьк—10 мм. Рассматривалось влияние в теле трубы дефектов с ее наружной или внутренней стороны. Дефекты имитировались кольцевой проточкой с длиной £=15 мм и глубиной Ь (двумерная модель) и продольной трещина (трехмерная модель) с длиной Е и глубиной Ь. В процессе расчетов варьировались: тип дефектов, их глубина Ь, расстояние X между катушками, рабочая частота С

Расчеты проводились методом конечных элементов на базе программного пакета ЛЫЗУБ. В процессе расчетов в диапазоне частот Г вычислялось изменение радиальной составляющей И, напряженности магнитного поля во внутренней и внешней полостях трубы под влиянием моделей дефектов. Распределение /£• позволяет получить наиболее полную информацию о зоне искажения электромагнитного поля, что необходимо для выбора размеров измерительной катушки. Вычисления проводились для точек с радиальной координатой г=50 мм, что соответствует внешнему радиусу возбуждающей катушки. При этом расстояние от точки наблюдения до поверхности трубы (рабочий зазор) составляло 12,5 мм.

В процессе вычислений определялась разность напряженностей

где Hjö и Hjc - напряженности магнитного поля при наличии и отсутствии дефекта, соответственно. Затем, для обобщения полученных результатов, полученная величина Нг нормировалась по модулю Hj-o, соответствующему величине Н, при отсутствии контролируемого объекта (режим холостого хода). Таким образом, для анализа вычислялась безразмерная величина Я* = Я, /Я„.

В расчетах использовались три различные частоты возбуждающей катушки 100Гц, 500Гц и 2КГц. Различные расстояния удаления измерительной катушки от возбуждающей катушки 50, 125, 225, 300, 375, 500 мм. Натурный образец выбирался исходя из условий бурения в России, поскольку основное количество бурения происходит в западной Сибири, при повсеместном использовании ЛБТ, была взята труба ЛБТПН 147x11 из сплава Д16Т как наиболее широко применяемая и передовая. Геометрия модели: наружный диаметр - 147 мм, толщина стенки - 10 мм, длина модели 3,5 м. Материал - алюминий. Глубина дефекта 10% и 50% от толщины стенки.

Н,— Hj-d- ¡Ь

'Ci

(3)

Q

Рис. 1 Схема контроля с использованием матрицы измерительных катушек: 1 - контролируемая труба, 2 -возбуждающая катушка, 3 - измерительные катушки.

Рис. 2. Геометрическая расчетная модель: 1 - контролируемый объект, 2 -возбуждающая катушка, 3 - измерительная катушка.

На рис. 3 и рис. 4 приведена характерная функция изменения действительной и мнимой составляющих Н_г, а также ее модуля при перемещении ВТП вдоль трубы с наружной кольцевой проточкой глубиной Ь=5 мм и длиной С=15 мм при рабочей частоте МО Гц. На рис. 9 расстояние X между катушками 2 и 3 составляет 375 мм, а на рис. 5-50 мм. Из рисунков видно, что с увеличением X чувствительность к дефекту падает. Однако, наилучшие условия контроля будут достигнуты при выравнивании чувствительностей к дефектам, развивающимся со стороны внешней и стороны внутренней поверхностей трубы. При неблагоприятном соотношении чувствительность к дефектам с внутренней стороны трубы существенно превышает чувствительность к дефектам с наружной стороны. При этом незначительные повреждения внутренней поверхности трубы создают фон, маскирующий изменения поля под влиянием опасных дефектов с наружной стороны трубы.

Рис. 3. Изменение под действием наружной кольцевой проточки глубиной h=5 мм и длиной С=15 мм компонент радиальной составляющей напряженности магнитного поля Hr: Re -действительной, Im - мнимой и Abs - модуля. £=50Гц, расстояние между катушками

Х=375 мм.

Рис. 4. Изменение под действием наружной кольцевой проточки глубиной h=5 мм и длиной С=15 мм компонент радиальной составляющей напряженности магнитного поля Hr: Re -действительной, Im - мнимой и Abs - модуля. 1=50Гц, расстояние между катушками

Х=50 мм.

Было установлено, что отношение сигналов от аналогичных по размерам внутренних и и ружных дефектов типа проточек зависит как от величины X, так и от величины f. При этом выравш вание чувствительносгей происходит в том случае, когда,в зоне контроля направление силовых Л1 ний Н возбуждающего магнитного поля становится перпендикулярным к поверхности контролиру* мого участка трубы.

Данный эффект наблюдается при рабочей частоте 500 Гц < f < 2000 Гц и смещении зоны контроля от центра возбуждающей катушки на величину X > 2D. При этом отношение модулей плотности тока JJJ, на наружной и внутренней поверхностях трубы приближается к максимуму. Это создает предпосылки для равновероятного выявления коррозионных поражений и трещин, как i наружной, так и внутренней поверхностях трубы. Обнаруженный эффект демонстрируется рис. : где показана ориентация векторов напряженности возб^дающего магнитного поля Н при расстоянии между катушками Х=375 мм на рабочих частотах f=£00 Гц и f=100 Гц. Видно, что при частоте £=100 Гц данный эффект не наблюдается, в то время, км! при f=500 Гц линии И ортогональны стенке трубы в зоне контроля.

V

Рис. 5. Ориентация векторов напряженности возбуждающего магнитного поля Н при расстоянии между катушками Х=375 мм на рабочих частотах: а) Р=500 Гц, б) £=100 Гц

На рис. 6-7 показано отношение максимумов сигналов от дефектов типа кольцевых проточек на наружной и внутренней поверхностях трубы. Приведенные зависимости показывают, что на

частоте f=500 Гц с увеличением расстояния X от возбуждающей катушки до зоны контроля отноше-

N — Н j Н

ние т.«,»/ т.*,«» монотонно растет вплоть до Х=200 мм, а затем стабилизируется.

При рабочей частоте f=2000 Гц наблюдается экстремум N при Х= 300 мм. При этом величина N даже превышает 1, т.е. дефект с наружной поверхности трубы выявляется лучше, чем с внутренней.

Рис. 6. Отношение максимумов сигналов внешний/внутренний от дефектов типа кольцевых проточек глубиной Ь=1 мм и длиной С=15 мм при частоте 500 Гц.

Рис. 7. Отношение максимумов сигналов внешний/внутренний от дефектов типа кольцевых проточек глубиной Ь=1 мм и длиной С=15 мм при частоте 2000 Гц

Путем математического моделирования проводилась оценка влияния неровности поверхности на выявляемость дефектов. Шероховатость поверхности имитировалась гребенкой с высотой вы-гупов 0,5 мм на внешней поверхности и высотой 1 мм на внутренней поверхности с шагом 5 мм. асчеты показали, что такого рода неровности не влияют на выявляемость дефектов типа трещин 1убиной 1 мм на обеих поверхностях.

На основе выполненных исследований был разработан макет вихретокового дефектоскопа, гпытанный в лабораторных условиях. Результаты испытаний подтвердили достоверность выпол-гнных расчетов. Таким образом, вихретоковым методом по разработанной схеме контроля возмож-э выявление дефектов типа трещин и коррозионных поражений глубиной более 1 мм, развиваю-

11

щихся как с внутренней, так и с наружной поверхностей легкосплавных бурильных труб.

В третьей главе сформулирована постановка задачи, рассмотрена схема исследований, а так же основные этапы производства сканеров УКР-1, УКП-1, УКР-2 для УЗК зон трубной резьбы и стабилизирующего пояска.

В рамках данной темы выполнены работы по выбору преобразователей, моделей дефектов, выбору и опробованию схем прозвучивания резьбы и зоны стабилизирующего пояска ЛБТПН, а также уточнению зон контроля и чувствительности контроля. Использованы преобразователи (ПЭП) совмещенного типа на рабочие частоты 2,5 МГц и 5,0 МГц и углами ввода по стали 65°, 70°, 77° как серийные, так и специально спроектированные и изготовленные для данной работы.

Измерения в зоне трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска выполнялись на образцах в виде обрезков трубы ЛБТПН 147X11 длиной 320мм с нарезанной резьбой. В качестве моделей дефектов использовались сегментные пропилы глубиной 2мм (Рис. 8)

Рис. 8 Модель дефекта.

Предложенная модель должна использоваться в дальнейшем для установки базового уровня чувствительности. Чувствительность контроля, указываемая в нормативных документах, может устанавливаться относительно базовой изменением усиления дефектоскопа. Различная чувствительность контроля может быть необходима для скважин различной категории в зависимости от остаточного ресурса труб.

Уточнены зоны контроля:

- для резьбы: выявлению подлежат дефекты типа поперечных усталостных трещин, располагающиеся во впадинах резьбы со 2-й по 5-ю нитку от конца сбега (в интервале 75-90 мм от упорного торца трубы);

- для пояска: выявлению подлежат дефекты типа поперечных усталостных трещин, располагающиеся в зоне 120-140 мм от торца трубы (Рис. 9).

Выбраны и опробованы следующие схемы прозвучивания:

для зоны пояска:

- с внутренней поверхности трубы совмещенным ПЭП прямым лучом,

- с наружной поверхности трубы совмещенным ПЭП однократно-отраженным лучом; для зоны резьбы:

- с наружной поверхности трубы совмещенным ПЭП прямым лучом,

- с внутренней поверхности трубы совмещенным ПЭП прямым лучом,

- с наружной поверхности хордовым прозвучиванием двумя ПЭП, включенными по раздельной схеме.

При работе с внутренней поверхности акустическая ось ПЭП направлена от упорного торца трубы в направлении конца сбега резьбы, при работе с наружной поверхности - в противоположном направлении (рис. 10).

Выполненные измерения с внутренней поверхности показали достаточный уровень чувствительности и соотношения сигнал-шум при выявлении модели дефекта на фоне сигналов, рассеянных на витках резьбы. Положительные результаты получены и при прозвучивании с наружной поверхности однократно-отраженным лучом стабилизирующего пояска.

Рис. 9 Зоны контроля.

При кошроле пояска с

Рис. 10 Схемы прозвучивания совмещенными ПЭП.

В связи с тем, что внутренняя поверхность трубы зачастую находится в более загрязненном : стоянии, требуя тщательной очистки перед контролем, и более легком доступе к наружной по: :рхности трубы, первым направлением по выбору и обоснованию альтернативных способов УЗ нтроля резьбы и пояска стала проработка вопросов проведения УЗ контроля с наружной поверх-:>сти.

| В части контроля зоны пояска с наружной поверхности, поисковые работы свелись к выбору емы прозвучивания и проверке ее реализации. Схема прозвучивания для расположения моделей " фектов приведена на Рис. 11. Указанная схема прозвучивания была опробована для пьезоэлектри-: ских преобразователей (ПЭП) с частотой 2.5 и 5.0 МГц. По результатам опробования были выбра-___1 преобразователи 2.5 МГц с углом ввода в сталь 65° (62° в алюминий), притертые по диаметру 147 л. Эти преобразователи имеют более широкую диаграмму направленности, чем ПЭП на 5,0 МГц, [ :о позволяет при использовании 2-х ПЭП полностью прозвучить необходимую зону без перемеще-__1я блока ПЭП вдоль трубы. На основе этих результатов был разработан макет сканера для контроля _:яска с наружной поверхности (Рис. 12).

Схема контроля зоны пояска с наружной поверхности трубы

язя

2.5 65

□

..........65

(35-70)

труча

140 до торца труби

пэп

2.5 65

□

трува

35

(26-45)

^ /. V/... ' ...... . ' . .

120 до торца трубы

Цпл ПЭП5.0 МГц пределы перемещения 20 - 45мм

3 мм

модель дефекта - пропил глубиной 3 мм

Рис. 11 Модели дефектов в зоне стабилизирующего пояска.

Рис 12. Макет сканера для контроля пояска.

Сканер обеспечивает выявление моделей дефекта в виде пропилов глубиной 3 мм за один : эорот трубы. При этом не требуется перемещения вдоль продольной оси трубы и при совместном ¡¡пользовании с дефектоскопом УДС2-52 «ЗОНД-2» производится полная запись протокола контро-Л1. В результате данных работ была разработана технологическая инструкция сканера УКП-1 для ' энтроля зоны стабилизирующего пояска с наружной поверхности.

Для выявления дефектов на фоне резьбы необходимо обеспечить угол встречи УЗ энергии с . ,;фектом как можно более близкий к прямому, что достигается увеличением угла ввода УЗ колеба-: нй в контролируемый материал и точной установкой ПЭП. Высота профиля резьбы (около 2 мм) : шзмерима с величиной модели дефекта, подлежащей выявлению, поэтому резьба дает интенсивное тражение ультразвука, вызывающее появление большого количества мешающих сигналов, на фоне зторых необходимо выявлять дефект.

Возможности по увеличению угла ввода ограничены в силу физики процесса преломления / 1ьтразвука и снижения коэффициента прозрачности границы при больших углах ввода. Поэтому _ горым направлением поисковых исследований явились оптимизация параметров и выбор наиболее ; ])фективных ПЭП для УЗ контроля резьбы с наружной поверхности трубы.

Точная установка ПЭП относительно резьбы возможна лишь в зоне выхода стабилизирующего пояска на поверхность трубы непосредственно за замком. Поясок выполняется одновременно с :?зьбой и имеет точные и регламентированные геометрические размеры, а остальное тело трубы меет значительные допуски по диаметру и эксцентричности. В ЛБТ производства фирмы «Аква-::вс» открытая часть пояска имеет протяженность 20 мм. Это является единственной зоной (Рис. 13), : зигодной для установки ПЭП при контроле резьбы с наружной поверхности однократно отражен->1М лучом.

Промышленность не выпускает серийные ПЭП с большими углами ввода ультразвука, полностью удовлетворяющие изложенным требованиям. Изготовление малогабаритных ПЭП с большими углами сопряжено с большим количеством технических и технологических трудностей из-за высо-::эго уровня собственных шумов, низкой чувствительностью, малым размером пьезоэлемента и т.п.

Поэтому для исследований были выбраны серийные ПЭП с рабочей частотой 5МГц (группы 11,2) двух производителей, которые были подвергнуты доработке, а также специально разработанные изготовленные (группа 3) фирмой «ЗОНД» экспериментальные преобразователи.

Рис. 13 Зона установки ПЭП при контроле резьбы с наружной поверхности.

При выборе и сравнении ПЭП использовалась следующая методика: преобразователи уст::-' навливались на контрольный образец с моделью дефекта - пропилом глубиной 3 мм во впадине 2-нитки резьбы в положение с максимальной амплитудой эхо-сигнала; регулировкой усиления дефе :■! тоскопа доводили высоту сигнала от пропила до верхнего края экрана и оценивали величину м шающих сигналов, отраженных от соседних ниток резьбы и величину необходимого усиления.

В результате чего сформулированы следующие технические требования для изготовлеш сканера при контроле зоны трубной резьбы с наружной поверхности.

1. Р абочая частота -5.0 МГц

2. Применяемые пьзопреобразователи (ПЭП):

a. тип - специализированные;

b. количество - 2;

c. частота - 5.0 Мгц;

с!. угол ввода по стали - 77°;

е. размер ПЭП в плоскости падения луча - не более 18 мм.

3. Количество каналов контроля - 2.

4. Зона установки сканера на трубу - выход стабилизирующего пояска на поверхност :-непосредственно за замком.

5. Для формирования развертки типа В на дефектоскопе необходимо применение дата: ка пути (ДП) реверсивного типа, смонтированного на сканере. Шаг ДП - 1 имп/мм.

6. Контактирующая среда - вода (уточняется по результатам опытной эксплуатации).

7. Установка в зону контроля - ручная.

8. Сканер должен обеспечивать работу с многоканальными дефектоскопами типа УДС2-52 «ЗОНД-2» или КОМС 2008.

9. Соединение сканера с дефектоскопом - специализированным кабелем.

В четвертой главе приведены результаты применения приборов.

Контроль технического состояния алюминиевых бурильных труб является важной составляющей деятельности компаний, проводящих бурение на нефть и газ, Ведущая роль при изучении состояния бурильных труб принадлежит комплексному неразрушающему контролю, с помощью которых определяется качество алюминиевых бурильных труб на всех этапах жизни. Задачами вихре-токовой и ультразвуковой дефектоскопии, применяемой в составе общего комплекса неразрушаю-

го контроля технического состояния бурильных труб, является контроль состояния основного те-трубы и зоны неразъемного трубного соединения.

На основе проведенных экспериментов приведенных во второй главе с участием различных :дов моделей был изготовлен макетный образец вихретокового дефектоскопа, и испытан в лабора-рных условиях с использованием дефектных и бездефектных образцов. Результаты испытаний дтвердили достоверность выполненных расчетов. Таким образом, вихретоковым методом по раз-ботанной схеме контроля возможно выявление дефектов типа трещин и коррозионных поражений убиной более 1 мм, развивающихся как с внутренней, так и с наружной поверхностей легкосплав-:"лх бурильных труб.

В рамках данной темы были выполнены основные работы по созданию проекта технологии /ЗК и лабораторного макета сканера. Признано целесообразным, реализовать прозвучивание зоны :убной резьбы и стабилизирующего пояска прямым лучом с внутренней поверхности трубы, в ка-:стве модели дефекта использовать сегментный пропил глубиной 2мм, лабораторный макет скане-л доработать в опытный образец с подачей контактирующей жидкости в зону установки ПЭП.

С учетом результатов лабораторных измерений был спроектирован и изготовлен опытный разец сканера (Рис. 14) для УЗК с внутренней поверхности трубы, состоящий из:

- акустического блока с ПЭП в подпружиненной кассете,

- узел роликов, обеспечивающих упор во внутреннюю поверхность трубы и стабилизацию :.устического контакта в процессе сканирования;

- рукоятки с разъемом для подключения сканера к дефектоскопу и краном со штуцером для лючения подачи контактирующей жидкости;

- ручки с тросиком для прижатия узла с упорными роликами к акустическому блоку при вве-нии сканера внутрь трубы.

Рис. 14 Опытный образец сканера.

Для уточнения пределов перемещения сканера, уровня чувствительности, удобства эксплуа-:: ции сканера аналогичные работы были выполнены в производственных условиях завода в Химках .. свелись к следующим операциям:

- нарезка резьбы и разметка трубы;

- изготовление вручную четырех моделей дефектов в виде сегментных пропилов глубиной м (1 - на втором витке резьбы, 2 - на пятом витке резьбы, 3 и 4 - в зоне стабилизирующего пояска расстояниях 120мм и 140мм от торца трубы);

- выполнение УЗК, выявление моделей, запись протоколов А-разверток в сечениях, соответ-:тзующих максимальным амплитудам эхо-сигналов;

- наворот замка;

- повторное выполнение УЗК с целью определения влияния наличия замка на выявляемость делей, запись протоколов контроля.

В опробовании (Рис. 15) использован дефектоскоп УДС2-52 «ЗОНД-2» (зав.№4) с наклони., совмещенным ПЭП (а=65°, <=2,5МГц), контактирующая жидкость подавалась по трубке из емкос объемом 1,5л, расположенной выше трубы на 0,5м,

Рис. 15 Опробование в производственных условиях завода в Химках.

В процессе опробования все модели как при отсутствии замка, так и с навернутым замке уверенно выявлены, соотношение сигнал/шум составляет не менее 8 дБ, расход контактирующе жидкости (воды) - незначительный, менее 1л. Протоколы УЗК в сечениях с максимальной амплит,^ дой эхо-сигналов приведены на Рис. 16 (труба без замка) и рис. 17 (труба с навернутым замком).

52дБ

ГЪг^с]

!_ 28мм J

1-Г-П2.1:

34мм

49%

16мм :

80мм :

Кд+5дБ

ч.

К2

г=33мм

Рис. 16

Рис. 17 18

В процессе опробования серьезных недостатков в работе опытного образца сканера не выяв-: ;но, предложения по частичной корректировке его конструкции свелись к следующим:

- усилить прижимную пружину узла с упорными роликами;

- перенести разъем на ручке сканера, исключив удар разъема по торцу трубы в процессе сканирования;

- укоротить ручку сканера на приблизительно 10см;

- изменить заделку тросика.

На основе выполненных лабораторных исследований и опробования аппаратуры и технологии в производственных условиях разработана технологическая инструкция по УЗК трубной резьбы стабилизирующего пояска изнутри трубы.

В рамках данной темы была проведена разработка сканирующего устройства УКР-1, позво-|| тющего проводить УЗ контроль трубной резьбы и зоны конического стабилизирующего пояска с ^утренней поверхности трубы.

В лабораторных и производственных условиях трубной базы «СН-МНГ» в г. Мегион работо-тособность макета УКР-1 была подтверждена. Одновременно была проведена оценка контролепригодности бурильных труб 1 и 2 классов с точки зрения состояния внутренней поверхности труб в зо-::; установки УКР-1.

В рамках данной работы была проведена разработка и изготовление сканирующего устройст-" 1 УКР-2, позволяющего проводить УЗ контроль трубной резьбы с наружной поверхности трубы. В гбораторных и производственных условиях ФГУП «Серовский механический завод» в г. Серов ра. неспособность макета УКР-2 была подтверждена.

В процессе испытаний были изготовлены пять пропилов, два из которых расположены в зоне габилизирующего пояска глубиной 3 мм, три пропила были выполнены во впадинах трубной резь->1, один пропил в районе пятой нитки (78 мм от торца трубы по алюминию) глубиной 3 мм, два ропила в районе второй нитки (85 мм от торца трубы по алюминию) глубиной 3 и 2 мм (Рис. 18).

Рис. 18 Образец трубы с изготовленными и размеченными пропилами.

После чего были произведены разметка образца трубы с целью последующего облегчения проведения испытаний, и наворот замка. После наворота замка были проведены испытания оборудования (дефектоскоп УДС2-52 «ЗОНД-2», опытные образцы сканеров УКР-1, УКП-1, макетный обра-::ц сканера УКР-2), предназначенного для УЗК трубной резьбы и зоны стабилизирующего пояска

ЛБТПН.

В процессе испытаний проведено обучение представителя ЗАО «Акватик» работе с дефек-скопом УДС2-52 «ЗОНД-2» и сканерами. После получения первичных навыков работы им был в полнен контроль образца с моделями дефектов с помощью разных сканеров. Результаты УЗК cobi ли с полученными специалистами фирмы «Зонд».

Включение ультразвуковых сканеров УКР-1, УКР-2, УКП-1 в комплекс методов нераз{ шающего контроля технического состояния зоны неразъемного резьбового соединения алюмиш вых бурильных труб повышенной надежности, существенно повышает детальность и полноту с следования.

В свою очередь, детальная информация о состоянии алюминиевых бурильных труб необ> дима для обоснованного планирования остаточного ресурса данных труб и своевременного ремог или списания.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

1. Выбраны методы и схемы неразрушающего контроля легкосплавной бурильной трубы в пр цессе ее эксплуатации, как для зоны основного тела трубы вихретоковый метод контроля, так д зоны неразъемного соединения ультразвуковой метод контроля.

2. Разработана математическая модель, на основе метода конечных элементов, для описан физических процессов и анализа электромагнитного взаимодействия вихретокового преобразовате с алюминиевой частью трубы, расположенного с внутренней стороны, при наличии дефектов ти трещин глубиной 1 и 5 мм, расположенных с наружной и внутренней поверхности.

3. Проведено исследование различных схем возбуждения и считывания информации при вихр токовой дефектоскопии тела бурильной трубы и измерения ее геометрических параметров на осно разработанной математической модели, что позволило определить оптимальные параметры для у тановки измерительной катушки в 225 мм от возбуждающей катушки при частоте 500Гц.

4. Исследовано влияние мешающих факторов при вихретоковой и ультразвуковой дефектоск пии бурильных труб и определены способы их подавления, позволяющие уверено выявлять hckomi дефекты.

5. Разработана конструкция и определены параметры вихретоковых преобразователей с пов] шенной селективной чувствительностью к характерным дефектам, развивающимся в процессе эк плуатации бурильных труб.

6. На основе проведенных исследований и экспериментов был создан вихретоковый скан! «Труботест ВД - 2008», который позволяет решать обширный комплекс задач, касающийся опр деления технического состояния основного тела алюминиевой бурильной трубы находящейся скважине: выделить дефекты коррозионного и механического происхождения, оценить толщш стенки трубы.

7. Исследована выявляемость усталостных дефектов в неразъемном соединение в зоне трубнс резьбы и стабилизирующего пояска на основе ультразвукового метода НК различными схемами пр> звучивания, что позволило определить группу ПЭП с частотами 2,5 и 5 МГц, углами ввода 65° и 7' для контроля различных зон неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы i предмет выявления поперечных усталостных трещин глубиной 2 и 3 мм.

8. Разработаны методики контроля трубной резьбы и зоны стабилизирующего пояска, а такя соответствующие макеты сканирующих устройств для реализации УЗК-контроля труб находивши: ся в эксплуатации при профилактических работах.

9. На основе проведенных исследований и экспериментов были созданы ультразвуковые ска» ры УКР-1, УКР-2, УКП-1 для проведения опытной эксплуатации и обеспечивающие детальное из; чение зоны неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы повышенной надея ности, позволяющие выявлять усталостные трещины в зонах трубной резьбы и конического стаб! лизирующего пояска, как с наружной, так и с внутренней стороны трубы. Ультразвуковые сканеры УКР-1, УКР-2, УКП-1 выпускаются ЗАО «Фирма «ЗОНД». К настоящему времени данные сканеры проходят опытную эксплуатацию в условиях производственных подразделений компании Weatherford в г. Нижневартовск и в г. Ноябрьск при содействии ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» в г. Мегион и ООО «Сервисная буровая компания» в г. Ноябрьск.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ

РАБОТАХ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Шкэтов П.Н., Цомук С.Р., Дамаскин А.Л., Куликов С.С. Прибор неразрушающего контроля для выявления дефектов типа «Усталостная трещина» в неразъемном резьбовом соединении легкосплавной бурильной трубы ультразвуковым методом // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии // Научно-технический журнал №5\277 (576) 2009 сентябрь-октябрь - Орел, 2009, с. 73-76.

2. Шкатов П.Н., Куликов С.С. Оценка технического состояния легкосплавных бурильных труб повышенной надежности в процессе их эксплуатации // Приборы.-№5.-2010 - с. 26-30.

' Публикации в других изданиях:

1. Шкатов П.Н., Куликов С.С. Дефектоскопия бурильного инструмента ультразвуковым и вих-ретоковым методом // Конференция по неразрушающему контролю - Нижний Новгород, 2007, с. 47-48.

2. Шкатов П.Н., Куликов С.С. Комплексная дефектоскопия бурильного инструмента ультразвуковым и вихретоковым методами // Неразрушающий контроль и техническая диагностика в промышленности // Тезисы докладов. - Москва, 2008, с. 188 - 189.

3. Шкатов П.Н., Цомук С.Р., Дамаскин А.Л., Куликов С.С., Родюков М.С. Разработка прибора неразрушающего контроля для выявления дефектов типа усталостная трещина в неразъемном резьбовом соединение легкосплавной бурильной трубы ультразвуковым методом // Вестник МГУПИ №23 Серия машиностроение - Москва, 2009, с. 9 - 13.

4. Шкатов П.Н., Цомук С.Р., Дамаскин А.Л., Куликов С.С. Ультразвуковой контроль неразъемных резьбовых соединений легкосплавной бурильной трубы для выявления усталостных трещин // Инновационные технологии в науке, технике и образовании // Сборник трудов -Таба (Египет), 2009, с. 50-55.

5. Шкатов П.Н., Куликов С.С. Вихретоковая дефектоскопия легкосплавных бурильных труб в процессе их эксплуатации // Инновационные технологии в науке, технике и образовании // Сборник трудов - Таба (Египет), 2009, с. 55-59.

Введение.

Глава 1 Описание алюминиевых бурильных труб, условия их работы и обзор методов и аппаратуры для их дефектоскопии.

1.1 Описание и условия работы алюминиевых бурильных труб.

1.2 Способы дефектоскопии алюминиевых бурильных труб.

1.3 Выводы.

Глава 2 Разработка спускаемого вихретокового сканера для скважинной дефектоскопии.

2.1 Простая кольцевая модель для описания процесса в трубе.

2.2 Выводы.

Глава 3 Разработка комплекса оборудования для УЗК зон трубной резьбы и стабилизирующего пояска.

3.1 Разработка и изготовление макетного образца сканера для контроля зоны трубного соединения изнутри.

3.2 Поисковые исследования по выбору альтернативных способов УЗК резьбы и пояска, разработка эскизных проектов сканеров для их реализации.

3.3 Выводы.

Глава 4 Анализ применения дефектоскопов.

4.1 Результаты применения вихретокового сканера.

4.2 Результаты применения ультразвуковых сканеров УКР-1, УКР-2, УКП-1.

4.3 Выводы.

Актуальность работы.

В настоящее время в связи с развитием буровых технологий, усложнений условий бурения возрастают цены на буровое оборудование. Среди множества факторов, определяющих технико-экономические показатели проводки и эксплуатации скважин, важное место занимает надежность работы бурового оборудования и инструмента, в частности бурильных труб. Имеющаяся тенденция к увеличению глубины скважин, а также к бурению наклонно-направленных и горизонтальных скважин, которая в свою очередь влечет за собой увеличение стоимости затрат при ликвидации аварий.

Надежность работы бурильных труб определяется правильной эксплуатацией, своевременным контролем и исключением из работы труб, имеющих недопустимые дефекты.

Наиболее эффективными методами в комплексе неразрушающего контроля легкосплавных бурильных труб являются вихретоковый и ультразвуковой методы неразрушающего контроля.

Несмотря на наличие разнообразной аппаратуры для дефектоскопии, существует настоятельная необходимость создания более совершенных приборов и методик. Требуется создать сканирующую аппаратуру, которая позволяла бы получать картинку состояния стенки трубы находящейся в скважине, определять толщину стенки трубы и выделять различные дефекты; необходимо разработать методику и аппаратуру для дефектоскопии неразъемного трубного соединения в зонах конического стабилизирующего пояска и трапецеидальной трубной резьбы на предмет выявления поперечных усталостных трещин. Создание и усовершенствование аппаратуры и методики вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии необходимо для повышения достоверности изучения состояния легкосплавных бурильных труб, получения информации, пригодной для обоснованной оценки и планирования остаточного ресурса по безаварийной работе данных труб.

Состояние проблемы.

Оборудование на современных буровых эксплуатируется с нагрузкой, близкой к критической. Высокие температуры, напряжения, вибрации, агрессивные среды - все это в совокупности приводит к деградации металла, появлению и развитию несплошностей и в конечном итоге разрушению объекта.

Одним из наиболее ответственных объектов на буровой являются бурильные трубы. Это объясняется тем, что это связующее звено между наземным и подземным буровым оборудованием и выполняет следующие функции: передача вращения от ротора к долоту; восприятия реактивного момента забойного двигателя; подвода промывочной жидкости к турбобуру при турбинном бурении, к долоту и забою скважины при всех способах бурения; создание нагрузки на долото; подъема и спуска долота, турбобура, телесистемы; проведение вспомогательных работ (проработка, расширение и промывка скважины, испытание пластов, ловильные работы, проверка глубины скважины и т.д.). И как следствие, работа бурильных труб происходит при высоких температурах и давлении, присутствуют вращение и различные экстремальные нагрузки.

Компоновка и вес бурильной колонны существенным образом влияют на технико-экономические показатели проводки скважин, на формирование сил сопротивления и определяют уровень нагрузок на элементы буровой установки.

Алюминиевые сплавы обладают рядом ценных физико-механических свойств, выгодно отличающих их от сталей - основного материала для изготовления бурильных труб.

К таким свойствам труб из алюминиевых сплавов следует отнести: низкий удельный вес; пониженное значение модулей продольной упругости и сдвига; технологичность при изготовление труб экструзией; коррозионную стойкость в агрессивной среде и в первую очередь, в H2S и СОг; немагнитные и виброгасящие свойства; высокое облегчение в растворах различной плотности; легкая разбуриваемость (т.е. возможность разрушения долотами и фрезами). Эти свойства определяют основную эффективность применения легкосплавных бурильных труб в составе бурильных колонн при проводке скважин на нефть и газ. Разрушения такого объекта приводит к тяжелым последствиям.

Наиболее велика опасность разрушения по основному телу трубы и в зоне неразъемного трубного соединения. Помимо температурного воздействия и изгибающих усилий, они испытывают дополнительные знакопеременные напряжения в процессе бурения и подвергаются повышенной коррозии эрозии вследствие использования в агрессивных средах.

В результате воздействия всех этих факторов в легкосплавных бурильных трубах, возникают нарушения сплошности металла в виде различных дефектов и трещин. Для предотвращения подобных разрушений применяют технологию защиты основного тела путем увеличения основного тела трубы за счет протекторного утолщения, для защиты неразъемного резьбового соединения применяется технология увеличения длины бурильного замка за счет конического стабилизирующего пояска, данные трубы называются легкосплавными бурильными трубами повышенной надежности (ЛБТПН). Применение вышеупомянутых видов технологий показало высокую эффективность, и позволило существенно повысить их эксплуатационную надежность. Однако практика эксплуатации ЛБТПН выявила факт возникновения и развития усталостных трещин в зонах трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска, а так же появление различного рода дефектов в зоне основного тела трубы. Существующими средствами неразрушающего контроля (НК) дефекты в зонах трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска не выявляются из-за отсутствия непосредственного доступа к разрушающемуся участку алюминиевой части трубы находящейся под стальным замком.

А так же для обеспечения бездефектной эксплуатации и повышения надежности использования ЛБТПН необходимо проводить своевременную и полную дефектоскопию основного тела трубы. Существующие аналоги позволяют проводить неразрушающий контроль лишь в условиях ремонтных баз, а так же требуют значительных временных затрат на оценку состояния. Использование существующих аналогов для проведения НК непосредственно на буровых предприятиях зачастую затруднительно или полностью невозможно ввиду отсутствия условий для проведения неразрушающего контроля, например на дальних буровых.

Целью диссертационной работы является повышение качества обследования технического состояния легкосплавных бурильных труб нефтегазовой отрасли на основе разработки современной сканирующей аппаратуры вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии с расширенными функциональными возможностями.

Основные задачи исследований:

- выбрать методы и схемы неразрушающего контроля легкосплавной бурильной трубы в процессе ее эксплуатации;

- разработать математические модели для описания физических процессов в процессе контроля бурильной трубы;

- исследовать выявляемость усталостных дефектов в неразъемном соединение в зоне трубной резьбы и стабилизирующего пояска на основе ультразвукового метода НК различными схемами прозвучивания;

- разработать методики контроля трубной резьбы и зоны пояска, а также соответствующие макеты сканирующих устройств для реализации ультразвукового контроля (УЗК) труб находившихся в эксплуатации при профилактических работах;

- провести исследование различных схем возбуждения и считывания информации при вихретоковой дефектоскопии тела бурильной трубы и измерения ее геометрических параметров;

- исследовать влияние мешающих факторов при вихретоковой дефектоскопии бурильных труб и определить способы их подавления;

- разработать конструкцию и определить параметры вихретоковых преобразователей с повышенной селективной ' чувствительностью к характерным дефектам, развивающимся в процессе эксплуатации бурильных труб;

- разработать вихретоковые средства НК бурильных труб в процессе каротажа;

Методы исследования.

Теоретические исследования выполнены на основе математического моделирования методом конечных элементов с использованием программной среды ANSYS на ПК. В экспериментальных исследованиях применялись различные стенды, обеспечивающие перемещение вихретоковых и ультразвуковых преобразователей в различных направлениях. При исследованиях взаимодействия вихретокового преобразователя с образцом ЛБТПН использовалась сертифицированная компьютерная система «Комвис ЛМ». В исследованиях при использовании вихретокового сканера использовался сертифицированный дефектоскоп «ЗОНД ВД-96». В исследованиях при использовании ультразвуковых сканеров использовался сертифицированный дефектоскоп УДС2-52 «ЗОНД-2». Достоверность результатов подтверждена сопоставлением теоретических расчетов с результатами экспериментов.

Научная новизна работы.

- Разработана расчетная модель, на основе метода конечных элементов при помощи программы ANSYS, для анализа электромагнитного взаимодействия вихретокового преобразователя с алюминиевой частью трубы, расположенного с внутренней стороны, при наличии дефектов типа трещин;

Теоретически и экспериментально исследована функция распределения электромагнитного поля в ближней и дальней зоне при возбуждении вихревых токов короткой возбуждающей катушкой размещенной соосно с контролируемой трубой в ее внутренней полости;

- Теоретически и экспериментально исследовано взаимодействие различных конфигураций ультразвуковых пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП) с зоной неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы;

- Определена группа ПЭП для контроля различных зон неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы на предмет выявления поперечных усталостных трещин;

- Теоретически определены и экспериментально подтверждены закономерности изменения вихретокового и ультразвукового сигнала в процессе развития трещины в основном теле алюминиевой бурильной трубы и в зоне неразъемного трубного соединения;

- Определены близкие к оптимальным конструктивные параметры первичных преобразователей и режимов контроля, для выявления трещин различной ориентации, измерения толщины стенки в основном теле трубы и выявления усталостных трещин в зоне неразъемного трубного соединения.

Практическая ценность.

- Разработан высокоэффективный вихретоковый преобразователь, обеспечивающий надежное выявление трещин различной ориентации и коррозионных поражений как с внутренней, так и с внешней стороны трубы;

- Разработаны сканеры УКР-1, УКР-2, УКП-1 для УЗК зоны неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы, зон трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска, как с наружной, так и с внутренней стороны трубы;

- Разработаны методики ВТ и УЗ контроля алюминиевой бурильной трубы.

Реализация результатов работы.

Результаты работы использованы при создании макетного образца вихретокового сканера «Труботест ВД - 2008» выпущенного научно-учебным центром «КАСКАД» при московском государственном университете приборостроения и информатики. К настоящему времени макет сканера прошел испытания в ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» в г. Мегион и находится на доработке в ООО «Нефтегазгеофизика» для проведения совместных испытаний комбинированного прибора для скважинной дефектоскопии.

Результаты работы использованы при создании ультразвуковых сканеров УКР-1, УКР-2, УКП-1 выпускающихся ЗАО «Фирма «ЗОНД». К настоящему времени данные сканеры проходят опытную эксплуатацию в условиях производственных подразделений компании Weatherford в г. Нижневартовск и в г. Ноябрьск при содействии ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» в г. Мегион и ООО «Сервисная буровая компания» в г. Ноябрьск.

Защищаемые положения.

- Разработанная расчетная модель, на основе метода конечных элементов при помощи программы ANSYS, для анализа электромагнитного взаимодействия вихретокового преобразователя с алюминиевой частью трубы, расположенного с внутренней стороны, при наличии дефектов типа трещин;

- Методика выявления трещин расположенных, как с наружной, так и с внутренней стороны в основном теле алюминиевой бурильной трубы вихретоковым преобразователем расположенным в ее внутренней полости;

- Разработанные сканирующие устройства Труботест ВД - 2008, УКР-1, УКР-2, УКП-1, позволяющие комплексно обследовать техническое состояние алюминиевой бурильной трубы со стальным замком в зонах основного тела трубы, трубной резьбы и стабилизирующего пояска, на предмет появления различного рода дефектов в алюминиевой части.

Личный вклад автора

Автор участвовал в разработке математической модели, обработке полученных экспериментальных данных, зондовых систем, настройке, стендовых и промысловых испытаниях опытных образцов аппаратуры, внедрении аппаратуры в производство.

Исследования по теме диссертации в части разработки вихретокового сканера «Труботест ВД - 2008» проведены в научно-исследовательском и проектно-исследовательском подразделение при московском государственном университете приборостроения и информатики (МГУПИ) в рамках научно-исследовательской работы. Исследования в части разработки ультразвуковых сканеров (УКР-1, УКР-2, УКП-1) проведены в научно-исследовательском подразделение ЗАО «Фирма «ЗОНД» (г. Санкт-Петербург) в рамках научно-исследовательской работы, выполнявшихся по заданию ЗАО «Акватик» (Weatherford) в части исследований входящих в комплекс работ направленных на повышение надежности эксплуатации ЛБТПН и определения их остаточного ресурса. В создании и усовершенствовании аппаратуры и методики вместе с автором принимала участие группа сотрудников научно-исследовательского центра при МГУПИ, ЗАО «Фирма «ЗОНД», ЗАО «Акватик» различных специальностей: конструкторов, радиоинженеров, инженеров, геофизиков, программистов, -к.т.н. B.C. Басович, к.т.н. С.Р. Цомук, А.Л. Дамаскин, к.т.н. И.Н. Буяновский, к.т.н. JI.B. Вайнпрес, к.т.н. М.Я. Гельфгат, К. Мякушев, и автор весьма признателен им за плодотворное сотрудничество.

Настоящая работа выполнена под руководством доктора технических наук, профессора П.Н. Шкатова, которому автор выражает свою глубокую благодарность. Автор благодарит за ценные советы кандидата технических наук Д.А. Лубяного.

Основные результаты выполненных исследований сводятся к следующему.

1. Выбраны методы и схемы неразрушающего контроля легкосплавной бурильной трубы в процессе ее эксплуатации, как для зоны основного тела трубы вихретоковый метод контроля, так для зоны неразъемного соединения ультразвуковой метод контроля.

2. Разработана математическая модель, на основе метода конечных элементов, для описания физических процессов и анализа электромагнитного взаимодействия вихретокового преобразователя с алюминиевой частью трубы, расположенного с внутренней стороны, при наличии дефектов типа трещин глубиной 1 и 5 мм, расположенных с наружной и внутренней поверхности.

3. Проведено исследование различных схем возбуждения и считывания информации при вихретоковой дефектоскопии тела бурильной трубы и измерения ее геометрических параметров на основе разработанной математической модели, что позволило определить оптимальные параметры для установки измерительной катушки в 225 мм от возбуждающей катушки при частоте 500Гц.

4. Исследовано влияние мешающих факторов при вихретоковой и ультразвуковой дефектоскопии бурильных труб и определены способы их подавления, позволяющие уверено выявлять искомые дефекты.

5. Разработана конструкция и определены параметры вихретоковых преобразователей с повышенной селективной чувствительностью к характерным дефектам, развивающимся в процессе эксплуатации бурильных труб.

6. На основе проведенных исследований и экспериментов был создан вихретоковый сканер «Труботест ВД - 2008», который позволяет решать обширный комплекс задач, касающийся определения технического состояния основного тела алюминиевой бурильной трубы находящейся в скважине: выделить дефекты коррозионного и механического происхождения, оценить толщину стенки трубы.

7. Исследована выявляемость усталостных дефектов в неразъемном соединение в зоне трубной резьбы и стабилизирующего пояска на основе ультразвукового метода НК различными схемами прозвучивания, что позволило определить группу ПЭП с частотами 2,5 и 5 МГц, углами ввода 65° и 11° для контроля различных зон неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы на предмет выявления поперечных усталостных трещин глубиной 2 и 3 мм.

8. Разработаны методики контроля трубной резьбы и зоны стабилизирующего пояска, а также соответствующие макеты сканирующих устройств для реализации УЗК-контроля труб находившихся в эксплуатации при профилактических работах.

9. На основе проведенных исследований и экспериментов были созданы ультразвуковые сканеры УКР-1, УКР-2, УКП-1 для проведения опытной эксплуатации и обеспечивающие детальное изучение зоны неразъемного трубного соединения алюминиевой бурильной трубы повышенной надежности, позволяющие выявлять усталостные трещины в зонах трубной резьбы и конического стабилизирующего пояска, как с наружной, так и с внутренней стороны трубы. Ультразвуковые сканеры УКР-1, УКР-2, УКП-1 выпускаются ЗАО «Фирма «ЗОНД». К настоящему времени данные сканеры проходят опытную эксплуатацию в условиях производственных подразделений компании Weatherford в г. Нижневартовск и в г. Ноябрьск при содействии ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» в г. Мегион и ООО «Сервисная буровая компания» в г. Ноябрьск.

Заключение.

1. Неразрушающий контроль и диагностика / Под редакцией В.В. Клюева // «Машиностроение» Москва 2005г.

2. Бесконтактный ультразвуковой толщиномер для измерения толщины стенки насосно-компрессорных труб (КРМ-Ц-Дельта) / Клюев В.В., Мужицкий В.Ф., Безлюдько Г.Я., Надымов Н.П., Рогов А.Б. // Контроль. Диагност. 2002, № 4. - С.43-44.

3. Неразрушающий контроль: Справочник: в 8 т. / Под общей редакцией

4. B.В.Клюева. Т. 2. В 2 кн. // М.: Машиностроение, 2003.

5. Разработка интеллектуального прибора для оценки параметров коррозионных поражений в обшивке планера вихревым методом. / П.Н.Шкатов А.В. Ивченко // Вестник МГАПИ №2 Серия: технические и естественные науки. М. 2005.

6. Трубный профилемер (Прибор ПТС): Сервисный каталог по каротажным работам / Тюменьпромгеофизика, 2002. С. 30.

7. Области применения скважинного акустического телевизора. / Булгаков А.А., Терехов О.В., Мантров А.В. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд-во «АИС», 2002. - Вып. 98. - С. 95-99.

8. Контроль технического состояния скважины. (Прибор СГДТ): Сервисный каталог по каротажным работам / Тюменьпромгеофизика, 2002.1. C. 21.

9. Дефектоскопия нефтяного оборудования / Субботин С.С., Соколова Н.Г., Брюханов О.Ф., Михайленко В.И. // М.: Недра, 1975.

10. Магнитная диагностика газонефтепроводов. / Абакумов А.А., Абакумов А.А. (мл.). // М.: Энергоатаомиздат, 2001. 440с.

11. Каталог продукции и услуг ОАО НПФ «Геофизика»: каталог / ОАО НПФ «Геофизика» (Уфа), 2003. 140с.

12. Изучение технического состояния обсадной колонны при опробовании скважин / Валиуллин Р.А., Лежанкин СИ., Антонов К.В. // Нефт. хоз-во, 1987. № 10.-С. 22-24.

13. Методические рекомендации по диагностике технического состояния нефтяных пластов и скважин геофизическими методами / Валиуллин Р.А., Рамазанов А.Ш., Яруллин Р.К., Назаров В.Ф., Федотов В .Я. // ПОВХ, 1998. -228 с.

14. Оперативный способ определения интервалов негерметичности колонн / Кирпиченко Б.И., Сержантов А.А., Кунавин А.Г. // Региональная разведочная и промысловая геофизика, 1978.

15. Вихретоковый контроль труб в неоднородном поле / В.В. Дякин, В.А. Сандовский, М.С. Дударев // Дефектоскопия №8, 2004 С. 38-49.

16. Дефектоскопия бурильного инструмента ультразвуковым и вихретоковым методом / Шкатов П.Н., Куликов С.С. // Конференция по неразрушающему контролю Нижний Новгород, 2007, с. 47-48.

17. Комплексная дефектоскопия бурильного инструмента ультразвуковым и вихретоковым методами / Шкатов П.Н., Куликов С.С.// Неразрушающийконтроль и техническая диагностика в промышленности // Тезисы докладов. Москва, 2008, с. 188 - 189.

18. Вихретоковая дефектоскопия легкосплавных бурильных труб в процессе их эксплуатации / Шкатов П.Н., Куликов С.С. // Инновационные технологии в науке, технике и образовании // Сборник трудов Таба (Египет), 2009, с. 55-59.

19. Оценка технического состояния легкосплавных бурильных труб повышенной надежности в процессе их эксплуатации / Шкатов П.Н., Куликов С.С. // Приборы.-№5 -2010 — с. 26-30.

20. Электромагнитный контроль однослойных и многослойных изделий./ Герасимов В.Г. // М.: Энергия, 1972.— 159 с.

21. Электроиндуктивная дефектоскопия. / Дорофеев A.J1. // М.: Машиностроение, 1967.—231 с.

22. Индуктивная толщинометрия / Дорофеев А. Л., Никитин А.И. Рубин А. Л. // М.: Энергия, 1978.— 186 с.

23. Бесконтактный контроль толщины стенки сферических изделий и труб в потоке / Никитин А.И. // Канд. дис,— М.; ВИАМ, 1967.— 280 с.I

24. Контроль цилиндрических изделий проходным датчиком конечной длины. / Герасимов В.Г., Соломендев Е.Д., Чернов Л. А. // Труды Моск. энерг. ин-та, 1970, вып. 73, с. 35—51.

25. Теоретические и экспериментальные исследования некоторых типов проходных датчиков для контроля изделий вихревыми токами / Чернов Л.А. // Канд. дис.— М., 1967,-230 с.I

26. Разработка теории экранированных вихретоковых преобразователейдля контроля труб нефтяного сортамента / Яцун М. А. // Автореф. докт. дис,— М.: ЦНИИТМАШ, 1983,-44 с.

27. Комплексный контроль качества нержавеющих труб малого диаметра вихретоковыми методами. / Малинка А.В., Трилисский В.М., Соснина Л.А. Юрченко С.В. // Дефектоскопия, 1971, № 5, с. 122—125.

28. Вихретоковая установка для контроля труб и прутков. / Комогорцев Л.К., Костенко А.П., Мазаев В.Г. и др. // Дефектоскопия, 1976, № 3, с. 7—14.

29. Теория и расчет накладных вихретоковых преобразователей. / Дякин В.В., Сандовский В. А. // М.: Наука, 1981,— 135 с.

30. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. / Градштейн И.С., Рыжик И.М. // М.: Физматгиз, 1963.— 1100 с.

31. Справочник по специальным функциям. / Под ред. А. Абрамовича, И. Стигана. // М.: Наука, 1979,— 830 с.

32. Контроль трубной резьбы бурильных труб с внутренней поверхности / Дамаскин А.Л. // Дефектоскопия №3 ,1991, С. 24-29.

33. Неразрушающий контроль бурильных труб. Инструкция. Куйбышев: ВНИИТ-нефть, 1977.

34. Зубарев А.П., Венеко С.А. Техническая диагностика и дефектоскопия газовых скважин // НТВ «Каротажник». — Тверь: Изд-во «АИС», 2002. Вып. 99. С. 61-69.

35. Опыт электромагнитной дефектоскопии нефтяных скважин с многоколонной конструкцией в Пермской области / Шумилов А.В., Калташев С.А., Мельник В.А., Толкачев Г.М., Петухова JI.JI. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд-во «АИС», 2000. Вып. 67. - С. 28-35.

36. Электромагнитная дефектоскопия-толщинометрия составная частьгеофизических исследований технического состояния нефтегазовых скважин / Ткаченко А.К., Калташев С.А. // НТВ «Каротажник». — Тверь: Изд-во «АИС», 2002. Вып. 93. С. 36-37.

37. Техническое состояние крепи скважин на месторождениях и ПХГ. / Климов В.В. // М.: ИРЦ Газпром, 2001.- 102 с.

38. Прямые измерения проводимости обсадных труб и НКТ, используемых в качестве моделей толщины / Миллер А.А., Миллер А.В., Епископосов К.С., Мурзаков Г.Е., Епископосов Д.К. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд-во «АИС», 2002. Вып. 101. - С. 68-74.

39. Некоторые результаты исследования технического состояния скважин в объединении «Сургутнефтегаз» / Бровин Б.З., Парфёнов А.И., Гуфранов М.Г. //БашНИПИнефть, 1983. № 13. - С. 115-122.

40. Возможные причины повреждения обсадных колонн / Поздеев Ж.А., Куц Ю.А., Игнатов А.Ю., Кокшаров В.З. // НТВ «Каротажник». Тверь: Изд-во «АИС», 1998. Вып. 48. - С. 56-63.

41. Спутник буровика. В 2т. / Булатов А.И., Долгов С.В. // М., Недра, 2006.

42. Трубы нефтяного сортамента: конструкция и расчет / Айзуппе Э.А. // Самара, 2005, 368 с.

43. Буровое оборудование. Буровой инструмент: Справочник. В 2 т. / Абубакиров В.Ф., Буримов Ю.Г., Гноевых А.Н., Межлумов А.О., Близников

44. B.Ю. // М. Недра, 2003. Т. 2.

45. Буровое оборудование. В 2 т. / Абубакиров В.Ф., Архангельский Ю.Г., Буримов Ю.Г. и др. // М. Недра, 2000 Т. 1.

46. Нефтяные трубы из легких сплавов. / Г.М.Файн В.Ф.Штамбург

47. C.М.Данелянц. // М. "Недра" 1990.

48. Бурение нефтяных и газовых скважин. / Н.Г. Середа, Е.М. Соловьев // Москва, «Недра» 1974.

49. Справочник инженера по бурению. / Булатов А.И., Аветисов А.Г. // М., Недра, 1995.

50. Технология бурения глубоких скважин. / Мавлютов М.Р., Алексеев Л.А. // М., Недра, 1982.

51. Трубы бурильные (Руководство по эксплуатации). / Донской А.А. // ОАО «ВНИИТ нефть», Самара, 2005

52. Бурильные трубы из алюминиевых сплавов. / Штамбург В.Ф., Файн Г.М.//М., Недра, 1980.

53. Бурильные колонны в глубоком бурении. / Сароян А.Е. // М. Недра 1979.-231 с.

54. Трубы нефтяного сортамента: Справочник / Под редакцией А.Е. Сароян 3-е изд., доп. и перераб. // М. Недра 1987. - 488 с.

55. Упрочнение бурильных труб из алюминиевых сплавов в процессе эксплуатации / Данелянц М.С., Китаев Е.К., Неймарк А.С., Файн Г.М. // Металловедение «Термическая обработка», 1987. №2, С. 39-42.

56. Справочник по математике для научных работников и инженеров. / Г. Корн, Т. Корн. // М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1977. -832 с.

57. Справочник геофизика. Магниторазведка. // М.: Недра, 1969.

58. Скважинная рудная геофизика. // М. Недра, 1967.-536с.

59. Дахнов В.Н. Электрические и магнитные методы исследования скважин. М: Недра, 1967. - 390 с.6780. Справочник по физике. / Яворский Б.Н., Детлаф А.А. // М.: Наука. Физматлит, 1996. 624 с.

60. Теория поля. / Овчинников И.К. // М. Недра, 1971. 312 с.

61. Теория поля / Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. // М. Наука Издание седьмое, исправленное, 1988 507 с.

62. Электроразведка. / Заборовский А.И. // М.: Гостоптехиздат, 1963. -423с.

63. Ремонт промысловой геофизической аппаратуры. / Зерщиков А.Е, Луков В.П., Неговора В.И. // М. Недра, 1976.

64. Materials and equipment for petroleum and natural gas industries. -Aluminum alloy drill pipe for oil or natural gas wells. // International Organization for Standardization, 1984, p. 14.

65. Advansed Drilling solutions. Lessons from the FSU / Gelfgat Y.A., Gelfgat M.Y., Lopatin Y.S. // Tulsa, Oklahoma, USA, 2003.

66. Aluminum pipe rates a second look. / W.D. "Bill" Moore. Ill // "Drilling Contractor", 1982,1, vol. 38, pp 21, 22, 28, 30, 34, 38.

67. Deep drilling with aluminum drill pipe. / Wong L.F., Hanneman R.E. // "Drilling" 1983, IX, vol. 44, pp. 53-55, 59.

68. Metallographic and corrosion examination of aluminum drill pipe (0 147 mm) samples / Saint-Petersburg State Politechnical University, 2008.

69. Corrosion evaluation. Изучение коррозии: каталог/ фирма Schlumberger (США), 1989.

70. The Magnelog Survey, Magnelog Instrument Specifications: Сервисный каталог /фирма Atlas Wireline Services, 1999.

71. Сервисный каталог по каротажным работам: каталог / фирма Atlas Wireline Services, 1994.-С.35-38.

72. Сервисный каталог по каротажным работам: каталог / фирма Schlumberger (США), 1995.-111с.

73. Ultrasonic In-Line Inspection Tools for the Metal Loss and Crac Inspection of Pipelines // Oil Gas European Magazine. -2003. -Vol. 29, -№ 2. -P. 88-89.

74. The Inspector. Casing inspection service. Инспектор. Служба инспекции обсадных колонн: каталог / фирма Halliburton.

75. Method for locating tension failures in oil well casing. Способ определения места повреждения в трубах обсадных колонн: Пат. 3393732 США: кл. 166-4 / Murphy С.Е., Jr, Patterson М.М., Sheffield B.C. (Shell Oil.Co.); Заявл. 21.05.65; Опубл. 23.07.68.

76. РД 41 УССР 182—87. Неразрушающий контроль бурового инструмента и оборудования при эксплуатации. Львов: УКРНИГРИ, 1988.

77. ГОСТ 23786-79 Трубы бурильные из алюминиевых сплавов. Технические условия.

78. ГОСТ 5286-75 Замки для бурильных труб.

79. ГОСТ 631-75 Трубы бурильные с высаженными концами и муфты к ним.

80. ГОСТ 632-80 Трубы обсадные и муфты к ним.

81. ГОСТ Р 52203-2004 Трубы Насосно-компрессорные и муфты к ним.

82. ГОСТ 4784-97 Алюминий и сплавы алюминиевые деформируемые.

83. ГОСТ Р 50278-92 Трубы бурильные с приваренными замками.

84. B.С.Басовнч главный инженер ЗАО «Акватик»;

85. Д.А.Лубяный зам.главного инженера ЗАО «Акватик»;

86. C.С.Куликов инженер конструктор ЗАО «Акватик»;

87. С.Р.Цомук * ген. директор фирмы «ЗОНД»;

88. А.Л.Дамаскин зав. сектором фирмы «ЗОНД».

89. УЗК на трубных базах 0. .40°С.5. согласовать «Основные направления работ на 2008г.» (прилагается). Фирме

90. Настоящий Акт составлен в tow, что в соответствии с Календарным планом договора №8-2008 от 15.02.08 специалистами ЗАО «Фирма «ЗОНД»и ЗАО «Акнатик» в ПРЦ труб ОАО «Сланпефгь-Мепюннефтегя?»проведены промысловые испытания оборудования (дефектоскоп УДС2-52

91. ЗОНД-2», сканер УКР-1, ручные пьсзопрсобразопатслн на частоту 5МГц суглами пиода 653,7074°), предназначенного для УЗК трубной резьбы ЛБТ.

92. В испытаниях приняли участие:- А Л.Дамаскнн зав. сектором фирмы,«ЗОНД»;

93. S С.С.Куликоп - инженер конструктор ЗАО «Аквашк»;- С.Р.Цомук -ген. директор фирмы «ЗОНД»

94. J с привлечением сотрудников ОАО «Славнефть-Мегнопнефтсгаз».

95. Щ:>. при зтсм чуистшпсльноетк контроля .приблизительносоотпстсттюпала выявлению пропила глубиной 2мм в настроечной образце.

96. Испытания пыполнены на 22 трубах 1,2 классов и отбракованных.i В результате испытаний установлено:

97. Очистка зоны сканирования вручную кардщсткоН на трубах 1 класса, использованных в испытаниях, занимает минут и не иызьшаег трудности. После зачистки образовавшуюся пыль и грязь необходимо удалить мокрой тряпкой.

98. УЗК после такой очистки ниппельной части по сравнению с УЗК труб I класса не отмечено.

99. А.Л.Дамаскин С.С.Кулнков С.Р.Цомук1. С Актом ознакомлен:Ж

100. Начальник отдела бурения ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»у\ч И.А.Петухов1. АКТпромысловых испытаний оборудования для ультразвукового контроля трубной резьбы и зоны стабилизирующего пояска труб ЛБТ 147X11г.Серов 16-J 7.07.09

101. В результате испытаний установлено:

102. По работе сканера УКР-1 (А-развертка):использование сканера обеспечивает выявление моделей дефектов резьбы с внутренней поверхности;после опытного внедрения сканера, при необходимости, уточнить жесткость прижимных пружин.

103. Качество акустического контакта при работе всеми сканерами -стабильное.

104. Время прозвучивания резьбы и пояска каждым из сканеров составляет менее 1мнн.

105. Удобство прозвучивания резьбы с наружной поверхности заметно выше, чем при прозвучиванин с внутренней поверхности.

106. В результате проведенных работ ЗАО «Фирма ЗОНД» произвело и передало ЗАО «Ахватнк>К Weatherford) следующее:

107. Комплект ультразвукового многоканального программируемого дефектоскопа УДС2-52 «Зонд-2», прошедший первичную поверку 1 шт.

108. Образцы сканирующих устройств УКР-1, УКР-2 (для УЗК трубной резьбы) 2 шт.

109. Образец сканирующего устройства УКП-1 для УЗК зоны стабилизирующего пояска в диапазоне расстояний 120-140 мм от упорного торца трубы 1 шт.

110. Технологическую документацию технологические инструкции по контролю при использовании сканеров УКР-1, УКР-2, УКП-1, чертеж настроечного образца.

111. Проведено обучение представителя ЗАО «Акватик»( Weatherford) работе с дефектоскопом УДС2-52 «Зонд-2» и сканирующими устройствами.

112. Совместно с ЗАО «Акватик»( Weatherford) проведены испытания комплекта аппаратуры и сканирующих устройств на базе предприятия-изготовителя ЛБТ (СМЗ г. Серов), в результате которых установлено:

113. Комплект аппаратуры и устройств соответствует требованиям ЗАО «Аквати(о>( Weatherford), отраженным в вышеуказанных договорах.

114. Комплект аппаратуры н устройств пригоден для внедрения и проведения опытной эксплуатации в условиях трубных баз организациями, осуществляющими УЗК бурильных труб.

115. От ЗАО «Акватик»( Weatherford): От ЗАО «Фирма ЗОНД»:1. Инженер-конструктор1. С. С. Куликов