автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Повышение работоспособности резьбовых соединений обсадных труб для крепления наклонно-направленных скважин

М1Н1С1ЕРСТВ0' 0СВ1ТИ УКРА1НИ . 1вано-Франк1всышй державний техн!чний уШверситвт Р Г Б О Я нафти 1 газу

1 ] СЕН лЗГо. • ' >. ■

На правах рукопису

СЕНШНОВИЧ ШКОЛА ВОЛОДИШРОВИЧ

ШДВЙЩЩЯ ПРАЦЕЗДАТКОСТ1 Р13ББ0ВИХ З'бДЕШШ ОБСАДЕЖ КОЛОН ДЛЯ КР1ПШШ ПОХЙЛО-НАПРАВЛЕШХ СВЕРДЛОВ!®

Спец1альн1сть 05.15.10 - Бур1ння свердловпн

АВТОРЕФЕРАТ дисертац!! на здобуття наукового ступеня кандидата тэта! чипе наук

Тваяо-Фрвш! вськ-1995

Дис"1тац1я е рукошсом. Робота виконана в 1вано-Франк1вському державному тэ;ш1чному ун!верситет1 нефти 1 газу

НШОВИй КЕР1ВНЖ: доктор техн1чних ньун, професор, академ!к УНТА

КОЩШШЧ Ярослав Степанович

0Ф1ЩИШ ОПОНЕНТй: доктор техн1чншс наук, професор, ,акадём1к УНТА

ЫОЧЕРНШ Дмитро Юр^ович * ■

кандидат твхн1чних наук, доцент ЧЕРНОВ Борис Олэксандрович

ПРОВ1ДНА. ОРГШЗАЩЯ: ДТП "УКРЗШЛГЕОЛОИЯ"

'М. Льр1в

1СКЯ-1995 р. о /6'

Захист в!дОудеться ""ЬХ^ЩЦ■ 1935 р. о. на .зас1даен1 спец1ад1зовшо! вчено! . ради Д.09.02.05 1в ано -Франк1вс ького доржавного техн1чного ун1шрсйтвту .нафти- 1 газу аа адресов: 284018, УкраТна^ ы.1вано-!Еранк1вськ, вул. Карпатська, 15. 3 досертатею когна озиайо:ятпсь в науковр-твхн1чн1й бКШотец!.

Автореферат ров1сланкЭ 1995 р.

ВчонйП сопрэтер . . ВЕКЕРИК ВЛ.

СП9Ц1ал{80П2П0Г вчено! ради

ы

. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТМ

АКТУАЛЫДСТБ ПРОЕЯЕМИ. Проблема заСэзпечёння економ!ки УкраНш вуглеводаавою сировиною мода бути вир!шена не г{ль-1Ш нарощувапням'оОсяг!в Сурових роб!т, ала й за рахунок п!д-вищення коеф!ц!ента нафгогаэовилучення з надр, Цього моим досягтп шляхом бур1ння похило-направлених та горизонтально-розгзлукених свардловшг.

Однак при Сур1нн1 та експлуатацИ таких Свердлова - ви-нпкае ряд трудцощ1в, найпоширеШшими з яких-, за дашмн про-¡.яслових штер!ал1в, е розлвд та нэгермеотш1сть р!зьбових з'еднань обсадяих труб. Вквзане зуковлене им', що в вшсривле-ши обсадим колонах додатасово влникаэть згшавч! момэнти. На усуненпл зазначвнях усхлэднень витрачаеться б!ля 10-123 загальнзго эварШюго часу.'прлчоиу вптраш кошт!в на ц! ро-ботк пост1йпо зростнють, осн1лыси зб 1 льгпуються як обсяш бурили гохило-направлэшп свердловин, так 1 1х глябппи.

Результата вивчошш впливу згинаючих ксменг1в на м1ц-н!сть р{зьбових з'еднань, одерзан! р1згоол1 досл1дникаш на-однозначн!, шо вШшгося на 1яструнц1ях та рекоЛюддац1ях з розрахуику обс^днкх. колон. Рекокендэц!I з вибору велшпш' фуиюго момонто згвпнчувагля оосадапх труб. типу ОТТМ та )ТТГ суттево р!зняться н1я собою, { но врэховують подвльших гмоб робо/л труб в свердловтгах.

Звкладено дае п1дстави ввакатн, цо проблзма п1двщ9ния [рацездатност! р1зьбоип з'еднань обсащшх труб актуальна,

для II розв'язпння шгское лотреба в провадоин! кошмекс-1пс доел 1 дань.

ЬША РОБОТЙ. Пдосконалоння шгод!в кр1плож<! тюхах о-

направления свердловш за рахунок п1двщвння працездатност! р!зьбових з'еднань обсадних колон. •

OCHOBHI ЗАВДАБНЯ ДОСЛШКЕНЬ. I. Вивчення фактор!в, як! порушують нормальн! умови робота труб в похило-направленнх свердловинах та оц!нка ЮТуючих штод!в 1 засоб1в Шдаищэшш працездатност! обсадних колон.

2. Доел! дкэння впливу Евлгпшл круглого момента эгвин-чування на напружаний стен р!зьбових з'еднань та вироблення методики назначения lloro величина з укови вибору прушого натягу.

3. Лос-Идаешя напрукеного стену та характеру розпод!ду напрукень в р1зь0овому з'еднанн! обсадних труб при дП бгп-наючих момент!в.

4. Уточнения методики розрахунку обсадних труб на [Лlint сть для кр1плення похило-налравлених свердловин.

5. Розробка техн1чних засоб!а для'шдвидагня над1Сносг1 робота обсадних колон в похнло-напрзвлэнкх СБерДЛОВЯНаХ.

6-. Пронислова шров!рка ефэктшюст! 'рмультат!в дэс-л!даонь.

НАУКОВА НОВИЗНА. I. На п1дстав! результат!в алалтгшх ' досл1дшнь oiííhqiio- вшив велячшш крутного момента згашчу-вання на яапруконий стаи р!зьбових з'еднань обсадних труб з тралвтевздЕШ профИда р!зьби.

2. Влзначен1 величина крутш,х kíokohtIb ягвинчувашю обсадних. труб з уизви шбору пруююго пагягу, та ix максимально допустим! значеш'".

3. ОдерзэШ шал!пг. .1 виразп для визначення еолячин напруконь при згш! обсадно! колонн, пк1 дозвалаать встано-вити характер emIhji поздов:ш1х та к1льцое;п нор. шшх пал-ругань як по пзр1"'.атру попэрочкого порор!зу труба, так 1 по

товщнн! ст1нки;

4. Експерименталъно досл1дкэн'о характер розшуЦлу нап-ругвнь в р!зьбовому з'еднанн! при д!1 згинаючого момента та назначено перер{з, в якому вони досягають макймальних зна-чень. . "

ПРАКТИЧНА ЩНШСТЬ. I. На п1дстав! проведения. досл!д-пень вироблена мэтодиш розрахунку величини крупна момента згвинчування обсадних труб ОТТМ та ОТТГ. Для вкм!ру крутного момента згвинчування обсадних труб сконструйованяй моментом1р та витотовлен! його досл!дн! зразки.

2. Уточнена методика розрахунку на м!цн1сть обсадних труб типу ОТТМ та ОТТГ з врахуванням д!1 згинагачих момент!в.

3.Розроблено конструкц!I з'еднання обсадних труО, центратора та пристрою для попереджэння поздовкнього згину труб, при посекц№нсму кр1ш19ип1 вертикалышх свердловш,

РЕАЛ13АЩЯ РОЮга. Результата ддсэртац1Яно1 роботи реа-л1зован4 при 1ф1плэш1 свэрдлоБШ и Долпнськсму УБР (АТ "ЗГкрдофга"), Чорпомэрсысому УРБ, ВГО на,гал1Ефгогазгеолог1я", ЕО "Сахал I шорнсфтогаз " шляхом вякорастання розробленйх ре-комэвдатя тэ пристроив вкм1рквання крутного момента. Еконо-м1чпий ефзкт в1д впроваюхення розроОок скпав 01 ля- 167 тис. руб.(а Щнах до 19Э1 року).

АПР0БАЦ1Я роботн. основн! матер1али дисертацШю! робота допов!дались } оОговоривались на:

- крайэвь! нэуютво-тоничп1Л конферэнцН молодая вченгос 1 спец1ал1ст1в (н. Ставрополь, 1937 р.) ;

- н' всоссгслгёа нзукссо-тохл!чн1й конфэренцН "Вскрытие неф-тэгазоквс плзстор и освоение сквагин" (м. 1вано- Франк1вськ, Гба-Зр.);

- ппукоЕо-практичнШ конфорэшШ "Проблемы научно- тохпичес-

кого прогресса в строительстве глубоких сквакип в Западной Сибири" (м. Тюмень, 1990 р.);

- м!кнародн!й науково-практичнШ конференцН "Проблем t шляхи енергозабезпечення Укра!ни"(м. 1вано-Франк!вськ,1993 р.);

- науково-техн1чнкх конференциях професорсько-вшсладацького складу (м. 1вано-Оранк1вськ, 1994,1995 p.p.);

- науково-практичн!й ковференцИ "Стан, проблеют t перспек-тиви розвитку нафтогазового комплексу Зах1дного рэг!ону Ук-ра1ни" (м. Льв!в, 1995 р.)';' . •

ПУБЛ1КАЦ1Г по тем! дасергацИ: осеовн! положения дисер-

#

тац1йно! pjdOTii опубл!кован! в 15 наукових працях, в т.ч. 4

статт!, 5 авторськюс св!доцтв, I патент, 5 тез допов!дей.

■СТУКТУРА I ОБСЯГ РОБОТИ, Диоортац1йна робота складаеть-

ся з вступу, чотирьох роздШв, основних BiicHOBKtB та роко-

кендац!й. Матер!ал викладэно на 149 стор!нках машинописного

тексту; робота ¡Летать 27 рисукйк!в, 22 'таблиц!, 123 назви

01бл!ограф!чних дкэрел i I додаток.

t *

у

змгог роботи

У ВСТУШ обгрунтована актуальп!сть досл1дауваио1 проб-леми, сформульвано мету 1 основы! зовдання досл!дя:енъ.

В ПЕРШОМУ Р03Д1Л1 проведений 8нал!з фактор!в, як! вплц-вавть на працездатн!сть р!зьбових з'еднань обсадок труб то зроблзно критичний огляд сучасних штод!в розв'пзаши вказа-ноК проблем.

Над!йна робота оОсадшхх колон у викривлоних свпрдловинах в основному визначаеться м1цн!стга 1 довготривалЮтю р!зьбо-вих з'еднань. 1з загально! к!лькост! авар!й з обе ,днемп колонами за даними 0!лыаост! досл!дань та пнал!аом промлсло-

вого матер!элу, б!ля 7055 припадав на р!еьбоз! з'еднання.

Основними причинами авар1й та' ускладнонь з эбсадними колонами е:

- неяк1сна п{дготовкэ р{зьбових з'еднань" обсадних труб до спуску в свердловкну та 1х згвикчуванкя без контролю величинп круткого момента:

- нехтування додатковими навантаженнями на р!зьОов! з'еднання внасл!док згину колони; .

- використання для гврмэтизацП р!зьбових з'зднань не-ефективних засоб1в.

За тепер1пшього часу рекомендован! р!зниш авторами вели чини крутного момента суттево в1др1зняються м!ж собою, що но дае впевченост! в 1х в!рог!дност!, в1дсутн! такой няд1йн1 яристро! ,цля його контролю.

Серед особлньостеЯ кр1штв1шя похйло-направлених свэрд-ловин е те, ао при проектуванн1 обсадних колон треба врахо-вувати плив згинапчпх ксмвнт1в на м1цн!сть ?х р!зьбових з'едиянъ, За д1ючпма нормативними документами розрахуюк на м1цп!сть обсадних труб ОГТМ та ОПТ при 1нтенсивност'1 вик-ршзлекня' до 6 градус!п яа 10 н проводиться баз врахувагшя впливу зппювчлх мочент1в.

При б1лыв1й 1нтенсивност1 птасривлення , рекомендуеться гмеипувати границю м)цгост1 на 103. Таким ч!шом 1снуюча методика розряхузиу обгручтована педостатньо, що Шдтвердиуеся сяал!зом прокгслових дяшх з ввар1Якост1 обсадних колон в по хило- напрявлегах свэрдловинах.

На п1дстав1 вияладекого, могяа зробитл висновок про не-обх1дн1сть проведения теоретичтх та експериментальних дос-лШэнь, результата яких повшш! враховуватись при проекту-вапн{ обсадних колен для крИшншя похило-направляннх сверд-

- е -

ловин.

В ДРУГОМУ Р03Д1Л1 приводиться результата досл!даень впливу осьового натягу i крутного момента згвинчуванзя на м1цн1сть р!зьбових з'еднань обсадних труб. Досл!даенню цього пичаяня присвячен! робота Агеева K.M., Elлика С.Ф., Булатова АЛ., Гусейнова С.Б., Дашдем1рова Г.Д., брьоменка Т.6., Комнатного Ю.Д., Конрада Р.Ф., Коцкулича Я.С., Лачиня-на A.A., Мавлотова Н.Р., Мочершжа Д.Ю., Марлоу P.C.., Масона Р.П,, Ноюльского A.A., Нур!ева A.I., Павельчака A.B.,

Пчолк1на В.Н.,■ 2tщенка О.В., Федоренка 3.1., Чернова Б.О.,

t

¡Цербюка А,Д., Якубовського Н.В., та 1нших. Одяак в б!льшос-г! роб!т досл!дауються обсадн! труби з трикугним проф!лем р!зьби.

На сьогодаМШй день величина круглого.момента ввакаеть-ся одним з ochobhiix критер{ ïb контролю згашчувэння обсадних труб, а в aapyöiimift прзктиц! таккй контроль е обов'язкавш. Однак рекомендацП р!зних авторов нэр1дко суперэчлив!. 0дн1 ввакаюто, цоу бэличина крутного момента залвють в1д групп MinHocTi стад! та товщини ст!шш труби, 1нш1- т!льгш в!д товшини сПнки, скром! приводить сврвдн! значения крутша момент1в для пенного д!емэгра труб. Зустр1чаються твкоа дай! 1фо величина крутного момента в залсжност! в!д площ1 контакту bi-iTKtB трапеШевидно! р1зьбл, но приводить до Ix нереалъ-ност! в практичному заотосува?и1. Нэоднпковий п!дх1д piamix автор! в 1 до вотешйшшя грмащь см! ни воличин крутша

MOMÔHTtB.

Шдшо, що мщшоть pisbCoBoro э'сдаат»! при эташчуван-н: вязначветьел величиною к!льцавлх та рвд!алг>них наггруконь. Зазначен! напрушшя запеть в!д контактного тиску на згвинчуваних повархпях, який е функщею д!аметрального прук-

ногб натягу, д1ам9тр!в та товщин ст!нок труби 1 муфти.

На величину натягу безпосередн1й вплив мае точн!сть еи-готовлення р1зьби. Тому в1дсутн!сть контролю'величини крут-ного момента ьютв приве.сти як до перэяепруження 1 втрати м1цност1- р1зьСового з'еднання, так 1 до згвинчування 1з за-никепим моментов, внасл!док чого не '(Зуде досягнуто гермзтич-ност1 1 м1диост1 з'еднання.

Для нкначення величин крутного момента згвинчувашш обс-ядних труб одеряак! залежност!, як! мають такий вигляд: а) для труб ОТТМ

•т.г§(ф)(1-о)Е0 б я 1 , и т т м

б) для 1руб ОТТГ

кр ( й10 + 1**0 ) * 4оов(а1)+

и т т н

дв ф' - кут нахилу р!зьби ;

с - копфЩ1ент пряпасовування р1зьби; Е - модуль Шга ;

Лм ит- в1лнов1дни рад1уси серадтпппс поверхонъ муфти та труби в осшзн1й гогаиш! р!зьби ;

О ,3 - в 1 лгав!дно товщшш ст!нга муфгг та труби в

Н Т

ОСНОВОЙ 11Л0ЕД1Н1 р$зьби. í - кое4Мц!ент тертя : А - рекомендована величина осьового натягу;

середнхй рзд1ус рИьбл в огновнШ шшпни ъ - крок р1пъб'л;

1 - в1дстань в!д торця труби до основно! площини; <з( - д!аметр вершини витк!в р!зьби труби в основн!й площин!;

а - внутр!шн!й д!аметр р1зьби в основы!й площин!; с^- д!вметр ущиьнюючо! кон!чно5 розточки муфти;

д!амэтр упорного виступа ыуфти; с12- д!амэтр ущ!льнюючого кон!чного паска труби; 1 - довжина ущ!льнюючого кон!чного паска труби; с^- кут нахилу опорно! поверхн! витк!в р!зьби; ь - ширина ввршини витка р!зьби. При згвянчуванн! р!зьбових з'еднань обсадних труб з пружннм натягом м!ж повэрхняш, цо знаходяться у контакт!, виоткають дотичн! напрукення в!д контактного тертя. 1з зб!лыпецням величини крутного момента напруконня на боковых гранях витк1в эроставть 1 наступав момент, коли в 1х зовнШ-н!х шарах появляться пластичн! _ доформа'т I. Для коперодшння руйнування витк!в величина крутцого момента повинна оСкоку-ватись критично значения якого могша знайти з виразу:

г Ч

МкР- МбвС^р^И-мрМ.гэ-гд^-))!«] . О)

де - коеф!ц!ент досконалост! р1зьои;

- коэфШент, яквй враховуе характер змИш даформа-мац» витк!в уздова р!зьби при пола! в и И* шшс-тичшх дофорыэц18 1 особливост! руйнуьання р1зь-Сового 8'еднашш; V - коефШепт Пуассона; ол- к!льцэв! иапрушгая р р!гьбовому з'еднанк!; [о]- допусти:! капрупгаинп для уатер!алу труб. Склады!сть вир!вз1шя постовлэпах Радач впм&гала ирово-

депня експериментально! перев!рки результат!в теоретичних досл!джень, тому.були використан! натурн! зразки обсадних труб заводського виготовлення д!аметром 146, 168, та 219 мм ( ГОСТ 632-80).

На рис. I приведен! експериментолън! залежност! величи-1ш крутного момента згвгануванпя обсадшк труб ОТТМ та ОТТГ з!д осьового натягу. Вказан! залекност! мають дв! ч!тко ви-рзжен! д!льниц!:

а) кел!н!Яна в початков!й фаз! згвинчування, де велкш-ни крутного момента ^находиться в межах 1200-1500 Нм;

б) л!н!Пна до зак!нчення процесу згвинчування.

Нел!н!Яна д!льгощя характеризуемся !нтенсивщщ зменшец-иям величиям осьового натягу при позначному зростанн! чуткого момента, по е п1дтеердл:егаот.1 процесу прппосовувапнл по-верхонь в Hi а Фаз! згпшчутзання. При цьому вибираетьсл б!ля половин-.» осьового пчтягу. тому рекомендовано значения коэф!-Uiei 'т ираяасовутния <с=0,5) е правом1риим.

Для обсчлгах труб ОТТГ пкэзоШ зялегагаст! мають ие одну характерцу д!льт;цт в к tint! процесу згкапуватшя. Цэ пряма, яка вЬчповЬтж моменту опряяэтння елемент!в упидынзвчого вуз-ла. ЛослЬтпгчлями встглю&шю, що для пад1Спого спряпмшш вузла герметич, ,art- крутний момент повинен ка 10-153 переви-rji'aTi: йог--) величину рютмчепу з умови ппбору пруиюго натягу. И" г-ряуопанс в реко?.!рцдктЦях для визначепня величина крутого > 'wrt.'i огги-!чурч1шг1 труб ОТТГ (формула 2).

Пр'йеп'чня/а нтш досл1л5»теда встаповлепо, цо при зб!ль-кетш! л1пч-»трл труби м-к м!сцо змензвпяя контактного тоску, п при об!лсмнн! тончит г.т!шш - павпеки. Бнасл1док зкан-СРШ1Я контактного гнску зиеппуються к!льцов! та рад!альн! аапруяоння в т!л! труби 1 ку^тл. 3 ц!е! точки зору р!зьбоз!

Рис» I. Залажисть зеличпни крутного кэмекта в1д натягу при ЗГВИНЧУЕ&КЯ1 обсздних труб

гадаши оосадшсс труб. ОТТГ е досконал1инми, оск!льки величина регламентованого для низ: осьового натягу зПдно ГОСТ 632-80 на 41>й менша, н!ж для 0ТП1.

Рэзультота експэртаэнтальних досл1джонь' показали, що розпод!л. к!льцевих напружэнь носить нелШйшй характер. НаСб1льга наваят&кзними е д!льшщ1, як! прнлягають до к1пц1в труби 1 муфгя, що поясгаовться 1х б1лыиою рад1алъною податлл-в1стя в пик перер!зах. НайбЫыН за величиною напружены« в р!зьбовому з'еднанн! при повному вибор! пружного натягу ви-пшсають в псрер!зах набликешх до торця иар!зно1 частики труби. Для труб ОТТМ д!аметром Г46 км,(10,6 Д) вони близьк! до мча! те1сучост1. 3 ц!е! причини зб!льшувати вел!гашу крут--ного момента поиад рекомевдовану недопустим, *!накше р'зьбо-вэ з'едн'зтт Суде песевоптапоне. Характер розпод!лу шльцэ-вих пппругкнь уздовя сгвинченого р!зьСового з'еднания труб ОТТГ такий ян 1 труб ОТТМ, ли з т!ею в1да1ш!стю, гдо абсолюта! величипь лих папрухгань менп!, оск!льки мэша величина осьового натяху.

ТРЕТ1Н Р03Д1Л прнсвлчено досл!детшм вшшву згинаючих мйшнПв-на напру.тюквЛ стаи обсадыа труб та ?х р!зьбових з'еднань.

Одам !з основних вид! в навантажэнь, що д!ить на обсад-п! труби в Бжривлених- свэрдловгаш, е згпнвпч! момента, внасл!док дП яких круглий перер!з втрачае по^атков.у форму 1 пэретворюеться в овзлышй. Цо не г!лнси змэшуе оп!р труби згп1у, олэ 1 суттево в!дбкваг,ться на И кгщрукэному стан!. РоспоШл нормалытх згинаячнх напружекь в попоречному изре-р1з! труби не пШюрядковуетъся л1п1йному закону.

Для оцШш впливу згтшу на величину поедавт!х та гольце вих напрукень застосовувалась теор!я ст!йкост! тотсих

оболонок на основ! в!дшв!дност! обсадних труб к1нематичн!й та статичнШ г!потезам К!рхгофа.

За вих!дн1 приймались cnpoment р!вняння Ыейснера, одержан! на основ! нап1вбезмоментно1 теорН прукних оболонок

ф + ¡j.i3aos(a) = -main (a) ;

(4)

-О - рфоов(а) = О , де ф' t "б - не в! дом! функцП;

а - кут найму дотично? середшшоГ поверхн!

поперечного перер!зу обсадно! труби; р.т - безрозм!рн! параметр!! кривгаш ос! труби.

В даному випадау доферетШозання функцШ Ф , 0 проводилось по безрозм!рн!й координат! 0, пропорцЮналыий довки-Ht мерид!ану середашно! поверхн! s , що п!драховувться в!д вибршого початку координат.

6 = S/b,

д Ъ -"периметр поперечного nopopisy серединной поверхн! роз-делений на гтс. t

V

Безрозм!рн1 параметра кривгаш труби та П зм1ни визиачаються з вираз1в

/l2(1-v*) -Sjj— ; ш = Ц(1--В— ) , (5)

дэ рс,р - в1дпов1дно рад1уси кргвшш ос:! труби до ! п!сля деформацП; h - товапна ст1нки труби.

При розв'язку зпдач1 (трийнят1 пркпуиеннл, то труоа виго-товлэна з !3отроппого мятерюлу, а розмдри П поперечного пе-рер!зу мал! в noplBiwmil з рад 1 усом кривини.

В результат! булп одержан! так! вярази дли ьизноченпл напрутакь

- Ха -

а) ноздовпПх

а = Н1°[ъ оозе+-ЗЬ соз39±г' / 3 - (2а оов20+4а оов40)]; (6) п « в / 1-г.1 г

О) к!льцевих

0.= Шг°[± / соз20 + 4а ооз40 -' (Ь в1п9 +

* |/ 1-1) И

+ Ь>В1П39)Х(8181П0 + 3яз1л30 )] . (?)

Знаки (+) 1 (-) в1дпов!дають напруженням на внутрИпнШ 1 зовлишнШ ст1шсак труби. <!

Заирспонопян! формули дозволяють влзначити величину по-здовглИх 1 к1льцових напругознь згину, ЯК1 Д1рть в Судь-як1й точц! поперечного иерер1'зу труби з врахуванням зм!ни рад!уса кргатш в межах Шд р0 до р та полярного кута 9 в!д о до г%. Сс!с1лыси початок в!дл1ку полярного кута знаходиться на нейтралы! 1Я диит (плагина б1льшоК ос! овального перер!зу), то очевидно, що мак«доальн1 поздовят! няпрукення розтягу на як II при. О -(1/2)1, а мпкскмальн! стискуш1-при П = (3/2 На ц1 точки приходиться тлкоя максимум к!лышвих напруяень.

А., |Л1з результате розряхунМв показус, ио паревакаючий рплив по м!инк;ть обсадшх труб при згаН мявть поздовзн1 напрукотш, як! при малих ; Цусах кривигт досягають великих значрнь. Так, наприклад, при зпш! труби л} шатром 168 мм до рад! уса 81,8 м (!нтеисивн1сть Р!"фив.пення 7 градус 1в на 10 м, поздовзш! згиняю! напружинил дор!внпюти 202,5 МПа.

Для оц1нки наирукеного стану обсадьлх труб та р!зьбових з'еднань при згин! проводились екснертеентальн! дослЪдання. 3 ц1г,ю м^тою булп роорчблен!! 'методика то виготовлониЯ спец!-альшгЯ стенд, де ггроведон! пкси.'ргаинтп -.разкпкя натурниХ обсадштх труб „тметром 146, 168 та Г. 19 км при !нтенсивнос-!

викривлення поздовкньо! ос! труби в!д 0 до 7 градус!в на 10 .<19Тр!в з 1нт8рвалом вим!ру напругкень через I градус на 10 метр!в.

Експеримекталькими досл!даенщш»и встановлено, що характер розпод!лу' поздовхн!х згинаючих напру.тень уздова р!зьбо-вого з'еднання мае нелШйний характер при будь-якому рад!у-с! викривлення труби. Максимальных мдави напрукення дося-гають в перер1з! зб!гу р!зьбй, поступово змениумчись-як до торця р1зьбоЕо! частини труби, так 1 в протаявшему лапрлы-ку. Налрукення в :\ладк!й частин! труби за величиною близьк! до вирахуваних за теоретичнимн- залеяностпки (6), ^7), тод! як в перер!з! зб!гу р!зьбп вот!- на 35-402 б!лыа!, оск!льки перех1Д в!д гладко! частини труби до р!зьби е кокцан^раторсм напрузгень. Поступове змешення напруйвнь в пьр1зн!3 частил! труби в напрямку до П торця пояснит ся зб»льшэпш1м гирот-косг! конструкц!! р!зьбового з'еднання за рзхуяок муфпт. При !ктенсивност! викривлення труби, до 5'градус1в на 10 кетр!в поздоеш! напрукення в д!лышцях прилягвючих до торця р!зь-бово! часнгаи труби, - наш!, н!н напрукення в тШ гладко! труби,- з т!е" к причини.

Вим!.р напрукень в муфт! проводився як в р!зьбовому з'ед-нанн! заводсько! зборки, так ! в з'еднанн!, з! браному па стенд!. За абсолютною величиною нопруждння в т!л! муфтп наймет: , а ?х розпод!л таког: мае нол!н1йний характер, ! е сл-метритаим в1дносно серединного порор1зу, • ,

Розпод!л поздовхп!х згпнаючих напруконь в р!гьбовшс з'еднаннлх ОТТГ мае деяк! особливост!, хоч загаяьний характер Гг зм!ни такий ке як ! для 1нших р!зьб. В горерШ эб!гу р!зьбй величина напрукень для р!зьб ОТТЫ 1 ОТТГ практично однакова,. тод! як в р!зьбов!!1 частый - р!зна. При малих зла-

ченнях !нт8нсивност1 шкрьвлення труби, зростання капрукень на торц! труби ОТТГ назначив, 1 т!льки починают з ттенсив-пост! викривлешш Б градус!в па 10 глэтр1в напрузконня пом!тпо зростають, хоч залшэються мешлими в пор1шшш1 з трубами ОТТМ. Це пояснюсться тим, цо за рахунок унЦлыпоючого • паска, на якому нар!зка в!дсугня, пригсрцева д1льпиця труби знахо-дктьсл в затиснених умовах. Огже, використовуючи донзу р!зь-бу комм досягти дэякого зменшення напружень в р!зьбовсму з'еднанн1, кр!м перер!зу зб1Г/ р!зьби. Напрукений стан згада-ного ппрвр!зу не залеяить в!д довкини р1зьби, а е функц1ею рад}уса викривлешя ос1 труби та наявност! концентрацИ нап-ругэнь, зумозл^них особливостямн де<$ормування згвинчених труб.

31 зб1льшо!шя1л Яямотра обсадвих труб, зростають поз-дсгжн! пгшшюч! нрпругепня в гладкШ частин! обсадно! труби та элементах рхзьбоиого з'еднання, и;о сл1д врехогувати при проект,уванн! прсфШ та конструкцН похило-напрарлано! свер-дловипи.

Б ЧЕТВЁРТОМУ ГСЗДШ стшеан! кетоди та сгобобя Шдвищен-пя пр8Ц?здатност1 р1зъбовпх з'еднпнь обсадних труб, а такой результата прсми'\тсвих впровадкень рекомендованих розробок.

На п1дстзв1 р>-зультат!в досл1дгзнъ вироблена методика сизначенпя ведгаш крутного момента згвппчування обсадшис труб ОТТМ тп ОТТГ, яка врэхопуе д1 :мптр труби, товщипу ст}н-ки, груну м1цност! отад1 та мек1 з?Шт ссьового натягу. Роз-рахунск провод чго для обсадштх труб д!смотром в1д 1С9.7 до 245,5 мм, 1к1 нэЯчаст1по зтотосовуться для кр!плення вик-риплмтт сг.орадогин. Тля прикладу в табл.1 приведез! величи-ни герутнп? *кмэит!п лля обсел та труб д(смэтром 146,1 мм.

I

о

e-t >= .-

ООО i -i i юоо

Lßt—<СГ>

г>-сосо

ООО

о^« i i i racD-sf

ooo ^rco-a1

I I I O^ftn

oooooo oinoiNtom ЫФОФМО «за -C-C005

oooooo

SCO "tfN !D ■vracocDf

oooooo !DS(TlNO)in спрзюспсэоэ

ПЧЧ'ЧШЛ

ЮО£-ЮЮ£--шс-с-соа>о

>> G.

й «3 и

t'y

й ¡2

о

га ч

H о

о р.

о

H >>

&

3

ta

5> g

<D

и

« 3

ft

EH

о, к

G

a

сз ta о

о

Pu

и са

ra

о >>

р< Е-1

a

и

я о о о

M

о

е &

га «

га

к

Е-1

ч о

Р- И

ео ч

и, Ä H È3

CJ

ч

I

о и о

s t» m

о L.

О а о о

В й

I

€

~ £

Б з

5 «

■э 3

&

g

о

о >»

&

Я

§

Й га

аз

о о

ft а

CD

И

Рн

К о

& & р*

о й>

вз

г>г

-С*

Сч

>ч &

>>

fr о

в е

в

й

с? «

a

со ы

о &

«

га

S

о л

& i

s a g •

a ra

о о и s

Ci

г

CS

с ra

'S

а

X

о в

н

го

гз о.

СЕ «

а о ч

1 I

я ь

8

0

01

I—t §

о о

ч

р.

J

н

а

к а. е-

f-t=!

g* g 1 я

о

te

О «

Л Ен

U g

ч «

с;

ч «

а н

О

о

о

s

о

g о

Л

о

а я

§

m

р!зьбових з'еднань не даткь оч!куваного результату, особливо в 1нтенсивно викривлених свердловинах. 3 метою забезпечешш герлетичност! наш розробленэ з'еднащя обсадних труб, кон-струки!я якого передбачае утворэгая замкнутого об'ему, в якому розм!щуеться ущ!лькоиче к!льце. Останне виконане в ви-гляд! порожистого тора заповнеиого р!диноп. При згвинчу-ванн! р!зьбового з'еднання ущ1лыточе к!льце стискуеться 1 нэбувае форл! замкнутого об'ему, утворючи еластичиу саио-ущ!лмтючу манжету. Таке р1зь0овв з'еднання з0ер!гае герме-тичн1сть при дИ згинаючих момент!в, як! деформувть трубу 1 муфту.

При спуску обсадит колон сетси!ями, в пронес! стикуван-нл наявний поздовжн1й згин труб внасл!док розвантакення верхиьо! часттга на стикупчому пристро!. В розробленому нами пристро! для стикування секШй обсадних колон, в!дсутн! надо л Пот, ггрятаманн! в!домим конструкц!ям. Кр!м цьогэ, в!н дозволяв такоя эд1Сспювати осьовэ та обортозэ перем!щення верхньо!. секцИ.1 встчновлювати муфту труби над ротором на неоС-Х1днШ висот!.

Розрахунок па м1цн!сть обсадка труб ОТИ та ОТТГ при гф!плэ1ш! гкш'лго-нотрэвлених свердловин рекомендуешься проводит з врзхуванпям зпшу за таким виразом

[?]'=[Р]-Рэг . (8)

дэ ■ 1Р]*~ допустимо осьовэ навантэзэння на р13ьбове з'еднання при дп згинэючо! га розтягуючо! сил;

1Р1 - диПугтига ооьовв навантакэкня на р!зьбовэ з'еднан-УЯ ЭПДЯО Рд-ЗЭ-7/1 -0001-80;

Рэг- величина розтягуючогс навет атония за ра^унок зпшашого момента.

Рзг = (1,35 - l,4)anF, . О)

де' Р - шкода поперечного перер1.з> оОсадно! трубл в nepepi3í зб!гу р!зьби.

За формулою (9) проведен! розрахунки величин розтягую-чих навантакеггь на р!зьб0Е! з'еднанля о'боадшас труб в за-лехност! в!д íx д!акетра та товшини ст!нки при smíh! íhtbe-сивдост! викривлешя труб в!д О до ? градус!в на 10 м. Так напрпклад, для обсадних. уруб д1акетром 146,1 мм t товпщною ст1шш 1С,7 мм величина розтягуючого навантаження внасл1док згину, при íht9hchbhoctí викривленпя I градус на 10 метр!в дор!внюе 162,9 кН, а при 7 градусах- 1038,1 кН.

Для зручност! розрахунку Ьосадншс труб на м!пн!сть з врахуваннш.' згину, доц!лы:о скористатися побудованими наш граф!ками, як! базуються на теорем! Й.Ф.Папковича про ви-пукл!сть областей ст!йкост! оболонок.

OCHOBHI ВИСНОВКИ.ТА РЕКОМЕНДАШ

I. Теоретично та екперименталыю досл!даино ишго величшш крутного момента на напрукений стан р!зьЗових з'еянань обсадних труб при згвинчуванн! •

- одержан! залекност1 для визначення вэлпчкл крутногс момента згвинчування р1зьбових з'едешь обсадних труб ОТ'Ш ! ОТТГ з умови вибэру величии пружногс натягу, та floro максимально допустимого значенна. Доведено. цо величина крутного момента згвинчування обсадних труб ОТТГ для за-безпечення спряетння елемэнИв вузла геумэтичност! повинна зб!льшуватись в 1,15 раза;

- экспериментально встановлен! оашном!рносг! оозпод!лу к!льцевих напружень в р!зьбОЕИХ з'еднгошях обсадних труб

- 21 -

I

ОТТМ 1 ОТТГ при згвинчуванн!. Величиии напружинь поза маками впливу крайового ефекту з достатньою точн!зтю зб!га-ються з анал1тичнимим, визначенями 1з залешюстей Ляме; - встановлено, що для забезпечення працездатност! р!зьбо-вих з'еднань необх!дно здШсгповати контроль як за величиною осього натягу, так 1 крутним моментом згвинчування.

2. Одержан! залежноот; для визначення поздовкнхх та к!льце-вих напругень при д!1 на обсадн! труби згиьаючих момент!в. Вказан! залекност! дозволяють встановити характер розпо-д!лу напрукень як по периметру поперечного перер!зу, так

1 по товпрш! ст1нки труби.

3. Розроблений стенд 1 методика проведения експерименталыго: дослШень напру'яеного стану обсадних труб та з'еднань при дП згинаючих момент1в. Встансвлено, що при зпш! труби наР01льа наируг.еною стае II нар!зна частшта. Макси-мальнпх величин згинавч! поздовет! напруя:еннл:дссягають в перер1з1 зб^гу р!зьби, де вони ка 35-40£ пвревищують напряжения в гладк!й чаотин! труби. Показано, що в з'еднан-нях з трикутним проф1лвм.напруЕвшш уздова.р!зьби на 1015$ б!лш1, н1а в трапеШеаидних, тод! як величина напру-пзнь в пер9р1з1 зб1т,у р!зьби не залегать в!д И типу та довязш.

4. На п!дстав1 рэсультат1в теорвтичнпх та експеримэнтальних досл!дг:ень уточнена методика розрахунку на м!цн!сть обсадних труб типу ОТТМ 1 ОТТГ при кр!пленн! похило-направ-лзних свердловин.

0. 3 Кетою ц!двицення над!Пйост! робота обсадних труб при кр1пленн! свердловин розроблен!:

-моментом!р для контролю величши крутного момента згвинчування р!зьбових з'еднань обсадних труб;

- cnoclö з'еднання обсадних труб для п1двищення гермэтач-HocTi;

- пристрШ для стикузання сэкцШ обсадних колон який, по-переджуе ix поздовжнШ згин у вертикальных пвердловинах;

- пристр!й для центрування обсадно! колони в похило-нап-равлених свердлоЕИнах.

Рекомендован! "до впровадження розробки використовува-лясь при Kptwemt свердловин' в ВГО "Ямалнафтогазгеолог» я", Долинському УБР ("Укрнафга"), Чорноморсько.чу УРБ, ВО "Саха-л!нморнафтогазя з загальним еконон1чним ефектом 167 тис.руб. в ц!нах до 1991 року.

Основний smIct дисертацИ опубл!ковано в таких роботах:

1. Коцкулич Я.С., Териак Е.А., Сёнюшкович Н.В. О повышении надежности работы резьбовых со^данений обсадних колонн //2-я Всэсоюзная научк.-техн.конф. "Еск-ритка нефтегазовых пластов и освоение скважин".: .Тезисы, г.Ивано-Франковск, • 1988, - с.2.

2. Сеншкович Н.В. Исследование влияния изгибсвдих нагрузок-на надежность работы обсадных труб //Научн.- практ. конф. "Проблемы научно-технического прогресса в строительстве скважин в Западной Сибири".:Тезисы. г.Тюмень, 1990,

-С. 42-43.

3. A.c. 1677238 СССР, МКИ Е 2IB 17/10. Центратор обсадной колонна /Коцкулич Я.С.6 Сеншкович Н.В. и»др. (СССР). -» 4666802/03; Заявл. 27.03.89; Опубл. 15.09.91, Бш. Л 34.

4. A.c. 1735567 СССР, МКИ Е 2IB 17/53. Устройство для соединения секций обсадных колонн / Коцкулич Я.С., Сеншкович Н.В. и др. (СССР). - Я 48327425/03; Заявл. 21.05.90; Опубл. 23.05.92, Бюл. * 19.

5. A.c. 1680935 СССР. ЬШ S 2IB 17/042. Соединение обсадных тру^ /Ноцкулич Я.С., Сенюшкович Н.В. и др. (СССР). -JS 4714287/03; Заявл. 04.07.89; фпубл. 30.09.91, Бюл. % 36.

6. A.c. 1666685 СССР, ГШ Е 2IB 45/00. Устройство для контроля крутящего момента при свинчиваш труб над устьем сквоеипы /Коцкулич Я.С., Сенюшкович Н.В., Тшдешга А:В: и др. (СССР). Л.4714288/03; Заявл. 04.07.89; Опубл. 30.07.91, Бюл. й 28. .

7. A.c. 1562426 СССР, ШШ Е 2IB 33/10. : зтройство для поинтервальной опрессовки обсадной коловдч скваэушш /Коцку-лич Я.Р., Сенюякович II.B. и др. (СССР)- 4394859/03; Заявл: 21.03.88; Опубл. 07.05.90, Бш.-й 17.

Э. Коцкулич Г.С., Сенюякович Н.В., Тиценко A.B. Исследование напряжения в трубах при изгибе обсадной колонны //Техника и технология бурения глубоких' сквакин /Тр. БелПИГГИ. - Минск, 1992.. - С. 17-22.

9. Коцкулич Я.С., Сенвзкович И.В. Стенд для досл1дкерня напрусопого стону та герметичност! р1зьбових з'еднань обсад-нлх труб //РозвШа та розробко нафтових i газових родовкш. -Вин. - Льв1в: Вика школа, х992. - с. 65-67.

10. Коцкулич П.С.. Сетсяксвич tü.B. Визначеяня олтималь-1шх величин крутного моменте згвшпуЕзння обсадаих труб з трапецевидною р|зьбою //Неук.-техн.кокф. профэсорсько-вик-ладэцького складу t«статуту нафтп t газу : Тези. м. 1вано-SpamciBCbu, 199-1, - с. 53-60.

И. Пет. 20(9675, ШИ Е 2IB 17/00. Отевд для иссл.едова-ния розьбових соединений труб нефтяного сортамента / .;оику-ллч Я.^., Соттпковяч .¿.В. и -tp. (ПА). - Д 48271^2/03; Заявл. 21.05.90; Опубл. 15.09.94, Бт й 17.

L

12.Конку." ч Я.с., Сониясоеич М.В. До проблем! герштич-

•ноет! нар!зних з'еднань обсадних труб // Наук.-праку. конф. "Стан, проблеми 1 перспективи розвитку нафтогазового комплексу Зах1дного реПону Укра!ни".: Тези. Льв1в, 1995, - с. 152.

13. Сенюшкович Н.В.," Т1 ценно о.В. Експеримонтальн! дос-

л1дження Яапруженого стану обсадних груб При згин{ //Наук.-

техн. конф. профэсорсько-викладацького складу ун!версит8ту • с •

нафти 1 газу. : Тезй. м. 1вано-Фрапк^вськ, 1995, - с. 82.

14. Коцкулич Я.С., Сеюошкович М.В.,-Розрахунок велзчини крутного момента згвинчусьяня обсадних труб (У1Л1 1 ОТТГ Лва-Франк. дери.техн. ун-т нафти 1 .газу. Ки!в," 1995, - 7с. Деп.

В ДНГБ УкраКни 13.04.95. й 886-УК.95.

15. Сенюшкович М.В. Розрахунок обсадних колон на м!ц-н!сть при кр1пленн! похило-^направлених СЕордловпн /1ваио-Франк. держ. техн. ун-т нафтн 1 газу. 'Ки!в, 1995.- Юс. Деп. в ДНГБ Укра1ни 01.06.95. № 1368-УК.95.

'Сенюшкович Н.В. Повдшение . работоспособности резьбовых соединений обсадных труб для кропления наклонно-направленных скважин.

Диссертация на соискание учоной степени кандидата технических наук по спецпальости 05.15.10 - бурение скважин. Ивано-ФранковскЕй государственный технический университет нефти и газа, 1995.

Защищается . 9 нау шх работ и 6 авторских свидетельств, которые содержат теоретические и экспериментальные ■ исследования проблема работоспособности резьбовых соединений обсадных колош в наклонпо-направленних сквагашах. Предложена методика определения величины крутящего момента свинчивашя обсадашх труб ОТТМ и ОТТГ и уточнен их расчет на прочность с учетом изгиба. Разработаны т^хничосгаю сродства

повнеюшя работоспособности резьбсвих соединений изогнутых обсадных колонн.

Senyushkovyoh N.V. The Inorease of Effioienoy of Threaded Joints of Casing for Cementing Inolino-Dtreated Walls.

The dissertation for a Kaster's Degree In engineering in tha field of walls drilling (05.15.10), State Technical University of Oil and Gaa, Ivano-TranKivslc, 1495.

It presents 9 aaieritifio papers and . 6. author's

<:

oertifioatea containing theoretical and experimental inverstigations of .the problem, of effioienoy of threaded ¿ointe of casing in inoline-direoted wells. .

Tha rr.othols of dotexmination of valueof torgue of screwing of casing'""OTTTI" end "OTTO" and ita calculations on the otrcn^tti vfith the accountof bsnt have been given. The technical nsano for. increasing • of tho . reliability of opoijaticn of boat easing have been developed.

Ю«поь1 слепа: сбсгоди , мот, р!зьбов1 з'еднання. крутппЗ кокзпт, ссьош'Л натяг, напрукення.