Методи й засоби контролю різьбових з'єднань трубних колон

Abstract

Дисертація присвячена питанню контролю якості різьбових з’єднань бурильних, обсадних і насосно-компресорних колон, яке вирішується з урахуванням вимог ДСТУ ІSО серії 9000: на єдиній системній основі розроблені методи, технічні засоби та нормативні документи, які сприяють попередженню відмов завдяки своєчасному виявленню неякісних з’єднань. Розроблена класифікація за конструктивними й функціональними ознаками дозволяє будь-яке різьбове з’єднання представити як комбінацію типових елементів, для контролю яких розроблені типові методики й застосоване їх агрегатування. Одержані аналітичні вирази для розрахунку основних параметрів способів акустичного контролю всіх типорозмірів з’єднань, що, зокрема, вперше уможливило контроль ніпельної частини згвинченого замкового з’єднання. Дослідження процесів, що відбуваються в зоні спряження під час згвинчування, виявило граничні умови для амплітудного методу акустичного контролю. Розроблені нормативні документи, що регламентують вимоги до проведення контролю та пов’язані з ним процедури. Всі розробки впроваджені.

Диссертация посвящена вопросу контроля качества резьбовых соединений бурильных, обсадных и насосно-компрессорных колонн, который решается на основе требований стандартов ІSО серии 9000. В развитие этих требований на единой системной основе разработаны методы, технические средства и нормативные документы для контроля качества резьбовых соединений трубных колон. Использование всего комплекса средств создает условия для предупреждения отказов благодаря своевременному выявлению дефектных или некачественно свинченных резьбовых соединений. Резьбовые соединения являются наиболее уязвимыми в плане возможных отказов, потому их конструкции постоянно совершенствуются. Но конструктивное усовершенствование эффективно только при обеспечении надлежащего качества свинчивания соединения. В связи с этим, учитывая большое разнообразие применяемых типов резьбовых соединений, была разработана система их классификации по конструктивным и функциональным признакам с точки зрения неразрушающего контроля. Эта система дает возможность представить любое резьбовое соединение как комбинацию типовых элементов. Для этих элементов, исходя из их конструктивных особенностей и назначения, разрабатываются типовые агрегатируемые методики контроля, благодаря чему значительно упрощается контроль новых типов соединений. Для более строгой классификации введено понятие «уплотнение типа «металл - металл». В процессе исследований определен комплекс параметров, характеризующих качественное состояние трубной колоны на любом этапе ее жизненного цикла. Получены аналитические выражения, позволяющие определять основные параметры способов акустического контроля методами прошедшего и отраженного излучения для всех типоразмеров резьбовых соединений расчетным путем. Эти выражения учитывают геометрические характеристики соединения, а также местонахождение и ориентацию поверхности отражения (дефекта, грани витка резьбы, дополнительного уплотнения). Впервые получено аналитическое выражение для эхо-зеркального способа акустического контроля замковых соединений, что тоже впервые дало возможность контролировать ниппельную часть свинченного соединения утяжеленых бурильных труб (иные способы в этом случае неприемлемы вследствие затухания ультразвуковых колебаний в толще стенки трубы). Исследование процессов, происходящих в зоне сопряжения во время свинчивания, позволило определить пределы применения амплитудного метода акустического контроля и обосновать возможность выявления дефектов в резьбовой части соединений на основе перераспределения напряжений в зоне торцового уплотнения типа «металл - металл». Теоретические результаты подтверждены экспериментальными данными, полученными в процессе исследований на экспериментальных и натурных образцах. На этой основе разработаны способы контроля качества диаметральных к: торцовых уплотнений типа «металл - металл» свинченных резьбовых соединений, в т.ч. замковых, и технические средств для реализации этих способов. Эти разработки вошли в состав комплексной установки УНКТ-1 и передвижной лаборатории ПЛНК-2, положены в основу специальных установок для контроля качества (дефектоскопии в свинченном состоянии и торцового уплотнения - усилия затяжки) утяжеленых бурильных труб ОБТ-1 и УДР-1, для контроля качества дополнительных уплотнений типа «металл - металл» обсадных («Контакт-1», торцовое уплотнение) и бурильных (“Контакт-2”, диаметральное уплотнение) труб. Эти средства внедрены и эффективно эксплуатируются в Долинском, Бориславе ком, Ахтарском, Полтавском и Стрийском управлениях буровых работ, в Шебелинском управлении технологического транспорта, на Бориславской и Ново-уренгойской базах производственного обслуживания, в ПО "Уренгойгазпром" В результате выполнения работы определены требования к разработке технических условий на проведение неразрушающего контроля объектов нефтегазового комплекса, а также разработан ряд нормативных документов (отраслевые стандарты, технические условия), регламентирующих требования к проведению контроля и связанным с ним процедурам. Стандарты используются большинством нефтегазодобывающий предприятий Украины, технические условия -научно-производственной фирмой «Зонд» и функционирующим при ней аттестационным центром.

The dissertation is devoted to a question of non-destructive testing of threaded joints of drill pipe, casing & production strings. It’s solved in view of the requirements ISO 9000: on a uniform system basis the methods, means and specification are developed, which introduction enables to warn a refusal due to duly revealing defective or poor screwed together threaded joints. The classification of threaded joints to constructive and functional attributes allows to present such of them as a combination of typical elements, which are testing by the typical ganged technique. The analytical expressions parameters of testing for all standard sizes threaded joints are received & for the first time has enabled to test a nipple of the screwed together joints of boring pipes. Research of processes of adjoins during the treading has allowed to determine limits of a peak method. A number of the specifications for testing and it’s procedures is developed. All development are introduced and effectively used.