Оцінка залишкового ресурсу бурильних труб за складного напруженого стану
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.155935Ключові слова:
бурильна труба, дотичне напруження, залишковий ресурс, напівеліптична тріщинаАнотація
Об’єктом дослідження даної роботи є експлуатація бурильних труб в умовах складного напруженого стану. Одним із найбільш проблемних місць в даному випадку є процеси втоми, тобто поступове накопичення пошкодження матеріалу бурильних труб під впливом змінних у часі напружень. Це призводить до аварій, ліквідація яких супроводжується значними матеріальними та часовими втратами.
На основі проведеного критичного аналізу наукових напрацювань за даною проблемою зазначено, що використання кінетичних діаграм втомного руйнування дозволяє експериментально встановлювати емпіричні параметри втоми матеріалу бурильних труб шляхом лабораторного дослідження невеликих зразків. А також враховувати вплив форми фронту напівеліптичних і кільцевих втомних тріщин на залишковий ресурс. Крім того, зроблено висновок про те, що потребують додаткової уваги методи, які враховують спільний вплив на кінетику втомного пошкодження нормальних і дотичних напружень.
Відтак, в ході досліджень використано положення механіки руйнування. Зокрема, особливістю запропонованого підходу є застосування в формулі для визначення коефіцієнту інтенсивності напружень перед фронтом напівеліптичної втомної тріщини в поперечному перерізі трубної конструкції еквівалентного напруження, що враховує як нормальну, так і дотичну складову. Це ж напруження, визначене згідно із четвертою теорією міцності, використано і для розрахунку критичної глибини тріщини.
З метою оцінки отриманих результатів, проведений порівняльний розрахунок кількості циклів зміни навантаження, необхідної для збільшення глибини вказаної тріщини від початкового до критичного значення, не враховуючи і з врахуванням величини дотичного напруження. Встановлено, що останнє, при інших незмінних умовах, може зменшувати ресурс бурильної труби до двох разів.
Завдяки запропонованому методу забезпечується можливість побудови графічних залежностей втомної довговічності бурильних труб, враховуючи величини крутного моменту при інших незмінних факторах.
Посилання
- Plácido, J. C. R., Miranda, P. E. V. de, Antoun Netto, T., Pasqualino, I. P., Miscow, G. F., Pinheiro, B. de C. (2005). Fatigue analysis of aluminum drill pipes. Materials Research, 8 (4), 409–415. doi: http://doi.org/10.1590/s1516-14392005000400009
- Veidt, M., Berezovski, A. (2004). Design and application of a drill pipe fatigue test facility. SIF2004 Structural Integrity and Fracture. Brisbane, 367–375.
- Sikal, A., Boulet, J. G., Menand, S., Sellami, H. (2008). Drillpipe Stress Distribution and Cumulative Fatigue Analysis in Complex Well Drilling: New Approach in Fatigue Optimization. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Denver. doi: http://doi.org/10.2118/116029-ms
- Olivier, V., Averbuch, D. C., Tollet, S., lefevre, B., Dupuis, D. C. (2007). A New Drillstring Fatigue Supervision System. SPE/IADC Drilling Conference. Amsterdam. doi: http://doi.org/10.2118/105842-ms
- Zheng, J. (2015). Fatigue estimation of drill-string and drill-pipe threaded connection subjected to random loading. Newfoundland: Memorial University of Newfoundland, 125.
- Sungkon, H. (2003). Fatigue analysis of drillstring threaded connections. Proceedings of the thirteenth International. Offshore and Polar Engineering Conference. Honolulu, 202–208.
- Paris, P., Erdogan, F. (1963). A Critical Analysis of Crack Propagation Laws. Journal of Basic Engineering, 85 (4), 528–533. doi: http://doi.org/10.1115/1.3656900
- Vaisberg, O., Vincke, O., Perrin, G., Sarda, J. P., Fay, J. B. (2002). Fatigue of Drillstring: State of the Art. Oil & Gas Science and Technology, 57 (1), 7–37. doi: http://doi.org/10.2516/ogst:2002002
- Kral, E., Sengupta, P., Newlin, L., Quan, S. (1984). Fracture-mechanics concept offers models to help calculate fatigue life in drill pipe. Oil and Gas Journal, 82 (32-33), 51–115.
- Braun, M. (2014). Fatigue assessment of threaded riser connections. Trondheim: Norwegian University of Science and Technology, 78.
- Stelzer, C. (2007). Drillpipe Failure and its Prediction. Leoben: Mining University Leoben, 115.
- Zhang, J. B., Lv, X. H. (2011). Fatigue Analysis of the Drill String According to Multiaxial Stress. Advanced Materials Research, 418-420, 993–996. doi: http://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amr.418-420.993
- Aoki, M., Kiuchi, A. (1984). Brittle fracture strength of notched round bar under axial load. Adv. Fract. Res. New Delhi, Oxford: Pergamon Press, 2, 1439–1446. doi: http://doi.org/10.1016/b978-1-4832-8440-8.50133-2
- Instruktsiya po raschetu buril'nykh kolonn dlya neftyanykh i gazovykh skvazhin (1997). Moscow, 78.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Bogdan Kopey, Artym Volodymyr, Iryna Rachkevych, Ruslan Rachkevych
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
