Совершенствование технологии эксплуатации бурильной колонны: На прим. АО "Пурнефтегазгеология" тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.10, кандидат технических наук Рекин, Сергей Александрович

• Рекин, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 1997

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рекин, Сергей Александрович

ВВЕДЕНИЕ

глава 1. Аналитический обзор работ в области повышения эксплуатационного ресурса замковых соединений бурильных труб и постановка задач исследования.

1.1. Аналитический обзор.

1.2. Анализ состояния эксплуатации парка бурильных труб в А.О. "Пурнефтегазгеология"

1.3. Постановка задач исследований.

глава 2. Разработка методик проведения исследований.

2.1. Разработка методик проведения лабораторных, промысловых и стендовых испытаний.

2.1.1. Методика испытаний на свинчивание-развинчивание.

2.1.2. Методика проведения испытаний для оценки взаимодействия резьбовой смазки с поверхностью резьбы.

2.1.3. Методика проведения испытаний для оценки влияния предварительной приработки на эксплуатационный ресурс сопрягаемых резьбовых пар.

2.1.4. Методика проведения испытаний для оценки влияния различных типов резьбовых герметизирующих составов на эксплуатационный ресурс резьбовых соединений элементов бурильной колонны.

2.1.5. Методика проведения испытаний для оценки влияния веса "свечи" бурильных труб на эксплуатационный ресурс замковых соединений элементов бурильной колонны.

глава 3. Проведение экспериментальных работ, обработка и анализ результатов эксперимента.

3.1. Исследование взаимодействия резьбовой смазки с поверхностью резьбы

3.2. Исследование динамики изнашивания резьбовых замковых соединений элементов бурильной колонны.

3.2.1. Испытания по оценке влияния предварительной приработки на эксплуатационный ресурс резьбовых соединений элементов бурильной колонны.

3.2.2. Испытания по оценке влияния различных типов резьбовых герметизирующих составов на эксплуатационную долговечность резьбовых соединений элементов бурильной колонны.

3.2.3. Испытания по оценке влияния веса "свечи" бурильных труб на эксплуатационный ресурс замковых соединений элементов бурильной колонны.

3.3. Исследования изменения геометрических параметров резьбы в процессе испытаний.

3.4. Металлографические исследования.

глава 4. Разработка технологических рекомендаций по повышению эксплуатационного ресурса замковых соединений элементов бурильной колонны.

4.1. Выбор моделей для прогнозной оценки эксплуатационного ресурса колонны на площадях бурения в

А.О. "Пурнефтегазгеология".

4.2. Разработка методики отработки контрольных комплектов бурильных труб.

4.3. Отработка контрольных комплектов и анализ результатов.

4.4. Технико-экономическая оценка результатов работы 122 Общие выводы. 126 Литература. 127 Приложения.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование технологии эксплуатации бурильной колонны: На прим. АО "Пурнефтегазгеология"»

В настоящее время разведка месторождений и добыча нефти и газа широко ведётся в районах Крайнего Севера и Западной Сибири. Эти районы богаты залежами нефти и газа но, вместе с тем, являются труднодоступными. Освоение новых площадей бурения требует больших экономических затрат, что значительно повышает стоимость буровых работ.

При бурении нефтяных и газовых скважин большую долю материальных затрат составляют расходы, связанные с обеспечением бурильными трубами и их надёжной эксплуатацией. В условиях рыночной экономики чрезвычайно важно максимально использовать все резервы продления срока их службы, что положительным образом сказывается на снижении стоимости буровых работ. Поскольку в ряде важнейших регионах бурения срок службы элементов бурильной колонны в основном определяется износостойкостью их резьбовых замковых соединений, то разработка и строгое соблюдение соответствующих технологических рекомендаций должны привести к значительному увеличению их эксплуатационного ресурса.

При сложившейся в промышленности высокой стоимости отечественных и зарубежных бурильных труб и их соединений преждевременное снятие их с эксплуатации из-за недостаточной износостойкости замковой резьбы создаёт дополнительные затраты при освоении новых месторождений нефти и газа. Бурение скважин при этом нередко сопровождается и возникновением аварийных ситуаций, а их ликвидация требует значительных затрат времени и материальных средств. При проводке скважин на газовых и газоканден-сатных месторождениях вследствие таких аварий создаётся повышенная опасность возникновения фонтанов. Таким образом, повышение эксплуатационного ресурса замковых резьб элементов бурильной колонны в значительной мере снижает и вероятность аварий, а также позволяет более безопасно вести буровые работы на нефтяных и, особенно, на газовых и газоконденсатных месторождениях.

Анализ состояния уровня эксплуатации бурильных труб в буровых предприятиях свидетельствует о том, что технологическое обеспечение этих процессов в ряде нефтегазодобывающих объединений и предприятиях геологического профиля не способствует повышению сроков службы резьбовых соединений элементов бурильной колонны и сохраняет значительные резервы для их увеличения.

Целью данной работы является проведение комплексных исследований влияния основных эксплуатационных факторов на эксплуатационный ресурс замковых резьб в конкретных горногеологических и технологических условиях, свойственных площадям бурения А.О. "Пурнефтегазгеология" и разработка на основе этих исследований технологических рекомендаций, повышающих эксплуатационный ресурс элементов бурильной колонны.

1. Аналитический обзор работ в области повышении эксплуатационного ресурса замковых соединений бурильных труб и постановка задач исследования.

Заключение диссертации по теме «Бурение скважин», Рекин, Сергей Александрович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ .

1. Разработаны методики и проведены испытания по оценке влияния основных эксплуатационных факторов на ресурс работоспособности элементов бурильной колонны. На их основе проведена отработка контрольных комплектов бурильных труб, позволившая установить их эксплуатационный ресурс до первого ремонта при бурении скважин в АО "Пурнефтегазгеология".

2. Обоснована необходимость и рекомендованы режимы предварительной приработки резьбовых соединений ( момент свинчивания 80% от номинального момента закрепления; скорость свинчивания 4-6 об/мин; количество циклов свинчивания 5-6 ). Соблюдение этих режимов увеличивает эксплуатационный ресурс соединений до 50%. При проведении предварительной приработки и эксплуатации целесообразно использовать высококачественные резьбовые смазки типа Резьбол-ОМ.

3. Получены зависимости, позволяющие прогнозировать эксплуатационный ресурс соединений при использовании основных типов элементов бурильной колонны ( ЛБТ, СБТ, УБТ ), при проведении предварительной приработки и использовании различных резьбовых смазок, что позволяет сократить потребление бурильных труб в АО «Пурнефтегазгеология» до 37% в год.

4. На основе стендовых промысловых исследований разработан и внедрён комплекс технологических мероприятий, обеспечивающий значительное увеличение эксплуатационного ресурса элементов бурильной колонны. Общая экономическая эффективность от разработанных мероприятий в АО "Пурнефтегазгеология" составила в 1996 году 7,8 млрд. рублей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рекин, Сергей Александрович, 1997 год

1. Адлер Е. П., Марков Е. В., Грановский Ю. В., Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. И М.: "Недра", 1976, С. 279

2. Армягов Л.Н., Определение крутящего момента при свинчивании-развинчивании труб машинными ключами. // "Нефть и газ". -М.: МИНХ и ГП., 1972.

3. Бабаян С.А., Закономерности износа конической резьбы.// "Азербайджанское нефтяное хозяйство", №4, 1972.

4. Бабаян С.А., Распределение нагрузки по виткам конической резьбы, "Химическое и нефтяное машиностроение"// М.: 1972, №1.

5. Бажалук Я. М., Карпаш О.М., Мигаль И. Г., Неразрушающий контроль резьбовых участков ведущих и утяжелённых бурильных труб на наличие усталостных трещин. // В сб.: "Нефтепромысловые трубы", Куйбышев, 1977г, с. 153-156.

6. Билык С.Ф. Герметичность и прочность конических резьбовых соединений труб нефтяного сортамента.// М.: Недра, 1981,. 352с.

7. Вайнштейн В.Э., Трояновская Г.И. Сухие смазки и самосмазывающиеся материалы. И М.: Машиностроение, 1968. С 179

8. Дон Н.С. применение смазок резьбовых соединений труб при бурении нефтяных и газовых скважин."// Обз. инф. ВНИИ орг., упр. и экон. нефтегазовой промышленности. Бурение", 1985, №4, 45с.

9. Зозуля В.Д., Шведков Е.Л., Ровинский Д.Я., Браун Э.Д. Словарь справочник по трению, износу и смазке деталей машин.// Киев: Наук, думка,. 1990. 264с.

10. Израильский A.M., Финкелыптейн Г.М. Эксплуатация и ремонт бурильных и обсадных колонн. // М. : Недра, 1966. 224с.

11. Ковалёв М.К. Нарезание и контроль резьбы бурильных труб и замков. // М.: Недра, 1965.157с.

12. Калашников В.А. Исследование влияния азотирования на геометрические параметры и износостойкость замковой резьбы 3-147. // Депонированные рукописи, 1980 №8, / 106 /.

13. Конесев Г.В., Мавлютов М.Р., Спивак А.И., Мулюков Р.А. Смазочное действие сред в буровой технологиию // М.: Недра, 1993. 272с.

14. КостецкийБ.И., Надёжность и долговечность машин. // Киев.: Техшка, 1975. 145с.

15. Крыжановский Е.И., Пришляк A.M. Влияние осевого натяга на работу замковых резьбовых соединений.// Машины и нефт. оборудование. Реферативный науч.-технич. сб., 1977, №18, 24 с.

16. Кутьков А.А. Износостойкие и антифрикционные покрытия. // -М.: Машиностроение, 1976. 152 с.

17. Лачинян Л.А., УгаровС.А. Конструирование, расчёт и эксплуатация бурильных геологоразведочных труб и их соединений.// М.: Недра, 1975, 272с.

18. Лачинян Л. А., Работа бурильной колонны. // М.: "Недра", 1979, 207с.

19. Лачинян Л.А., Давыдов Г.А. Повышение надёжности замков для бурильных труб путём применения рациональной марки стали и оптимальных методов термообработки.// Экспресс информация ВИ-ЭМС, М.: 1972, №11, с 1-20.

20. Лачинян Л.А., Давыдов Г.А. Некоторые пути повышения работоспособности бурильных труб и их соединений.// ОНТИ, ВИЭМС, 1967.

21. Лаштабега В.И., К вопросу износостойкости резьбовых соединений бурильных колонн.// АНХ, №9, 1970, с12.

22. Лаштабега В.И., Удянский С.Н., Испытание антифрикционных и антизадирных свойств резьбовой смазки Р-113, "Разработка иэксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений". // М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, №1, 1972.

23. Любинин И. А., Губарев А.С., Каличевская Е.А. Смазка резь-бол-ОМ для резьбовых соединений труб нефтяного сортамента // Современное состояние производства и применение смазочных материалов: Доклад и тезисы доклада конференции.- Фергана, 1994. с82-83.

24. Маталин А. А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. // Киев.: Техшка, 1971.

25. Папшев Д.Д., Упрочнение деталей обкаткой шариками. // М.: Машиностроение 1977.

26. Расулов Н.М., Алекперов А.Ю. Исследование поверхностных клоёв витков замковых резьб нефтепромыслового сортамента.// "За технический прогресс". 1979, №6, с34.

27. Расулов Н.М., Ярошевский Ф.М. Влияние нагрузки на изменение коэффициента трения при свинчивании и развинчивании замковых резьб. // Баку, АНХ, 1976,№7, с 62.

28. Рекин С.А., Файн Г.М., Выбор моделей для прогнозной оценки работы бурильной колонны.// Строительство нефтяных и га-ювых скважин на суше и на море,- М.:ВНИИОЭНГ, 1995.№ б,1тр 15.

29. Рекин С.А., Файн Г.М., К прогнозной оценке перспектив дрименения бурильных труб из сплавов алюминия (ЛБТ) в АО Пурнефтегазгеология".// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-М.:ВНИИОЭНГ, 1995.№ 7-8, стр 6.

30. Рекин С.А., Файн Г.М., Оценка влияния предварительной приработки замковых соединений бурильных труб на их долговечность в процессе эксплуатации.// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-М.:ВНИИОЭНГ, 1996.№ 1-2,с 38.

31. Рекин С.А., Файн Г.М., Влияние веса свечи бурильных труб на износостойкость замковых соединений.// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-М.: ВНИИОЭНГ, 1996.№ 1-2,с 30.

32. Рекин С.А., Файн Г.М., Выбор антифрикционных резьбовых смазок для замковых соединений элементов бурильной колонны.// Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море.-М.:ВНИИОЭНГ, 1996.№ 1-2,с 38.

33. Сароян А.Е. Трубы нефтяного сортамента. //Справочное пособие. -М. : Недра, 1976. 504с.

34. Сароян А. Е. Бурильные колонны в глубоком бурении.// М., "Недра", 1979, 231 с.

35. Северинчик Н.А., Копей Б.В. Долговечность и надёжность геологоразведочных бурильных труб. // М. : Недра, 1979. 176с.

36. Северинчик Н.А., Копей Б.В. Повышение износостойкости замковых резьб бурильной колонны дробеструйной обработкой и ме-тализационным цинкованием.// "Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений.", Львов, 1978.

37. Северинчик Н.А., Лудчак Е.В. Смазки ГС эффективное средство для повышения ресурса резьбовых соединений нефтепромысловых труб // М.: ВНИИОЭНГ, 1990.-64с.

38. Снарев А.И., Папировский В.Л., Определение оптимальных моделей кривых проходки для Западной Сибири Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море // М.: ВНИИОЭНГ, 1984.№ 6,стр 25.

39. Султанов Б.З., Ишемгужин Е. И., Шаммасов Н. X. и др., Работа бурильной колонны в скважине.// М., "Недра", 1973, 275 с.

40. ТкачёвВ.Н., Методы повышения долговечности деталей машин. // М.: Машиностроение, 1971.

41. Файн Г.М., Неймарк А.С. Проектирование и эксплуатация бурильных колонн для глубоких скважин.// М.: Недра, 1985.-237с.

42. Файн Г.М., Штамбург В.Ф., Данелянц С.М. Нефтяные трубы из лёгких сплавов. II М. : Недра, 1990, 222с.

43. Фройштетер Г.Б., Трилиский К.К., Ищук Ю.Л., Ступак П.М. Реологические и теплофизические свойства пластичных смазок / Под редакцией Виноградова Г.В. // М.: Химия, 1980.-176.

44. Штамбург В.Ф., Файн Г.М., Данелянц С.М. Бурильные трубы из алюминиевых сплавов. // М. : Недра, 1980, 240с.

45. Щербюк Н.Д., Якубовский Н.В. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей. // М. : Недра, 1974, 256с.

46. Щербюк Н.Д., Израильский A.M., Котельников Р.А. Результаты промысловых испытаний замковых резьб повышенной износостойкости.//Нефт. хоз-во, 1972, №7, с16.

47. Щербюк Н.Д., Повышение прочности резьбовых соединений бурового оборудования обкаткой впадин резьбы роликом. // М.: ГОСИНТИ. "Новости нефтяной и газовой техники". №3, 1961.

48. Щербюк Н.Д., Пейсахова И.А., Пути повышения износостойкости замковых резьбовых соединений. // М.: ВНИИОЭНГ, Сб. "Машины и нефтяное оборудование" №12, 1975.

49. Щербюк Н.Д., Якубовский Н.В. Крутящий момент свинчивания резьбовых соединений турбобуров.// "Нефтяное хозяйство", №2, 1974.

50. Щербюк Н.Д., Чайковский Г.П. и др. Ресурс замковых резьбовых соединений бурильных труб при многократном свинчивании.// "Нефтяное хоз.-во.", 1987, №1, 9 с.

51. Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И. и др. О выборе крутящего момента свинчивания замкового соединения.// "Разведка и разработка нефтяных и газовых месторождений", Львов, 1986, №17, с 41.

52. ЭрлихГ.М. Эксплуатация бурильных труб.//М. : Недра, 1969.

53. Hauk V. Rohre und verbindungen fur ubertiefe bohrungen.// "Erdol- Erdgas-Zeitochrift", 92, 1976, # 12, p 420-422.

54. Levesaue Charles. Treatments help new pipe grins resist galling.// Oil and Gus J.", 1984, # 143, 118p.

55. Poriwwood. Lubrication requirements of rotary shouldered look in the connections.// Spokesman, 1981, #8, p 270.

56. Smith, Tomas. How to make your drill string last longer.// "Drilling", 1976, #9, p 55.

57. Torque verus makeup system.// "Drilling", 1977, #6, p62.

58. А к ц и о н е р н о е об ид е с т в о о т к р ы т сПдо я и е 1. " Пурнефтегазгеология".1. ПРИКАЗ.1. ПРИКАЗЫВАЮ

59. Ответственными за отработку контрольного комплекта назначить начальника отряда дефектоскопии г. ficPrf/ise-*^' и технолога i ./<Styo Г*'ct

60. Генеральный директор А. И. Острягипl^u ло 'Ке^че L .1. АКТ.

61. Контрольный комплект №4 был введён в эксплуатацию 13 декабря 1994г. на кусте № 147 Восточно-Тарко-Салинской площади. В состав комплекта входили 4 свечи СБТ ПК 127x9 Д ГОСТ 56278-92. До достижения "посадки" Ь=23мм комплектом было выполнено 290 рейсов.

62. Контрольный комплект №5 был введён в эксплуатацию 12 февраля 1995г. на кусте № 133 Восточно-Тарко-Салинской площади. В состав комплекта входили 4 свечи СБТ ПК 127x9 Д ГОСТ 56278-92 . До достижения "посадки" Ь=23мм комплектом было выполнено 273 рейса.

63. Контрольный комплект №6 был введён в эксплуатацию 30 марта 1995г. на кусте № 216 Восточно-Тарко-Салинской площади. В состав комплекта входили 4 свечи СБТ ПК 127x9 Д ГОСТ 56278-92. До достижения "посадки" Ь=23мм комплектом было выполнено 275 рейсов.

64. Контрольный комплект №7 был введён в эксплуатацию 13 декабря 1994г. на кусте №147 Восточно-Тарко-Салинской площади. В состав комплекта входили 4 свечи ЛБТ 129x11 с замками ЗЛ-152. До достижения "посадки" Ь=23мм комплектом было выполнено 340 рейсов.

65. Контрольный комплект №8 был введён в эксплуатацию 12 февраля 1995г. на кусте № 133 Восточно-Тарко-Салинской площади. В состав комплекта входили 43bсвсчи ЛБТ 129x11 с замками ЗЛ-152. До достижения "посадки" Ь=23мм комплектом было выполнено 357 рейсов.

66. Контрольный комплект №9 был введён в эксплуатацию 30 марта 1995г. на кусте № 216 Восточно-Тарко-Салинской площади. В состав комплекта входили 4 свечи ЛБТ 129x11 с замками ЗЛ-152. До достижения "посадки" Ь=23мм комплектом было выполнено 346 рейсов.

67. В связи с изложенным комиссия рекомендует:

68. Эксплуатацию бурильной колонны в А.О. "Пурнефтегазгеология" производить в соответствии с технологическими рекомендациями, разработанными в НПП "Фрам".

69. При прогнозной оценке долговечности резьбовых соединений в А.О. "Пурнефтегазгеология" использовать методики, разработанные в НПП "Фрам".

70. При выходе на новые площади бурения в целях установления прогнозной оценки эксплуатационной долговечности резьбовых соединений использовать отработку контрольных комплектов по методике, разработанной в НПП "Фрам".

71. Комиссия рекомендует расширить и продолжить работы по совершенствованию системы эксплуатации элементов бурильной колонны в А.О. "Пурнефтегазгеология".

72. Йобимов В.С.-гл. технолог АО ПНГГ. Батюков С.М.-гл. инженер ТСНГРЭ АО ПНГТ. Рекин СА.-ведущий инженер НПО "Фрам".количество сшшчнваннй-развннч^танин;

73. Влияние предварительной приработки на эксплуатационную долговечность резьбовых соединений элементовбурильной колонны.1 соединения с предварительной приработкой; 2- соединения без предварительной приработкирис. 9