книги из ГПНТБ / Мамедов, А. А. Нарушения обсадных колонн при освоении и эксплуатации скважин и способы их предотвращения

(306)

Условие (303) для труб размером 146X11 мм преобразуется в неравенство Х<6,3 см. Поэтому для определения плотности эффективной поверхностной энергии материала в патрубках создавали искусственные трещины длиной не более 6,3 мм.

Результаты испытания приведены в табл. 24, где для каж­ дого патрубка указаны длина трещины и разрушающее внут­ реннее давление.

Т а б л и ц а 24

Максимальное значение аь равное 1450 кгс/см2, было обна­ ружено у патрубка № 5. Подставляя в равенство (306) значе­ ния D, 6, а, Ь, к, р и Gi, полученные на основании табл. 23 и 24, определим для этого патрубка величину первого и второго слагаемых.

Расчет показывает, что первое слагаемое, зависящее только от давления, составляет 152 кгс-см/см2, а второе слагаемое, за­ висящее только от остаточных напряжений, 3 кгс-см/см2. Та­ ким образом, величина второго слагаемого равна 2% величины первого. В связи с тем, что определение разрушающего давле­ ния производили с точностью до ±5 кгс/см2, влиянием величины oi при определении плотности эффективной поверхностной энергии в дальнейшем можно пренебречь. Значения р, указан­ ные в табл. 24, получены по формуле (306) без учета оь

'180

Как видно из табл. 24, наименьшее из найденных значений плотности эффективной поверхностной энергии материала труб группы прочности Д равно 152 кгс-ем/см2, а группы проч­ ности К — ПО кгс* см/см2. Средние значения р соответственно равны 163 и 121 кгс*см/см2.

Полученные значения р дают представление о порядке ве­ личин плотности эффективной поверхностной энергии мате­ риала обсадных труб групп прочности Д и К.

Критерии для разбраковки обсадных труб групп прочности Д и К с помощью дефектоскопической аппаратуры

При помощи дефектоскопической аппаратуры, применяемой для контроля обсадных труб, длина обнаруженного в трубе де­ фекта может быть установлена достаточно точно. Что касается глубины проникновения дефекта в тело трубы, то ее определе­ ние в настоящее время затруднительно. Сказанное позволяет сделать вывод, что разбраковку обсадных труб впредь до соз­ дания приборов, позволяющих измерять глубину дефектов, не­ обходимо вести, ориентируясь прежде всего на длину дефектов, а соответствующие критерии должны быть разработаны при­ менительно к наиболее глубокому дефекту. Исходя из этого, критерии, необходимые для разбраковки обсадных труб о по­ мощью дефектоскопической аппаратуры, следует разработать на основе зависимости (304).

Зависимость (304) получена при условии (303), ограничи­ вающем длину трещины. Дефекты металлургического происхож­ дения, обнаруживаемые в обсадных трубах, по своей длине ча­ сто превосходят эти ограничения. Поэтому значения критиче­ ского внутреннего давления, рассчитанные по формуле (304) могут отличаться от давлений, при которых происходит разру­ шение труб. Чтобы использовать формулу (304) для составле­ ния норм на разбраковку труб, необходимо оценить величину указанного различия.

С этой целью провели испытания, при которых использова­ лись обсадные трубы размером 146x11 мм групп прочности Д и К. В патрубках, отрезанных от этих труб, создавали искусст­

Таким образом, в случае, когда длина дефектов превосходит ог­ раничения, диктуемые условием (303), использование формулы (304) для расчета критического внутреннего давления приводит к созданию запасов прочности, превышающих 100 кгс/см2.

181

Рис. 45. Кривая зависимости разрушающего дав­

ления от длины трещины для труб размером

146x 11 мм:

1 — группы прочности Д; 2 — группы прочности К

182

Учитывая полученные результаты, при выборе критериев для разбраковки обсадных труб вне зависимости от длины дефек­ тов использована формула (304).

Так как пластическое деформирование обсадных труб в про­ мысловых условиях не допускается, разработку критериев сле­ дует производить в расчете на давление, не превосходящие ука­ занные предельные значения. При составлении норм в каче­ стве минимального можно выбрать давление равное 200 кгс/см2, на которое в настоящее время производится опрессовка обсад­

ных труб на трубных базах.

Критерии для разбраковки обсадных труб групп прочности Д и К диаметрами 146 и 168 мм указаны в табл. 26. Они полу­ чены с помощью формулы (305).

Во всех случаях приняли коэффициент запаса прочности 1,3. Коэффициент запаса прочности учитывался увеличением давле­ ния в 1,3 раза, для которого отыскивали критическую длину

183

дефекта. Таким образом, критерии, указанные в табл. 27 для давлений р, есть критические длины дефектов, отвечающие дав­ лениям 1,3р. Значения длин дефектов округлены до 0,5 см.

В заключение следует отметить, что использованные при со­ ставлении табл. 26 теоретические зависимости получены для труб со сквозной трещиной, т. е. в случае, когда глубина тре­ щины в несколько раз превосходит глубину дефектов металлур­ гического происхождения, встречающихся в обсадных трубах. Поэтому величина давления, выдерживаемого трубами в про­ мысловых условиях без разрушения, будет намного больше на­ грузки, указанной в табл. 26.

Таким образом, использование предлагаемых критериев в процессе дефектоскопии создаст значительный запас прочности и повысит эксплуатационные свойства обсадных труб.

Испытание обсадных труб

сдефектами металлургического происхождения, отобранных

спомощью дефектоскопической установки

Для определения влияния реальных дефектов металлургиче­ ского происхождения, выявляемых существующей дефектоско­ пической аппаратурой, на прочность обсадных труб были про­ ведены испытания патрубков с дефектами.

Образцы размером 168x11 мм группы прочности Л длиной 600 мм отобрали на Таганрогском металлургическом заводе с помощью ультразвуковой дефектоскопической установки УКТ-1А. Установка УКТ-1А расположена в поточной линии тер­ мического отделения завода. Все образцы были отобраны в про­ цессе автоматического контроля серийной продукции. Дефект­ ные участки труб отметили краткоотметчиком установки УКТ-1А. Разрезку труб производили так, чтобы дефект распо­ лагался в средней части патрубка.

Все патрубки дополнительно проверили ультразвуковым де­ фектоскопом УЗДМ-1М в ручном режиме. При этом было под­ тверждено наличие дефектов во всех отобранных в линии пат­

соответствующую ему пресс-форму, подобную тем, которые про­ ектировались ранее для патрубков диаметром 60,3 и 146 мм. Герметизация патрубков обеспечивалась установлением ман­ жет, для чего патрубки предварительно расточили изнутри на длине 60 мм с обеих сторон.

Испытанию подвергали 15 патрубков. Результаты испыта­ ния сведены в табл. 27.

184

ПРИЛОЖЕНИЕ

ПРОГРАММА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ ДЕЙСТВИЯ УДАРНОЙ ВОЛНЫ НА СТЕНКУ ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ НА ЭВМ «МИНСК-22»

Произведем расчет на ЭВМ «Минск-22» определения времени действия ударной волны на стенку обсадной колонны (^шах) в случае прострела ее бескорпусным кумулятивным перфорато­

Интеграл I несобственный, так как при Rx=Rmax подынте­

случая применим метод Л. В. Канторовича выделения особенно­ стей, который заключается в следующем.

где первый интеграл вычисляется через элементарные функ­ ции, а второй интеграл — одним из приближенных методов.

Чтобы применить метод Канторовича к указанному инте-

187'

гралу /, его надо привести к более простому виду. Для этого примем следующую подстановку:

z = 1 - ( i r ^ r •

Отсюда

Я, = Я тах (1 -г)‘/б, dRr = - R m a x T ( l - z ) • dz.

Тогда подынтегральная функция f будет иметь следующий вид:

о

К этому интегралу применим метод Канторовича. Разобьем /* на сумму двух интегралов

188

Эта функция имеет особенность в точке z = 0 и элементарно интегрируема. А функция

не имеет особенностей, и /2 можно найти приближенным ин­ тегрированием по формуле Симпсона.

Таким образом, для интеграла 1\ находим

Для интегрирования функции ф(г) применим формулу Симпсона, которая имеет вид

Программа всех вычислений составлена для ЭВМ «Минск-22». Решение проведено на ЭВМ «Минск-32» в режиме совместимости с «Минск-22», и получены следующие резуль­ таты

/ = 5,9453, *max = 0,37753-Ю-з с.

189