1.1.Анализ известных методик списания труб и определения их износа. Недостатки классической методики.

Классическая методика списания труб заключается в начислении износа либо по метрам, которые труба прошла в процессе вращения и спуско-подъемных операций, либо по часам наработки труб в скважине.

Списывается комплект, который имеет большое количество труб с недоработанным ресурсом из-за отсутствия контроля за компоновкой колонны при бурении следующей скважины. Фактически спуск труб в каждую последующую скважину без учета их остаточного ресурса (степени износа) и физико-механических свойств пород в интервале отработки комплекта увеличивает диапазон разброса величины замеряющих износ бурильных труб.

Повышается вероятность аварии вызванной трубами с повышенным износом, что в свою очередь ведёт к увеличению времени на бурение одной скважины.

Увеличивается время на свинчивание, развинчивание труб с повышенным износом замковых соединений, что в свою очередь также увеличивает время на бурение одной скважины.

Нерационально используется транспорт, вызвано это перевозкой комплекта с недоработанными трубами, что ведёт к увеличению затрат.

Анализ методов учета износа.

Под износом замка понимается уменьшение его наружного диаметра, характеризующее сработку боковой поверхности замка вследствие трения о стенки скважины при вращательно-поступательном движении колонны бурильных труб, а также трения об обсадную колонну в процессе бурения и спуско-подьемных операций, выраженное в миллиметрах.

Современные способы эксплуатации бурильных труб предполагают использование их комплектами, наборами (секциями) труб одного типоразмера, из которых компонуется бурильная колонна. При бурении скважин средней глубины (примерно до 3000 м) используются простые колонны, состоящие из труб одного типоразмера.

При изучении динамики износа боковой поверхности замков бурильных труб производится наблюдение за отработкой контрольных комплектов путем систематических замеров диаметров замков и тела трубы по определенной схеме (рис. I). Замеры по этой схеме осуществлялись при вводе комплекта в эксплуатацию и после завершения бурения каждой Скважины. Промежуточные измерения в основном использовались для контроля технического состояния труб по критерию предельного износа. Предварительный анализ данных производился путем построения интервального вариационного ряда и его гистограммы:

D_i— диаметр замка, равный середине i -го интервала, мм;

ω_i- частость величиныD_i;

n_i- количество значений диаметра замка, принадлежащихi-му интервалу, которое принимается за частоту появления величиныD_i;

m- количество интервалов.

Рис 1. Схема замеров износа бурильной трубы:

D_ну- диаметр ниппеля со стороны упорного уступа; D_нт- диаметр ниппеля со стороны трубы; D_мy-диаметр муфты со стороны упорного уступа; D_мт- диаметр муфты со стороны трубы; d_т- диаметр трубы в среднем сечении; d_к- диаметр трубы в сечении работы клиньев

Оптимальное значение интервала ΔD*, позволяющее выявить характерные особенности динамики износа замков по наружному диаметру, принято равным 0,4 мм. Оно получено как наибольшая представительная экспертная оценка, определенная по общеизвестной формуле Стерджеса для всех построенных гистограмм.

Крайние члены вариационного ряда оценивались критерием Н.В.Смирнова, и дальнейшая статистическая обработка результатов измерений производилась на ЭВМ.

Анализ основных статистик вариационного ряда показал, что износ боковой поверхности замков характеризуется большей интенсивностью, чем износ тела трубы, что согласуется с выводами, сделанными по данным отработки комплектов в условиях Урало-Поволжья при роторном бурении.

Наибольший износ приходится на область наружной поверхности, отмеченную на рис. I символом D_НТ. С другой стороны, в этих условиях браковочным признаком труб является невозможность свинчивания соединения ключом АКБ-ЗМ. Поэтому дальнейшее описание результатов исследования динамики износа производится относительно данных, полученных при замере диаметра как наиболее информативного признака объекта исследования.

Полученные выборки {D_НТ} согласуются с гипотезой о нормальном законе их распределения, причем положение среднего практически соответствует номинальному значению диаметра (рис. 2).

В дальнейшем, в процессе эксплуатации комплектов, происходит нарушение нормального закона распределения диаметров замков и соответственно изменение характера гистограммы (рис. 3). Во-первых, положение среднего смещается в сторону меньших значений диаметра. Это следствие общего износа замков комплекта, причем значение смещения обуславливается характером процесса бурения при разных технологических режимах и геолого-технических условиях. Во-вторых, резко увеличивается дисперсия. Главным образом это вызвано неравномерностью износа труб по длине бурильной колонны. Например, трубы в нижней части колонны за время проводки скважины изнашиваются в наибольшей степени, а верхние только вступают в работу и практически остаются новыми. Следующим существенным фактором является отсутствие контроля за компоновкой колонны при бурении следующей скважины. Фактически спуск труб в каждую последующую скважину без учета их остаточного ресурса (степени износа) и физико-механических свойств пород в интервале отработки комплекта увеличивает диапазон разброса величины D_НТ. Это подтверждается данными отработки комплекта труб ПК 147x9 E с замками З-178 на месторождении Жанажол (см. рис. 3).

Как видно, по мере разбуривания скважин происходит изменение обоих Параметров распределения. В целом в распределении диаметров замков после бурения каждой скважины наблюдается тенденция значительного возрастания дисперсии S²и растяжения гистограммы по оси диаметров, что связано не только со случайностью перекомпоновки комплекта при бурении новых скважин, но и, в некоторых случаях, с включением в комплект новых труб взамен изношенных или аварийных (см.рис. 3, в,д). Практически это показывает, что к моменту списания комплект содержит трубы изношенные сверх нормы, недоработанные и почти новые. Это подтверждается, например, результатами замеров контрольного комплекта труб ПВ 127 в ПО "Коминефть" (замок ЗПК-170),списанного по результатам определения среднего диаметра замковD) , равного к моменту списания 160,3 мм (рис. 4),

Рис.2. Гистограммы замеров диаметров замков:

З-178 (трубы ПК 147*9 Е) (а), З-178 (трубы СБТ 147*10 Д) (б), З-170 (трубы ПВ 127*9 Д) (в) до ввода в эксплуатацию.

Рис.3. Динамика износа боковой поверхности замков комплекта бурильных труб ПК 147х9 Е на месторождении Жанажол (в скобках указано число измерений): а - новых (258); б- после бурения скв. 324 (64); в- после бурения скв. 310 (62); г - после бурения скв. 379 (180); д - после бурения скв.347 (94).

Рис.4. Гистограмма распределения замков З-170 бурильных труб ПВ 127 при списании (ПО "Коминефть")