Памагити. Стандарт ds1, Том 3Инспекция бурильных колонн Пятое изданиеАвторы Грант Петтит
 Скачать 5.87 Mb.
|
|
4.11 Растрескивание под действием напряжений в сульфидсодержащей среде Повреждения в бурильных колоннах, связанные с растрескиванием под действием напряжений в сульфидсодержащей среде, встречаются сравнительно редко. Механизм крайне сложен, а его выявление рекомендуется проводить с участием компетентных специалистов по анализу неисправностей. Основными факторами, способствующими растрескиванию под действием напряжений в сульфидсодержащей среде, являются повышенное напряжение при растяжении, повышенные концентрации H2S, пониженный уровень рН, повышенное давление, повышенная концентрация хлорида, пониженная температура и более твердые материалы. С другой стороны, изменение одного или нескольких из перечисленных факторов в противоположную сторону позволит при прочих равных условиях приостановить растрескивание. Возможными источниками сероводорода в буровых жидкостях являются пластовые флюиды, жизнедеятельность бактерий или разложение химреагентов в буровой жидкости. Из вышеперечисленного наибольшего внимания заслуживают пластовые флюиды. Меры по предотвращению растрескивания под действием напряжений в сульфидсодержащей среде изложены в Главе 5 Тома 2. Рисунок 4.14 Поверхность излома бурильной трубы вследствие разрушения, вызванного комбинированными нагрузками, может иметь спиральную форму Рисунок 4.13 Системный подход к предотвращению разрушения при растяжении Законсервировать образцы Разрушение при растяжении Отправить образцы аналитику для подтверждения в случае необходимости Проверить допустимую нагрузку Толщина стенки трубы Марка трубы Проверить или откалибровать индикаторы нагрузки Индикатор веса бурильщика Индикатор веса лица, ответственного за контроль бурового раствора Регистратор параметров бурения Проверить расчетные запасы прочности, макс. рабочее давление Проверить толщину стенки с помощью УЗК (DS-1 3.6) Визуальный контроль соединений (DS-1 3.11) (маркировка) Рассмотрение сертификатов 352 5. ПРИГОДНОСТЬ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПО НАЗНАЧЕНИЮ Содержание раздела 5.1. Область применения ..................................................................................................................................................... 351 5.2. Критерии приемки ......................................................................................................................................................... 351 5.3. Пригодность к использованию по назначению .............................................................................................. 352 5.4. Типы критериев приемки ......................................................................................................................................... 353 5.5. Корректировка критериев приемки .................................................................................................................... 353 5.6. Критерии приемки бурильных труб .................................................................................................................... 355 5.7. Критерии приемки бурильных замков ................................................................................................................ 358 5.8. Критерии приемки резьбовых упорных соединений на компонентах компоновки низа бурильной колонны ................................................................................................................................. 365 5.9 Критерии приемки проточек под элеватор на утяжеленных бурильных трубах ........................... 368 Перечень таблиц 5.1. Четыре класса использованных обычных бурильных труб ........................................................................ 351 5.2. Критерии приемки, используемые в стандарте DS-1 .................................................................................... 354 5.3. Формат рассмотрения критериев приемки бурильной колонны .......................................................... 354 Перечень рисунков 5.1. Классы труб, установленные стандартами RP7G-2 и DS-1 ........................................................................... 351 5.2. Типовая процедура изменения критериев приемки .................................................................................... 352 5.3. Кривая усталости бурильной трубы и график напряжений по результатам конечно-элементного анализа разреза клинового захвата ..................................................................................... 356 5.4. Процесс установления и корректировки требований к диаметру бурильных замков ............... 362 5.5. Среднестатистический целевой коэффициент прочности на изгиб (BSR) ...................................... 365 5.6. Общий процесс корректировки BSR ................................................................................................................. 366 Перечень уравнений 5.1. Радиус уплотнения соединения ............................................................................................................................. 364 5.2. Площадь уплотнения соединения ........................................................................................................................ 364 353 5. ПРИГОДНОСТЬ К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ПО НАЗНАЧЕНИЮ 5.1. Область применения В данном разделе приводится техническое обоснование для критериев приемки, предусмотренных Разделом 3. Здесь также содержатся руководства по корректировке этих критериев приемки для обеспечения пригодности оборудования к использованию по назначению. Такие руководства применимы только к бурильным колоннам стандартного типа и не используются в отношении колонн для спуска тяжелого типа. 5.2. Критерии приемки 5.2.1. Определение Критерии приемки – это размеры, характеристики и свойства, которыми должны обладать компоненты бывших в эксплуатации бурильных колонн для прохождения инспекции в соответствии с настоящим стандартом. 5.2.2. История и изменения Первый общеотраслевой перечень критериев приемки для использованных бурильных труб был представлен в Рекомендуемой практике API 7G (RP7G). Данный стандарт был разработан с целью создания единой основы для классификации бурильных труб в зависимости от суммарного износа. Первоначально в RP7G было установлено пять классов, пронумерованных от 1 (новая труба) до 5 (отбракованная). Впоследствии между Классами 1 и 2 был добавлен класс под названием «Премиум». Класс премиум и Классы 2, 3 и 4 отображают прогрессирующие стадии ухудшения качества. По данной системе, классификация труб основана на ряде показателей. В ходе инспекции проводится проверка всех показателей, и трубе присваивается максимально возможный класс, при котором все необходимые показатели соблюдены или превышены. На момент первой публикации RP7G трубы Класса 3 и 4 использовались во многих областях, но на сегодняшний день они считаются слишком изношенными для применения в большинстве ситуаций. Сегодня даже бурильные трубы Класса 2 используются достаточно редко, а «Класс премиум» приобрел статус минимального набора показателей для использованных бурильных труб в большинстве коммерческих сделок. RP7G устанавливает критерии приемки, но не содержит процедуры, в соответствии с которыми эти критерии оцениваются. В связи с этим, в дополнение к RP7G был опубликован стандарт DS-1® в 1992 году при поддержке Ассоциации инженеров по бурению в рамках проекта DEA 74. Помимо прочего, стандарт DS-1 устанавливает процедуры инспекции, в соответствии с которыми оцениваются соответствующие показатели. Практически во всех случаях критерии приемки, указанные в RP7G, были перенесены в стандарт DS- 1. Поэтому для Категории обслуживания 3 и ниже бурильные трубы «Класса премиум» практически идентичны в обоих стандартах. Однако в RP7G не рассматриваются все показатели, которые спонсоры стандарта DS-1 считают важными в более критичных буровых условиях. Поэтому для Категорий работ 4 и 5, указанных в стандарте DS- 1, оцениваются несколько показателей (например, внутренний диаметр ниппеля бурильного замка), которые не учитываются в стандарте RP7G. Имеется в виду, что для более высоких Категорий обслуживания бурильная труба может быть забракована по стандарту DS-1 для условий, которые даже бы не рассматривались, если бы труба инспектировалась согласно требованиям стандарта RP7G. На Рисунке 5.1 показаны различные классы, содержащиеся в обоих стандартах. Разница между критериями приемки, установленными в стандартах, описана далее в разделе. Американский нефтяной институт (API) опубликовал стандарт RP7G-2 в августе 2009 года. В документе указаны рекомендуемые уровни инспектирования, которые в целом идентичны категориям и процедурам инспекции, указанным в стандарте DS-1. Несмотря на то, что стандарты DS-1, пятое издание, и API RP7G-2 имеют много общего, пользователь должен сравнить методы, критерии приемки и периодичность инспектирования перед выбором стандарта инспектирования. Рисунок 5.1 Классы труб, установленные в API RP 7G-2 и DS-1. Пустая графа между Классом премиум и Классом 2 в верхней строке означает класс труб, которые использовались повсеместно в течение многих лет и устанавливаются стандартом DS-1 Класс 1 (новая труба) Премиум Класс 2 Класс 3 Класс 1 (новая труба) Ультра Премиум Премиум с пониженной TSR Класс 2 Последовательные стадии износа a. Классы, установленные в API RP 7G-2 b. Классы, установленные в DS-1 Та б л и ц а 5 . 1 Четыре класса использованных обычных бурильных труб Показатель Класс ультра 1 Класс премиум Класс премиум с пониженным показателем TSR 1 Класс 2 Минимальная остаточная толщина стенки ≥ 90% ≥ 80% ≥ 80% ≥ 70% Максимальный надрез от клинового захвата (глубина) 2 ≤ 5% ≤ 10% ≤ 10% ≤ 20% Прочность при кручении бурильного замка 3 ≥ 80% ≥ 80% 50-80% ≥ 80% Усталостные трещины Нет Нет Нет Нет 1. Класс не указан в стандарте API. Установлен только стандартом DS-1. 2. Процент толщины стенки прилегающих зон. 3. Процент прочности трубы при кручении. 354 В Таблице 5.1 указаны некоторые основные показатели, охватываемые критериями приемки стандартов API и DS-1. Полный перечень см. в Таблице 3.5.1. 5.2.3. Определение «Класса премиум с пониженным показателем TSR» (Коэффициент прочности при кручении) До настоящего времени достаточно широко используются комбинации бурильных труб и бурильных замков, при которых наружный диаметр последних меньше номинального (но при этом они соответствуют критериям Класса премиум во всех остальных отношениях). Применительно к таким комбинациям предприятия предпочитают использовать малогабаритные бурильные замки с целью увеличения зазора для ловильных работ и готовы принять более низкий номинальный коэффициент прочности при кручении ради расширения такого зазора. Примером является использование труб 3-1/2 дюйма; 13,30 фунтов на фут, марки S с бурильными замками NC38. Новые бурильные замки, производимые по размерам, указанным в стандарте API, имеют наружный диаметр 5 дюймов. Бурильный замок, изношенный до наружного диаметра не менее 4-13/16 дюймов, относится к Классу премиум. Однако арендаторы все еще закупают трубы с бурильными замками 4-3/4 дюйма, чтобы удовлетворить потребности заказчиков в обеспечении большего зазора. Поэтому такие бурильные замки часто изготавливаются с размерами для Класса 2, которые по мере износа будут становиться еще меньше. В данном случае речь идет о практической «пригодности к использованию по назначению». Когда специально разработанный стандарт (для Класса премиум) перестал соответствовать необходимым эксплуатационным требованиям (в части зазора для проведения ловильных работ), критерии приемки были неофициально скорректированы, чтобы обеспечить соответствие требованиям. Для этих конкретных изделий инспектирующие организации на протяжении многих лет применяли неофициальный и нерегулируемый набор требований к диаметру бурильных замков, при этом достаточно строго соблюдая все другие требования. Для обеспечения определенного контроля над этой практикой спонсоры стандарта DS-1 приняли новый класс под названием «Класс премиум с пониженным показателем TSR». 5.2.4. Применение сгруппированных показателей «Класс ультра», «Класс премиум», «Класс премиум с пониженным показателем TSR» и «Класс 2» – это обозначения, которые служат для определения ряда характеристик обычных бурильных труб и бурильных замков, присоединяемых к обычным бурильным трубам. Эти обозначения не имеют никакого смысла при применении в отношении других компонентов бурильных труб. Характеристики всех других компонентов указываются отдельно. 5.3. Пригодность к использованию по назначению 5.3.1. Определение и применение В данном стандарте «Пригодность к использованию по назначению» предполагает корректировку критериев приемки, применяемых при инспекции, для обеспечения соответствия оборудования предполагаемому применению. Возникающая необходимость корректировки критериев приемки обусловлена тем, что применимые критерии не предусматривают соответствия определенным условиям бурения. Поэтому конкретный набор характеристик (например, Класс премиум) не будет отвечать всем условиям бурения. Если применяются слишком строгие критерии приемки, приведение компонентов бурильной колонны в соответствие данным критериям без какой- либо в том необходимости повышает стоимость бурения. С другой стороны, высокие нагрузки при бурении требуют использования более мощного и надежного оборудования. В таких случаях критерии приемки будут более жесткими. 5.3.2. Использование данного раздела На Рисунке 5.2 показана общая схема, в соответствии с которой пользователь данного стандарта может изменять критерии приемки и обеспечивать пригодность оборудования к использованию по назначению. Предполагается, что пользователи будут основываться на «Классе премиум» (или «Классе премиум с пониженным показателем TSR»), за исключением случаев, когда нагрузки при бурении требуют соответствия более строгим стандартам. Данный раздел позволяет разобраться в одной из следующих ситуаций: a. Если показатели Класса премиум слишком занижены для рассматриваемой скважины, и пользователю необходимы инструкции по их выборочной корректировке в более жесткую сторону. После этого производится инспекция труб в соответствии с более жестким стандартом. b. Если к условиям эксплуатации применимы показатели Класса премиум или Класса премиум с пониженным показателем TSR, и для инспекции установлен один из этих классов, но труба не проходит инспекцию. В таком случае, учитывая достаточно высокую стоимость замены трубы, пользователь может сэкономить средства путем выборочной корректировки критериев приемки, чтобы обеспечить пригодность рассматриваемой трубы к эксплуатации. Безусловно, при менее жесткие условиях должен по-прежнему достигаться надлежащий уровень эксплуатационной безопасности. 5.3.3. Ответственность Согласно стандарту DS-1 заказчик инспекционных услуг, как правило, решает, какие критерии приемки будут применяться, и уведомляет об этом инспектирующую компанию. Ответственность инспектирующей компании сводится к соблюдению 355 процедур, предусмотренных настоящим стандартом, и определении соответствия трубы критериям приемки. Инспектирующая компания не может самостоятельно устанавливать критерии приемки, за исключением случаев, когда это прямо оговорено заказчиком. Однако это ни в коей мере не лишает инспектирующую компанию права давать покупателю рекомендации. 5.4. Типы критериев приемки Критерии приемки менялись на протяжении многих лет и основаны на самых разных условиях. Некоторые критерии напрямую связаны со способностью бурильной колонны выдерживать нагрузки, некоторые имеют косвенное отношение к такой способности, а некоторые имеют к ней минимальное отношение или вообще не имеют отношения. Прежде чем решить, стоит ли корректировать критерии приемки для обеспечения пригодности оборудования к использованию по назначению, рекомендуется разделить их на группы. Необходимость и степень корректировки зависит от того, к какой группе относится тот или иной показатель. В настоящем стандарте рассматриваются четыре типа критериев приемки. Ниже в данном разделе приведены отдельные описания каждой характеристики и указаны процедуры, которые помогут пользователю скорректировать критерии приемки. 5.4.1. Тип A К состоянию Типа A относятся показатели, для которых степень дефекта не имеет значения. Если подтверждается наличие любого дефекта в принципе, деталь подлежит немедленной забраковке. Наилучшим примером состояния Типа А является усталостная трещина. Критерии Типа А не подлежат корректировке. 5.4.2. Тип B Критерии приемки Типа В путем прямого вычисления связывают некоторые параметры со способностью оборудования выдерживать нагрузки. Критерии Типа В могут корректироваться в большую и меньшую сторону для обеспечения пригодности оборудования к использованию по назначению, при этом сохраняя полную безопасность работы бурильной колонны. Процедура корректировки не представляет особой сложности и основана на рациональных инженерных решениях. Кроме того, в случае с показателями Типа В всегда известно значение максимально допустимой нагрузки, при соблюдении которой никогда не произойдет сбой оборудования. Например, предположим, что наружный диаметр бурильного замка NC38 составляет 4-5/8 дюйма, вместо 4-13/16 дюйма, как этого требуют показатели для Класса премиум. При этом бурильный замок можно безопасно использовать, если для фактического диаметра определены значения момента свинчивания и момента вращения, а прилагаемые нагрузки не превышают новых (более низких) максимально допустимых значений. Все критерии Типа В могут быть подвергнуты изменению таким способом. |