Памагити. Стандарт ds1, Том 3Инспекция бурильных колонн Пятое изданиеАвторы Грант Петтит
 Скачать 5.87 Mb.
|
|
Требования: Класс ультра, Класс премиум и Класс 2: Минимальный наружный диаметр и максимальный внутренний диаметр бурильного замка – это значения, которые обеспечивают прочность бурильного замка при кручении, составляющую примерно 80 процентов от прочности при кручении трубы. Класс премиум с пониженным показателем TSR: Минимальный наружный диаметр и максимальный внутренний диаметр бурильного замка могут обеспечивать прочность бурильного замка при кручении, составляющую около 60 процентов от аналогичного показателя трубы класса премиум. Справочные документы: Класс ультра, Класс премиум и Класс 2: DS-1, Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: Таблица D.6. (Требования DS-1 и RP7G-2 идентичны.) Класс премиум с пониженным показателем TSR: Минимальный наружный диаметр бурильного замка указан в Таблице 3.7.18 стандарта DS-1. RP7G-2 официально не признает этот класс бурильных труб, хотя обычно они используются для бурения. Последствия: Для конкретного соединения прочность бурильного замка при кручении и момент свинчивания зависят от наружного и внутреннего диаметров бурильного замка. Показатели менее прочного элемента служат для установления предельных значений. Следовательно, отклонение внутреннего диаметра ниппеля от номинального значения не влияет на момент свинчивания или прочность при кручении соединений со слабой муфтой, и наоборот. Однако отклонение внутреннего диаметра ниппеля от номинального значения влияет на способность соединения выдерживать комбинированные нагрузки от момента свинчивания и растяжения бурильной колонны, независимо от того, какой из компонентов соединения (муфта или ниппель) является более слабым. Корректировка: Для обеспечения пригодности оборудования к использованию по назначению значения наружного диаметра муфты и внутреннего диаметра ниппеля бурильного замка могут быть скорректированы. В горизонтальном и наклонно-направленном бурении прочность бурильного замка при кручении зачастую является фактором, который ограничивает дальнейшее нагружение бурильной колонны. Поэтому для бурения 364 таких типов скважин могут потребоваться бурильные замки большего диаметра по сравнению с Классом премиум. В скважинах с небольшим отклонением от вертикали прочность при кручении может не иметь особого значения, а необходимую прочность могут обеспечивать и бурильные замки меньшего диаметра по сравнению с Классом премиум. С учетом предполагаемого износа и факторов безопасности, крутящий момент всегда должен быть меньше момента свинчивания. Поэтому корректировка проводится только после оценки кру¬тящей нагрузки, которая будет применяться при бурении. Если предполагаемый крутящий момент при бурении превышает момент свинчивания, возможны три варианта: 1) Увеличить момент свинчивания, 2) Заменить бурильные замки более прочными или 3) Изменить фрикционные характеристики скважины, трубы и системы циркуляции бурового раствора. Вариант 1 является самым экономически выгодным и, при условии соблюдения проектных требований, приводит к удовлетворительной работе бурильной колонны. Процедура изображена на Рисунке 5.4. Значения момента свинчивания для различных диаметров соединений приведены в Таблице 3.14. Комментарии: По возможности, момент свинчивания должен поддерживаться на уровне, который как минимум на 10–15 процентов превышает максимальное значение крутящего момента, и при этом не должен выходить за пределы значений комбинированных нагрузок на шейку ниппеля, вызванных моментом свинчивания и растяжением. В этих границах приемлемые параметры бурильного замка могут быть скорректированы в соответствии с применимыми нагрузками. Однако если значение рабочего крутящего момента будет приближаться к значению момента свинчивания, буровые бригады должны быть проинструктированы и экипированы для проведения проверки на предмет превышения крутящего момента при свинчивании в забое. Характерные признаки применения чрезмерного момента свинчивания приведены в разделе 4. Кроме того, если прочность шейки ниппеля на растяжение в результате применения чрезмерного момента свинчивания стала меньше прочности трубы на растяжение, номинальное значение прочности колонны на растяжение должно быть понижено соответствующим образом. Механизм: Разрушение при кручении, комбинированные нагрузки под действием растяжения/кручения. Инспекция: Контроль размеров 1, Контроль размеров 2 Проверка: Индикатор момента свинчивания буровой, индикатор рабочего крутящего момента буровой. В ходе бурения контролировать износ бурильного замка и определять точность спрогнозированного значения крутящего момента при бурении и других предположений. 5.7.11. Ширина буртика муфты Тип: C Основание: Этот параметр определен для установления минимального размера буртика муфты (не уплотнения) для резьбовых упорных соединений. Требования: Изменяются в зависимости от размера, веса и марки. Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: Таблица D.6. (DS-1 и RP7G-2 идентичны.) Последствия: Недостаточная ширина буртика может привести к деформации тонкой части буртика муфты при свинчивании. * Необходимо учитывать вероятный износ и факторы безопасности Рисунок 5.4 Процесс установления и корректировки требований к диаметру бурильных замков. Ссылки на Класс премиум также применяются к Классу премиум с пониженным показателем TSR Оценить кручение при бурении Крутящий момент при свинчивании (MUT) для бурильного замка Класса премиум превышает расчетное кручение? Можно ли увеличить MUT бурильного замка до значения, превышающего расчетное кручение*, без того, чтобы колонна стала слабой на ниппелях при растяжении? (см. раздел проектирования Проверить, подходит ли Класс ультра, или указать мин. Dнар. и макс. Dвнутр., при которых MUT будет превышать крутящий момент при бурении Нет Нет Нет Нет Да Да Да Да Указать Класс премиум Использовать трубу Заменить трубу Провести инспекцию трубы Увеличить MUT и использовать трубу Соответ- ствуют ли бурильные замки указанным размерам? Можно ли легко заменить трубу? 365 Корректировка: Не рекомендуется. Комментарии: При эксцентричном износе муфта бурильного замка может соответствовать требованиям данного стандарта, предъявляемым к минимальному наружному диаметру, и при этом иметь очень узкий буртик, который не способен выдерживать полную нагрузку при свинчивании. Предельное значение минимальной ширины буртика муфты предназначено для предотвращения подобной ситуации. На резьбовом упорном соединении ширину буртика часто путают с шириной уплотнения. Ширина буртика муфты – это расстояние от расточки до наружного диаметра муфты, без учета фаски. Ширина уплотнения (муфты) – это расстояние от расточки до внутреннего диаметра фаски. Механизм: Разрушение при кручении Инспекция: Контроль размеров 1, Контроль размеров 2 5.7.12. Минимальная высота места установки ключа Тип: B Основание: Бурильные замки должны быть достаточной длины для обеспечения захвата ключом. Требования: Ниппели: 75% от минимального наружного диаметра бурильного замка, но не менее 4 дюймов. Муфты: Длина муфты (LBC) плюс 1 дюйм минимум. Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: пункт 10.20.6. (DS-1 и RP7G-2 идентичны, за исключением того, что в DS-1 для измерения высоты места установки ключа исключена фаска, а в RP7G-2 фаска учитывается при измерении высоты места установки ключа). Последствия: Недостаточность пространства для захвата ключом может стать причиной повреждения поверхностей уплотнения бурильного замка. Корректировка: Не рекомендуется. Механизм: Протечка соединения Инспекция: Визуальный контроль соединений 5.7.13. Глубина расточки Тип: C Основание: Данный показатель позволяет выявить чрезмерную перешлифовку в случае, если отметка уровня перешлифовки отсутствует или находится в неверном положении. Требования: Новое номинальное значение глубины минус допуск на механическую обработку минус 1/16 дюйма. Справочные документы: DS-1: Процедуры Контроля размеров 2. RP7G-2: пункт 10.26.5. Последствия: Чрезмерная перешлифовка приводит к неравномерной нагрузке на уплотнение и возможному отделению буртика. Она также создает центробежное растягивающее напряжение в муфтах, что может привести к разрушениям из-за растрескивания муфт. Корректировка: Не рекомендуется. Комментарии: Если отметка уровня перешлифовки отсутствует, измерение глубины расточки является лучшим способом, позволяющим выявить избыточную перешлифовку муфты. Минимальное новое значение глубины расточки за вычетом 1/16 дюйма является границей максимальной перешлифовки. Измерение глубины расточки – не самый надежный метод выявления избыточной перешлифовки. Если изначально расточка была механически обработана до предельного значения допуска, вероятность выявления избыточной перешлифовки снижается. Механизм: Протечка соединения, растрескивание муфты Инспекция: Контроль размеров 2 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения глубины расточки.) 5.7.14. Максимальный диаметр расточки Тип: B Основание: Данное измерение позволяет выявить деформацию соединительных муфт, возникшую под воздействием крутящих нагрузок. Требования: Новое номинальное значение диаметра плюс допуск на механическую обработку плюс 1/32 дюйма. Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: пункт 10.15.6.1. (DS-1 и RP7G- 2 идентичны.) Последствия: Крутящая нагрузка, превышающая прочность на кручение для соединений со слабой муфтой, приводит к раздуванию на участке уплотнения. Корректировка: Не рекомендуется. Комментарии: Расширение муфты указывает на то, что соединение в прошлом свинчивалось при крутящем моменте, превышающем предел текучести. Из-за износа по наружному диаметру данное состояние может быть выявлено только в форме увеличенной расточки. При наличии такого состояния принято проводить повторную нарезку резьбы на бурильном замке, хотя в чрезвычайных ситуациях при отсутствии других материалов такое соединение вполне может использоваться на временной основе. Механизм: Разрушение при кручении, растрескивание муфты. Инспекция: Контроль размеров 2, Контроль размеров 3 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения диаметра расточки.) 5.7.15. Максимальный диаметр фаски Тип: C Основание: Избыточный диаметр фаски может 366 свидетельствовать о пониженной герметичности соединения. Требования: Новое номинальное значение диаметра плюс допуск на механическую обработку 1/64 дюйма, округленное до ближайшей 1/32 дюйма Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. (В RP7G-2 не рассматривается.) Последствия: Слишком большой диаметр фаски может привести к снижению герметичности соединения. Кроме того, несоответствие фаски может привести к образованию заусенцев и поверхностных повреждений на участках уплотнения. Корректировка: Не рекомендуется. Комментарии: Для максимального диаметра фаски устанавливаются ограничения. Перешлифовка приводит к увеличению диаметра фаски. Если после перешлифовки на соединении дополнительно не снимается фаска, герметичность соединения может снизиться, т.к. при увеличении площади буртика уменьшается несущая (уплотняющая) способность уплотнений ниппеля и муфты. После перешлифовки на соединениях должна быть повторно снята фаска. Это обеспечит соответствие диаметра фаски значениям, предусмотренным в Таблице 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. Механизм: Протечка соединения, растрескивание муфты Инспекция: Контроль размеров 2 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения диаметра фаски.) 5.7.16. Ширина уплотнения Тип: B Основание: Минимальное значение ширины уплотнения установлено для того, чтобы сократить возможность образования протечки уплотнения и повреждений на поверхности уплотнения. Требования: Минимальная ширина уплотнения должна обеспечивать опорное давление уплотнения (при номинальном моменте свинчивания), равное минимальному пределу текучести для материала бурильного замка или компонента. Справочные документы: DS-1: Таблица 3.7.1–3.7.17 и 3.7.25–3.7.29, в зависимости от конкретного случая. RP7G-2: пункт 10.26.5. Последствия: При отсутствии контроля над шириной уплотнения повышается вероятность протечки соединения. Корректировка: Не рекомендуется. Комментарии: Ширину буртика часто путают с шириной уплотнения. Ширина буртика (муфты) – это расстояние от расточки до наружного диаметра муфты, без учета фаски. Ширина уплотнения (муфты) – это расстояние от расточки до внутреннего диаметра фаски. Ширина буртика определяет, в первую очередь, прочность при кручении, тогда как от ширины уплотнения в большей степени зависит герметичность соединения. Ниже представлен метод, по которому рассчитывались минимальные значения ширины уплотнения, приведенные в Таблице 3.7.1 стандарта DS-1: 1. Радиус уплотнения: Механизм: Протечка соединения Инспекция: Контроль размеров 2 (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения ширины уплотнения.) 5.7.17. Плоскостность буртика Тип: C Основание: Для обеспечения равномерности распределения нагрузки и необходимой герметичности буртики должны быть плоскими и перпендикулярными оси соединения. Требования: При помещении на буртик поверочной линейки и/или плоской пластины должны отсутствовать видимые зазоры. Справочные документы: DS-1: Процедура визуального контроля соединений. RP7G-2: пункт 10.14.8.1.5. (DS-1 и RP7G-2 идентичны.) Последствия: Способность соединения обеспечивать надлежащее свинчивание и герметичность обусловлена плоскостностью буртика и его перпендикулярностью оси соединения. Корректировка: Не рекомендуется. Механизм: Протечка соединения Инспекция: Визуальный контроль соединений (Контроль размеров 1 не предусматривает измерения плоскостности буртика.) 5.7.18. Длина шейки ниппеля Тип: B Основание: Избыточная длина шейки ниппеля может быть результатом неправильной механической обработки или чрезмерной перешлифовки в полевых условиях. Требования: Длина шейки ниппеля не может быть больше, чем минимальная глубина расточки сопрягаемой муфты минус 1/16 дюйма. Это гарантирует, что резьба муфты всегда будет сопрягаться с резьбой ниппеля по всей длине резьбы. Справочные документы: DS-1: Процедуры Контроля размеров 2 и Контроля размеров 3. RP7G-2: пункт 10.26.5. (DS-1 и RP7G-2 идентичны.) Последствия: Если длина шейки ниппеля слишком велика, то для вершин резьбы может не хватить соответствующих впадин. В таком случае в процессе свинчивания при прохождении вершин резьбы муфты в цилиндр шейки ниппеля может возникнуть сильное растягивающее напряжение от центробежных сил. При этом нарушается надлежащий процесс свинчивания соединения, и повышается вероятность разрушения муфты из-за растрескивания. + = 2 s s s W Q R (5.1) 367 ( ) π = ⋅ + 2 , s s s s R W Q W (5.2) где: Q c = Диаметр расточки муфты (дюймы); R s = Радиус уплотнения (дюймы); A s = Площадь уплотнения (дюймы 2 ); W s = Минимальная ширина уплотнения (дюймы). Уравнения 5.1 и 5.2 подставляются в уравнение вычисления прочности при кручении (уравнение A. 14) и преобразуются для получения многочлена третьей степени в контексте W s . Для вычисления минимальной ширины уплотнения данное уравнение решается итерационным методом. Значения ширины уплотнения, указанные в API RP7G-2, условно соотнесены с минимальной шириной буртика муфты минус 3/64 дюйма. 2. Площадь уплотнения: Корректировка: Не рекомендуется. Механизм: Протечка соединения, растрескивание муфты Инспекция: Контроль размеров 2, Контроль размеров 3 5.8 Критерии приемки резьбовых упорных соединений на компонентах компоновки низа бурильной колонны (Примечание: Приведенные выше комментарии относительно повреждения соединений бурильных замков применимы также к повреждениям соединений КНБК в части, касающейся следующих показателей: состояние поверхности уплотнения, предельные значения перешлифовки, ширина фаски, состояние поверхности резьбы, профиль резьбы/шаг резьбы ниппеля, утолщение муфты, поверхностное упрочнение, глубина расточки, диаметр расточки, диаметр фаски, длина шейки ниппеля и трещины. Обоснования и комментарии, приведенные ниже, имеют отношение исключительно к соединениям на компонентах КНБК). 5.8.1. Наружный диаметр, внутренний диаметр, коэффициент прочности на изгиб (BSR) Тип: B, C Основание: Наружный и внутренний диаметры соединения измеряются на компонентах КНБК для определения коэффициента прочности соединения на изгиб (BSR). Требования: Допустимые значения определяются в зависимости от типа соединения и указанных диапазонов значений BSR. Справочные документы: DS-1: Таблица 3.16. RP7G-2: пункт 10.26.6.1. Требования к наружному и внутреннему диаметрам, указанные в RP7G-2 и DS-1, идентичны для конкретного соединения и BSR. Последствия: Высокий коэффициент BSR увеличивает вероятность усталостного разрушения ниппеля, а низкий — усталостного разрушения муфты. Пропорциональное соотношение BSR оптимально воздействует на усталостную стойкость соединения. |