нафти і газу

Козоріз Андрій Володимирович

УДК 620.179

РОЗРОБКА УСТАНОВКИ

АВТОМАТИЗОВАНОГО КОНТРОЛЮ ЯКОСТІ

ОБСАДНИХ ТРУБ

05.11.13 – Прилади і методи контролю

та визначення складу речовин

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Івано-Франківськ – 2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник:

доктор технічних наук, професор

Карпаш Олег Михайлович

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, проректор з наукової роботи

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор

Маєвський Станіслав Михайлович

Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, завідувач кафедри приладів та систем неруйнівного контролю

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Учанін Валентин Миколайович,

Фізико-механічний інститут ім. Г.В.Карпенка НАН України (м. Львів),

завідувач відділу

Провідна установа:

Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, м. Київ

Захист відбудеться “04” липня 2003 р. о 10 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 20.052.03 при Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу за адресою:

76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу (76019, м. Івано-Франківськ, вул. Карпатська, 15)

Автореферат розісланий “ 3 ” червня 2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат технічних наук, доцент Дранчук М.М.

Актуальність теми. За даними американських нафтогазових компаній, в США на трубних базах після перевірки нових обсадних труб на відповідність діючим стандартам відбраковується до 20% загальної кількості перевірених труб. Аварії з обсадними трубами складають 7-8% всiх аварiй в бурiннi, на їх лiквiдацiї витрачається понад 10% часу, що припадає на лiквiдацiю аварiй всiх видiв (особливо важкi аварiї цього виду в регiонах, де обсаднi труби спускають на велику глибину, та на розвiдувальних свердловинах). Огляд сучасних технічних засобів і технологій контролю якості стальних обсадних труб (СОТ) показує, що, не дивля-чись на широке використання в нафтогазовій галузі методів неруйнівного контролю, питання комплексного контролю СОТ залишається невирішеним. Таким чином, задача роз-роб-ки й впровадження методів та засобів для комплексного контролю СОТ є, безумовно, актуальною.

Комплексний вхідний контроль за допомогою розроблених технічних засобів та технологій забезпечить виявлення труб неналежної якості, а також дозволить оптимізувати процес формування обсадної колони з урахуванням технічного стану наявних СОТ.

Вирішення цієї задачі сприятиме попередженню відмов та зменшенню питомих витрат на споруд-ження й експлуатацію свердловин, що надзвичайно важливо для підви-щення ефективності функці-о-ну--вання нафтогазовидобувної промисловості України.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами підтверджує її актуальність. Дисер-тацій-на робота виконувалась у відповідності:

- з Державною науково-технічною програмою з пріоритетних напря-мів розвитку науки і техніки 1997 року (завдання 04.03/01435-2/471-97 “Розроб-ка технічних засобів і технологій оцінки фактичного технічного стану нафто-газового обладнання та інструменту”);

- з галузевою науково-технічною програмою “Створення, освоєння випуску та впровадження у виробництво комплексу технічних засобів і технологій неруйнівного контролю та технічної діагностики трубних колон, бурового та нафтогазопромислового обладнання та інструменту. Організа-ційне, технічне, методичне та кадрове забезпечення” Держнафто-газпрому України на 1997 – 2001рр.

Роботи із створення новітніх технологій неруйнівного контролю та нормативного забезпечення контролю якості належать до пріоритетних напрямків науково-технічної політики нафтогазової галузі України. Така увага на рівні держави й галузі свідчить про беззаперечну важливість і актуа-льність цієї проблеми для України і підтверджує необхідність подальших робіт в цьому напрямку з урахуванням сучасних тенденцій у вирішенні проблем забезпечення якості матеріалів та виробів.

Мета роботи полягає в розробці нових та вдосконаленні існуючих методів та засобів автоматизованого контролю стальних обсадних труб та способів їх реалізації в умовах баз виробничого обслуговування перед спуском СОТ в свердловину.

Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі задачі:

- проаналізувати причини відмов СОТ в складі обсадних колон та визначити основні параметри, які впливають на працездатність обсадної колони;

- аналітично визначити основні параметри комплексного автоматизованого контролю обсадних труб;

- дослідити нові способи і методи контролю якості стальних обсадних труб;

- розробити методики експериментальних досліджень по встановленню основних параметрів комплексного автоматизованого контролю СОТ та дослідити характер зв’язків між інформативними параметрами акустичного контролю й основними характеристиками дефектів, що виявляються в процесі автоматизованого контролю СОТ;

- розробити і впровадити у виробництво комплекс технічних засобів та технологій автоматизованого контролю основних параметрів, що визначають працездатність СОТ.

Об’єктом дослідження є стальні обсадні труби, зокрема їх параметри, які відповідають за безаварійну експлуатацію нафтогазових свердловин.

Предметом дослідження є методи та засоби неруйнівного контролю пара-метрів, які визначають якість стальних обсадних труб.

Методи дослідження. Для встановлення взаємозв’язків між показниками, які характеризують якість стальних обсадних труб, та інформативними сигналами, а також для встановлення залежностей між геометричними характеристиками СОТ та параметрами способів їх акустичного контролю використовувались методи променевої акустики та математичного моделювання. Під час проведення експериментальних досліджень та обробки їх результатів застосовувались методи теорії ймовірності та прикладної статистики. Розробка технічних засобів здійснювалась з використанням методів схемо- та системотехніки.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що:

- вперше розроблено спосіб визначення овальності СОТ акустичним луно-методом, який дозволяє проводити безконтактний контроль;

- вперше розроблено спосіб визначення ексцентриситету СОТ, який на основі визначення товщини стінки труб за трьома твірними дозволяє здійснювати безобертовий контроль;

- експериментально встановлені залежності між інформативними параметрами акустичного контролю та основними характеристиками дефектів, що виявляються в процесі автоматизованого контролю СОТ.

Практичне значення одержаних результатів полягає в тому, що розроблені технічні засоби та технології реалізовані в комплексній установці автомати-зованого контролю основних параметрів СОТ, впроваджені у виробництво знайшли відображення в галузевих стандартах і дозволяють оптимізувати процес формування обсадної колони за результатами вхідного контролю труб. Згадана установка з позитивними результатами пройшла промислові випробування в науково-виробничій фірмі “Зонд” і впроваджена на базі виробничого обслуговування Хрестищенського УБР ДК „Укргазвидобування”.

Особистий внесок здобувача. Основі положення та результати дисертаційної роботи отримані автором самостійно. Зокрема, особисто автором:

- отримані аналітичні залежності між параметрами контролю та траєкторією руху, кількістю перетворювачів, чутливістю, що дало змогу забезпечити виявлення різних типів дефектів для всього діапазону типорозмірів труб [, ];

- експериментально встановлені залежності між інформативними параметрами акустичного контролю та основними характеристиками дефектів, що виявляються в процесі автоматизованого контролю СОТ [];

- розроблено спосіб та методику визначення овальності СОТ акустичним безконтактним луно-методом [-];

- отримано аналітичні вирази, на базі яких розроблено безобертовий метод визначення ексцентриситету СОТ на основі визначення товщини стінки труб по трьом твірним [, ];

- запропоновано нові конструктивні рішення, які були використані при розробці технічних засобів [, , , ].

Із робіт, що опубліковані у співавторстві, використовуються результати, отримані особисто здобувачем.

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи доповідались і обговорювались на наукових семінарах кафедри “Методи та прилади контролю якості та сертифікації продукції” Івано-Франківського національного технічного університету нафти і газу (ІФНТУНГ) у 2000, 2001, 2002 рр., на науково-технічній конференції професорсько-викладацького складу ІФНТУНГ у 2002 р., на третій Українській науково-технічній конференції “Неруйнівний контроль та технічна діагностика-2000” ( м. Дніпропетровськ), на міжнородній конференції “Фізичні методи та засоби контролю матеріалів та виробів “Леотест-2002” (м.Славське Львівської області), на XVI Російській науково-технічній конференції “Неразрушающий контроль и диагностика” (м. Санкт-Петербург, 2002 р.).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 8 друкованих праць, з них 5 - у фахових виданнях (“Методи та прилади контролю якості”, “Техническая диагностика и неразрушающий контроль”), отримано 1 патент на винахід.

Структура та об’єм роботи. Дисертація складається з вступу, чотирьох розділів, основних висновків, списку використаних джерел із 123 найменувань та 2 додатків. Обсяг роботи складає 154 сторінок, в т.ч. 37 рисунків та 14 таблиць.

Основний зміст роботи

У вступі дана загальна характеристика дисертаційної роботи. Обґрунтована актуальність теми дисертаційної роботи, на підставі чого сформульовані мета та основні задачі дослідження. Висвітлено наукову новизну і практичне значення одержаних результатів, подано відомості про особистий внесок здобувача та апробацію результатів роботи.

У першому розділі проведений аналіз умов роботи та пошкоджень обсадних колон, розглянуті особливості конструкції, специфічні дефекти СОТ та можливі методи їх контролю. Показано, що обсадні колони працюють у різноманітних і умовах. При бурінні свердловин на багатьох родовищах розкриваються поклади з аномально високими і низькими пластовими тисками, а також нестійкі гірські породи. Крім цього, на досягнутих в даний час глибинах забійні температури настільки високі, що при проведенні різних робіт в свердловині відбувається значне коливання температури, тому в обсадних колонах виникають додаткові напруження. Аналіз промислових матеріалів по свердловинах показує, що основні види пошкодження обсадних колон – зминання, обриви труб, зрив різьбового з’єднання, втрата герметичності. Зазначено, що до найбільш поширених причин відмов обсадних труб належить порушення технології їх виготовлення, неякісний контроль обсадної труби перед передачею в експлуатацію та нехтування рекомендаціями заводу щодо транспортування й зберігання. Внаслідок цього навіть нові обсадні труби мають відхилення товщини стінки та овальності та від регламентованих стандартом значень, що призводить до зминання обсадної колони в процесі експлуатації свердловин. Дослідженнями встановлено, що вплив овальності на опір труби зовнішньому тиску набагато більший, ніж вплив нерівномірності товщини стінки. Згідно з ГОСТ 632-80, овальність труб не може перевищувати 0,8 граничних відхилень по зовнішньому діаметру. Тому визначення овальності обсадних труб для наступного розрахунку колон на міцність перед їх спуском є актуальною задачею.

Таким чином, основним дефектом обсадних труб є невідповідність геометричних характеристик обсадних труб, особливо гладкої частини, нормованим значенням, і тому перш за все слід контролювати:

а) різностінність (ексцентриситет);

б) овальність;

в) непрямолінійність (прогин).

Отже, працездатність обсадної колони залежить від дії двох чинників – умов експлуатації та якості самої колони. На основі проведених досліджень та промислових даних визначений комплекс параметрів, які відповідають за безаварійну (безвідмовну) експлуатацію колони.

Одним з найефективніших шляхів попередження відмов обсадних колон є своєчасне виявлення неруйнівними методами труб неналежної якості та їх відбракування перед спуском обсадної колони у свердловину. Дослідженням в цьому напрямку присвячені роботи багатьох вчених – М.П.Альо-шина, Я.Б.Бажалука, Л.А.Баштаннікова, С.Ф.Білика, Д.В.Гнєдова, А.К.Гурвіча, І.Г.Єрмо-лова, Л.М.Заміховського, Я.М.Зінчака, О.М.Карпаша, В.В.Клюєва, Б.В.Копея, І.Крауткремера, П.Я.Криничного, C.М. Маєвського, В.І.Ми-хайленка, В.О.Троїцького та інших. Однак їх увага зосереджувалась в основному на виявленні дефектів чи визначенні товщини стінки неруйнівними методами контролю.

В даний час невирішеними є такі проблеми:

- відсутні високопродуктивні методи та технічні засоби контролю овальності СОТ;

- відсутні методи та засоби визначення ексцентриситету та екстремальних значень товщини стінки СОТ при вхідному контролі;

- існуючі на даний момент методики ультразвукового контролю не можуть забезпечити в достатній мірі можливість контролю розмірів дефектів, що виявляються.

Тому на даному етапі розвитку нафтогазової промисловості необхідні нові підходи до розробки технологій та технічних засобів, що повинні забезпечити вхідний контроль основних параметрів СОТ та комплектації обсадної колони трубами з урахуванням результатів такого контролю.

Другий розділ присвячений розробці високопродуктивних методів та технічних засобів контролю основних параметрів СОТ і визначенню (вибору) оптимальних параметрів контролю.

В розділі проаналізовано особливості автоматизованого ультразвукового контролю трубних виробів. Встановлено, що найбільш прийнятним для вирішення поставлених задач неруйнівного контролю обсадних труб є акустичний імпульсний луно-метод.

Для виявлення дефектів різних типів та розмірів у всьому діапазоні типорозмірів обсадних труб проведені аналітичні розрахунки таких основних параметрів автоматизованого контролю, як крок сканування, частота акустичних коливань та чутливість. Особлива увага приділялась визначенню технічних характеристик первинних перетворювачів, зокрема, куту вводу. На базі проведених теоретичних досліджень отримана система рівнянь для визначення оптимального кута призми п’єзоелектричного перетворювача для виявлення дефектів поперечної орієнтації: |

( )

або |

( )

де опт – оптимальний кут призми похилого перетворювача;

– максимальний кут призми похилого перетворювача;

dmax – максимальна глибина прозвучування при контролі труб діаметром D з заданим кутом вводу ультразвукових коливань;

ct, ce - швидкості хвиль зсуву в об'єкті контролю і поздовжніх хвиль у призмі перетворювача відповідно (залежать від властивостей матеріалів призми перетворювача і об'єкта контролю).

Дослідження труб показали, що зовнішній контур поперечного січення не описується точно простою кривою. На основі досліджень результатів вимірів труб нафтового сортаменту було встановлено, що при описуванні зовнішнього контуру труби колом похибка апроксимації в 6 разів вища за похибку вимірювань. Необхідна точність досягається при описуванні контуру еліпсом.

Розповсюджений спосіб визначення зовнішнього контуру труби – знаходження його за результатами вимірювань діаметра штангенциркулем. Такий інструментальний контроль не дає можливості оперативно і з достатньою точністю оцінити форму поперечного перерізу СОТ та застосовувати його при 100%-му автоматизованому контролі труб в умовах виробництва. В зв’язку з цим виникла задача найбільш точного визначення форми цього контуру при умові, що похибка апроксимації не повинна перевищувати похибки вимірювань.

Рівняння конічного січення, яке проходить через п’ять точок (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3), (x4, y4), (x5, y5), має вигляд:

=0. (3)

Визначення координат п’яти точок зовнішнього діаметру труб пропонується проводити акустичним безконтактним методом на частоті ультразвукових коливань 900 кГц (рис. 1).

Коефіцієнти ai,k (i, k=1, 2, 3) можна виразити через рівняння (3) в наступному вигляді:

а11=kА11, 2а12=kА12, а22=kА13, (4)

2а13=kА14, 2а23=kА15, а33=kА16, ,

де k – довільна стала ;

А1і – алгебраїчне доповнення відповідного елемента матриці рівняння (3) (і=1, 2, … 6).

Знаючи коефіцієнти ai,k (i, k=1, 2, 3) рівняння (3), знаходимо параметри апроксимуючого еліпса a i b. Тоді овальність контрольованої труби буде дорівнювати:

. (5)

На основі запропонованої математичної моделі розроблена методика визначення екстремальних значень товщини стінки dmin і dmах. Особливістю математичної моделі є визначення величини зміщення h центру внутрішньої поверхні відносно центру зовнішньої поверхні на основі даних безобертової товщинометрії в трьох точках.

На рис. 2 зображено переріз труби із зміщеним центром внутрішньої поверхні з радіусом r відносно центру зовнішньої поверхні з радіусом R на величину h. У вибраній декартовій системі координат внутрішня поверхня описується рівнянням:

r2=(x-a)2+(y-b)2, (6)

де а і b – координати центра внутрішньої поверхні.

При відомих радіусах зовнішньої R і внутрішньої r поверхонь і трьох значеннях товщини труби d1, d2 і d3 координати точок А1, А2 і А3 дорівнюють

x1=0; y1=R-d1;

x2= - (R-d2)cos30o; y2= - (R-d2)sin30o; (7)

x3=(R-d3)cos30o; y3= - (R-d3)sin30o.

Виходячи з виразів (6) і (7), складемо наступні співвідношення:

(8)

Розв’язавши систему рівнянь (8), знаходимо координати центру внутрішньої поверхні а і b в декартовій системі координат. Екстремальні значен-ня товщини дорівнюють:

dmin=R-r-h;

dmax=R-r+h, | (9)

де .

Стан розвитку сучасної обчислювальної техніки дає можливість з необхідною швидкістю і точністю, яка відповідає точності проведених вимірювань, обчислювати овальність та ексцентриситет обсадних труб при автоматизованому контролі, що є необхідним для розрахунку обсадних колон.

Третій розділ містить методики й результати експериментальних досліджень, що проводились для перевірки окремих теоретичних положень та висновків, одержаних в попередньому розділі, та уточнення параметрів методів контролю. В залежності від поставлених задач, дослідження проводились на натурних зразках, які виготовлювались з фрагментів обсадних труб. При дослідженні використовувалась, як правило, серійна контрольно-вимірювальна апаратура, атестована в органах Держстандарту, зокрема, серійні ультразвукові прилади та серійні і спеціально виготовлені п’єзоперетворювачі. Параметри п’єзоперетворювачів перед проведенням експериментів перевірялись за стандартною методикою.

Для перевірки основних теоретичних положень, викладених в другому розділі, а також визначення оптимальних параметрів контролю геометричних характеристик стальних обсадних труб були розроблені експериментальні установки контролю ексцентриситету та овальності труб. В ході експериментів перевірялись основні положення теоретичних досліджень про оптимальні параметри контролю.

Аналіз науково-технічної і патентно-ліцензійної інформації щодо методів і засобів неруйнівного контролю бурового обладнання та інструменту показує, що небезпечність виявленого дефекту (з огляду на ймовірність аварії) визначається, перш за все, еквівалентною площею його поверхні. Однак, існуючі на даний момент методики не забезпечують можливість контролю розмірів дефектів ультразвуковим методом, тобто, ми маємо можливість тільки спостерігати наявність дефекту.

Для розробки алгоритму, що передбачає визначення розмірів і еквівалентної площі дефекту на основі оцінки амплітуди відбитого від нього ультразвукового сигналу, необхідно встановити математичну залежність між глибиною цього дефекту та амплітудою. З цією метою була проведена серія експериментів із визначення залежності амплітуди ультразвукових коливань (УЗК), відбитих від дефекту, від глибини і довжини дефекту. Експерименти проводилися на зразку стальної обсадної труби з умовним діаметром d=168 мм із нарізаними на ньому штучними дефектами різної глибини і довжини. В ході експерименту використовувались стандартні п'єзоелектричні перетворювачі (ПЕП), що застосовуються в даний час для дефектоскопії труб нафтового сортаменту, – П121-2,5-65 та П121-2,5-70; в якості вторинного приладу застосовувався серійний дефектоскоп УД2-12.

Діапазон зміни глибини дефектів вибирався згідно з ГОСТ 632-80 – від 1до 6 мм. Дефекти типу риски наносились фрезою діаметром 60 мм. Відповідно, діапазон зміни довжини дефектів складає від 9 до 23 мм, еквівалентної площі – від 6 до 95 мм2, що повністю задовольняє вимоги ГОСТ 632-80. Прозвучуючи зразок за допомогою ПЕП у напрямку кожного штучного дефекту, здійснювалось вимірювання амплітуди УЗК через фіксовані інтервали (2,5 мм). Отримані в такий спосіб залежності середніх значень амплітуд УЗК від глибини штучного дефекту представлені в рис. 3.

За результатами проведених експериментів можна зробити такі висновки:

1. Знаючи амплітуду вихідного аналогового сигналу дефектоскопа, можна визначити глибину залягання дефекту.

2. Використовуючи дані про глибину і довжину дефекту можна визначити еквівалентну площу дефекту.

На основі графічних представлень характеру залежностей амплітуди ультразвукового сигналу від глибини і довжини дефекту обрана поліноміальна апроксимація, оскільки цей метод порівняно з іншими забезпечує найменше відхилення функції від експериментальних даних. Залежність глибини дефекту Н від амплітуди контрольованого сигналу можна представити у вигляді:

Н == у0 + у1А0 + у2А02 , | (10)

де А0 - максимальне значення амплітуди відбитого луно-сигналу;

У0, У1, У2 – коефіцієнти полінома (0.137; 0.245; -2.44910-3).

Коефіцієнт кореляції при цьому складає R=0,989. Відносна приведена похибка визначення величини Н за формулою (10) дорівнює 2,57 %. Графік залежності реальної і розрахункової глибини дефекту від амплітуди відбитого луно-сигналу представлений на рис. 4.

Для визначення еквівалентної площі дефекту, яка описується контрольованим сигналом, необхідно фіксувати виміряні поточні значення амплітуди сигналу при виявленні дефекту, інтерполювати їх одним з чисельних методів, наприклад, методом кубічних сплайнів, а потім проінтегрувати отриману залежність. На рис. 5 представлені розрахунки еквівалентної площі дефекту на основі експериментальних даних (рис.3). Експериментальні дані були інтерпольовані методом кубічних сплайнів, а потім проінтегровані. Зв’язок між розрахунковими та реальними значеннями площі дефектів описується поліноміальною функцією першого порядку. Коефіцієнт кореляції дорівнює 0,993.

Проведений метрологічний аналіз розроблених технічних засобів контролю ексцентриситету та овальності показав, що основна відносна похибка контролю не перевищує, відповідно, 1% та 4%. Проведений аналіз показників якості контролю розроблених технічних засобів дефектоскопії обсадних труб, який дозволив встановити, що ймовірність виявлення дефектів в СОТ становить 0,965, а достовірність результатів контролю – не менше 0,925, що є цілком прийнятним для даного виду контролю.

Четвертий розділ присвячений питанням розробки та виготовлення технічних засобів контролю СОТ і їх впровадження в умовах бурових та баз виробничого обслуговування.

В результаті теоретичних та експериментальних досліджень в НВФ „Зонд” була виготовлена стаціонарна установка автоматизованого контролю обсадних труб „Зонд-СОТ”.

Установка “Зонд-СОТ” (рис. 6) дозволяє в автоматизованому режимі виявляти дефекти поздовжньої і поперечної орієнтації заводського походження у тілі стальних обсадних труб, визначати місце розташування цих дефектів і визначати екстремальні значення товщини стінки та овальність, а також в ручному режимі визначати групи міцності та проводити дефектоскопію різьби і інструментальний контроль труб. В основу роботи установки покладено акустичний метод дефектоскопії і товщинометрії та вихрострумовий метод контролю групи міцності [7].

В установці реалізована розроблена за участю автора система реєстрації та документування результатів неруйнівного контролю обсадних труб [1], яка може бути використана при контролі іншого нафтогазового інструменту та обладнання акустичним методом НК.

Розроблені технічні засоби неруйнівного контролю стальних обсадних труб впроваджені у виробництво на базі виробничого обслуговування Хрестищенського ВБР.

Основні результати та висновки

1.

2.

3.

4.

5.

-

-

6.

7.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

Анотація

Ко-зо-різ А.В. Розробка установки автоматизованого контролю якості обсадних труб – Рукопис.

Ди-се-р-та-ція на здо-бут-тя вче-но-го сту-пе-ня ка-н-ди-да-та тех-ні-ч-них на-ук по спе-ці-а-ль-но-с-ті 05.11.13 – При-ла-ди і ме-то-ди ко-н-т-ро-лю та визначення складу речовин. Іва-но--Фра-н-ків-сь-кий на-ці-о-на-ль-ний тех-ні-ч-ний уні-вер-си-тет на-ф-ти і га-зу. Іва-но--Франківськ – 2003.

По-ка-за-но, що од-ни-ми з ос-но-в-них па-ра-ме-т-рів СОТ, які від-по-ві-да-ють за екс-плу-а-та-цій-ну на-дій-ність об-са-д-ної ко-ло-ни і мо-жуть бу-ти ви-зна-че-ні ме-то-да-ми не-руй-ні-в-но-го ко-н-т-ро-лю, є ова-ль-ність та екс-це-н-т-ри-си-тет. На ос-но-ві про-ве-де-них те-о-ре-ти-ч-них до-слі-джень роз-ро-б-ле-ні спо-со-би та вста-но-в-ле-ні ана-лі-ти-ч-ні за-ле-ж-но-с-ті для ви-зна-чен-ня ова-ль-но-с-ті та екс-це-н-т-ри-си-те-ту СОТ. Екс-пе-ри-ме-н-та-ль-но до-слі-дже-но ха-ра-к-тер за-ле-ж-но-с-ті між ос-но-в-ни-ми па-ра-ме-т-ри ко-н-т-ро-лю та ха-ра-к-те-ри-с-ти-ка-ми де-фе-к-тів. Роз-ро-б-ле-но та впро-ва-дже-но у ви-ро-б-ни-ц-т-во ком-плекс тех-ні-ч-них за-со-бів і тех-но-ло-гій, які до-зво-ля-ють про-во-ди-ти ав-то-ма-ти-зо-ва-ний вхі-д-ний ко-н-т-роль яко-с-ті об-са-д-них труб.

Клю-чо-ві сло-ва: не-руй-ні-в-ний ко-н-т-роль, де-фек-то-ско-пія, ова-ль-ність, екс-це-н-т-ри-си-тет, об-са-д-ні тру-би, аку-с-ти-ч-ний ко-н-т-роль, ко-н-т-роль труб

annotation

Kozoriz A.V. Development of installation of the automated quality testing of casing pipes. – Manuscript.

A thesis on competition of a scientific degree of the candidate of engineering sciences on a speciality 05.11.13 - Devices and methods of testing and determination of matter composition. The Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil & Gas. Ivano-Frankivsk - 2003.

Is shown, that some of basic parameters of casing pipes, which are responsible for operation reliability of casing string are ovality and eccentricity. These parameters can be defined by methods of non-destructive testing. On the basis of the carried out theoretical researches the designed ways also are established analytical dependences for definition of casing pipes ovality and eccentricity. Character of dependence between basic parameters of testing and defect characteristics was investigated experimentally. Is developed and entered into manufacture the complex of means and techniques which allow to carry out the automated entrance inspection of quality of casing pipes.

Key words: casing strings, non-destructive testing, casing pipe, ovality, eccentricity, defect.

АННОТАЦИЯ

Ко-зо-риз А.В. Разработка установки автоматизированного контроля качества обсадных труб. – Рукопись.

Ди-с-се-р-та-ция на со-и-с-ка-ние уче-ной сте-пе-ни ка-н-ди-да-та тех-ни-че-с-ких на-ук по спе-ци-а-ль-но-с-ти 05.11.13 – При-бо-ры и ме-то-ды ко-н-т-ро-ля и опре-де-ле-ния со-с-та-ва ве-ществ. Ива-но--Фра-н-ко-в-с-кий на-ци-о-на-ль-ный тех-ни-че-с-кий уни-ве-р-си-тет не-ф-ти и га-за – 2003.

Об-зор со-в-ре-мен-ных тех-ни-че-с-ких средств и тех-но-ло-гий ко-н-т-ро-ля ка-че-с-т-ва эле-ме-н-тов и со-е-ди-не-ний тру-б-ных ко-лонн по-ка-зы-ва-ет, что, не смо-т-ря на ши-ро-кое ис-по-ль-зо-ва-ние в не-ф-те-га-зо-вой об-ла-с-ти ме-то-дов не-ра-з-ру-ша-ю-ще-го ко-н-т-ро-ля, во-п-рос ком-пле-к-с-но-го ко-н-т-ро-ля ста-ль-ных об-са-д-ных труб (СОТ) ос-та-е-т-ся не-ре-шен-ным. По дан-ным Аме-ри-ка-н-с-ких не-ф-те-га-зо-вых ком-па-ний в США на тру-б-ных ба-зах по-сле про-ве-р-ки об-са-д-ных труб на со-о-т-вет-с-т-вие дей-с-т-ву-ю-щим ста-н-да-р-там от-б-ра-ко-вы-ва-е-т-ся до 20% об-ще-го ко-ли-че-с-т-ва про-ве-рен-ных труб. Учи-ты-вая то, что ава-рии с об-са-д-ны-ми тру-ба-ми со-с-та-в-ля-ют 7-8% всех ава-рий в бу-ре-нии, на их ли-к-ви-да-ции ра-с-хо-ду-е-т-ся свы-ше 10% вре-ме-ни, ко-то-рое при-хо-ди-т-ся на ли-к-ви-да-цию ава-рий всех ви-дов, за-да-ча ра-з-ра-бо-т-ки и вне-д-ре-ния ме-то-дов и средств ко-н-т-ро-ля СОТ яв-ля-е-т-ся, бе-зу-с-ло-в-но, ак-ту-а-ль-ной. Вхо-д-ной ко-н-т-роль СОТ с по-мо-щью ра-з-ра-бо-тан-ных тех-ни-че-с-ких средств и тех-но-ло-гий обе-с-пе-чит не-до-пу-ще-ние к эк-с-п-лу-а-та-ции труб с де-фе-к-та-ми, а та-к-же по-зво-лит фо-р-ми-ро-вать об-са-д-ную ко-лон-ну в со-о-т-вет-с-т-вии с фа-к-ти-че-с-ким тех-ни-че-с-ким со-с-то-я-ни-ем СОТ.

Цель ра-бо-ты со-с-то-ит в ра-з-ра-бо-т-ке ме-то-дов, тех-ни-че-с-ких средств и тех-но-ло-гий ав-то-ма-ти-зи-ро-ван-но-го ко-н-т-ро-ля ста-ль-ных об-са-д-ных труб в усло-ви-ях баз про-и-з-вод-с-т-вен-но-го об-слу-жи-ва-ния не-ф-те-га-зо-до-бы-ва-ю-ще-го пред-при-я-ти-я.

Для достижения поставленной цели необходимо решить такие задачи:

- проанализировать основные причины отказов СОТ и определить основные параметры, которые отвечают за трудоспособность обсадной колонны;

- аналитически определить основные параметры комплексного автоматизированного контроля обсадных труб;

- разработать методики экспериментальных исследований по установлению основных параметров комплексного автоматизированного контроля СОТ;

- исследовать характер связей между информативными параметрами неразрушающих методов контроля и основными характеристиками дефектов, обнаруживаемых в процессе автоматизированного контроля СОТ;

- исследовать новые методы и разработать технические средства для контроля качества СОТ;

- разработать и внедрить в производство комплекс технических средств и технологий контроля основных параметров СОТ .

Об-ъ-е-к-т ис-с-ле-до-ва-ния – ста-ль-ные об-са-д-ные тру-бы, ис-по-ль-зу-е-мые для кре-п-ле-ния ство-ла бу-ро-вой сква-жи-ны в про-цес-се про-во-д-ки и эк-с-п-лу-а-та-ци не-ф-те-га-зо-вых бу-ро-вых сква-жин.

Пред-ме-том ис-с-ле-до-ва-ния яв-ля-ю-т-ся ме-то-ды и сред-с-т-ва не-ра-з-ру-ша-ю-ще-го ко-н-т-ро-ля па-ра-ме-т-ров, ко-то-рые опре-де-ля-ют ка-че-с-т-во ста-ль-ных об-са-д-ных труб.

На-у-ч-ная но-ви-з-на по-лу-чен-ных ре-зуль-та-тов со-с-то-ит в том, что:

-

-

-

-

Прак-ти-че-с-кое зна-че-ние по-лу-чен-ных ре-зуль-та-тов со-с-то-ит в том, что ра-з-ра-бо-тан-ные тех-ни-че-с-кие сред-с-т-ва и тех-но-ло-гии ре-а-ли-зо-ва-ны в ком-пле-к-с-ной уста-но-в-ке ко-н-т-ро-ля ос-но-в-ных па-ра-ме-т-ров СОТ, вне-д-рен-ные в про-и-з-вод-с-т-во. Ра-з-ра-бо-тан-ные ме-то-ды и тех-ни-че-с-кие сред-с-т-ва про-ш-ли про-мы-ш-лен-ные ис-пы-та-ния на ба-зе про-и-з-вод-с-т-вен-но-го об-слу-жи-ва-ния Хре-с-ти-ще-н-с-ко-го УБР ДК “Ук-ргаздобыча” и в На-у-ч-но--про-и-з-вод-с-т-вен-ной фи-р-ме “Зонд”.

Клю-чевые сло-ва: неразрушающий контроль, де-фек-то-ско-пия, ова-ль-ность, экс-це-н-т-ри-си-тет, обсадные трубы, аку-с-ти-ческий ко-н-т-роль, ко-н-т-роль труб.