Расчет остаточного ресурса обсадных колонн с использованием расчетной характеристики несущей способности труб при общем коррозионном повреждении внутренней поверхности

ТРУБЫ

Р.А. гасумов, н.г. Федорова, к.с. Ахмедов, ОАО «СевКавНИПИгаз», г. Ставрополь, Россия

расчет остаточного ресурса обсадных колонн с использованием расчетной характеристики несущей способности труб при общем коррозионном повреждении внутренней поверхности

Базовым положением предлагаемого способа расчета остаточного ресурса является утверждение, что снижение несущей способности конструкции при увеличении размеров каждого вида повреждения происходит по соответствующим закономерностям.

Утверждается, что математическая модель закономерности снижения несущей способности обсадных труб при увеличении размеров коррозионного повреждения тождественна выражениям для расчета коэффициентов снижения их несущей способности (к внутреннему давлению) К2. Выражения для расчета коэффициентов К2 получены (ОАО «СевКавНИПИгаз») при рассмотрении повреждения как геометрического концентратора напряжений и как фактора, приводящего к снижению физико-механических свойств конструкции. Это (универсальные для любого типа среды, вызывающей общий коррозионный износ труб, кроме среды, содержащей сероводород) индивидуальные для каждого диаметра труб выражения, отражающие зависимость их несущей способности от номинальной толщины стенки и глубины коррозионного повреждения.

Например, для зацементированных труб диаметром 168,3 мм выражение имеет вид

К2 =

где 6 — номинальная толщина стенки труб, мм; и — глубина коррозионного износа, мм.

Остаточный ресурс обсадных колонн определяется временем, за которое произойдет исчерпание резерва их несущей способности, при заданном режиме эксплуатации; Резерв несущей способности обсадных колонн определяется допускаемой величиной износа толщины стенки труб, составляющих их компоновки. Допускаемая величина износа толщины стенки (от ее номинального значения) рассчитывается с использованием выражений, полученных для определения коэффициентов снижения несущей способности. Данные выраже-

ния преобразовываются относительно неизвестной величины «и». Например, для зацементированных труб диаметром 168,3 мм выражение для определения «и» имеет вид

1п[К2/(0,0235.6н + 0,8038]

и =-

0,0304.6н - 0,5455 Предельно допускаемое значение коэффициента снижения несущей способности труб к внутреннему давлению К2, работающих в заданном режиме известна и определяется отношением

К2 = П2.Рвн изб. / Рт,

где п2 — нормативный коэффициент запаса обсадных труб к внутреннему давлению, определяется по [1]. Рвн изб. — максимальное избыточное рабочее (внутреннее) давление для труб рассматриваемого интервала колонны, МПа; Рт, внутреннее давление, при котором максимальные напряжения в рассматриваемой, но новой трубе, равны пределу текучести материала.

60 \\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

\\ № 2 \\ февраль \ 2007

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 2 \\ февраль \ 2007

Остаточный ресурс колонны t, измеряемый в годах, рассчитывается по известной формуле

t = и' / V,

где V — темп

где Дб — изменение толщины стенки труб, происшедшее на момент выполнения расчета, мм;

Дб = бн - бфаКт,

где бн — номинальная толщина стенки трубы, мм;

бфакт — толщина стенки трубы, установленная на момент выполнения расчета, мм;

Дt — время, по прошествии которого установлено изменение толщины стенки труб Дб (мм), годы; и' — допускаемое уменьшение толщины стенки труб, рассчитываемое от ее

фактического значения. Рассчитывается по формуле

и' = и - Дб,

где и — допускаемое уменьшение толщины стенки новых труб (определяющее резерв их прочности) при заданном режиме эксплуатации колонны, мм. Таким образом, все компоненты для выполнения расчета остаточного ресурса обсадных колонн определены. Как видно при прежней форме зависимости (4) изменилось ее содержание. Теперь в числителе находится сугубо нелинейная величина, отражающая физическую сущность процесса снижения несущей способности труб при увеличении глубины коррозионного повреждения. Скорость коррозии устанавливается по зависимости (5), она линейна.

Расчет остаточного ресурса выполня-

ется для труб интервалов колонн, работающих при максимальных эксплуатационных нагрузках, а также имеющих значительную глубину коррозионного повреждения.

Анализ результатов расчетов позволит установить интервал, лимитирующий остаточный ресурс колонны при конкретных условиях ее эксплуатации. Как видно, рассчитывается индивидуальный ресурс каждой обсадной колонны, что является прогрессивным направлением в оценке остаточного ресурса конструкций, а также критерии, которые необходимо учитывать при расчете остаточного ресурса конструкций, основным механизмом повреждения которых является общий коррозионный износ: толщина стенки и диаметр труб; характерные размеры повреждения; рабочее давление.

Трубы бурильные

_>| с приварными замками

для ремонта нефтегазо-

Возможно изготовление труб с прорезями под ключ и без добывающих скважин

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО

ЗАВОД БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

г. Оренбург, пр. Победы, 118 тел.: +7 (3532) 75-42-67, 75-66-14

e-mail: zbo@pochta.ru факс: +7 (3532) 75-42-73, 75-66-19

www.zbo.ru

Трубы бурильные с приварными замками для геофизических изысканий при поиске и разведке нефти и газа; для бурения разведочных скважин на воду и твердые полезные ископаемые