VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В последнее время в России возникает проблема, связанная с организацией и проведением комплексного неразрушающего контроля качества бурового оборудования.

В нефтяной промышленности буровое оборудование и инструмент при эксплуатации подвергается колоссальным нагрузкам. Как следствие, под действием этих нагрузок возникают дефекты основного металла бурового оборудования и инструмента, которые могут привести к аварии на буровой. В свою очередь крупные аварии могут повлечь за собой человеческие жертвы, нанести вред окружающей среде, привести к финансовым потерям и простоям.

В результате действия постоянных знакокопременных нагрузок, агрессивных сред, механических повреждений, заводского брака в буровом оборудовании и инструменте могут возникать недопустимые дефекты различных форм и разновидностей.

Однако, несмотря на то, что буровое оборудование входит в перечень опасных производственных объектов, на данный вид оборудования нет качественной нормативно-технической документации. Отсутствие актуальных руководящих документов, методик, инструкций на проведение неразрушающего контроля бурового оборудования и инструмента, затрудняет саму процедуру проведения контроля.

Контроль проводится на основании документов, которые уже давно не являются действующими. Поэтому данная статья будет посвящена актуализации и дополнении информации представленной в данных документах.

Возникновение различных повреждений или неисправностей деталей и сборочных единиц оборудования обусловлено конструктивными, технологическими и эксплуатационные факторами.

К конструктивным факторам относятся: конструктивное исполнение деталей и сборочных единиц; материал деталей; величина расчетных нагрузок и характер их воздействия; величины зазоров и натягов в сопряжениях сборочных единиц; твердость поверхностных слоев деталей; шероховатость поверхностей; вид трения контактирующих поверхностей; способ смазки пар трения и др.

Технологическими факторами являются: способы получения заготовок; технология обработки деталей (механическая, термическая и др.); точность обработки; соблюдение технологических процессов при изготовлении или ремонте деталей, проведении сборочных работ, испытаний и др.

Эксплуатационными факторами являются: режим нагруженности оборудования; интенсивность эксплуатации во времени; своевременное проведение регламентных работ; полнота и качество технического обслуживания и ремонта; квалификация обслуживающего персонала; воздействие внешней среды и др.[1]

Условно дефекты бурового оборудования и инструмента можно разделить на следующие подгруппы:

1. дефекты основного металла оборудования предназначенного для подъема, фиксации, подвешивания и перемещения буровых и обсадных труб;

2. дефекты основного металла тела буровых труб;

3. дефекты резьбовых-герметизирующих соединений труб, долот и переводников.

Рассмотрим характерные для каждой подгруппы дефекты и основные причины их возникновения.

Для первой подгруппы характерны следующие дефекты:

• трещины;

• расслоение металла;

• излом;

• поверхностные поры;

• механическое изнашивание;

• изменение геометрической формы детали;

• коррозия и др.[2]

Указанные дефекты могут быть обнаружены следующими методами неразрушающего контроля: визуальный и измерительный контроль, магнитопорошковый контроль, капиллярный контроль. Также в дополнение к этим методам можно добавить ультразвуковой контроль.

Основными причина появления указанных дефектов являются:

• не соблюдение условий хранения и эксплуатации оборудования;

• старение металла;

• эксплуатация при нагрузках, больших предельно допустимых (перегрузки);

• заводской брак и др.

Для второй подгруппы можно выделить следующие дефекты:

• трещины;

• расслоение металла;

• изменение геометрической формы;

• коррозия;

• механические повреждения;

• утонение стенки трубы в следствии абразивного износа (более 20 % от фактической толщины). [2]

Самыми опасными дефектами этой подгруппы являются: трещина и утонение стенки. Данные дефекты обнаруживаются следующими методами: визуально-измерительный контроль, магнитопорошковый контроль, капиллярный контроль, ультразвуковая толщинометрия.

Основными причина появления указанных дефектов являются:

• не соблюдение условий хранения и эксплуатации оборудования;

• эксплуатация при нагрузках, больших предельно допустимых;

• не своевременный контроль труб;

• несоблюдение технологических параметров бурового раствора (кислотность, абразивные включения);

• превышение растягивающих нагрузок;

• неправильный выбор класса прочности трубы;

• заводской брак.

Самой интересной и заслуживающей большего внимания является третья подгруппа, так как резьбовые-герметизирующие соединения подвергаются максимальным нагрузкам. Благодаря таким соединениям бурильные трубы крепятся друг к другу, тем самых обеспечивая герметичное соединение. Транспортируемый под давлением буровой раствор способен размывать так называемую герметичную полочку и вымывать металл полочки, при наличии в резьбовом соединении дефектов (забоин, чрезмернернго износа, промывов), либо вследствие того, что соединение было недостаточно затянуто, тем самым нарушая герметичность соединения.

Наличие таких дефектов может повлечь за собой отрыв трубы и привести к остановке производства. Поэтому рассмотрим дефекты третьей подгруппы более подробно.

Итак, к третьей подгруппе относятся следующие дефекты:

• забоина (отбраковка: 1/3 от ширины уступа или торца1/8 от длины окружности);

• промыв (отбраковка при наличии);

• задиры (отбраковка: 1/3 от ширины уступа или торца1/8 от длины окружности);

• трещина (отбраковка при наличии);

• механические повреждения (в зависимости от характера повреждения (устранимые или неустранимые));

• деформация (растяжение) резьбового соединения;

Основными причина появления указанных дефектов являются:

• несоблюдение условий хранения и эксплуатации оборудования;

• превышение момента затяжки резьбовых соединий;

• эксплуатация при нагрузках, больших предельно допустимых;

• не своевременный контроль труб;

• несоблюдение технологических параметров бурового раствора (кислотность, абразивные включения);

• заводской брак;

• применение смазки для бурильных замков, несоответсвующей требованиям технических условий.

Для обнаружения, указанных выше дефектов, достаточно проведение визуального и измерительного контроля (за исключением трещин – обнаруживаются магнитопорошковым, либо капиллярным методом).

Проанализировав полученные результаты, можно прийти к выводу о том, что только при проведении комплексного неразрушающего контроля бурового оборудования и инструмента можно гарантировать безопасность на данном опасном производственном объекте. Однако, чтобы контроль был выполнен качественно необходимо создание единой современной инструкции или методики по проведению неразрушающего контроля всего бурового оборудования и инструмента. Инструкция может быть создана на основании существующих нормативно-технических документов, с выполнением актуализации процессов проверки и добавления необходимой информации основываясь на современных результатах контроля. Созданные методики и инструкции дадут возможность своевременно (на стадии зарождения дефекта) выявлять дефекты в буровом оборудовании и инструменте, позволят избежать аварий в процессе бурения, исключат лишние затраты на покупку и ремонт оборудования, и, как следствие, обеспечат безопасность персонала в процессе бурения.

Список используемой лиетратуры

1. Инструкция по проведению дефектоскопии бурового, нефтепромыслового оборудования и инструмента, ООО «Специальное конструкторско-технологическое бюро нефтяного и газового машиностроения», ООО СКТБ «Нефтегазмаш»

2. РД 41-01-25-89 Инструкция. Неразрушающий контроль бурового инструмента и оборудования при эксплуатации. Организация и порядок проведения. Львов. 1990 г.

Код для цитирования: Скопировать