Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Внезапные отказы бурильной колонны явля­ются в основном следствием действия на ее элементы нагру­зок переменного характера, превышающих по величине до­пустимые нагрузки.

Рис. 10.7. Зависимость вероят­ности Р, безотказной работы резьбы бурильной трубы диа­метром 50 мм, от запаса проч­ности V при N= 210® циклов знакопеременного изгиба

Вероятность возникновения усталостной поломки данного элемента бурильной колонны в заданное время зависит от запаса прочности по переменным напряжениям. Чем выше запас прочности, тем меньше вероятность возникновения внезапного отказа элемента в результате усталостной полом­ки.

На рис. 10.7 и 10.8 представлены результаты эксперимен­тальных исследований надежности трубных резьб — элемента бурильной колонны, в наибольшей степени подверженного внезапным отказом.

Если среднее значение частоты вращения бурового снаря­да, применяемое в настоящее время при использовании стан­дартной бурильной колонны диаметром 50 мм, принять л = = 166 об/мин, то время функционирования бурильной колон­ны на каждый миллион циклов изменения нагрузки составит

10®

= 100 ч.

(60 • 166)

Для обеспечения безотказной работы элементов бурильной колонны (Рт = 1) в течение достаточно длительного времени необходимо, чтобы запас прочности по переменным напря­жениям был значительно выше V = 1,2. На практике для бу­рильных колонн запас прочности устанавливается V = 1,6.

Опыт показывает, что внезапных отказов замков и муфт при своевременном снятии их с работы практически не воз-

Рис. 10.8. Зависимость нара­ботки на отказ 7i резьбы тру­бы диаметром 50 мм от запаса прочности по переменным на­пряжениям при вероятности бе­зотказной работы Р, — 0,95
никает. Тогда параметр потока внезапных отказов бурильной колонны по наиболее слабому ее элементу ш(0 в заданное время Тк определится выражением

(10.10)

где X(f) — интенсивность отказов элементов бурильной колон­ны в заданное время.

В период нормальной эксплуатации? i(f) = const и to(f) = = const, в связи с чем при изменении времени Тк будет из­меняться и вероятность безотказной работы элементов бу­рильной колонны:

(10.11)

Количество внезапных отказов за время Гк

(10.12)

Наработка на внезапный отказ может быть определена по формуле

2

ffl(f) ^св(^т. СВ **" ^з. св W) ■

Вероятность безотказной работы бурильной колонны как системы последовательно соединенных элементов определит­ся выражением

= Щ Псв(Лтсв2+ Пз-в) = [1 — Ц()ГК] nc-B-(n-IЈL_+ п.±™1. (10.14)

Элементарный анализ формулы позволяет сделать вывод об уменьшении вероятности безотказной работы с увеличе­нием числа элементов бурильной колонн и увеличением про­должительности ее функционирования, что хорошо согласу­ется с опытными данными.

Пример 2. Определение вероятности безотказной работы бурильной колонны.

Пусть бурильная колонна включает свечей лсв = 30; в каж­дой ИЗ которых бурильных труб Лт. св = 4 и замков Л3.св = 1.

Определить вероятность безотказной работы элементов Рэ(£) и бурильной колонны Р%Щ за время Тк — Тскв = 500 ч, а также количество внезапных отказов за время Гк = 6000 ч и наработку на внезапный отказ, если из опыта работы в
данных условиях известно, что интенсивность отказов для данного рейса за время Гк составляет k(t) = 2-10-5.

P3(f) = 1 — 2-10~s-500 = 0,99;

/ ч f s 30(4 + l)4)

pit) = 1 — 2 • 10’5 • 500———- = 0,47 ;

NB(t) = 30(4 + l)10-5-6000 = 9;

r = ‘ = — J.°5 _ = 666 4.

о(») 30(4 + 1)

Для оценки качества бурильной колонны по отношению к внезапным отказам большое значение имеет параметр ремон­топригодности — среднее время восстановления Гвв при вне­запных отказах.

Обычно затраты времени на восстановление работоспо­собности бурильной колонны, не превышающие 8 ч называют обрывом. А внезапный отказ, устранение последствий ко­торого превышает 8 ч, именуют аварийным обрывом.

Среднее время восстановления бурильной колонны при внезапном отказе можно представить следующим выражени­ем

г.., = тв. о + ГваРа, (10.15)

где Гво — среднее время ликвидации обрыва для данной глу­бины скважины, ч; Гва — среднее время ликвидации аварий­ного обрыва, ч; Рл — коэффициент аварийности — вероятность того, что на данной глубине обрыв может оказаться аварий­ным.

Коэффициент аварийности может быть установлен только для данного конкретного геологического объекта опытным или экспертным путем.

Комментарии запрещены.