Циклическая прочность замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб большого диаметра тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

□03058017

КАХАДЗЕ МЕРАБ ЖОРАЕВИЧ

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЗАМКОВЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

01 02 06 - Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003058017

КАХАДЗЕ МЕРАБ ЖОРАЕВИЧ

ЦИКЛИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЗАМКОВЫХ РЕЗЬБОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ УТЯЖЕЛЕННЫХ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

01 02 06 — Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в ОАО НПО ЦНИИТМАШ

Научный руководитель

доктор технических наук, Казанцев Александр Георгиевич,

Официальные оппоненты

доктор технических наук, заслуженный деятель науки и техники России, профессор

Лачинян Леонид Артемьевич,

кандидат технических наук Лебединский Станислав Георгиевич

Ведущее предприятие

ОАО НПО «Буровая техника» (ВНИИБТ)

Защита диссертации состоится 21 мая в 14 00 час на заседании диссертационного совета Д 217 042 02 при ОАО НПО ЦНИИТМАШ, (115088, г Москва, ул Шарикоподшипниковская, д 4)

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ОАО НПО ЦНИИТМАШ по адресу 115088, г Москва, ул Шарикоподшипниковская, д 4

Отзыв на автореферат в 2-х экземплярах с подписью составителя и заверенный печатью организации просим направлять в адрес диссертационного совета

Автореферат разослан

»

2007 г

Ученый секретарь кандидат технических наук

ДН Клауч

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы В настоящее время бурению глубоких и сверхглубоких скважин уделяется огромное внимание При этом первостепенное значение приобретает проблема обеспечения работоспособности бурильных колонн, так как их стоимость при больших глубинах бурения сопоставима со стоимостью всей буровой установки

В современных бурильных конструкциях наиболее слабым элементом являются упорные замковые конические резьбовые соединения (3PCJ, применяемые в бурильных трубах, буровых инструментах и забойных двигателях В данных соединениях наружный и/или внутренний упорный контакт при свинчивании создает предварительное напряженное состояние, обеспечивающее работоспособность конструкции

Статистика показывает, что около 60% всех аварий ЗРС вызвано их усталостным разрушением В связи со сложностью расчетного анализа нагру-женности ЗРС, в настоящее время для прогнозирования циклической прочности используются в основном данные натурных испытаний, большинство которых получено для относительно небольших диаметров труб

Учитывая необходимость повышения производительности скважин, актуальной является задача исследования циклической прочности бурильных труб большого диаметра - до 200 мм и более, анализа влияния на напряженное состояние и циклическую прочность конструктивных факторов, условий сборки ЗРС, подбора конструкционных материалов Целью работы является

- определение характеристик сопротивления усталости натурных замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб типа 6s/8" REG, 75/8" REG, NC 56, NC 70, имеющих наружный диаметр 210-240 мм на базе до 107 циклов нагружения,

- оценка влияния на циклическую прочность зарезьбовой разгружающей канавки (ЗРК), степени затяжки резьбы ЗРС при сборке, характеристик механических свойств конструкционных материалов ЗРС

Для достижения данной цели потребовалось решение следующих задач -разработать методику и провести натурные циклические испытания ЗРС с ЗРК различной глубины,

- осуществить численное моделирование напряженного состояния ЗРС и анализ процессов локального деформирования в наиболее нагруженных зонах при сборке ЗРС и в условиях действия эксплуатационных нагрузок,

- с использованием теории подобия усталостного разрушения выполнить оценку влияния на пределы выносливости ЗРС начальных сборочных напряжений, механических свойств применяемых конструкционных материалов,

Методы исследования

Экспериментальное исследование сопротивления усталости выполнялось на натурных образцах ЗРС на установках, обеспечивающих необходимую точность поддержания и регистрации параметров циклического нагру-жения Для фиксации момента возникновения трещины и контроля за ее развитием использовался метод меток, и проводилась тензометрия каждого образца

Расчетная часть работы выполнялась путем численного моделирования методом конечных элементов напряженного состояния при свинчивании-развинчивании ЗРС и действии рабочих напряжений Расчет осуществлялся в упруго-пластической постановке с использованием теории течения с кинематическим упрочнением Оценка величины предела выносливости ЗРС в зависимости от условий сборки и применяемых конструкционных материалов проводилась на основе теории подобия усталостного разрушения Научная новизна

Определены характеристики сопротивления усталости натурных замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб с наружным диаметром 209,6 и 241,3мм на базе до 107 циклов нагружения по периоду зарождения усталостной трещины и полному разрушению ЗРС,

исследованы процессы локального деформирования в наиболее нагруженных зонах ЗРС в зависимости от степени затяжки резьбы ЗРС при сборке и вида диаграммы деформирования конструкционных материалов, установлены зависимости предела выносливости ЗРС от начальных сборочных напряжений, характеристик механических свойств материалов Практическая ценность.

Получены кривые усталости ЗРС типа 65/8" REG , 75/8" REG, NC 56, NC 70 на базе до 107 циклов нагружения

Даны рекомендации по повышению циклической прочности ЗРС -проведению предварительной "тренировки" ЗРС - нагружения с амплитудой напряжений несколько ниже предела выносливости на базе до ¿^циклов, предварительной перегрузки ЗРС при свинчивании, обеспечивающей создание во впадинах резьбы благоприятных остаточных сжимающих напряжений, применению зарезьбовых канавок установленных размеров с целью снижения нагруженности первой впадины резьбы на ниппеле и муфте

Результаты выполненной работы внедрены и используются в ОАО НПО «Буровая техника» (ВНИИБТ), на фирме "Agip" (Италия) и др

Достоверность полученных результатов обеспечивается методологией исследований, основанной на трудах отечественных и зарубежных ученых, использованием аттестованной измерительной аппаратуры, проведением тестовых расчетов, сопоставлением результатов расчета и эксперимента

Личный вклад автора заключается в постановке и реализации задач данной работы, разработке основных положений научной новизны и практической значимости, проведении экспериментов и выполнении численных расчетов

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы были представлены на VI Международном симпозиуме "Современные проблемы прочности" им В А Лихачева, Великий Новгород, 2024 октября 2003 г , научных семинарах отдела прочности материалов и конструкций ЦНИИТМАШ По теме диссертации опубликовано 6 работ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из четырех глав, выводов, списка литературы Работа содержит 130 страниц машинописного текста, 67 рисунков, 15 таблиц Список литературы включает 92 наименования

Содержание работы

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована ее актуальность, сформулированы цель и задачи исследования

В первой главе на основе литературных данных выполнен анализ современного состояния проблемы Рассматриваются условия эксплуатации бурильной колонны, нагрузки, возникающие при бурении, а также основные этапы совершенствования конструкций наиболее нагруженных элементов колонны - замковых резьбовых соединений (ЗРС) Отмечается существенный вклад в исследование и разработку ЗРС отечественных и зарубежных ученых - Кудрявцева И В , Щербюка H Д , Барышникова А И , Hillemann H , Noble W В ,Gillert G I идр

Обзор существующей литературы по циклической прочности замковых резьбовых соединений показывает, что ЗРС работают в сложных эксплуатационных условиях при действии широкого спектра статических и циклических нагрузок, количественная оценка которых является весьма сложной в силу разнообразия условий эксплуатации

Применяемые методы расчета на прочность резьбовых соединений бурильных труб при циклическом нагружении основаны на номинальных напряжениях и данных натурных испытаний и не учитывают перераспределения напряжений в локальных зонах в результате затяжки и действия внешних нагрузок, а также возможность возникновения малоцикловых повреждений при свинчивании-развинчивании ЗРС Отсутствуют экспериментальные данные по циклической прочности ЗРС труб диаметром более 200мм, что в силу недостаточной изученности масштабного фактора не позволяет выполнять обоснованные оценки прочности ЗРС бурильных колонн повышенной производительности

Во второй главе описана методика испытаний и конструкция образцов ЗРС Образцы представляют собой часть натурной бурильной трубы, включающей замковые резьбовые соединения спецификации АНИ (Американского нефтяного института) различных типоразмеров - соединения 65/g" REG и NC 56 для труб с наружным и внутренним диаметром 209,6 и 71,4мм соответственно, и соединения 75/8"REG и NC 70 для труб с наружным и внутренним диаметром 241 3 и 76 2 мм соответственно На образцах ЗРС ти-

па МС56 и N0 70 зарезьбовые разгружающие канавки (ЗРК) имели различную глубину (определяемую диаметрами Бм и Г)н соответственно на муфте и ниппеле по рис 1) При этом диаметр варьировался в пределах 127-136 мм, Он в пределах 126,7-129 мм

Для экономии металла отрезки трубы были выполнены в виде двухстороннего ниппеля и муфты, что позволяло после разрушения ЗРС провести их повторную сборку Конструкция образцов показана на рис 1

Рис 1 Образец для испытания на усталость с натурным замковым резьбовым соединением (резьба 75/8"ЯЕО и N0 70)

Испытания образцов проводились в условиях чистого изгиба при симметричном нагружении на усталостных резонансных машинах УП-200 и УП-300, спроектированных и изготовленных в ЦНИИТМАШ Частота нагруже-ния составляла около 15Гц при синусоидальной форме цикла Прикладываемый к образцу изгибающий момент контролировался с помощью тензорези-сторов и соответствующей измерительной аппаратуры Перед проведением испытаний образцы проходили статическую тарировку с использованием специального динамометра

Схема установки образца в испытательной машине и расположение на нем тензорезисторов показана на рис 2 Тензорезисторы №1 и №2, наклеенные в зоне отдаленной от резьбовой части образца, служили для контроля за нагрузкой, а остальные (№3, 4, 5,6) для регистрации момента зарождения трещины При зарождении трещины в ниппельной части соединения искажался сигнал, регистрируемый датчиками №3 и №4 При зарождении трещины в муфте искажался сигнал от тензорезисторов №5 и №6

При проведении испытаний определялись долговечности, соответствующие моменту зарождения трещины и выходу ее на поверхность Крите-

рием начала образования трещины считалась трещина размером 1кр= 1,0 -1,5 мм

Рис 2 Расположение тензорезисторов на испытуемых образцах 1- образец, 2 - массы испытательной машины, 3 - упорный уступ муфтовой (А) и ниппельной (В) частей №1-№6 - номера тензорезисторов, наклеенных с лицевой (№1, 3, 5) и тыльной сторон образца (№2, 4, 6) Размер А в образцах с резьбой N€56 и МС70 составлял 240 и 230 мм соответственно Размер В в образцах с резьбой МС56 и N070 - 120 и 140 мм соответственно

Зарождение трещины контролировали несколькими методами по падению амплитуды изгибных колебаний образца, в результате изменения его жесткости, по изменению формы сигнала, поступающего на осциллограф от тензорезисторов вследствие раскрытия и закрытия усталостной трещины, а также методом меток

Сопоставление указанных методов после разрушения образцов и обработки результатов показало, что метод меток является наиболее информативным для определения момента зарождения трещины и анализа кинетики ее развития Суть данного метода заключается в том, что через определенное количество циклов нагружения снижали нагрузку на 1/3 в течении 50 тыс циклов, которые не учитывали при подсчете общего количества циклов нагружения Каждой метке присваивали свой номер и регистрировали количество циклов Изменения нагрузки приводили к изменению рельефа усталостных бороздок в изломе образца, который исследовали после полного разрушения ЗРС и определяли глубину трещины, соответствующую номеру метки

Обратным пересчетом определяли зависимость глубины трещины от количества циклов нагружения По данным зависимостям определялся момент образования трещины, а также число циклов, соответствующее прорастанию трещины на полную толщину ниппеля или муфты

В третьей главе представлены результаты экспериментального исследования сопротивления усталости образцов ЗРС Всего было испытано 65 штук образцов с различными типами замковых резьбовых соединений, в том числе с зарезьбавыми разгружающими канавками нескольких вариантов исполнения Если учесть, что каждый образец весил в среднем 800 кг, вес всех испытанных образцов составил 52 ООО кг

Результаты испытаний показали, что зарождение трещины может происходить как в ниппеле, так и в муфте или одновременно в обоих частях соединения, причем трещина всегда возникала во впадине резьбы на первом витке (около соответствующей ЗРК), который является наиболее нагруженным

По данным испытаний были получены пределы выносливости на базе 107 циклов нагружения и построены кривые усталости ЗРС стандартной конструкции - 65/„" REG, 75/s" REG, NC 56 и NC 70 (сталь 40ХГНМФ)

Наклонную часть кривых усталости представляли в виде степенного уравнения

О, = a N"b, (1)

которое в координатах lga - IgN описывают прямую линию Коэффициенты а и b уравнения (1) находили путем линейного регрессионного анализа Параметры кривых усталости и значения предела выносливости исследованных ЗРС представлены в таблице 1 (по моменту образования трещины а и b и полному разрушению aj и bi)

Таблица 1 Параметры кривых усталости исследованных типов ЗРС

Тип резьбы С J, МПа а b ai b,

6%" REG 72 8,4 0,273 8,27 0,253

75/8" REG 74 5,94 0,0947 7,05 0,165

NC 56 93,1 6,2 0,101 6,53 0,12

NC 70 78,5 6,82 0,154 8,55 0,266

Полученные данные показывают, что стадия развития трещины от момента возникновения до прорастания на полную толщину ниппеля или муфты зависит от уровня нагрузки и не превышает 50% от общей долговечности

Как следует из результатов испытаний, ЗРС с резьбой типа NC 56 и NC 70 имеют более высокие характеристики сопротивления усталости, чем образцы ЗРС типа б78" REG и 75/8" REG

С учетом этого для исследования влияния ЗРК на сопротивление усталости были изготовлены образцы ЗРС с резьбой N0 56 и N0 70 Данные образцы имели различную глубину ЗРК на ниппеле и муфте, определяемую величиной диаметра Ом и Он по рис 1 (размеры ЗРК в направлении оси трубы не менялись) Значения Ом и Г)н для муфты и ниппеля с измененной геометрией ЗРК приведены в таблице 2

Таблица 2 Диаметр ЗРК на ниппеле и муфте

Тип ЗРС ниппель муфта

обозначение Ом, мм обозначение Он, мм

КС 56 1Р 134,5 1В 127

2Р 124 2В 131,5

ЗР 129 ЗВ 136

АНИ 134,5 АНИ 122,4

КС 70 4Р 167,5 4В 157

5Р 164,5 5В 162,3

6Р 162 6В 167

8Р 159,4 8В 169

В связи с большой трудоемкостью испытаний оценка эффективности ЗРК определялась на повышенных уровнях нагрузки Затем для ЗРК, обеспечивающих максимальную долговечность, проводились испытания на базе до 107 циклов Полученные результаты, а также типы исследованных комбинаций соединений ниппель-муфта приведены на рис 3 и 4 Для ЗРС ЫС 56 максимальная долговечность была получена при соединении ниппель-муфта ЗР+ЗВ, для 1ЧС 70 при соединении 6Р+6В

* -

< £

N

N. • 2 \

• 4

■ \ \

1 \ * г*

N

N

Е

О д

о +

А □

★

1Р+1В (разрушение по муфте) 2Р+2В (разрушение по муфте)

ЗР+ЗВ (разрушение по муфте) ЗР+ЗВ (разрушение по ниппелю)

7МВ (разрушение по муфте),

ЗРК - АНИ (разрушение по муфте), ЗРК - АЛИ (раяр>шение по нияпезю).

- Образец прошел базу 101 шштоп без разрушения,

1 - кривая усталости образцов ЗРК - АНИ (В, *)

2 - кривая усталости образцов ЗР+ЗВ(• +)

5 10'

10* 2 1 06 5 10" 107 Число циклов до разрушения N

Рис 3 Кривые усталости образцов ЗРС ЫС 56 с различными типами ЗРК

2»» 11» W 14«

*

;

Ч) (

V i

N h V vJ

-S- 1 4í 1 i I X 1 sj/t -!>

Ml

> i

! I

• I П

4 i и

. í^i r. -I:

О" 6Р + 6" (¡та ifivoji-nae Tv» m ф i г!

-А- — ♦ Mí я i Нг i-,*, i'« W» ГГ( 'I !

«Р + Ю (fa.«») >-. т « фги

А

л

¡iк'-З.:.«во я м

^^-■»i^-.újia им,

^-.вЯЧ чВ v - 1 '

i!>rm fcP *

>■4'11

(*aj¡ , met» .-Г »

ев <te £ l

ГIIL 4 Кмяые \ctj ioc * оЗраздон 3PC NC 70 с различными типами ЗРК

К" ( гр [i от in 2 Р ' lyunf^ ^ÍPK ("ОСТИНСРИ4 Л 5^ ИчеСТ МС'К-

СНЧ 1 Т' 1Г Г'" ППЩ) v n 1 ÍP1 " ( Of1 1И [П||НП V"1 70 Г) JH in «n^Cf|\n II q^M

Л rtinr rp-iri^r1'' I'UIIIM I-! l^l'i Т11МОГП l:H|¡im.4 Л 1 Ifl-irrnr'^P f( Xtqj,^!]-

""ii'n" n (crniiiT по-г/,,ч1мо'," окс:печипр")т ча"-

fío icf 5т рчпрмеюнчо ■ пр^ении н зоне рсьб^Еой канавки

первого витка на ниппеле и муфте

Из рис 3-4 спед\ег что нрстеч выносливости соединения NC 56 с ЗРК типа ЗР+ЗВ повысится по сравнению с соединением с ЗРК типа АН И с 74 МП а до 110 МПа (на 49%) Для соецшеиия NC 70 с ЗРК типа 6Р^6В преде! вынос 1ип0сти повысился по сравнению с образцами без ЗРК с 52 МПа до 85 МПа (на 63 5%) Порченные результат позволяю; внести соо гве гств} ю-ише вменения в конструкцию зарезьбовых канавок ниппеля и муфты ЗРС

Известно, что при изготовлении резьбы возникают отклонения по шагу резьбы, а па поверхности витков - отклонения формы и неровности опрсде ¡яемыс соответствующими допусками на изготовтенис Указанные факторы усиливают неравномерность распределения нагрузки между витками резьбы

Для снижения влияния данного фактора и повышения тем самым циклической долговечности ЗРС за счет приработки поверхностей витков

соединения было исследовано влияние предварительной тренировки резьбового соединения на уровне напряжений несколько ниже предела выносливости, не дающем значимого усталостного повреждения При использовании данного метода применительно к ЗРС типа 6 s/8" REG долговечность увеличилась почти в 3,6 раза, а к ЗРС типа NC 56 в 3,4 раза, причем в последнем случае образец сломался в захватной части, что говорит о неполном исчерпании ресурса самого резьбового соединения

Таким образом, перед сборкой бурильной колонны ЗРС целесообразно подвергнуть предвсритечьным циклическим нагрузкам небольшой II ' 0 4 w i'1"1-' ' I ''С l'i^b'i! 1,Л ДО KW I...1-

сги

Г" irl .».¡чо" Ii .. ■ [ 'I! ,сЯ pe j; Д1ЛГ. i h ,!1L tclllKi'l) pa_4t_ ГЛ IMIips.

Г ' ! - Г < 1 ' Г' , т т 1 г , >

, t , .... «о i^i- ^ ■ - —1

ИРСК^ч" >! IX ф\'б С ) IlOpii! ¡M ЮППОМ

И jí i с \ сюда юн. шп» >icmC¡iou позвеним исследовать

Г> 1' ЧП11 v К* ! ¿Ó ' ЗРС Ч I ^¡¡Cjfy чЦЬОЧНО' О туриада 1 Др\!ИХ ф iríopr . п i ¡огпытое НДС i. i ан^о iee напряженных <онах ЗРС

Ли L'i j ци\ >схкод tiai р; лепное1» д долговечности ЗРС проведен для 'л)-i 1ч i-jifii"" ni о1' 'о pici^rnrj' мне _ ; .ч г"' а так а г ря ie втрнамгов, с view i ic'mt'cij ч bli; Tpcniiei о дав icmu ■ При дачных видах ндгру.ссчь" на-лрялсн1ю-дефор,дфо>;ап,'ое со^ло-шис, гозникаюшее п ЗРС можег с дос1а-1 очной степенью точности рассматриваться как осссимметричнос, что позволяет использовать двухмерную схему расчета

Рассмотрено три типа ЗРС имеющих наружный диаметр 209,6 мм и внутренний 71,4 мм с конической резьбой типа NC56, отличающихся геометрией зон «i резьбы к гладкой часш Соогнии^ующис схемы раз-Гщсдия рач. lelilí. . iv,о i», ik.ii ЗРС iia koiiv. i.r.i^ j илюыы приведены на piiv 5 "vio ic п. 1iaií.ikмndh да рис jl iiv^i jüpvinóuiinic кача ¡kü (3PÍÍ) на ниь-ne iv и М)ф1с с радиусами перехода R-6,4 mv Модель на рис 50 выполнена без скругления перехидов на ЗРК Моде 1ь на рис не имеег ¡арезьбовых канавок

Взаимо 1еисгвие ниппе 1я и муфгы на торце и в рс!ьбе моделировалось кошактными конечными э шментами, позволяющими учесть проскальзывание и изменение границ контактирующих поверхностей при деисгвии на-1ру зки

Создание начальных напряжений возникающих при свинчивании ЗРС модстировалось анизотропным темпера1урным расширением (в осевом направлении) тонкого слоя конечных эзементов на торце муфты Величина температурного расширения !, соответс!вуе1 реальной осевой деформации ниппеля и муфты при свинчивании и определяется по диаграммам момент свинчивания - угол поворота с использованием формулы lt = hipUn, где h -шаг резьбы, ф - угол поворота

Рис.5 Конечтоэлементные модели ЗРС.

Верхнее сечение конечпоэлементной модели но рис.5 (на ниппеле) закреплялось в осевом направлении, к нижнему свободному концу (на муфте) прикладывалась равномерно распределенная осевая растяг ивающая нагрузка, действующая по отнулевому циклу.

Поведение материала за пределами упругости описывалось на основе теории течения с кинематическим упрочнением, что позволила учесть особенности знакопеременного упругопластического деформирования (типа 'эффекта Баушингера) при циклическом нагружении.

Расчеты проводились применительно к 3-м различным материалам -высокопрочным сталям 40ХГНМФ и ЗНХНЗМФА, а также стали средней прочности типа 45. Свойства данных материалов приведены в таблице 3.

Таблица 3 Механические свойства конструкционных материалов

Марка стали ст02. МПа сг„. МГ1а О,. МПа

38ХНЗМФА 1200 1600 15000

40ХГНМФ 875 1000 33 50

Сталь 45 400 660 13800

Для получения кривых деформирования стали 40ХГНМФ и определения модуля упрочнения диаграммы деформирования О, из натурного ЗРС были вырезаны и испытаны стандартные цилиндрические образцы на растяжение.

Расчет напряжений и деформаций в ЗРС в вариантах с осевой нагрузкой проводился, в основном, для следующей последовательности интервалов изменения нагрузок но времени 1 = 0^1 -свинчивание (возрастание температурного расширения 1, от пуля до максимума); 1 = 1*2 - возрастание осевой нагрузки от нуля до максимума; С = 2 '3 - у меньшение осевой нагрузки до нуля; I = 3^4 - возрастание осевой нагрузки до максимума; 1 = 4 — 5 — уменьше-

ние осевой нагрузки до нуля и развинчивание ЗРС (уменьшение до нуля), I = 5~6 - повторное свинчивание, 1 = 6-7- возрастание осевой нагрузки до максимума

Анализ полученных результатов расчета напряженно-деформированного состояния ЗРС показал, что характер изменения напряжений и деформаций в различных зонах ЗРС существенно отличается и зависит от геометрии ЗРС, степени затяжки (величины температурного расширения, 10, свойств материала

В табл 4 приведены значения размахов первого главного напряжения Да и среднего напряжения цикла ат (в МПа), соответствующих отнулевому циклу изменения осевой нагрузки (а„= 0-100 МПа) для трех зон ЗРС зоне перехода к опорному торцу ниппеля, первой впадине резьбы ниппеля и первой впадине резьбы на муфте

Таблица 4 Размахи напряжений и среднее напряжение цикла в различных зонах ЗРС

тип ЗРС напряжения МПа зона перехода к торцу ниппеля первая впадина резьбы ниппегтя первая впадина резьбы муЛты

с ЗРК Да 70 240 250

(R=6 4мм) От 1010 1230 525

с ЗРК Да 130 240 500

(R=0) От 1430 1180 790

без ЗРК Да 90 430 790

ат 1160 1040 760

Как следует из представленных данных наиболее благоприятные условия нагружения наблюдаются в ЗРС с ЗРК (рис 5а) Максимальная величина размахов и среднего напряжения цикла наблюдается в первой впадине резьбы ниппеля и муфты (при отсчете от гладкой части трубы), что соответствует зонам разрушения в эксперименте

В одном из вариантов было введено два дополнительных этапа на первом этапе нагружения X = 0-1, модетирующем свинчивание, создавалась перегрузка от температурного расширения 1, = 0,6 мм, затем на этапе 1=1-2 происходило развинчивание до 1, = 0, последующее изменение нагрузок было аналогично заданным в остальных вариантах при ^ = 0,45мм

На рис 6а показан характер деформирования (осевые компоненты напряжений и деформаций) в первой впадине резьбы ниппеля при 1( = 0,6мм При свинчивании ЗРС (этап 0-1) осевые напряжения возрастают, причем в наиболее напряженных зонах они превышают предел текучести материала Последующее приложение осевой нагрузки к ЗРС вызывает дальнейшее увеличение напряжений (этап 1-2) На этапах 2-3, 3-4 происходит разгрузка и повторное приложение осевой нагрузки по отнулевому циклу, при этом в локальных зонах осевые напряжения изменяются в упругой области и процесс

деформирования стабилизируется При снятии осевой нагрузки и развинчивании ЗРС (этап 4-5) возникают остаточные напряжения сжатия При после

а) б)

Рис 6 Изменение осевых напряжений и деформаций во времени в первой впадине резьбы на ниппеле а - при 1, = 0,45мм, б - при предварительной перегрузке с 1, = 0,6мм 1 - 7 этапы нагружения

дующем свинчивании (этап 5-6) и приложении осевой нагрузки (этап 6-7) напряжения возрастают

На рис 6 б показан характер деформирования в этой же зоне при на-гружении с предварительной перегрузкой при затяжке резьбы Здесь точка 1 - затяжка резьбы с 1, = 0,6мм, 2- развинчивание, 3 - затяжка с 1, = 0,45мм, 4,5 - приложение и сброс рабочей нагрузки 100 МПа Видно, что в этом случае достигается существенный положительный эффект - уменьшение среднего напряжения цикла по сравнению с расчетом по варианту без перегрузки, связанный с увеличением уровня сжимающих остаточных напряжений С увеличением степени затяжки увеличивается исходная деформация и деформация в полуцикле разгрузки (при развинчивании), причем в полуцикле разгрузки происходит пластическое деформирование обратного знака

Существенное влияние на величину размахов и среднее напряжение цикла оказывают условия сборки -те степень предварительной затяжки резьбы При ее увеличении, задаваемом в расчете увеличением температурного расширения во всех рассматриваемых зонах соединения значительно уменьшаются размахи напряжений и увеличивается среднее напряжение цикла, рис 7

Данные результаты являются логичными, т к с увеличением степени затяжки повышается жесткость ЗРС и соединение воспринимает действующую нагрузку как одно целое

СТт, ЛСТ, МПа

1800

XI

г-т.

/

ч \ \ у

Л

V-! ----- ---И-- ---в

Рис 7 Зависимость среднего напряжения цикла ат (1-3) и размаха напряжений Да (4) в первой впадине резьбы ниппеля от степени затяжки резьбы

1 - сталь Э8ХНЗМФА,

2 - сталь 40ХГНМФ,

3 - сталь 45

Ь

Можно также отметить, что со снижением предела текучести и модуля упрочнения материала (при одинаковой затяжке ЗРС) происходит существенное снижение среднего напряжения цикла, в то время как размахи напряжений сохраняются на том же уровне Влияние степени предварительной затяжки резьбы, на величину размахов осевой упруго-пластической деформации при свинчивании - развинчивании ЗРС, показано на рис 8

I

Стегкиь тяжки гкмьСш !, мм

Рис 8 Зависимость размаха упру-гопластической деформации от степени затяжки резьбы 1 - сталь 40ХГНМФ, 2 - сталь 38ХНЗМФА, 3 - сталь 45

Из результатов анализа напряженно-деформированного состояния (НДС) ЗРС вытекает, что в зонах концентрации напряжений вследствие воздействия внешних нагрузок и процессов свинчивания - развинчивания ЗРС могут возникать повреждения от много и малоцикловой усталости

В области многоцикловых нагрузок влияние конструктивных особенностей замковых резьбовых соединений (уровень концентрации напряжений, масштабный фактор, вид нагружения) на значения пределов выносливости ЗРС наиболее полно может быть учтено на основе теории подобия усталостного разрушения

В соответствии с данным подходом, в основе которого лежит теория прочности "наиболее слабого звена" Вейбулла, функция распределения пределов выносливости имеет вид

где Р = Р (ст^,) - вероятность появления усталостной трещины в ЗРС при максимальном первом главном напряжении в зоне концентрации, не превышающем заданное значение ст11Х, 1~(х,у) - безразмерная функция, описывающая эпюру распределения первого главного напряжения по поперечному сечению, м, во, т - параметры распределения Вейбулла, Р0 -площадь единичного элемента (Р0 = 1), Р„ - зона интегрирования, определяемая условием сг^ > и , и — минимальная граница пределов выносливости

Используя линейную аппроксимацию распределения напряжений в зоне интегрирования Когаевым В П из ('!) было получено уравнение подобия в форме, соответствующей нормальному распределению величины х = ^ (^-1)

разрушения, (Ь/О0) = 88,3мм2 - значение критерия Ь/в для гладкого лабораторного образца диаметром сЗ = 7,5 мм при изгибе с вращением, Ь - периметр рабочего сечения детали, в - относительный градиент напряжений, 1/мм, ир — квантиль нормального распределения, соответствующий вероятности разрушения (появления трещины), Р,%, 8 — среднее квадратическое отклонение случайной величины х = 1§(£-1), у„- характеристика материала, определяющая его чувствительность к концентрации напряжений и масштабному фактору Для пластичных металлов и = 0,5ст_,, где а_, - медианное значение предела выносливости гладкого лабораторного образца диаметром 7,5 мм при изгибе с вращением

Используя данные соотношения, выполнен расчет пределов выносливости ЗРС из сталей 38ХНЭМФА, 40ХГНМФ и стали 45 в зависимости от степени затяжки резьбы Характеристики сопротивления усталости данных материалов приведены в таблице 4

т

(2)

1ёи-1) = - у^е + и^

где£=—т«-, 0_—_— _ относительный критерии подобия усталостного и (Ь/О)0

Таблица 4 Характеристики сопротивления усталости конструкционных материалов

Марка стали ст_,, МПа

38ХНЗМФА 624 0 04 0 225

40ХГНМФ 450 0 065 0 225

Сталь 45 307 0 1 0 15

С учетом влияния среднего напряжения цикла от предельная амплитуда напряжений выражается зависимостью ак =и£,-4'(,ат, где коэффициент Ч",, характеризует влияние асимметрии цикла

Полученная на основе данных соотношений зависимость величины о0 от 1,для исследованных материалов, соответствующая вероятности разрушения ЗРС Р=50%, показана в виде кривых с экстремумом на рис 9

Видно, что максимальное значение предела выносливости (97 МПа) соответствует ЗРС из стали 38ХНЭМФА, имеющей самый высокий предел прочности Для ЗРС из стали 40ХГНМФ и стали 45 значения пределов выносливости оказались достаточно близкими (<т0=66 МПа и а0 =62 МПа соответственно) Это связано с тем, что эффект от более высокого предела прочности стали 40ХГНМФ нивелируется более низкой чувствительностью стали 45 к асимметрии цикла напряжений

Сто, МПа

95 90

65 60 55 50

45 «

35 30

/ / V

/ V

/ \ \

1 \

\ ч

1 1 2

( ) Л- в---- --<►-

1 {

1 / -о

| /

и /

/

/

Рис 9 Зависимость предела выносливости ЗРС от степени затяжки резьбы для вероятности разрушения Р = 50% 1 - сталь 38ХНЗМФА, 2-сталь 40ХГНМФ, 3-сталь 45

(И 02 03 04 0.5

Ь, им

Наличие экстремума на кривых ст0 -1, объясняется тем, что сначала при увеличении степени затяжки происходит снижение размахов локальных напряжений во впадинах резьбы, однако т к при 1, = 0,25-0,35мм оно прекращается, дальнейшая затяжка вызывает повышение асимметрии цикла в сторону растяжения, что соответственно приводит к уменьшению предета выносливости ЗРС

На основе данных соотношений проведен также расчет предела выносливости ЗРС из стали 40ХГНМФ с зарезьбовой разгружающей канавкой при затяжке резьбы с предварительной перегрузкой (до 1[ = 0,6 мм), который составил 99 МПа, что в 1,5 раза выше, чем при свинчивании ЗРС без предварительной перегрузки

Хотя расчет пределов выносливости ЗРС выполнен для случая нагру-жения осевой растягивающей силой, основные выводы о влиянии степени затяжки, конструкционных особенностей, типа материала на усталостные характеристики ЗРС, сохраняют свое значение и при изгибных нагрузках, т к различия в данных видах нагружения не носят принципиального характера

На возможность пересчета пределов выносливости при изгибе по соответствующим значениям при растяжении для одного типоразмера ЗРС указывается рядом авторов Величина пределов выносливости в случае изгиба примерно на 30% выше, чем при одноосном растяжении-сжатии

Для рассчитанного варианта ЗРС типа ИС56 с ЗРК, выполненного из стали 40ХГНМФ при пересчете на симметричный изгиб величина предела выносливости составит <х_, = ббМПа х 1 3= 84 5 МПа, что весьма близко к полученным экспериментальным значениям предела выносливости ЗРС данного типа

При эксплуатационных напряжениях ниже предела усталости долговечность ЗРС будет определяться малоцикловыми повреждениями, возникающими вследствие процессов свинчивания-развинчивания В связи с этим вопрос о выборе степени затяжки резьбы должен решаться в зависимости от особенностей эксплуатации ЗРС не только исходя из условия обеспечения максимальных значений предела выносливости но и с учетом допустимого числа свинчивании—развинчивании ЗРС, так как оно при затяжке, соответствующей экстремуму на кривых а0 -1, является достаточно ограниченным

Для стали 38ХНЗМФА оно составляет например 450 циклов (Де = 0,75 %), для стали 40ХГНМФ и стали 45 соответственно 70 циклов (Де = 0,9 %) и 95 циклов (Де = 0,8 %) при использовании коэффициента запаса прочности по напряжениям равного 2 и по числу циклов равного 10

При рабочих напряжениях выше предела выносливости для оценки повреждаемости необходимо использовать соответствующие методы суммирования повреждений от много и малоцикловой усталости (например правило линейного суммирования относительных долговечностей)

Полученные в работе результаты теоретических и экспериментальных исследований могут использоваться для разработки современ-

пых ЗРС бурильной колонны, а также различных типов высоконагру-женных упорных резьбовых соединений различного назначения

Выводы:

1 Впервые проведены натурные усталостные испытания ЗРС диаметром 209,6 мм с резьбой 65/8" REG и NC 56 а также ЗРС диаметром 241,3 мм с резьбой 7 /8" REG и NC 70 при чистом изгибе, получены кривые усталости по моменту образованию трещины и окончательному разрушению ЗРС

2 Пределы выносливости исследованных типов ЗРС, выраженные в напряжениях и в нагружающем моменте были оценены значениями сг_, = 72 МПа, М.]= 63,8 кНм для образцов с резьбой 6s/8" REG, ег_, = 93,1 МПа, M_i= 83 кНм для образцов с резьбой NC 56, <т_, = 74 МПа, M_i= 100,5 кНм для образцов с резьбой 7S/S" REG, ст., = 93,1 МПа, M_i= 83 кНм для образцов с резьбой NC 56, ег_,= 78,5 МПа, M_i= 108,1 кНм для образцов с резьбой NC 70

3 Разработана методика испытаний полномасштабных образцов с замковым соединением ниппель-муфта на резонансных испытательных установках производства ЦНИИТМАШ типа УП-200 и УП-300, обеспечивающая необходимую точность поддержания параметров нагружения, а также регистрацию момента зарождения и кинетики развития трещины

4 Исследовано влияние геометрии зарезьбовой разгружающей канавки на циклическую долговечность ЗРС различного типа Установлены размеры ЗРК, обеспечивающие повышение предела выносливости до 50%

5 Предложены мероприятия, обеспечивающие повышение циклической прочности ЗРС - проведение предварительной "тренировки" ЗРС - нагружения с амплитудой напряжений несколько ниже предела выносливости, позволяющей за счет приработки повысить долговечность ЗРС до 3,5 раз, а также предварительной перегрузки ЗРС при свинчивании, обеспечивающей создание во впадинах резьбы благоприятных остаточных сжимающих напряжений

6 Разработаны конечноэлементные модели ЗРС с зарезьбавыми канавками и без них и выполнен анализ локального напряженно-деформированного состояния в наиболее нагруженных зонах ЗРС при свинчивании и действии эксплуатационных нагрузок Показано, что при установленных в настоящее время моментах свинчивания ЗРС и применяемых материалах при свинчивании-развинчивании ЗРС во впадинах резьбы возникают знакопеременные упругопластические деформации

7 На основе численного моделирования исследовано влияние на величину среднего напряжения цикла и амплитуду локальных напряжений в канавках резьбы степени затяжки ЗРС при свинчивании и механических свойств конструкционного материала Показано, что при заданном уровне номинальных напряжений с увеличением степени затяжки ЗРС амплитуда локальных на-

пряжений во впадинах резьбы уменьшается, а среднее напряжение цикла увеличивается

8 С использованием теории подобия усталостного разрушения исследовано влияние степени затяжки ЗРС, механических свойств конструкционного материала на предел выносливости Установлен уровень затяжки ЗРС, обеспечивающий максимальное значение предела выносливости 8 Показано, что при оценке ресурса ЗРС необходимо учитывать процесс накопления повреждений не только от многоцикловой усталости, обусловленной низкоамплитудными эксплуатационными нагрузками, но и от малоцикловой усталости вследствие повторного свинчивания-развинчивания ЗРС при монтаже и разборке соединения Установлено допустимое число циклов свинчивания-развинчивания, не приводящее к образованию трещин от малоцикловой усталости

Перечень работ по теме диссертации

1 Кахадзе M Ж Влияние момента затяжки на циклическую прочность замковых резьбовых соединений бурильных труб Ежемесячный научно-технический и производственный журнал Сборка в машиностроении, приборостроении №4, 2002 с 7-9

2 Казанцев А Г , Кахадзе M Ж Напряженно-деформированное состояние и циклическая прочность замковых резьбовых соединений бурильных труб Ежемесячный научно-технический и производственный журнал Сборка в машиностроении, приборостроении №5, 2002 с 30-35

3 Казанцев А Г , Мазепа А Г , Кахадзе M Ж Циклическая прочность замковых резьбовых соединений бурильных труб - Тяжелое машиностроение №11,2002 с 21-26

4 Артемьев В И , Васильченко Г С , Кахадзе M Ж , Мазепа А Г Методика оценки сопротивления усталости утяжеленных бурильных труб (УБТ) -Строительство нефтяных скважин на суше и на море №6, 2003, с 11-14

5 Казанцев А Г , Кахадзе M Ж , Семин В И , Газанчан Ю И Напряженно-деформированное состояние и циклическая прочность замковых резьбовых соединений бурильных труб - Строительство нефтяных скважин на суше и на море Москва, 2003, №6, с 28-32

6 Кахадзе M Ж , Казанцев А Г , Семин В И , Газанчан Ю И Экспериментальное исследование влияния зарезьбовых разгружающих канавок на характеристики усталостной прочности замковых резьбовых соединений большого диаметра M Интерконтакт Наука, 2007, 22с

Введение

Глава 1. Замковые резьбовые соединения, применяемые в бурильной технике

1.1 Условия эксплуатации бурильной колонны и ее элементов

1.2. Особенности конструкции и методы повышения циклической прочности ЗРС. ^

Глава 2. Объект исследования, оборудование и методика испытаний

2.1. Объект и цель исследования

2.2. Испытательное оборудование и аппаратура.

2.3. Методика проведения испытаний

Глава 3. Результаты натурных испытаний на усталость образцов утяжеленных бурильных труб с замковым резьбовым соединением ^

3.1. Испытания образцов с резьбовым соединением типа REG

3.2. Испытания образцов с резьбовым соединением типа NC

3.3. Испытания образцов с резьбовым соединением типа NC

3.4 Кинетика развития усталостных трещин

3.5 Влияние "тренировки" на усталостную прочность резьбового соединения УБТ

Глава 4. Расчет напряженно - деформированного состояния и цик- ^ лической прочности ЗРС

4.1 .Оценка напряженного состояния замковых резьбовых ^ соединений бурильных труб

4.2.Расчетная оценка сопротивления ЗРС малоцикловой и многоцикловой усталости. 109 Выводы.

В настоящее время, во всем мире, огромное внимание уделяется бурению глубоких и сверхглубоких скважин. При этом, обеспечение работоспособности элементов бурильных колонн, приобретает первостепенное значение, так как стоимость бурильных колонн при таких глубинах, сопоставима со стоимостью всей буровой установки. В современных бурильных конструкциях наиболее слабым элементом являются упорные резьбовые соединения, применяемые в бурильных трубах, утяжеленных бурильных трубах (УБТ), в буровых инструментах и в забойных двигателях. По статистике известно, что 80% всех аварии с замковыми резьбовыми соединениями (ЗРС) связано с их усталостным разрушением или статическом разрушении при кручении. Надо отметить, что стоимость ликвидации аварии, связанных с разрушением ЗРС исчисляется в сотни тысяч долларах, по этому очевидно, что исследование сопротивления усталости замковых резьбовых соединений и изыскание путей его повышения весьма актуальна.

Исходя из вышеизложенного целью, работы является:

1. определение характеристик сопротивления усталости натурных замковых резьбовых соединений утяжеленных бурильных труб типа 65/8" REG; 75/8" REG, NC 56; NC 70, имеющих наружный диаметр 210-240 мм на базе до 10 циклов нагружения;

2. оценка влияния на циклическую прочность зарезьбовой разгружающей канавки (ЗРК), степени затяжки резьбы ЗРС при сборке, характеристик механических свойств конструкционных материалов ЗРС.

Для достижения данной цели, в работе решены следующие задачи исследования:

1. разработать методику и провести натурные циклические испытания ЗРС с ЗРК различной глубины;

2. осуществить численное моделирование напряженного состояния ЗРС и анализ процессов локального деформирования в наиболее нагруженных зонах при сборке ЗРС и в условиях действия эксплуатационных нагрузок;

3. с использованием теории подобия усталостного разрушения выполнить оценку влияния на пределы выносливости ЗРС начальных сборочных напряжений, механических свойств применяемых конструкционных материалов;

Выводы

1 .Впервые проведены натурные усталостные испытания ЗРС диаметром 209,6 мм с резьбой 65/8" REG и NC 56 а также ЗРС диаметром 241,3 мм с резьбой 75/8" REG и NC 70 при чистом изгибе; получены кривые усталости по моменту образованию трещины и окончательному разрушению ЗРС.

2. Пределы выносливости исследованных типов ЗРС, выраженные в напряжениях и в нагружающем моменте были оценены значениями а,= 72 МПа, М.]= 63,8 кНм для образцов 65/8" REG; аА= 93,1 МПа, M.j= 83 кНм для образцов NC 56; а, = 74 МПа, М!= 100,5 кНм для образцов 75/8" REG; а, = 78,5 МПа, M.i=l 08,1 кНм для образцов NC 70 (все стандартного исполнения). сг, = 110 МПа, М!= 99 кНм для образцов с резьбой NC 56 с зарезьбовой канавкой ЗР + ЗВ; <т, = 85 МПа, Mi=l 17,2 кНм для образцов с резьбой NC 70 с зарезьбовой канавкой 6Р + 6В.

3.Разработана методика испытаний полномасштабных образцов с замковым соединением ниппель-муфта на резонансных испытательных установках производства ЦНИИТМАШ типа УП-200 и УП-300, обеспечивающая необходимую точность поддержания параметров нагружения, а также регистрацию момента зарождения и кинетики развития трещины.

4. Исследовано влияние геометрии зарезьбовой разгружающей канавки на циклическую долговечность ЗРС различного типа. Установлены размеры ЗРК, обеспечивающие повышение предела выносливости до 50%.

5. Предложены мероприятия, обеспечивающие повышение циклической прочности ЗРС - проведение предварительной "тренировки" ЗРС - нагружения с амплитудой напряжений несколько ниже предела выносливости, позволяющей за счет приработки повысить долговечность ЗРС до 3,5 раз, а также предварительной перегрузки ЗРС при свинчивании, обеспечивающей создание во впадинах резьбы благоприятных остаточных сжимающих напряжений.

6.Разработаны конечноэлементные модели ЗРС с зарезьбавыми канавками и без них и выполнен анализ локального напряженно-деформированного состояния в наиболее нагруженных зонах ЗРС при свинчивании и действии эксплуатационных нагрузок. Показано, что при установленных в настоящее время моментах свинчивания ЗРС и применяемых материалах при свинчивании-развинчивании ЗРС во впадинах резьбы возникают знакопеременные упруго-пластические деформации.

7.На основе численного моделирования исследовано влияние на величину среднего напряжения цикла и амплитуду локальных напряжений в канавках резьбы степени затяжки ЗРС при свинчивании и механических свойств конструкционного материала. Показано, что при заданном уровне номинальных напряжений с увеличением степени затяжки ЗРС амплитуда локальных напряжений во впадинах резьбы уменьшается, а среднее напряжение цикла увеличивается.

8.С использованием теории подобия усталостного разрушения исследовано влияние степени затяжки ЗРС, механических свойств конструкционного материала на предел выносливости. Установлен уровень затяжки ЗРС, обеспечивающий максимальное значение предела выносливости.

9.Показано, что при оценке ресурса ЗРС необходимо учитывать процесс накопления повреждений не только от многоцикловой усталости, обусловленной низкоамплитудными эксплуатационными нагрузками, но и от малоцикловой усталости вследствие повторного свинчивания-развинчивания ЗРС при монтаже и разборке соединения. Установлено допустимое число циклов свинчивания-развинчивания, не приводящее к образованию трещин от малоцикловой усталости.

1. Айзупе Э.А. Измеритель напряжений в бурильных трубах при роторном бурении. - Тр. Всесоюзный. Научно исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб, Куйбышев, 1978, вып. 10, Нефтепромысловые трубы, с. 35-37

2. РД 39.7/1-0001-89 Инструкция по расчету бурильных колонн. Всесоюзно научно исследовательский институт разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб, Куйбышев, 1986, 130 с.

3. Семин В.И. Работоспособность замковых резьбовых соединений бурильной колонны при многократном свинчивании. Дис. канд. техн. наук, М., ВНИИБТ, 1987, 220 с.

4. Джафаров К.И. Малоцикловое усталостное разрушение верхней части бурильной колонны. Дис. к-та техн. наук, Грозный, 1987, 220 с.

5. Lubinsky A. Dinamic Loading of Drill Pipe During Tripping. Journal of Petroleum Technology, August, 1988.

6. Аскеров М.Ю., Шахбазбеков К.Б. К исследованию влияния формы ствола на напряженное состояние бурильной колонны. Изв. вузов, Нефть и газ, 1973, №12, с. 19-22

7. Вальдман И.Я., Норин В.Н., Пестрина И.В. О влиянии поперечных колебаний турбобура на усталостую прочность его вала и корпуса. Изв. вузов, Нефть и газ, 1980, №4, с. 18-20

8. Васильев Ю.С., Сивохина Н.Б., Бронзов А.С. Допустимые отклонения стволов скважин от проекта. М.: Гостоптехиздат, 1963, 152 с.

9. Керимов З.Г., ГнилкеВ., МамедоваП.М. Определение долговечностибурильных труб по критерию циклической прочности с учетом нагрузок при спуско-подъемных операциях. Изв. вуз. "Нефть и газ", 1977, №3,с.101-106

10. Козаченко Н.Е. Вопросы надежности бурильных колонн. Обзор инф., М.,ВИЭМС, 1978, 54 с.

11. Лачинян JI.A. О влиянии переменного кручения на сопротивление усталости бурильной колонны. РНТС "Машины и нефт. оборудование", 1981, №6, с. 27-29

12. Лачинян Л.А. Работа бурильной колонны. М.: Недра, 1979, 207 с.

13. Сароян А.Е. Теория и практика работы бурильной колонны. М.: Недра, 1990, 236 с.

14. Султанов Б.З., Ишемгужин Е.И., Шаммасов Н.Х. Работа бурильной ко лонны в скважине. М.: Недра, 1973, 216 с.

15. Лачинян Л.А., Угаров С. А. Конструирование, расчет и эксплуатация бурильных геологоразведочных труб и их соединений. М.: Недра, 1975, 228 с. (133).

16. API RP 7G, Recommended practice for Drill Steam Design and Operating Limits. Fourteenth edition, August, 1990.

17. Сароян А.Е. Бурильные колонны в глубоком бурении. М.: Недра, 1979, 231с.

18. ГОСТ 27834-88 Замки приварные для бурильных труб (технические условия). Госстандарт СССР, М., 1988, 22 с.

19. ГОСТ 28487-90 Резьба коническая замковая для элементов бурильной ко122лонны. Госстандарт СССР, М., 1990, 11 с.

20. ГОСТ 5286-75 Замки для бурильных труб. Госстандарт СССР, М., 1975, 24с

21. ГОСТ 7918-75 Замки для геологоразведочных бурильных труб диаметром 50 мм. Госстандарт СССР, М., 1975, 10 с.

22. API SPEC 7, Specification for Rotary Drilling Equipment. Thirty-seventh edi tion, August, 1990.

23. Щербюк Н.Д. Вопросы изготовления и свинчивания резьбовых соединений турбобуров и электробуров. Сб. Новости нефтяной техники, сер. Нефтепромысловое дело, М., Госинти, 1960, №5, с. 20-23

24. Щербюк Н.Д., Якубовский Н.В. Резьбовые соединения труб нефтяного сортамента и забойных двигателей. М.: "Недра", 1974, 250 с.

25. Altman Т. Umlaufbiegeverbindern an Modrll-Gewindererbindern fur schwer stangen "Erdoel und Kohle", 1960, N 3-5.

26. Trahman L. E. Methods for improvement of drill collar joints evaluated by full size fatique test. "Petrolium Engineer", 1953, v. 25, № 2.

27. Кудрявцев И. В., Щербюк Н. Д., Газанчан Ю. И. Усталостная прочность резьбовых соединений больших диаметров. Исследования по упрочне нию деталей машин. Под редакцией И . В. Кудрявцева. Издательство" Машиностроение", Москва, 1972. с. 15-24.

28. Яцкевич С. И., Балабанов Н.А. Машина резонансного типа для испытаний коленчатых валов на усталость. Сб. трудов ЦНИИТМАШа, кн. 63. М., Машгиз.

29. Кудрявцев И. В., Саввина Н. А. Сопротивление усталости крупных пла стинчатых деталей и методы его повышения. "Вестник машиностроения", 1959, № 1.

30. Якушев А. И. Влияние технологии изготовления и основных параметров резьбы на прочность резьбовых соединений. М., Оборонгиз, 1956. 189 с.

31. Танкибаев М.А. Желобообразование при бурении скважин. Алма-Ата, Казахстан, 1974 г.

32. Сароян А.Е. Бурильные колонны в глубоком бурении. М.: Недра, 1979, 231с.

33. Барышников А. И. Повышение прочности и долговечности замковых резьбовых соединений бурильной колонны. Дис. доктора технических наук. М., 1998.

34. Щербюк Н. Д. Новые типы резьбовых соединений утяжеленных буриль ных труб. Трубы ВНИИБТ, вып. XIV. М., "Недра", 1965.

35. Биргер И. А. Расчет резьбовых соединений. М., Оборонгиз, 1959.

36. API RP 7А1, Recommended practice for testing of thread compound for Ro tary Shouldered Connections. First edition, November, 1992.

37. Кудрявцев И. В. Наумченков Н. Е. Усталость сварных конструкций -Минск: Высшая школа, 1975. 352 с.

38. Артемьев В. И., Васильченко Г. С., Кахадзе М. Ж., Мазепа А. Г. Методика оценки сопротивления усталости утяжеленных бурильных труб (УБТ). Научно-технический журнал. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. Москва, №6 2003. с. 11-14.

39. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. М. .'Машиностроение, 1993г.

40. Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок (ПНАЭ Г-7-002-86).

41. Барышников А.И. Работоспособность резьбовых соединений бурильной колонны при циклическом нагружении. Дис. к-та техн. наук, М., 1984, 220с.

42. Барышников А.И., Измайлова Н.Б. Использование метода конечных элементов при оценке напряженного состояния элементов бурильнойколонны. Сб. статей, НПГП «ГЕРС», ВНИГИК, Тверь, 1994, с. 88-91.

43. Барышников А.И., Измайлова Н.Б Исследование напряженного состояния упорных торцев замковых резьбовых соединений. Сб. науч. тр., Контактное взаимодействие твердых тел, Калинин, КГУ, 1988.

44. Барышников А.И., Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И. Работоспособность замковых резьбовых соединений бурильной колонны. Часть 1: Статическое нагружение. НТЖ, Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №7-8,1995.

45. Барышников А.И., Щербюк Н.Д, Газанчан Ю.И. Работоспособность замковых резьбовых соединений бурильной колонны. Часть 2: Динамическое нагружение. НТЖ, строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, №9,1995.

46. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б. Резьбовые соединения. М.: Машиностроение, 1973, 254 с.

47. Биргер И.А., Иосилевич Г.Б., Ардеев Ж.А. Влияние размеров и формы резьбы на выносливость резьбовых соединений. Вестник машиностроения, 1970, №3.

48. Влияние крутящего момента свинчивания на сопротивление усталости замковых резьбовых соединений. (Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И., Барышников А.И. и др.) Нефт. хоз-во, 1987, 310.

49. Влияние размеров зарезьбовых канавок на сопротивление усталости замковых резьбовых соединений. (Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И. Барышников А.И., Чернов Б.А.) РНТС «Машины и нефт. Оборудование»,1983, №9, с. 21-23.

50. Газанчан Ю.И. Исследование усталостной прочности крупных конических резьбовых соединений.-Дис. к-та техн. наук, М., 1975,163 с.

51. ГОСТ 23026-78. Металлы. Метод испытания на многоцикловую и малоцикловую усталость. Госстандарт ССР, М., 1978, 40 с.

52. ГОСТ 23207-78. Сопротивление усталости. Основные термины, определения и обозначения. Госстандарт СССР, М., 1978, 48 с.

53. ГОСТ 11708-82 Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба. Термины и определения. Госстандарт, М., 31с.

54. ГОСТ 27.002-83 Надежность в технике. Термины и определения. Госстандарт СССР, М., 1983, 30 с.

55. Казанцев А.Г., Кахадзе М.Ж., Семин В.И., Газанчан Ю.И. Напряженно-деформированное состояние и циклическая прочность замковых резьбовых соединений бурильных труб. Строительство нефт. и газ. скв. на суше и на море. №6,2003, с.28-32

56. Касимов И.Ф. Исследование резьбовых соединений бурильной колонны. Дис. канд. техн. наук, Баку, Индустр. ин-т им. Азизбекова, 1959 г.

57. Киссельман Л.И., Маху нов Н.Г. Некоторые причины разрушения бурильных колонн в глубоких скважинах и пути их устранения. Нефтяное хоз-во, 1976, №2, с. 23-27

58. Кудрявцев И.В., Газанчан Ю.И. Сравнительная оценка сопротивления усталости углеродистой и легированной сталей на крупных деталях. -Вестник машиностроения, 1971, №1

59. Кудрявцев И.В., Газанчан Ю.И., Тимонин В.М. Влияние размеров резьбовых соединений на их усталостную прочность. Вестник машиностроения, 1974, №3.

60. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е., Саввина Н.М. сталость крупных деталей и машин. -М.: Машиностроение, 1981, 240 с.

61. Лачинян Л.А.Исследование характера усталостного излома бурильных труб в зависимости от запаса прочности по переменным нагруз кам. Экспресс-инф., Техн. и технол. геол.-разв. работ; орг. пр-ва, ВИЭМС, 1981, №7, с. 13-19

62. Леенсон М.А., Симкин Е.Л. Особенности затяжки ответственных резьбовых соединений больших диаметров. Вестник Машино строения, 1968, №10.

63. Леенсон М.А., Симкин Е.Л. Способ затяжки резьбового соединения большого диаметра предварительным растяжением шпильки. -Вестник машиностроения, 1967, №3.

64. Мочернюк Д.Ю. Исследование и расчет резьбовых соединений труб, Применяемых в нефтедобывающей промышленности. М.: недра, 1970, 135с.

65. О выборе крутящего момента свинчивания замковых резьбовых соединений. (Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И., Чернов Б.А. и др.). Тр. РМИТС, Львов, 1980, №17, Разведование и разработка нефтяных и газовых месторождений, с. 41-45. (155).

66. О накоплении усталостных повреждений в бурильной колонне. (Алексеев Л.М., Васильев Ю.С., Исаченко Л.Е. и др.). Нефт. х-во, 1976, №2,с. 34-35

67. Песляк Ю.А. Расчет напряжений в колоннах труб нефтяных скважин. М.: Недра, 1973, 216 с.

68. Проверка качества и состояния УБТ (реферат с англ.). ЭЙ, ВИЭМС, Бурение, 1978, №9, с. 16-19.

69. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы испытанийна многоцикловую усталость деталей машин, элементов конструкций и полуфабрикатов. Методич. рекоменд. (2-я редакция). Минск, 1980,27 с.

70. Расчеты на прочность деталей машин. Справочник (3-е издание, перераб. и доп.). /Биргер И.А, Шорр В.Д., Иосилевич Г.Б./. М.: Машиностроение, 1979,702с.

71. РД 39-013-90 Инструкция по эксплуатации бурильных труб. Всесоюз.науч.-исследов. ин-т разработки и эксплуатации нефтепромысловых труб, Куйбышев, 1990,227с.

72. Семин В.И., Чайковский Г.П. Методика определения эксплуатационного ресурса замковых резьбовых соединений на буровом стенде-скважине. Строительство нефт. и газ. скв. на суше и море №6,2003, с. 15-17

73. Семин В. И. Экспериментальные исследования замковых резьбовых соединений на многократное свинчивание на буровом стенде-скважине. Строительство нефт. и газ. скв. на суше и море. №6,2003,18-22.

74. Семин В.И. Характер нагружения витков при свинчивании замкового резьбового соединения. Строительство нефт. и газ. ,скв. на суше и море. №6,2003, с. 33-36.

75. Серенсен С.В., Когаев В.П., Шнейдерович .М. Несущая способность и расчеты на прочность. М.: Машиностроение, 1975,480 с.

76. Угаров С.А. Экспериментальное исследование статической прочности и выносливости замковых соединений бурильных геологоразведочных труб.- Дис. канд. тех. Наук, М., 1969,180 с.

77. Угаров С.А. Лачинян J1.A., Андриенко С.Н. Экспериментальное исследование влияния предварительной затяжки на выносливостьзамковых соединений. РНТС, Машины и нефть. Оборудование, ВНИИО1. ЭНГ, 1967, №11, с. 31-34.

78. Хейвуд Р.Б. Проектирование с учетом усталости (перевод с англ.). М.: Машиностроение, 1969, 500 с.

79. Щербюк Н.Д. Крутящий момент свинчивания резьбовых соединений турбобуров. Нефт. х-во, 1974, №2, с. 12-15.

80. Щербюк Н.Д., Барышников А.И., Измайлова Н.Б. Математическоемоделирование замковых резьбовых соединений с использованием методаконечных элементов. ЭЙ, Стр-во нефт. и газ. скв. на суше и на море, ВНИИОЭНГ, 1992, №9.

81. Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И., Барышников А.И. Вопросы выносливости замковых резьбовых соединений бурильной колонны. Нефт. х-во, 1982, №4, с. 28-30.

82. Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И., Барышников А.И. Расчет на выносливость резьбовых соединений бурильных труб при бурении глубоких скважин. -Нефт. х-во, 1986, №4

83. Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И. Барышников А.И. Расчет утяжеленных бурильных труб на выносливость. Нефт. х-во, 1982, №9, с. 18-19.

84. Щербюк Н.Д., Газанчан Ю.И. Барышников А.И. Эксплуатация бурильных труб и разрушение резьбовых соединений. Обзор ВНИИОЭНГ, сер. Бурение, 1986, 58 с.

85. Щербюк Н.Д., Дубленич Ю.В., Лисканич М.В. Накопление усталостных повреждений в резьбовых соединениях бурильных колонн принерегулярном нагружении. ЭЙ, Машины и нефт. оборудование,

86. ВНИИОЭНГ, 1985, №12, с. 15-20.

87. Щербюк Н.Д., Якубовский Н.В. Новые виды резьбовых соединений труб нефтяного сортамента за рубежом. Обзор, Трубное пр-во, М., Черметинформация, 1989, №1,

88. Щербюк Н.Д., Семин В.И., Газанчан Ю.И., БарышниковА.И Влияние крутящего момента свинчивания на сопротивление усталости замковых резьбовых соединений. Нефт. х-во №10,1987, с. 20-21.

89. Hauk V., Hillemann Н, Koehler Н. Переменные напряжения, возникающие от крутящего момента и продольных усилий бурильных труб.- Erdoel und Kohle-Petrochemie, №7,1965, s. 514-523.

90. Noble W.B., Gillert G.I., Marsshell S.G. К вопросу о величине момента, требуемого для свинчивания замковых соединений разных размеров -Drilling 56 VIII, 17, №9.