Влияние геометрии внутренних трещиноподобных дефектов на оценку безаварийной работы длительно эксплуатируемых труб буровой колонны
О. Ю. Витязь, Р. С. Грабовский, В. И. Артым, В. В. Тирлич
Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, ул. Карпатская, 15, 76019 Ивано-Франковск, Украина
Получена: 31.05.2020; окончательный вариант - 22.10.2020. Скачать: PDF
В статье изложены основы численно-экспериментальной методики для интерпретации результатов технического диагностирования продолжительно эксплуатируемых бурильных труб, содержащих внутренние полуэллиптические трещиноподобные дефекты. Оценку напряжённого состояния в окрестности полуэллиптической трещины, расположенной на внутренней поверхности пустотелого цилиндра, находящегося под действием осевой нагрузки, осуществлено по методу конечных элементов. Определяли напряжённое состояние в окрестности вершины полуэллиптической трещины и на этом основании вычисляли характеристики механики разрушения: $J$-интеграл и коэффициенты интенсивности напряжений. Экспериментально определены условия, при которых возможно разрушение низко- и среднеуглеродистых низколегированных сталей с ферритно-перлитной структурой продолжительно эксплуатируемых бурильных труб групп прочности «К» и «G-105», т.е. установлено критическую трещиностойкость и вычислено величину критического коэффициента интенсивности напряжений. Построены диаграммы оценки риска разрушения в координатах «глубина трещиноподобного дефекта — глубина бурения — коэффициент интенсивности напряжений», которые дают возможность оценить безопасную глубину внутренних полуэллиптических трещиноподобных дефектов, выявленных средствами технического диагностирования с учётом результатов экспериментальных исследований критической трещиностойкости. Установлено, что при спуско-подъёмных операциях отсутствуют условия для разрушения бурильных труб, изготовленных из низко- и среднеуглеродистых низколегированных сталей с ферритно-перлитной структурой и поперечным полуэллиптическим трещиноподобным дефектом, глубина которого не превышает 50% толщины стенки трубы.
Ключевые слова: бурильные трубы, внутренние полуэллиптические дефекты, коэффициент интенсивности напряжений.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i12/1715.html
PACS: 02.60.Cb, 45.20.-d, 46.70.-p, 62.20.mt, 62.20.Qp, 81.40.Np, 81.70.Bt