Файл: Стандарт ds1, Том 3Инспекция бурильных колонн Пятое изданиеАвторы Грант Петтит.pdf

11
учитывать, насколько часто используются рассматриваемые компоненты и каков характер предполагаемой неисправности.
2.9. Главные задачи инспекции
Техническое описание процедур инспектирования бурильных колонн может обескуражить тех, кто не знаком с подобной технологией. Поэтому лучше свести описание к изложению главных задач инспекции.
В большинстве случаев, если исключить проблемы обычного повреждения при погрузочно-разгрузочных операциях, действия инспектора направлены на два ключевых аспекта. Если проектировщик учтет эти аспекты при планировании последующей инспекции, то его оценка будет гораздо более эффективной, чем это было бы возможно при использовании общих правил. Две основные задачи инспекции:
1) обеспечить соответствующую допустимую нагрузку на каждый компонент и 2) удалить компоненты, имеющие усталостные трещины
(или характеризующиеся высоким риском их образования). См. рисунок 2.2.
2.10.Первая задача инспектора
Первая задача инспектора состоит в том, чтобы убедиться, что допустимая нагрузка на каждый компонент соответствует требуемому значению. Это почти всегда относится к бурильным трубам, которые, как правило, имеют меньшую допустимую нагрузку по сравнению с более тяжелыми компонентами КНБК, а также подвержены более высоким нагрузкам. Для бурильных труб заданного размера с заданными соединениями допустимая нагрузка определяется по марке трубы, толщине стенки трубы и наружному и внутреннему диаметрам соединения. Если предположить, что при первичной инспекции эти показатели соответствовали всем требованиям, то в ходе дальнейшего использования проектировщику нужно будет обращать внимание только на совокупный износ муфт бурильных замков и бурильных труб (внутренние диаметры ниппелей редко изменяются вследствие износа).
Что особенно важно, повторное измерение этих двух размеров, критичных для допустимой нагрузки и меняющихся в результате износа, можно провести непосредственно на буровой без дополнительных временных затрат. Поскольку при необходимости проектировщик может в любое время перепроверить эти размеры, ему вряд ли придется планировать повторную проверку в полном объеме исключительно на основании износа оборудования. Исключение из данного правила составляют случаи, когда планируется использование бурильной колонны в критических условиях, например, задействование Проектной группы 3 или колонны для спуска тяжелого типа (HDLS), когда расчетные коэффициенты и прогнозируемые коэффициенты нагрузки приближаются к единице.
2.11. Вторая задача инспектора
Вторая основная задача инспектора заключается в выявлении и устранении компонентов, имеющих усталостные трещины или характеризующиеся повышенным риском их возникновения.
Обнаружение усталостных трещин на бурильной трубе требует использования специализированного оборудования и лучше всего выполняется подготовленными специалистами, которые не работают с находящимся под давлением оборудованием. Поэтому, если нет возможности приостановить работы на буровой установке на несколько дней, проектировщику, возможно, придется запланировать транспортировку бурильной трубы к месту проведения инспекции.
Исключение составляет инспекция соединений
КНБК на предмет наличия усталостных трещин, которая может быть успешно проведена непосредственно на буровой установке, при условии, что инспектору будет предоставлена возможность осуществлять проверку вне рабочего режима установки.
2.12. Принципы планирования
повторной инспекции
При условии корректного проведения первой инспекции планирование повторной проверки обуславливается такими факторами, как совокупная усталость и совокупный износ.
2.12.1. Усталость
Накопление усталостных повреждений бурильных труб, является фактором, обуславливающим планирование повторной инспекции бурильных труб на предмет наличия усталостных трещин. Сложность состоит в том, что на разных участках колонны накопление усталостных повреждений имеет совершенно разные темпы. Это показано на Рисунке 2.3. Здесь необходимо пробурить часть ствола скважины от точки касания до точки конечной глубины. При вращении головки бура в точке касания цикл накопления усталости начинается на той части бурильной трубы, которая находится внутри наклонного участка. Однако в ходе бурения труба перемещается из наклонного участка в прямой, а из прямого участка, расположенного над точкой начала резкого искривления ствола скважины, – в наклонный участок. Кроме того, если участок набора кривизны не является горизонтальным, нагрузка на наклонном участке возрастает с
Удаление
компонентов
с усталостными трещинами
и склонных к усталости
ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ
ИНСПЕКЦИИ
Обеспечение допустимой
нагрузки
Рисунок 2.2 Две основных задачи инспекции
бурильной колонны. Одна из них без труда
выполняется на буровой, другая требует специального
оборудования и подготовки

12
углублением скважины. Это увеличивает скорость накопления усталостных повреждений трубы на наклонном участке. На Рисунке 2.3 показаны повреждения, накопленные на момент окончания бурения рассматриваемого участка. Некоторые трубы накапливают немного усталостных повреждений или не накапливают их вообще, например, труба непосредственно над точкой конечной глубины и на прямом участке над точкой начала резкого искривления ствола скважины, тогда как другие части колонны подвергаются значительным повреждениям, например, труба в точке касания и непосредственно над ней. На других участках отмечается средний уровень накопления усталостных повреждений.
2.12.2. Допустимая нагрузка
На допустимую нагрузку влияет износ бурильных замков и тел труб. Следовательно, планирование инспекции на предмет выявления избыточной нагрузки должно осуществляться в зависимости от совокупного износа.
2.13. Оценка накопленных
усталостных повреждений
Чтобы немного упростить задачу, проектировщик может разделить колонну на несколько секций и затем с помощью формулы 2.1 оценить накопленные усталостные повреждения для каждой секции. Несмотря на приблизительный характер такого расчета, он является более целесообразным при определении периодичности инспекций, чем любые общие правила. Оценка производится путем суммирования «баллов повреждения» в различных секциях бурильной колонны. Используя эти данные, проектировщик может менять местами компоненты колонны, чтобы равномерно распределить повреждения, и планировать инспекции в зависимости от совокупности баллов усталостных повреждений.
При оценке учитывается средний индекс кривизны и количество циклов.
⋅
⋅
⋅
⋅
≡
=
⋅
6 6
60
,
10 10
Cycles CI
CI RPM Footage
DP
ROP
(2.1)
где:
DP — Количество «баллов усталостных повреждений» из одного эпизода
CI — Средний индекс кривизны в течение эпизода
RPM —
Средняя скорость вращения колонны в течение эпизода (об/мин);
Footage — Объем проходки скважины в течение эпизода (футов)
RDнар —
Средняя скорость проходки в течение эпизода
(футов/ч)
2.14. Планирование инспекции
Инспекция на предмет наличия усталостных трещин показана при достижении заданного предела совокупных баллов повреждений для определенной секции. На данный момент данные, позволяющие определить такие пределы, являются ограниченными. Однако, исходя из имеющихся данных анализов повреждений, рекомендуется, чтобы в начале оценки проводилась проверка того, в какой момент общее количество баллов накопленных повреждений достигнет 500 для
«критических» областей применения. В менее критических условиях устанавливаются более высокие пределы по баллам повреждения, как показано в таблице ниже.
Условия бурения
Показания к проведению
инспекции
(Проектная группа)
(Совокупные баллы повреждений)
3 500 2
600 1
700
Проектировщику необходимо помнить о том, что данный метод расчетов является весьма приблизительным. Тем не менее, такой подход по эффективности в значительной мере превосходит принцип учета объема проходки или количества отработанных часов, поскольку позволяет учитывать сравнительную суровость условий бурения. Более точную оценку можно провести с использованием компьютерной программы, разработанной специально для этих целей.
Пример
задачи
2.2
—
Планирование
инспекции для выявления усталостных трещин:
Проектировщик осуществляет бурение участка ствола скважины, показанного на Рисунке
2.3, от точки касания до точки конечной глубины с буровым раствором 10 фунтов на галлон. Он использует бурильную трубу Класса премиум,
5 дюймов; 19,50 фунта на фут, марка S. Ствол скважины изменяет направление на глубине 3000 футов и начинает проходить под углом наклона ствола 60 градусов, при этом степень набора кривизны на наклонном участке составляет 3 градуса на 100 футов. В такой ситуации каждая секция бурильной трубы, которая пересекает
Накопление
усталостных
повреждений
высокое
Точка начала резкого искривления ствола скважины
Точка касания
Конечная глубина среднее низкое
Рисунок 2.3. Усталостные повреждения будут
накапливаться неравномерно по длине бурильной
колонны

13
участок набора угла наклона ствола, проходит
2000 футов в пределах участка набора угла, где одновременно во время вращения действуют растягивающие и изгибающие усилия. Секция трубы, которая попадает в криволинейный отрезок ствола с головкой бура 2000 футов от точки конечной глубины, будет подвергаться максимальному воздействию растягивающих и изгибающих усилий при пересечении данного отрезка. На основании оценки скручивающих и осевых нагрузок предположим, что данный участок 2000 футов подвергается среднему растягивающему усилию 120000 фунтов и средней скорости вращения 120 об/мин, а средняя скорость проходки составляет 50 футов в час. Сколько баллов усталостных повреждений накапливается на бурильной трубе, которая достигает точки касания в момент достижения головкой бура точки конечной глубины?
Решение:
Согласно Рисунку 2.4 средний индекс кривизны рассматриваемой трубы в момент ее нахождения на участке набора угла составлял около 1000.
Используя формулу 2.1, получаем значение:
6 60 1000 120 2000 288 50 10
DP
⋅
⋅
⋅
=
=
⋅
баллов повреждения.
2.15. Оценка вручную
и с использованием
компьютера
Оценка степени накопления усталостных повреждений компонентами бурильной колонны может быть проведена вручную с применением указанных выше методов. Кроме того, по разумной цене можно приобрести программное обеспечение, которое позволит автоматизировать процесс оценки и получать более точные результаты. В любом случае, даже проведение расчетов вручную даст результаты, которые будут намного превосходить результаты традиционных расчетов на основании объемов проходки или количества отработанных часов.
2.16. Проверка чрезмерного
износа
Существуют формулы для оценки износа бурильного замка. Однако эти формулы сложны, а полученные с их помощью результаты могут быть лишь приблизительными. С другой стороны, простым и экономически выгодным способом измерения наружного диаметра бурильных замков является установка каверномеров на минимальное допустимое значение наружного диаметра и их использование в качестве непроходного калибра при спуско-подъемных операциях. Таким образом, наиболее эффективной процедурой могла бы стать регулярная проверка бурильных замков при спуско-подъемных операциях. Если замки, вышедшие из строя из-за чрезмерных нагрузок, по-прежнему сохраняют свои размеры, остальные замки, которые подвергались меньшим нагрузкам, могут считаться пригодными к эксплуатации.

14
2.19. Инспекция
с использованием метрических
единиц
В случае невозможности использования измерительных приборов с единицами измерения традиционной американской системы единиц во время инспекции, можно использовать измерительные приборы с метрическими единицами измерения при условии выполнения калибровки, стандартизации и всех других установленных требований. Полученные размеры должны быть переведены в соответствующие единицы измерения традиционной американской системы единиц с использованием Таблицы 2.6 для определения приемлемости компонента.
Требования к размерам и допуски для поверки контрольных устройств также могут быть определены с использованием метрических единиц и переведены в соответствующие единицы измерения традиционной американской системы единиц. Справочная таблица для преобразования дробных чисел в эквивалентные десятичные числа представлена в Таблице 2.7.
2.20. Компетентность
персонала
Обучение, знания и умения людей, которые выполняют работы по техническому обслуживанию, предусмотренные настоящим стандартом, являются критическим фактором вероятности успеха. Поэтому каждый процесс, выполняемый в соответствии с настоящим стандартом, должен выполняться компетентными лицами.
2.20.1. Стандарт компетентности
Инспектирующая компания должна разработать письменный Стандарт компетентности, а компетентным лицом будет считаться лицо, которое может продемонстрировать компетентность в соответствии с письменным стандартом. Стандарт компетентности должен включать следующее:
—
Навыки:
Список навыков, которые потребуются людям для выполнения конкретных инспекционных задач.
—
Обучение: Программа теоретического обучения, дающая знания, необходимые для выполнения каждого перечисленного навыка сотруднику. Программа обучения должна включать документирование обучения, предоставленного каждому сотруднику, а также результатов проведенного тестирования, чтобы доказать, что сотрудник успешно обучен каждому навыку.
—
Опыт: Работа, которая должна быть проделана для отработки необходимых навыков под руководством преподавателя или инструктора до того, как лицо будет сертифицировано как компетентное.
—
Оценка:
Предоставление каждому сотруднику возможности доказать свою способность выполнять каждый навык. Оценка каждого сотрудника должна выполняться экспертом по оценке, назначенным инспектирующей компанией, а результаты оценки должны быть задокументированы.
2.20.2. Требования к зрению
В рамках Стандарта компетентности каждый сотрудник, выполняющий инспекционные задачи в соответствии с настоящим стан¬дартом, должен соответствовать следующим требованиям к остроте зрения и цветовому контрасту:
—
Острота зрения вблизи: Инспекторы должны продемонстрировать способность хотя бы одним глазом прочитать как минимум шрифт
№ 2 по таблице Ягера или буквы эквивалентного типа и размера на расстоянии не менее двенадцати дюймов по стандартной проверочной таблице Ягера. Эта проверка должна проводиться ежегодно.
—
Цветовой контраст: Инспекторы должны продемонстрировать способность определять цвета и различать контраст между цветами, используемыми в методах осуществляемого контроля. Данная проверка должна проводиться при каждой аттестации.
2.20.3. Квалификационные
сертификаты
Каждый сотрудник, проводящий инспекцию в соответствии с настоящим стандартом, должен быть способен продемонстрировать свою компетентность в навыках, требуемых согласно письменному Стандарту компетентности. После демонстрации компетентности инспектирующая компания должна оформить Квалификационный сертификат в подтверждение того, что сотрудник соответствует установленным требованиям к компетентности.
Каждый
Квалификационный сертификат должен содержать следующее:
— Имя, фамилия аттестуемого
— Навык или навыки, по которым аттестуемый продемонстрировал компетентность
— Подпись эксперта, оценившего компетентность аттестуемого
— Дата выдачи сертификата
— Дата истечения срока действия сертификата
2.20.4. Повторная аттестация
Сотрудник должен пройти повторную аттестацию на предмет компетентности в каждом из следующих случаев:
— Отсутствие работы по подтвержденным знаниям в течение более одного года
— При переходе сотрудника к другим работодателям
— Как минимум каждые 5 лет
Для лиц, выполняющих инспекционные задачи, проверка остроты зрения вблизи, описанная в п. 2.20.2, должна проводиться как минимум один раз в год.
2.20.5. Записи
Инспектирующая компания должна вести следующие записи по всем инспекторам:
— Квалификационные сертификаты, указанные в п. 2.20.3.

15
— Протоколы проверок, включая проверки знаний, оценки и проверки зрения.
Записи по каждому инспектору должны храниться в течение всего срока работы инспектора в компании.
2.20.6. Доступ для заказчиков
Заказчик или его уполномоченный представитель должен иметь доступ к Стандарту компетентности и всем соответствующим записям в целях аудита. Однако Стандарт компетентности считается интеллектуальной собственностью и не может быть скопирован или удален из служебного помещения.
Копии квалификационных сертификатов по каждому сотруднику, участвовавшему в инспекции инструмента, предоставленного заказчику, могут быть сохранены заказчиком или его уполномоченным представителем при необходимости.
2.21. Требования к калибровке
Приборы, которые используются для измерения важных параметров в процессе технического обслуживания, должны быть откалиброваны с применением стандартов, регулируемых
Национальным институтом стандартов и технологий (NIST) или аналогичным органом. Если иное не ука¬зано в настоящем стандарте, калибровка всех приборов должна выполняться каждые шесть месяцев.
К откалиброванному прибору должна быть прикреплена бирка или наклейка, на которой указывается дата последней калибровки, а также компания и лицо, выполнившие последнюю калибровку. В случае отсутствия бирки или наклейки уникальный идентификационный номер прибора должен иметь прослеживаемую связь с документами, подтверждающими калибровку.
Калибровка прибора должна быть доступна для проверки в месте его использования.
Сводная информация по калибровке приборов, требуемой по настоящему стандарту, приведена в Таблице 2.1.
Определения
В настоящем стандарте используются следующие определения.
Критерии приемки:
Ряд показателей инспектируемого компонента, каждый из которых должен быть соблюден или превышен для признания такого компонента годным к эксплуатации.
Заказчик:
Организация, в интересах которой проводится инспекция. Если инспекция компонента проводится перед сдачей в аренду для применения на определенной скважине или скважинах, заказчиком является владелец скважины (скважин). Если инспекция проводится перед отправкой компонента на склад для дальнейшей сдачи в аренду, заказчиком является владелец компонента.
Инспекция:
Исследование компонента бурильной колонны согласно требованиям Тома
3 Стандарта DS-1 для установления соответствия такого компонента указанным критериям приемки.
Класс инспекции:
Краткий способ обозначения критериев приемки обычных бурильных труб и соеди¬нений. Настоящим стандартом предусмотрены пять классов совокупного износа и повреждения: «Класс 1»,
«Класс ультра», «Класс премиум», «Класс премиум с пониженным показателем TSR» и «Класс 2».
Класс 1 относится к новым трубам. Остальными классами предусматривается допустимый уровень износа и повреждения, как указано в Таблице 3.5.1.
Краткое обозначение «Класса» относится только к обычным бурильным трубам.
Метод инспекции: Один из тридцати шести различных способов проведения инспекции, указанных в Таблице 2.2 и применяемых в соответствии с Томом 3 настоящего стандарта.
Процедура инспекции:
Перечень разработанных этапов, указанный в Томе 3, которого инспектор должен придерживаться для соблюдения настоящего стандарта. Каждому специальному методу в Таблице 2.2 соответствует определенная процедура.
Программа инспекции: Один или несколько методов инспекции, применяемых к указанному перечню компо¬нентов бурильной колонны, а также критерии приемки, которыми будет руководствоваться инспектор при определении приемлемости или неприемлемости каждого компонента.
Категория обслуживания: Краткое изложение программы инспекции. В Томе 3 Стандарта DS-1 выделяются шесть категорий обслуживания.
Коэффициент прочности при кручении (TSR):
Для секции бурильной трубы это отношение прочности при кручении бурильного замка к прочности при кручении трубы.
Контроль при спуско-подъемных операциях:
Процедура инспекции, проводимая буровыми бригадами на буровой площадке. Включает проверку соответствия размеров бурильного замка бурильной трубы и ультразвуковое изме¬рение толщины стенки бурильной трубы.
2.23. История и изменение
используемых классов
бурильных труб
Первый общеотраслевой перечень критериев приемки для использованных бурильных труб был представлен в Рекомендуемой практике API 7G
(RP7G). Первоначально в RP7G было установлено пять классов, пронумерованных от 1 (новая труба) до 5 (отбракованная). Впоследствии между
Классами 1 и 2 был добавлен класс под названием
«Премиум». Класс премиум и Классы 2, 3 и 4 отображают прогрессирующие стадии ухудшения качества. По данной системе, классификация труб основана на ряде показателей. В ходе инспекции проводится проверка всех показателей, и трубе присваивается максимально возможный класс, при котором все необходимые показатели соблюдены или превышены. На момент первой публикации
RP7G трубы Класса 3 и 4 использовались во многих областях, но на сегодняшний день они считаются слишком изношенными для применения в большинстве ситуаций. Сегодня даже бурильные трубы Класса 2 используются достаточно редко, а
«Класс премиум» приобрел статус минимального набора показателей для использованных