Заключение

В настоящей монографии изложены теоретические, экспериментальные исследования автора и разработки методов прогнозирования работоспособности и предупреждения высокорисковых хрупких разрушений  фонтанных арматур газодобывающих скважин в условиях севера.

По результатам исследований было установлено, что причиной нарушения работоспособности фонтанных арматур скважин при их длительной эксплуатации в низкотемпературных климатических условиях Севера в более чем 7% случаев является растрескивание металла, создающее высокий риск хрупких разрушений конструкций.

Растрескивание металла фонтанных арматур происходит из-за исчерпания его пластичности в зонах конструктивных концентраторов и исходных дефектов при низкотемпературном до -60°С деформировании при воздействии эксплуатационных нагрузок. Снижение пластичности металла может достигать величины от 10 до 60% за 20 лет эксплуатации. Применяемые ранее методы диагностирования фонтанных арматур не учитывали снижение пластичности и растрескивание металла, поэтому при эксплуатации фонтанных арматур возникали нарушения работоспособности.

Были разработаны новые методы контроля технического состояния и прогнозирования работоспособности фонтанных арматур газодобывающих скважин северных месторождений Западной Сибири с применением выборочного лабораторного неразрушающего и разрушающего контроля их типовых элементов для определения параметров и критериев исчерпания пластичности и растрескивания металла, анализа закономерностей изменения параметров пластичности металла за период эксплуатации и отработки технологии неразрушающего контроля элементов фонтанных арматур в условиях эксплуатации с целью предупреждения их хрупкого разрушения.

Теоретически обоснованы модель растрескивания металла в сечении элементов фонтанных арматур с конструктивным концентратором или дефектом изготовления по критерию разрушающей пластической деформации поверхностного слоя металла при минимальной температуре эксплуатации до -60°С, модель прогнозирования ресурса на основе анализа закономерностей снижения пластичности и растрескивания металла.

Экспериментально обоснованы: методы анализа закономерностей снижения пластичности, определения величины разрушающей пластической деформации и ресурса до начала растрескивания металла элементов фонтанных арматур; технология неразрушающего контроля элементов фонтанных арматур в условиях эксплуатации для выявления растрескивания металла.

По результатам исследования разработан нормативный документ - стандарт организации, разработанные методические принципы учтены в положениях СТО Газпром. Для автоматизации процедур анализа результатов контроля, испытаний и расчетов ресурса фонтанных арматур разработано программное обеспечение.

В результате применения разработанных методов проконтролированы фонтанные арматуры на 94-х скважинах северных месторождений Западной Сибири, выявлено 65 трещин в корпусах 28-ми элементов фонтанных арматур, которые были выведены из эксплуатации и, тем самым, предупреждены их возможные хрупкие разрушения. Для остальных элементов фонтанных арматур определены сроки проведения диагностирований, ремонтов и замены.

Экономический эффект от внедрения разработок составил 34,2 млн. руб. за счет предупреждения возможных хрупких разрушений фонтанных арматур и продолжения эксплуатации элементов фонтанных арматур, сохранивших работоспособность и имеющих запас надежности.

Применение изложенных результатов исследований и разработок может быть полезно для обеспечения безопасной эксплуатации газодобывающих скважин как в условиях севера, так и для месторождений на арктическом шельфе.