Реєстраційний номер
0216U003824,
0113U003489
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Розробка матеріалів, технологій та вдосконалення устаткування для відновлення та зміцнення з'єднувальних елементів бурильних труб з метою подовження терміну їх експлуатації.
Назва етапу роботи
Керівник роботи
Жудра Олександр Петрович,
Дата реєстрації
18-02-2016
Організація виконавець
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона
Опис етапу
Зростаючий ріст глибин буріння свердловин і збільшення об'ємів буріння роторним способом визначають випереджальне зношування зовнішньої поверхні замків, при якому не представляється можливим повною мірою використовувати ресурс замка, зокрема, закладену в його конструкції потрійну перенарізку замкової різьби. Відновлення експлуатаційних характеристик бурильних труб з замками вимагає матеріальних витрат, пов'язаних із транспортуванням труб і їх ремонтом, і, крім того, сполучене з технічними труднощами по зняттю зношеного замка для наворота нового. Таким чином, проблема відновлення геометрических розмірів зєднувальних элементів і підвищення зносостійкості їх зовнішньої поверхні висувається на перший план і вимагає негайного розв'язку. Аналіз робіт показує, що практично будь-які наплавочні матеріали, застосовувані для зміцнення, впливають на працездатність замків. Це ще раз підтверджує висновок про необхідність розв'язку проблеми зміцнення замків наплавленням. Для вибору оптимальних матеріалів і процесів відновлення й зміцнення зєднувальних елементів необхідно розробити відповідні методики дослідження працездатності замків бурильних труб, триботехнічних властивостей наплавленого металу, вибрати відповідну технологію наплавлення. Метою даної роботи є дослідження взаємодії наплавочних сплавів з матеріалом обсадних труб у середовищі промивної рідини без абразиву й з абразивом і розробка матеріалів для наплавлення зєднувальних елементів бурових труб. Встановлено, що при роботі пари тертя матеріалу замка й матеріалу обсадної труби без абразиву спостерігається утворення зон схоплювання й когезійний вирив матеріалу, що свідчить про істотний вплив адгезійної складової у формуванні сил тертя. У присутності абразиву основну роль у процесі зношування відіграє механічна складова. Зміцнення зовнішньої поверхні замків бурильних труб наплавленням зносостійкими матеріалами приводить до зміни механізму взаємодії пари тертя й створює умови для дроблення абразиву й виникнення "шліфувального" ефекту. При цьому наявність тріщин у наплавленому металі підвищує зношування матеріалу обсадних труб. Крім того, у дослідженому діапазоні навантажень зміцнення зовнішньої поверхні замка литими й композиційними наплавочними сплавами не приводить до збільшення зношування матеріалу обсадних труб у порівнянні з ненаплавленою поверхнею. Зносостійкість композиційних сплавів на основі карбідів вольфраму значно перевищує зносостійкість матеріалу замка й литих наплавочних сплавів, а в діапазоні реального навантаження знижує зношування матеріалу обсадних труб. При цьому переважаючу роль відіграє висока концентрація по площі армуючої фази в наплавленому металі. Оптимальні властивості матриця має при змісті структури твердого розчину вольфраму в залізі не менш 55 % об'єму, а кількість структур евтектики й вторинних залізовольфрамових карбідів відповідно не більш 35 і 10 % об'єму. При цьому кількість армуючих часток повинно становити не менш 40 % об'єму композиційного сплаву. Введення до складу присадочного матеріалу алюмінію в кількості від 2,0...3,2 мас. % усуває пористість композиційного сплаву, від 2,0...2,2 до 4,5...5,0 мас. % впливає на глибину розташування армуючих часток у наплавленому шарі. Введення до складу присадочного матеріалу ніобію, ванадію й титану, що володіють більшою спорідненістю до вуглецю чим вольфрам, впливає на формування матриці і її структурних складових. Найбільш оптимальним є зміст титану в кількості від 1,3...1,5 до 2,6...3,0 мас. % . Розроблена методика випробувань на абразивне зношування наплавочних сплавів, проведені випробування композиційних сплавів на основі карбідів вольфраму отриманих різними сполуками присадочного матеріалу. Визначено оптимальний склад матеріалу для плазмового наплавлення композиційних сплавів. Розроблено матеріали й технології відновлення й зміцнення зовнішньої поверхні замків бурильних труб. Складене технічне завдання на вдосконалення устаткування для наплавлення Проведені дослідно-промислові випробування у виробничих умовах на наплавочній ділянці ТОВ "Ресурс-1". У результаті випробувань встановлено, що замки зі зносостійким наплавленням придатні для експлуатації на бурових підприємствах і можуть бути рекомендовані в серійне виробництво.
Опис продукції
1. Порошковий дріт для відновлення геометричних розмірів зєднувальних елементів. 2. Технологія відновлення геометричних розмірів зєднувальних елементів методом електродугового наплавлення під флюсом та відкритою дугою. 3. Присаджувальній матеріал для наплавлення високозносостійкого композиційного сплаву на зовнішню поверхню зєднувальних елементів. 4. Технологія плазмового наплавлення композиційних сплавів. 5. Модернізоване устаткування для відновлення геометричних розмірів зєднувальних елементів та наплавлення високозносостійкого композиційного сплаву.
Автори роботи
Білий О.І.
Барановский О.Л.
Ворончук О.П.
Кривчіков С.Ю.
Литвиненко А.І.
Мельник Л.С.
Петров В.В.
Росляков О.І.
Цепов С.В.
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
