Способы увеличения ресурса работы бурильных труб

Одиниз таких методов – это электромеханическая обработка, в основе которой лежит одновременное термомеханическое воздействиена поверхностный слой заготовки из стали высоко-концентрированного потока электроэнергии, которое формирует мелкодисперсную структуруи высокую твердость. Результаты опытно-экспериментальных работ и исследований свидетельствуют о возможностиувеличения долговечности переводниковибурильных трубпутем целенаправленного увеличения твердости самых нагруженных участков детали до оптимальных значений [14].3.4 Методы повышения износостойкости резьбовых соединений бурильных трубМетоды повышения износостойкости трущихся деталей можно условно разделить на три большие группы: эксплуатационные, технологические,конструктивные.Конструктивные мероприятиям:определение необходимой частоты поверхности трущихся пар, допусков на зазоры и макрогеометрии деталей;выбор конструкции узла, в котором происходит минимальный износ поверхностей трения и обеспечивается повышенная надежность при минимальных материальных затратах на изготовление; рациональный подвод смазки к узлам трения и создание приспособлений, которые защищают поверхности трения от попадания на них абразивов.Технологические мероприятия:правильный монтаж узлов трения и их регулировка;подбор режима механической обработки, гальванического покрытия и термохимических процессов упрочнения поверхности трущихся деталей;рациональный ремонт изношенных компонентов.Эксплуатационные мероприятия связаны с выбором продолжительности и рациональных режимов обкатки машины, а также ее агрегатов в первые часы работы, с уходом за трущимися узлами, и строгим соблюдениемсроков профилактических и регламентных работ, и иных работ, которые обеспечиваютуменьшение трения и износана период срока эксплуатации механизма и машины.Одним из таких мероприятий для снижения потерь на трение и повышения надёжности резьбовых соединений является правильное использование смазочных материалов и возможное улучшение их свойств с помощью ряда композиций, содержащих добавки конкретного функционального назначения. Смазка для буровых штанг должна защищать резьбу от повреждений, появления задиров, коррозии (ржавчины), заклинивания,а так же уплотнять соединения и способствовать нормальной разборке буровой колонны.Применение твердых добавок – перспективное направление в целях улучшения свойств смазочных материалов. Однако научные основы применения добавок к смазочным материалам разного состав разработаны слабо.Наиболее эффективными и многоцелевыми добавками остаются дисульфид молибдена,графит,нитрид бора. Помимоданных веществ, в смазочные пластичные материалы вноситься могут селенидыисульфиды ряда металлов (TiSe2, WSe2,CdS,TiS2,WS2) и иныеполимерыисоли мягких металлов. В некоторых случаях применяется асбест и слюда.Основная цель введения в пластичные смазочные материалы подобных добавок заключается в: улучшении смазочной способности, увеличении прочности смазочного слоя на контакте, повышении герметизирующих и защитных свойств, уменьшении выдавливаемости смазочного материала из подшипникового узла, понижении коэффициента трения, снижении износа деталей подшипников качения.Порошкообразные твердые добавки должны отвечать следующим требованиям:высокая адгезия к металлическим поверхностям;хорошее смачивание дисперсионной средой;высокая степень чистоты продукта (98,5–99,5 %) и полное отсутствие абразивных примесей;узкий фракционный состави высокая степень дисперсности частиц порошка;высокаятермическая, гидролитическая, химическая, стабильность.Наиболее применяемыми добавками, обладающими лучшими антифрикционными и противоизносными свойствами являются графит и дисульфид молибдена. Опубликовано большое количество работ, посвященных применению этих добавок в пластичных смазочных материалах. Результаты отмечены в работах И. Г.Фукса, В.В. Синицына, Р. М. Матвеевского, В. В. Ваванова, А. В. Чичинадзе и ряда авторов.В качестве добавок используют чаще всего препараты комплексные на основе тефлона, а также иных фторсодержащих компонентов маслорастворимых металлоорганических соединений; ультрадисперсных порошков сплавов и металлов;солей металлов, а также растворов, которые содержат ионы металлов.В случае использования металлосодержащей добавки на поверхности трения происходит образование тонкой металлической пленки или соединений типа фосфидов,сульфидов и других, улучшающихтриботехническиесвойства сопряжений.Промышленно выпускаются такие смазки, например с добавками графита и дисульфида молибдена, как: графитная УСсА, Графитол, НК-50, ЛейнернаяВЛ, Униол-3М, Фиол-2М, Лита, Шрус 4, ВНИИНП-210, ВНИИНП-214, ВНИИНП-220, ВНИИНП-223, ВНИИНП 232 и другие.Резьбовые соединения эксплуатируются в условиях переменных высокихдавлений, обычно, коррозионно-активных сред.Как правило, пластичные смазки, изготовляемые на основе минерального масла, вымываются из резьбового соединения, оно оказывается в непосредственном контакте с коррозионно-активной средой. Это приводит неизменнок частичной или полной утрате работоспособности с развитием таких нарушений работы, как разгерметизация, коррозионно-механический износ, фреттинг-коррозия.Первостепенные задачи смазочного материала, которое используется в данном виде соединений:уменьшение износа резьбовых соединений (потеря массы деталей после многократного развинчивания-свинчивания); повышение ресурса резьбовых соединений (повышение количества развинчивания-свинчивания резьбы без снижениятехнических иэксплуатационных характеристик);увеличение межремонтного срока;защита резьбовых соединений от коррозии;равномерное заполнение всех витков резьбы в целях предотвращения образования "сухой" зоны трения;при старениииплановом износе резьбовых соединений компенсация потери герметичности, заложенной видом резьбы, за счет своей герметизирующей способности;не препятствовать образованию газоплотного соединения и соединения "металл-металл", однако обеспечивать смазывание образующих эти соединения поверхностей;не вызывать внутреннего напряжения на витках резьбы трубы и муфты за счет определенного содержания порошков металла и их высокодисперсных фракций.Применяют буровые смазки отечественного производства морок ЛЗ-31, АРМАТОЛ-60, АРМАТОЛ-238, ЛЗ-162, Р-402, Р-416, РЕЗЬБОЛ марки Б, Р113 РУСМА-Р5, РУСМА Р-11, РУСМА Р-17, РУСМА Р-4ZnCU, РУСПРЕМИУМ и другие. Из зарубежных смазок для резьбовых соединений используются смазки таких фирм, как Vermeer, DitchWitch, AmericanAugers, CASE, Tracto-Technik, PrimeDrilling, Schmidt-Kranz, Robbins, Straightline и других.ЗаключениеПо существующим методам повышения износостойкости бурильных труб можно отметить следующееДля повышения износостойкости наружной поверхности замков для бурильных" труб к бурильным замкам привариваются кольца, армированные твердым сплавом. Срокиэксплуатации бурильных замков с такими кольцамиповышается в 2-3 раза.Обоснован принцип повышения износостойкости резинового уплотнителя и контртела за счет обеспечения благоприятного сочетания триботехническихифизико-механических свойств пар трения.Чтобы трубы, применяемые при возведении трубопроводов, имели значительные срокиэксплуатациииспользуется метод цинковой термодиффузии. Термодиффузия представляет собой напыление специальных покрытий, изготовленных из порошковых диффузионных смесей на основе цинка. Отличительная особенность этого метода, благодаря которому он получил такое широкое распространение в производстве трубного металлопроката, заключается в том, что атомы цинка при этом проникают, встраиваются в металлическую решетку металлической основы, иначе говоря – происходит диффузия атомов цинка в материал-основу. Благодаря этому и обеспечивается очень прочная связь наносимого покрытия и основы – черного металла.Трубы, которые обработаны методом цинковой термодиффузии, приобретают особые полезные свойства, отличающие обработанный подобным образом металлопрокат от обычного черного металлопроката. Прежде всего, в обработанном таким образом металлопрокате отмечается высокая антикоррозийная стойкость, причем она гораздо выше, чем у труб, обработанных методом горячего цинкования. Также эти трубы отличает высокая технологичность при проведении сварочных и механических операций, прочная связь с защищаемым металлом-основой и усиленная твердость данного покрытия. Стоит также отметить ещё одно полезное качество, которое приобретают трубы, обработанные методом термодиффузногоцинкования– при окрашивании труб они не требуют дополнительной химической подготовки окрашиваемой оцинкованной поверхности.Также известна и достаточно широко применяется методика обработки труб с целью защиты от коррозии методом горячего цинкования. Такая оболочка из цинка, образующаяся при горячем цинковании, выполняет роль защитного барьера, снижающего вредное разрушительное воздействиеокружающей среды на материал, из которого изготовлена труба. Кроме того, она устойчива и к механическим воздействиям. Также такая оболочка повышает уровень электрохимической защиты трубы, что является важным в деле обеспечения защиты трубы от коррозии и разрушения.Проволока для твердосплавной наплавки специально разработана для уменьшения износа обсадных труб и увеличения срока службы бурильных замков. Существует широкий диапазон наплавочных проволок на основе железа, позволяющие делать наплавку без образования трещин. Большинство проволок предназначено для Открытой Дуги (не требуется дополнительного защитного газа или присадки) и некоторые проволоки могут наноситься на себя.Проволоки для твердосплавной наплавки для бурения методом открытых скважин / без обсадных труб: лучшими порошковыми проволоками для противостояния коррозионному и интенсивному абразивному износу, существующими на рынке, являются проволоки основанные на карбиде вольфрама. Они обеспечивают лучшую защиту от износа и коррозии для инструментов и деталей, работающих при открытых скважинах. Очень твердый и износостойкий карбид вольфрама в сочетании с очень мелкими распределёнными специальными карбидами предоставляют самый высокий уровень защиты от износа, существующий в отрасли.Карбонитрирование– это один из технологических процессов химико-термической обработки, применяемый для увеличения твердости поверхностного слоя деталей. В данном процессе происходит насыщение поверхностного слоя стали углеродом (С) и азотом (N). Основное назначение процесса – повышение износостойкости, усталостной прочности и подавление эффекта "холодной сварки" при свинчивании замковых соединений.Список использованных источников1. Булатов, А.И. Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин: Учеб.для вузов/ А.И. Булатов, Ю.М. Проселков, С.А. Шаманов. - М.: ООО "Недра-Бизнесцентр", 2003 – 1007 с.2. Буровые комплексы. Современные технологии и оборудование / под общ.ред. А.М. Гусмана, К.П. Порожского - Екатеринбург: УГГГА, 2002. – 592 с.3. С. К. Федоров, Л. В. Федорова, Ю. С. Иванова, М. В. Воронина, А. В. Садовников, В. Н. Никитин Повышение долговечности переводников и бурильных труб электромеханической обработкой // Записки Горного института. 2018.4. ФайнМ.Г., НеймаркС.А. Эксплуатацияи проектирвоание бурильных колонн для глубокой скважины. М.: Недра, 1986. – 238 с.5. ШтамбургФ.В., Шейна А.А., Данелянц М.С., ФайнМ.Г., Бурильные трубы из алюминиевого сплава. М.: Недра, 1981. – 242 с.6.Технологии за круглым столом: бурильные трубы, вспомогательная продукция / ЛефеврБруно [и др.] // ROGTEC Российские нефтегазовые технологии. 2010. №12. С. 60-85.7. Восстановление геометрических параметров замков бурильной трубы / ОАО "Татнефть". Брошюра, 6 с., ил.8. Лачинян Л.А. Работа бурильной колонны. М.: Недра,1992. – 212 с.9. Справочник бурового мастера в 2 кн.: научно-практическое пособие / под общ.ред. В.П. Овчинникова, В.В. Фролова, С.И. Грачева.- М.: издательство "Инфра-Инженерия", 2006 – 1216 с.10. Дафф К. Duraband NC уже свыше 7 лет успешно защищает применяемые в России бурильные трубы // Бурение и нефть. 2016. № 9. С. 73-75.11. Хардбендинг как эффективный метод защиты обсадной колонныи повышения ресурса бурильных труб. Результаты трибологическихисследований износостойких наплавок на бурильные замки / В.А.Садовников, И.О.Фомин, М.А. Ломпас,В.Л. Федорова,К.С.Федоров // Бурение и нефть. 2017. № 6. С. 31-36.12. Отчет по хардбендингу / В.А.Садовников, И.О. Фомин, М.А. Ломпас, В.Л. Федорова,К.С. Федоров // ROGTEC. Российские нефтегазовые технологии. 2017. № 49. С. 12-26.13. Федорова Л.В. Увеличение износостойкости резьбового соединения бурильных труб поверхностной электромеханической закалкой / Л.В.Федорова, В.М. Воронина, С.Ю. Иванова // Записки Горного института. 2017. Т. 226. С. 457-462.14. ЭМО для повышения надежности машин / К.С. Федоров, В.Л. Федорова, В.М. Власов, М.А. Ломпас,С.Ю. Иванова, В.А. Садовников // РИТМ. 2017. № 4. С. 97-99.15. Increaseofwearresistanceofthedrillpipethreadconnectionbyelectromechanicalsurfacehardening / K.S. Fedorov, V.M. Voronina,S.Yu. Ivanova, V.L. Fedorova // InternationalJournalofAppliedEngineeringResearch. 2017. Vol. 12. № 18.