Ремонтно-відновлювальне наплавлення бурових труб для снарядів із зйомним керноприймачем
Автор: Кміть Віталій Васильович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Технології та устаткування зварювання
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2023-2024 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Впровадження в Україні нових свердловин та розвиток існуючих постійно супроводжується із виконанням нових геологорозвідувальних бурінь. В такому випадку застосування бурових труб колонкових доліт (снарядів) із зйомним керноприймачем дають змогу суттєво збільшити швидкість буріння свердловини. При цьому забезпечується необхідна інформація про пластові породи та їхні розміри. Застосування бурових труб для снарядів із зйомник керноприймачем (СЗК) дає змогу підвищити міцність стінок свердловини за рахунок зменшення підіймально-опускальних операцій. Також зростає продуктивність буріння, зменшується час робіт, зростає економічна складова процесу [1, 2]. Умови експлуатації бурового інструменту та супутнього обладнання є достатньо складними. Сюди слід віднести значні знакозмінні навантаження кручення, які супроводжуються прикладеними статичними осьовими зусиллями від ваги труб та інструменту. Наявність інтенсивного ударно-абразивного зношування у поєднанні із корозійним агресивним середовищем. Окремо слід виділити підвищенні температури в зоні буріння свердловини та ймовірні згинні навантаження внаслідок непрогнозованого викривлення свердловини при бурінні. Тому елементи бурового інструменту інтенсивно зношуються та потребують періодичної заміни. Відомо [1 – 3], що близько 50 % усіх аварійних ситуацій локалізована саме в бурових трубах та їх елементах. Проведений в роботі аналіз показав, що бурові труби СЗК характеризуються підвищеними міцнісними характеристиками основного матеріалу та стоншеними стінками. При цьому особливість їхньої експлуатації, наявність в середині рухомого дернознімача, зумовлює особливі вимоги щодо геометрії бурових труб СЗК [1, 2]. При цьому використовуються різноманітні методики класифікації труб за наявними дефектами. Це дає змогу подовжити термін використання бурових труб СЗК за рахунок регламентації умов експлуатації. Тому важливим є розроблення методів усунення дефектів труб СЗК після тривалої експлуатації. Це дає змогу забезпечення подовження робочих параметрів труб та значну економію процесу геологорозвідувального буріння. В роботі визначено та проаналізовано технічні вимоги до бурових труб СЗК. Показано, що конструкцію труб доцільно віднести до обмежено технологічних з точки зору застосування ремонтно-наплавлювальних робіт. Використання високоміцного легованого основного матеріалу зумовлює необхідність врахування утворення структур гартування при наплавлювальних роботах. Також застосовуваний матеріал бурових труб СЗК дуже залежить від впливу термічного циклу наплавлення [4]. Проведений в роботі аналіз існуючих в промисловості способів відновлення для застосування при ремонту зношених бурових труб СЗК показав, що дугові методи призводять до збільшеного проплавлення та можуть призводити до пропалів. На основі доступних даних проведено порівняльний аналіз розподілу залишкових повздовжніх напружень при наплавленні валика на пластину плазмовим способом, ручним дуговим та в середовищі захисних газів [5]. Вивчалися показники міцності за втомного навантаження при застосуванні різних способів. Найбільш доцільним вважаємо є дугове плазмове наплавлення з струмоведучим електродним дротом. Виконано аналіз геометричних параметрів наплавленого плазмовим способом відновлюваного валика зношеної поверхні бурових труб СЗК. Проведено встановлення параметрів режиму плазмового наплавлення та розрахунок геометричних розмірів валиків. Показано доцільність використання в якості регулювального параметру швидкості наплавлення. Досліджено зміну погонної енергії наплавлення в залежності від застосовуваних швидкостей наплавлення. Виконано схематизацію теплових умов наплавлювального процесу для випадку плазмової дуги із струмоведучим електродом. Досліджено умови тепловідведення в основний метал вкладеного тепла при плазмовому наплавленні без поперечних коливань та при поперечних коливаннях пальника. Виконано вибір наплавлювального електродного дроту із врахуванням особливостей експлуатації бурових труб СЗК. Проведено розрахунок хімічного складу та встановлення структурного складу наплавленого металу за діаграмою Шеффлера. Розроблено технологічні рекомендації щодо відновлення зношеної поверхні бурових труб СЗК за допомогою плазмового наплавлення з струмоведучим електродним дротом відповідно до встановлених параметрів режиму та наплавлювальних матеріалів. Об’єкт досліджень – бурові труби колонкових долот (снарядів) із зйомним керноприймачем. Предмет досліджень – зношена поверхня бурових труб снарядів із зйомним керноприймачем (СЗК). Мета досліджень – дослідження особливостей технології наплавлення зношеної поверхні бурових труб СЗК. Ключові слова – бурові труби, колонкові долота, снаряди із зйомним керноприймачем, плазмове наплавлення, параметри режиму плазмового наплавлення, техніка наплавлення, структура наплавленого з’єднання. Перелік використаних літературних джерел. 1. Судаков А. К., Коровяка Є. А., Максимович О. В., Расцвєтаєв В. О., Дзюбик А. Р., Калюжна Т. М., Войтович А. А., Яворська В. В. (2023) Основи нафтогазової справи: підручник. Львів: «Сполом» 2. Судаков А. К., Дзюбик А. Р., Кузін Ю. Л., Назар І. Б., Судакова Д. А. (2019) Ізоляція поглинаючих горизонтів бурових свердловин термопластичними матеріалами: монографія. Дрогобич: «Посвіт» 3. Dzyubyk A., Dzyubyk L., Shpak B. (2022) Strengthening and reconstructionof drilling core pipe for engineeringand geological exploration Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. 8 51–58 4. Дзюбик А. Р., Хомич І. Б. (2018) Метали та зварювання в будівництві: навч. посібник. Львів, Дрогобич: «Посвіт» 5. Гладкий П.В., Переплетчиков Е.Ф., Рябцев И.А. (2007) Плазменная наплавка Киев: «Экотехнология»