авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 | 2 ||

Повышение долговечности буровых шарошечных долот на основе совершенствования технологии сборки и упрочне­ния шарошек с твердосплавными зубками

-- [ Страница 3 ] --

При высокоскоростном детонационном напылении скорость движения напыляемого порошка составляет 6001000 м/с и более, что в 47 раз больше, чём при плазменном и газоплазменном методах напыления. Кроме того, введение в порошковый материал взрывчатого вещества приводит к дополнительному увеличению скорости движения частиц порошка до 15001900 м/с. Особенностью детонационного метода упрочнения является также возможность наносить тугоплавкие материалы на металлическую подложку без значительного её нагрева (не более 60°С), т.е. наносить покрытия на окончательно термообработанные шарошки после финишной механической обработки опор, а также после запрессовки зубков, не опасаясь изменения свойств структуры поверхностного слоя или снятия натяга зубков, что очень важно для существующей технологии производства шарошек.

Частицы порошка ускоряются и ударяются в шарошку, образуя пятно диаметром около 26 мм. Частота повторений может быть 220 циклов/с. Эта технология позволяет в 2,5 раза повысить твердость напыляемых поверхностей.

Для оценки кинетических параметров материала покрытия был применён новый склерометрический способ (патент РФ на изобретение № 2327137 // Кремлёв В.И. и др.). Практика показывает, что наиболее важной и достаточной оценкой сцепления покрытия является прочность на срез, определяемая по методике косого среза шлифа, выполненного под углом 35°.

Для этого выполнялось царапание косого шлифа с покрытием со стороны основы в сторону покрытия. При этом качество сцепления покрытия с основой определялось путём визуального контроля участка внедрения алмазного индентора в покрытие. При достаточной прочности покрытия на сдвиг в переходной зоне не должно наблюдаться сколов и отслаиваний покрытия от основного материала.

Отработка опытных партий буровых долот с высокоскоростным детонационным напылением поверхностей шарошек показала повышение стойкости твердосплавного вооружения на 4090%. С уменьшением возможности оголения зубков резко уменьшилась возможность их выпадения и сколов.

Совокупность полученных данных позволила рекомендовать разработанную технологию для высокоскоростного детонационного напыления покрытий на поверхности шарошек буровых долот после запрессовки твердосплавных зубков буровых долот в серийное производство.

В пятой главе представлены результаты внедрения разработанных технологий на повышение долговечности и эффективности буровых долот.

Для проведения эксплуатационных испытаний были выбраны два наиболее характерных представителя долот: малого диаметра 124,0АUL-LS51ХF-R866, широко применяемых для бурения хвостовиков боковых стволов горизонтальных скважин и долот основного размера 215,9VU-NLS43ZF-R206А для бурения эксплуатационных скважин в условиях Западной Сибири в ОАО «Сургутнефтегаз».

Опытные партии долот были изготовлены и собраны в соответствии с разработанными рекомендациями, которые предусматривали снижение максимальных напряжений и упругопластических деформаций в твердосплавных зубках и в корпусах шарошек, обеспечиваемое за счет оптимизации величины натяга зубков, закрепленных с использованием УЗК, а также нанесения на поверхности шарошек покрытий из твердого сплава высокоскоростным детонационным напылением.



Для обеспечения достоверности результатов все опытные и серийные долота прошли тщательный контроль выходных параметров. Испытания опытных и серийных долот проводились в сопоставимых условиях: в одних и тех же районах, интервалах бурения и аналогичными технологическими режимами, в соответствии с действующей типовой «Методикой государственных испытаний шарошечных долот» РД 39-07/01-002-89.

В геолого-технических условиях ОАО «Сургутнефтегаз» средние показатели работы опытных долот 124,0АUL-LS51ХF-R866 превышают показатели базовых серийных долот 124,0АUР-LS51Х-R498 по проходке в метрах на 41,7% и по стойкости в часах на 21,8%. Внешний осмотр отработанных опытных долот показал, что до 80% поверхности напыленного слоя сохранилось, оголения, выпадения оголенных зубков из гнёзд и трещины на шарошках отсутствовали. Для базовых серийных долот характерно значительное оголение зубков. Наблюдалось до 40% выпавших и сколотых зубков. Экономический эффект от внедрения этого нового долота составил 130 тыс. руб.

Испытания других опытных долот 215,9VU-NLS43ZF-R206А в сравнении с базовыми серийными долотами 215,9VU-NLS43Z-R206 проводились также в ОАО «Сургутнефтегаз» на площадях Западно-Сургутского, Русскинского и Конитлорского месторождений в интервале до 2100 м. Установлено, что средние показатели работы долот 215,9VU-NLS43ZF-R206А превышают показатели базовых серийных долот 215,9VU-NLS43Z-R206А по проходке в метрах на 20,0% и по стойкости в часах на 18,0%. Экономический эффект от внедрения этого нового долота составил 45 тыс. руб.

Основные результаты и выводы по работе

1. На базе КЭМ бурового долота разработана методика автоматизированного анализа НДС шарошек с применением компьютерной системы ANSYS, позволяющая проводить аналитические исследования на основе взаимодействия зубков шарошек с забоем скважины и получать реальные оценки НДС в зависимости от параметров запрессовки. Установлено, что увеличение величины натяга с 0,06 до 0,144 мм при запрессовке повышает НДС до 250%; увеличение расстояния с 2 до 8 мм между донышками гнёзд под зубки повышает НДС до 32,6%; увеличение диаметров зубков с 10 до 18 мм снижает НДС до 20,2%; дополнительное нагружение зубков при работе на забое увеличивает НДС до 27,5%. Эти данные необходимо учитывать при проектировании новых долот.

2. Предложены критерий трещиностойкости [тр] доп, определяемый по диаграмме растяжения натурных образцов и расчетный коэффициент трещинообразования тр, определяемый при моделировании совместного воздействия напряжений от запрессовки зубков и их внешней нагрузки. Соблюдение установленного соотношения [тр] доп тр позволяет контролировать трещиностойкость каждой поступившей на предприятие плавки стали перед запуском её в производство.

3. Предложена технология сборки шарошек с использованием 6 групп селекции зубков перед запрессовкой, что позволило за счет оптимизации величины натяга снизить НДС на венцах выпускаемых шарошек любого размера и добиться, чтобы средняя величина натяга ( Nср =0,10 мм, Nmin = 0.081 мм и Nmax =0,119 мм) для всех зубков гарантировала их надежное закрепление в течение всего периода бурения и, одновременно, обеспечивала снижение возможности трещинообразования.

4. Проведенными аналитическими и экспериментальными исследованиями влияния УЗК на параметры запрессовки с применением системы ANSYS установлено, что при запрессовке с применением УЗК интенсивность максимальных напряжений в зубке снижается с 1420 МПа до 1350 МПа (на 14%), в теле диска с 1350 МПа до 961 МПа (на 29%), контактное давление между зубком и диском с 2510 МПа до 2110 МПа (на 16%). Экспериментальные исследования запрессовки с УЗК показали, что усилия для запрессовки зубков снижаются с 34700 кН до 26000 кН (на 23.2%).

5. Предложена методика неразрушающего контроля напряжений в корпусе шарошки на базе эффекта Баркгаузена. С помощью цифрового анализатора «Rollscan-

200-1» подтверждено, что применение УЗК при запрессовке зубков снижает НДС корпуса шарошки до 30% по сравнению с обычной запрессовкой.

6. За счет применения высокоскоростного низкотемпературного детонационного напыления поверхностей шарошек твердым сплавом решена важная задача предотвращения оголения и вылета зубков при работе долот в абразивной среде. Твердость наружной поверхности шарошек возросла в 2,5 раза. Предложен новый способ контроля качества напыляемой поверхности. Эксплуатационные испытания показали, что стойкость зубков шарошек с напылением повысилась на 4090%.

7. Технико-экономический анализ технологий, внедренных в соответствии с рекомендациями, сделанными в диссертации, показал, что в промысловых условиях средняя проходка в метрах двух испытуемых опытных партий, наиболее часто применяемых буровиками типоразмеров долот, повысилась соответственно на 20 и 41%, а стойкость в часах на 18 и 21,8%. Это обеспечило получение экономического эффекта 45 тыс. и 130 тыс. руб. на долото.

НАУЧНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, включенных в перечень периодических изданий ВАК РФ:

  1. Кремлёв В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния при запрессовке твердосплавных элементов вооружения шарошки бурового долота/ В.И. Кремлёв, Н.В. Носов, Р.М. Богомолов, Л.В. Морозов//Вестн. СамГТУ. Серия «Технич. науки». Самара. 2005, вып.39. С.234-238.
  2. Кремлёв В.И. Автоматизированная система ультразвуковой запрессовки зубков шарошечных долот/В.И. Кремлёв, Н.В. Носов, Р.М. Богомолов, В.Г. Шуваев, В.А. Папшев// Журн. «Химическое и нефтегазовое машиностроение». М. 2007, №10. С.49-51.

Публикации в других изданиях:

3 Ибатуллин И.Д. Склерометрические испытания материалов буровых долот/И.Д. Ибатуллин,,А.В. Дынников, В.И. Кремлёв// Тр. Межд. интернет-конфер. «МИКМУС-2005» М.: ИМАШ РАН. С.17.

  1. Кремлёв В.И. Определение критерия трешиностойкости твердосплавных элементов вооружения шарошки бурового долота при моделировании процесса запрессовки/В.И. Кремлёв// Сб. «Актуальные проблемы современной науки». Тр. VI Межд. конфер. Повол. отд. Рос. инж. академии. Самара. 2005. ч. 4. С.32-35.
  2. Ибатуллин И.Д. Износостойкое покрытие на поверхности шарошки бурового долота/ И.Д. Ибатуллин, М.В. Ненашев, В.И. Кремлёв, И.В. Макейкин// Тр. XVI Межд. конфер/Самар. науч.. центр РАН. Самара. 2006. С.114.
  3. Кремлёв В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния шарошек при запрессовке твердосплавных зубков/ В.И. Кремлёв//Сб. «Высокие технологии в машиностроении». Матер, научи, техн. интернет-конфер. с межд. участием. Самара. СамГТУ. 2006. С468-469.
  4. Громаковский Д.Г. Устройство и методика испытаний материалов шарошечных долот методом склерометрии// Д.Г. Громаковский, И.Д. Ибатуллин, В.И. Кремлёв, Н.С. Нассиф//Федер. агент, по науке и инновац. Тр. Межд. науч-практ. шк.-конфер. М. 2006. т.2. С.102-103.
  5. Ибатуллин И.Д. Оборудование и методики испытаний элементов шарошечных буровых долот/ И.Д. Ибатуллин, Р.М. Богомолов, В.И. Кремлёв, Н.С Нассиф, СМ. Крылов// Тр. Межд. науч-практ. конфер. М.: Машиностроение. 2007. т.З. С.80-95.

9 Ибатуллин И.Д. Склерометр для оценки активационных параметров деформации и разрушения материалов. И.Д. Ибатуллин, Т.А. Тюрнина, Е.С Балашов, В.И. Кремлёв// Тр. Межд. Интернет конфер. «МИКМУС-2008» М: ИМАШ РАН. С.48.

  1. Ибатуллин И.Д., Кремлёв В.И., Богомолов Р.М., Нассиф Н.С. Способ оценки энергии активации разрушения материала поверхностного слоя//Патент РФ № 2327137. МПК GOIN 03/46. БИ №17.2008.
  2. Шуваев В.Г., Носов Н.В., Богомолов Р.М., Папшев В.А., Кремлёв В.И. Способ запрессовки твердосплавных зубков в корпус шарошки бурового долота.//Патент РФ № 2357848, МПК, В23Р 11/00, БИ № 16. 2009.

Тираж 100 экз. Заказ №____

Отпечатано на ризографе

Самарский государственный технический университет.

Отдел типографии и оперативной полиграфии

443100, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244



Pages:     | 1 | 2 ||
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.