Исследование влияния поверхностной пластической деформации материала бурильных труб на их технологические свойства

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью исследования влияния поверхностной пластической деформации бурильных труб на их технологические свойства, что позволит значительно сократить нерациональные материальные и энергетические затраты на проходку скважин, а также оптимизировать техникоэкономические показатели производства буровых работ. Цель: повышение производительности геологической разведки посредством оптимизации эксплуатационных характеристик бурильных труб. Объекты: буровая скважина, буровой снаряд, бурильная колонна, дробеударная обработка труб, поверхностная пластическая деформация. Методы: разработаны и изготовлены специализированные испытательные стенды для проведения экспериментальных исследований; обработка данных экспериментальных исследований произведена графоаналитическим методом. Результаты. Представлены результаты исследования влияния поверхностной пластической деформации, произведенной посредством дробеударной обработки поверхности материала бурильных труб, на их технологические свойства. Проведенные исследования показали значительное влияние поверхностной пластической деформации бурильных труб на их технологические свойства и эксплуатационные характеристики. В частности, было установлено, что микротрещины и прочие микродефекты могут привести к снижению прочности и усталостной выносливости трубы, а также к ухудшению ее коррозионной стойкости. Выводы. Оптимальной степенью покрытия поверхности бурильных труб ЛБТН-54 и СБТ-42, гарантирующей существенное улучшение их технологических свойств, является величина, близкая к 80 %. При оптимальной степени поверхностной пластической деформации материала бурильных труб ЛБТН-54 жесткость их поперечного сечения увеличивается в 1,8 раза; крутильная жесткость возрастает в 1,3 раза; демпфирующая способность повышается на 33 %, а амплитуда свободных колебаний уменьшается в среднем в 1,9 раза; затраты мощности на проворачивание их вокруг своей изогнутой оси увеличиваются на 15 %. При оптимальной степени поверхностной пластической деформации материала бурильных труб СБТ42 жесткость их поперечного сечения возрастает в 1,43 раза; крутильная жесткость увеличивается в 1,4 раза; демпфирующая способность повышается на 25 %, а амплитуда свободных колебаний уменьшается в среднем в 1,75 раза; затраты мощности на проворачивание вокруг своей изогнутой оси уменьшаются на 7 %. Поверхностная пластическая деформация материала бурильных труб ЛБТН-54 способствует расширению областей их работы в скважине в режиме прямой прецессии, обеспечивающей улучшение технико-экономических показателей бурения в сложных геологических условиях

Relevance. The need to study the effect of surface plastic deformation of drill pipes on their technological properties, which will significantly reduce the irrational material and energy costs of drilling wells, as well as optimize the technical and economic indicators of drilling operations. Aim. To increase the productivity of geological exploration by optimizing the operational characteristics of drill pipes. Objects. Drilling well, drilling shell, drill string, shot blasting of pipes, surface plastic deformation. Methods. Specialized test benches have been developed and manufactured for conducting experimental studies; processing of experimental research data was carried out by the graphoanalytic method. Results. The paper introduces the results of the study of the effect of surface plastic deformation produced by means of shot-impact treatment of the surface of the drill pipe material on their technological properties. The conducted studies shown a significant effect of surface plastic deformation of drill pipes on their technological properties and operational characteristics. In particular, it was found that microcracks and other microdefects can lead to a decrease in the strength and fatigue resistance of the pipe, as well as to a deterioration in its corrosion resistance. Conclusions. The optimal degree of surface coating of LBTN-54 and SBT-42 drill pipes, which guarantees a significant improvement in their technological properties, is close to 80%. With an optimal degree of surface plastic deformation of the material of LBTN-54 drill pipes the stiffness of their cross-section increases by 1.8 times; torsional stiffness grows by 1.3 times; damping capacity increases by 33%, and the amplitude of free vibrations decreases by an average of 1.9 times; power costs for turning them around their curved axis grow by 15%. At the optimal degree of surface plastic deformation of the SBT-42 drill pipe material the stiffness of their cross-section increases by 1.43 times; torsional stiffness grows by 1.4 times; damping capacity increases by 25%, and the amplitude of free vibrations decreases by an average of 1.75 times; power consumption for turning around its curved axis decreases by 7%. Surface plastic deformation of the LBTN-54 drill pipe material contributes to the expansion of the areas of their operation in the well in the mode of direct precession, which ensures the improvement of technical and economic indicators of drilling in difficult geological conditions