Підвищення довговічності елементів бурового обладнання на основі застосування модифікованих бурових розчинів - Автореферат

У складних умовах, з точки зору зношування, працюють елементи обладнання, що контактують з буровим розчином, крім цього ці ж елементи є найбільш відповідальними, а саме - бурове долото, колона бурильних труб, вертлюг, бурові та шламові насоси і т.д. Ці вчені зробили вагомий внесок в розвиток теорії і практики введення протизношувальних домішок у бурові розчини, проте і на сьогоднішній день багато проблем залишаються не вирішеними, кількість аварій, які повязані з низькими протизношувальними властивостями бурових розчинів постійно зростає. Поза увагою дослідників залишилися такі питання, як: можливість комплексного дослідження протизношувальних властивостей бурових розчинів з точки зору багатоваріантності процесів тертя, які проходять у різних типах вузлів насосно-циркуляційного комплексу бурової установки; велика номенклатура видів бурових розчинів вимагає з однієї сторони уніфікації, а з іншої - диференціації застосування різних видів протизношувальних домішок; деякі види бурових розчинів, а саме розчини на нафтовій основі використовуються взагалі без протизношувальних домішок; при дослідженнях протизношувальних домішок важливими є не тільки мастильні, а і протиприхоплювальні властивості бурових розчинів тощо. Підвищення довговічності деталей вузлів насосно-циркуляційного комплексу бурової установки, які працюють у середовищі бурового розчину, шляхом розробки нових і оптимізації застосування існуючих протизношувальних домішок до бурових розчинів різних типів. Визначити основні пари тертя насосно-циркуляційного комплексу, деталі яких піддаються зношуванню у середовищі бурових розчинів і виявити можливості по підвищенню їх довговічності.У першому розділі «Аналіз умов роботи і видів зношування основних деталей насосно-циркуляційного комплексу бурової установки» дається аналіз вітчизняних та зарубіжних досліджень зношування бурового обладнання, який дозволив виявити, що основними видами зношування для обладнання, яке працює в контакті з буровими розчинами: - для циліндро-поршневої групи і групи шток-ущільнення штока насоса - абразивне зношування при підвищеній температурі тертя; Не зважаючи на виявлену в результаті аналізу, широку номенклатуру технологічних, конструктивних та експлуатаційних методів підвищення зносостійкості елементів пар тертя вузлів бурового обладнання, встановлено, що підвищення протизношувальних властивостей бурового розчину дозволяє комплексно підвищити ресурс одразу всіх деталей бурового обладнання, які працюють у бурових розчинах. Тому нами введена нова класифікація бурових розчинів, в залежності від їх протизношувальних властивостей, яка включає в себе такі основні класи: вода і бурові розчини на водній основі (виключаючи обважнені і мінералізовані), які в загальному можна назвати власне глинистими; обважнені бурові розчини, які відрізняються підвищеним вмістом абразивних частинок; мінералізовані бурові розчини, які виділяються підвищеною активністю по відношенню до поверхні тертя; бурові розчини на нафтовій основі, які вирізняються підвищеними антифрикційними характеристиками. У другому розділі «Розробка експериментальної установки та методики обробки експериментальних даних для визначення протизношувальних властивостей бурових розчинів» встановлено, що оскільки бурові розчини повинні виконувати і інші функції, крім змащувальної (наприклад, винесення вибуреної породи, утримання стінок свердловини від обвалів та ін.) при визначенні даних властивостей обмеженням, крім окремо обумовлених випадків, повинна бути незмінність технологічних властивостей бурових розчинів. В результаті розгляду поверхонь тертя вузлів бурового обладнання і бурового розчину як термодинамічної системи вперше обґрунтована можливість застосування кількісної характеристики адсорбції з бурового розчину для визначення його протизношувальних властивостей, а саме: , (1) де - константа Генрі, яка дорівнює константі рівноваги компонента і в адсорбованому стані, і в стані розчину, виражена в одиницях адсорбції і концентрації (при Т = const) в так званій «області Генрі»;Визначення умов роботи деталей бурового обладнання у бурових розчинах дозволило удосконалити систему дослідження протизношувальних властивостей бурових розчинів. Виділення особливостей основних видів бурових розчинів за їх протизношувальними властивостями дозволило запропонувати для кожного виду ефективну протизношувальну мастильну домішку. Розроблено методику визначення протизношувальних властивостей бурових розчинів, яка включає випробування з моделюванням роботи: опори шарошкового долота (чотирикульковий прилад тертя); В результаті його застосування інтенсивність зношування елементів опори долота знижено на 25,3%, їх контактну витривалість на 29,2%, індекс задиру зріс з 13,2 Н до 23,6 Н, момент тертя бурильної колони по обсадній впав на 16%, зменшення небезпеки прихоплювання на 47%, довговічність елементів циліндро-поршневої групи збільшилась на 21% (при порівнянні з базовою мастильною домішкою). На основі кількісної і швидкісної характеристик адсорбції на

Основний зміст