Портал освітньо-інформаційних послуг «Студентська консультація»

  
Телефон +3 8(066) 185-39-18
Телефон +3 8(093) 202-63-01
 (093) 202-63-01
 studscon@gmail.com
 facebook.com/studcons

<script>

  (function(i,s,o,g,r,a,m){i['GoogleAnalyticsObject']=r;i[r]=i[r]||function(){

  (i[r].q=i[r].q||[]).push(arguments)},i[r].l=1*new Date();a=s.createElement(o),

  m=s.getElementsByTagName(o)[0];a.async=1;a.src=g;m.parentNode.insertBefore(a,m)

  })(window,document,'script','//www.google-analytics.com/analytics.js','ga');

 

  ga('create', 'UA-53007750-1', 'auto');

  ga('send', 'pageview');

 

</script>

Втомні властивості бурильних труб при екстремальних режимах буріння свердловин

Предмет: 
Тип роботи: 
Автореферат
К-сть сторінок: 
29
Мова: 
Українська
Оцінка: 

деформованих зразках – 98 МПа•м1/2.

Результати випробувань на циклічну тріщиностійкість показали, що для діапазону високих значень К = 20…25 МПа•м1/2 попереднє оброблювання пластичним деформуванням практично не впливає на циклічну тріщиностійкість сталі. З пониженням рівня циклічного навантаження стає відчутним позитивний ефект обробки матеріалу. Він збільшується із зменшенням К і максимально проявляється на припороговій ділянці навантаження. Так пороговий рівень розмаху КІН Кth зростає від 4, 9 МПа•м1/2 для сталі у вихідному стані до 7, 3 МПа•м1/2 для пластично деформованих зразків. Цей вплив зумовлений виключно зміною закриття втомної тріщини.
Приведені результати вказують на важливість урахування впливу ППД на статичну та циклічну тріщиностійкість бурильних колон. З іншого боку, необхідно рахуватися із можливим наводнюванням матеріалу в робочих середовищах, передовсім у місцях концентрації напружень, що може додатково негативно вплинути на короткочасну і втомну тріщиностійкість і тим самим тримкість бурильних колон.
Попереднє електролітичне наводнювання суттєво понизило короткочасну тріщиностійкість сталі. Її значення (52 МПа•м1/2) порівняно з Кс сталі у вихідному стані (114 МПа•м1/2) зменшилось у двічі. Ще більше падіння Кс (від 98 до 29 МПа•м1/2) зафіксовано в попередньо деформованих зразків, незважаючи на і так нижчу тріщиностійкість деформованої сталі проти вихідного стану. Якщо ж брати до уваги сумарний вплив ППД та наводнювання, то ці чинники практично в чотири рази зменшують короткочасну тріщиностійкість сталі бурильної колони. Крім того перехід від руйнування в умовах плоского напруженого стану до руйнування за плоскої деформації свідчить про сильну окрихчувальну дію ППД і водню. Отриманий результат дозволяє прогнозувати додаткове зниження утримувальної здатності елементів бурильної колони із тріщиноподібними дефектами, якщо вони знаходяться в матеріалі, який внаслідок одноразового перевантаження вичерпав певну частину запасу пластичності.
Дослідження росту втомних тріщин виявили різкий вплив наводнювання і за характером, і за інтенсивністю. Він залежить від частоти та розмаху циклічного навантаження, а також стану матеріалу (вихідний чи після ППД). Наводнювання вихідного матеріалу (рис. 2 а) мало позначається на кінетиці руйнування, хоч припороговий ріст тріщин дещо сповільнюється в разі високої частоти і пришвидшується за більших К і нижчої частоти навантаження.
Попередньо деформований матеріал виявився набагато чутливішим до наводнювання (рис. 2 б). Звертає на себе увагу сильна частотна залежність кінетики руйнування під підвищеним навантаженням: нижній частоті відповідає більша швидкість росту тріщини. Зареєстрований різкий стрибок швидкості в середньоамплітудній ділянці діаграм відбиває, очевидно, схильність матеріалу до водневого розтріскування під циклічним навантаженням. Розмах К, який відповідає стрімкому пришвидшенню, залежить від частоти навантаження і мінімальний (13 МПа•м1/2) за найменшої частоти 0, 3 Гц (крива 4). На припорогових К наводнювання не впливає негативно, якщо частота циклічного навантаження висока.
Оцінивши закриття втомних тріщин, яке властиве насамперед низьким значенням К установили його істотний вплив на кінетику руйнування досліджуваної сталі у вихідному стані (рис. 2 а, криві 1,  ). Так, ефективний пороговий розмах Кth eff  3 МПа•м1/2 проти номінального Кth  5 МПа•м1/2. ППД практично не відбивається на швидкості втомного росту тріщини за даного ефективного розмаху Кeff. Отже, відповідальне за позитивний вплив ППД на циклічну тріщиностійкість сталі саме закриття тріщини.
Наводнювання матеріалу у вихідному стані по суті не міняє швидкості припорогового втомного росту тріщин за високочастотного навантаження (рис. 2 а, крива  ), якщо результати зобразити залежно від ефективного розмаху Кeff. Тобто наявність водню не позначається на здатності матеріалу попереду вершини тріщини протидіяти деформуванню та руйнуванню. А спостережений раніше деякий позитивний вплив наводнювання на швидкість росту тріщин, коли К  Кth (рис. 2 а, криві 1, 2), зумовлений зростанням закриття втомної тріщини.
Наводнювання попередньо деформованого матеріалу не суттєво зсунуло припорогову ділянку діаграми dl/dN – Кeff в бік вищих швидкостей росту тріщини (рис. 2 б, криві  ,  ), тобто дещо полегшує руйнування. В результаті зазначена раніше відсутність такого впливу на ріст тріщин біля порогу Кth спричинена деяким зростанням ефекту закриття тріщини. Таким чином, пластично деформований матеріал схильний до водневого окрихчення навіть в умовах високочастотного навантаження в припороговій ділянці діаграми, що нівелюється інтенсифікацією закриття тріщини, тобто ослабленням деформування матеріалу біля її вершини. За підвищених К, коли з закриттям можна не рахуватися, водневе окрихчення виражене яскравіше. Крім того, тут чітко виявляється схильність наводненого матеріалу до водневого розтріскування.
В роботах Гладкого Я. М. запропонована формула для визначення середньої швидкості зношування інструментальних матеріалів за параметрами КДВР. Розрахунки, проведені за даною формулою, показали, що інтенсивність зношування сталі 40ХН, відпущеної при 660К, при різних значеннях контактних тисків суттєво нижча, ніж відпущеної при 760К. Це ще раз підтверджує перевагу запропонованої в попередньому розділі термічної обробки перед заводським технологічним процесом.
КДВР, побудовані за результатами втомних випробувань циліндричних зразків з титанового спллаву ВТ1-0 методом маркування, показали, що довговічність титанових зразків з тріщинами вздовж волокна майже в п’ять раз вища, ніж в зразках з тріщинами впоперек волокна (явище “зворотньої” анізотропії). Цим пояснюється низька корозійно-втомна міцність титанових бурильних труб. Ріст тріщин у воді полегшується. Для титанових сплавів останнє обгрунтовується з позиції водневої концепції впливу води.
П’ятий розділ присвячений оцінці працездатності бурильних труб за параметрами в’язкості руйнування. Останнім часом для встановлення конструктивної міцності бурильних труб все ширше використовуються методи і параметри механіки руйнування. Однак
Фото Капча