- Tytuł:
-
The advantage of composite materials used in downhole cutting tools
Zalety materiałów kompozytowych stosowanych w otworowych narzędziach skrawających - Autorzy:
-
Mustafayev, Amir G.
Nasirov, Chingiz R. - Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/31348317.pdf
- Data publikacji:
- 2024
- Wydawca:
- Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
- Tematy:
-
composite material
finite elements
stress-deformation state
cutting-chopping destructive tools
materiał kompozytowy
elementy skończone
stan naprężenie-odkształcenie
tnąco-skrawające narzędzia niszczące - Opis:
-
One of the important reserves for the growth of oil and gas production is the acceleration of emergency recovery work in production and exploration wells at minimal cost. A significant amount of work in downhole conditions is performed using downhole destructive and cutting tools. Each oil and gas producing country annually uses more than 100 standard sizes, thousands of cutting tool sets: downhole, annular, combined, pilot, internal and external pipe cutters, as well as reamers for cutting side “windows” in production strings. Therefore, the need for them is growing significantly every year. The conducted experiments show that during the operation of cutting tools, the working abrasive-cutting part of the tool wears out and collapses, but the body, other elements and the connecting thread remain suitable for further operation. Therefore, the restoration of working bodies, consisting of crushed particles of used borehole cutting tools, is an urgent scientific and technical task for the oil and gas industry. When repairing oil and gas wells, as well as eliminating the most complex accidents, more than a hundred standard sizes of downhole cutting and destructive tools are used. Currently, an acute shortage of this equipment in oilfield facilities makes it necessary to reconsider the technologies for restoring downhole cutting and destructive tools and introduce them into production. The conducted studies show that there is not enough information about the thickness and height of the layers of the material applied to the damaged area of the cutting and destructive tool, as well as the information necessary for the optimal mode of its operation and its effectiveness after restoration. Composite materials are widely used in the preparation of cutting-chopping and destructive elements of oil-field tools and equipment used in the drilling, operation and repair of wells. In order to increase the cutting capacity of the cutting part of the tool, it is necessary to investigate the advantages of tungsten-carbide (TC) type composite materials compared to other materials and ensure their resistance to high temperatures. As a result of theoretical studies, the stress-deformation state of the contact areas of the composite elements, where the working areas of the cutting and destructive tools are reinforced, and the dependence of the productivity of the composite materials on the speed of transition to metal and the sizes of the composite grains were determined by using the finite element method (two-dimensional simplex elements).
Jedną z ważnych kwestii wpływających na wzrost wydobycia ropy naftowej i gazu ziemnego jest przyspieszenie awaryjnych prac naprawczych w odwiertach eksploatacyjnych przy minimalnych kosztach. Znacząca ilość pracy w warunkach wgłębnych w otworach wykonywana jest z zastosowaniem otworowych narzędzi niszczących i skrawających. Każdy kraj produkujący ropę i gaz rocznie stosuje ponad sto standardowych rozmiarów zestawów tysięcy narzędzi skrawających: otworowych, pierścieniowych, łączonych, pilotażowych, wewnętrznych i zewnętrznych przecinaków do rur, jak również rozwiertaki do wycinania „okien” bocznych w rurach eksploatacyjnych. Tym samym każdego roku zapotrzebowanie na te narzędzia znacząco wzrasta. Przeprowadzone doświadczenia pokazują, że podczas pracy narzędzi skrawających część robocza ścierająco-tnąca narzędzia zużywa sie i zapada, lecz korpus, inne elementy i gwint łączący pozostają odpowiednie do dalszej pracy. Tym samym, odbudowa korpusów roboczych, składających się ze zmiażdżonych cząstek zużytych otworowych narzędzi skrawających, jest pilnym zadaniem badawczym i technicznym dla przemysłu ropno-gazowego. Podczas naprawy odwiertów ropnych i gazowych oraz likwidacji najbardziej skomplikowanych awarii stosuje się ponad sto standardowych rozmiarów otworowych narzędzi skrawających i niszczących. Obecnie poważny niedobór tego sprzętu na złożach ropy naftowej wymusza konieczność ponownego rozważenia technologii dla naprawy otworowych narzędzi skrawających i niszczących oraz wprowadzania ich do produkcji. Przeprowadzone badania pokazują, że brak jest wystarczających informacji o grubości i wysokości warstw materiału nakładanych na uszkodzoną powierzchnię narzędzia skrawającego i niszczącego, oraz informacji koniecznych dla optymalnego trybu jego pracy i jej skuteczności po renowacji. Materiały kompozytowe są szeroko stosowane w przygotowywaniu elementów tnąco-skrawających i niszczących dla narzędzi naftowych i sprzętu stosowanego przy wierceniu, pracy i naprawie odwiertów. W celu zwiększenia wydajności cięcia części tnącej narzędzia konieczne jest zbadanie zalet materiałów kompozytowych typu węglik wolframu (TC) w porównaniu z innymi materiałami, oraz zapewnienie ich odporności na wysokie temperatury. W wyniku badań teoretycznych określono stan naprężeniowo-odkształceniowy obszarów styku elementów kompozytowych, w których wzmocnione są obszary robocze narzędzi skrawających i niszczących oraz zależność wydajności materiałów kompozytowych od prędkości przejścia w metal i rozmiarów ziaren kompozytowych metodą elementów skończonych (dwuwymiarowe elementy sympleksowe). - Źródło:
-
Nafta-Gaz; 2024, 80, 1; 19-29
0867-8871 - Pojawia się w:
- Nafta-Gaz
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł