Молодой ученый из Оренбурга усовершенствовал оборудование для разведки и добычи нефти

Исследование аспиранта Аэрокосмического института Оренбургского государственного университета (ОГУ) Артема Атамашкина позволило местному предприятию перейти к производству бурильных труб более высокого уровня прочности.

<p>Аспирант Артем Атамашкин и руководитель проекта Елена Приймак</p>

Аспирант Артем Атамашкин, ставший победителем молодежного конкурса Российского фонда фундаментальных исследований, реализует свой проект по совершенствованию производства бурильных труб в лаборатории Аэрокосмического института ОГУ на базе Завода бурового оборудования. Предприятие заинтересовано в сотрудничестве с учеными, так как условия бурения с каждым годом усложняются в связи с освоением новых месторождений с большей, чем прежде, глубиной залегания пород.

<p>Зона сварного соединения — одно из наиболее уязвимых мест конструкции</p>

В настоящий момент фрагменты труб из среднеуглеродистых сталей соединяются ротационной сваркой трением, при которой материалы не плавятся, а соединяются между собой в твердой фазе. Как пояснила руководитель проекта, заведующая лабораторией металловедения и термической обработки Завода бурового оборудования Елена Приймак, на сегодня этот способ считается наиболее прогрессивным, он отличается высокой производительностью и технологичностью, экономичен и безопасен. Тем не менее, сварному соединению присущи градиентный характер структуры и остаточное напряжение, из-за которых чаще всего разрушается оборудование. Кроме того, толщина стенки бурильной трубы в зоне сварного соединения должна быть равна толщине стенки самой трубы, а это затрудняет создание прочной конструкции.

Мы начали с комплексного исследования механизма разрушения соединения при воздействии циклических нагрузок, которые возникают в процессе эксплуатации. Оно включает оптическую металлографию, электронную микроскопию, рентгеноструктурный анализ и механические испытания. Наша задача — выявить потенциально опасные зоны, где при многоцикловой усталости металла появляются и распространяются трещины, и установить влияние основных режимов сварки и дальнейшей термической обработки на прочность и долговечность соединений. В результате мы можем предложить наиболее рациональную технологию этого типа соединения
Артем Атамашкин, Аспирант Аэрокосмического института Оренбургского государственного университета

Новый метод позволяет соединить материалы, не свариваемые традиционным способом, например, легированные стали. В будущем оренбургские исследователи планируют тестировать алюминий и сталь.

Главный конструктор бюро по разработке бурового инструмента Егор Тулибаев убежден, что сейчас требуется повышать прочность бурового инструмента, так как осваиваются более глубокие скважины, и условия бурения становятся жестче.

<p>Задача исследователей — выявить потенциально опасные зоны в трубах, где образуются трещины</p>

В данных обстоятельствах, а также учитывая конструктивные особенности труб для геологоразведки (толщина стенки в зоне сварного соединения равна толщине стенки трубы), зона сварного соединения становится одним из наиболее уязвимых мест конструкции, что требует более пристального внимания. Нужны подробные исследования, направленные на выявление механизмов структурообразования в процессе ротационной сварки трением замковой части с телом трубы и механического поведения сварного соединения в условиях нагрузок, имитирующих эксплуатационные
Егор Тулибаев, Главный конструктор бюро по разработке бурового инструмента

Также главный конструктор считает важным для изучения вопрос усталостной прочности зоны сварного соединения.

При переходе к более прочной трубной заготовке нам необходимо понимание, насколько сварное соединение может сопротивляться воздействию циклических нагрузок, возникающих при эксплуатации бурильной колонны. В своей работе Артем Атамашкин провел испытания сварного шва на усталость, в комплексе с результатами подробных структурных исследований зоны сварного шва оценил факторы, которые влияют на усталостную прочность сварной конструкции. Полученные результаты позволили нам перейти к производству бурильных труб более высокого уровня прочности и удовлетворить спрос потребителей в данном рыночном сегменте
Егор Тулибаев, Главный конструктор бюро по разработке бурового инструмента

Подпишитесь на наш канал, чтобы не упускать новости науки. Важная информация есть в нашем Telegram.