CC BY
81
References
1. Chemistry of fats/ B.N. Tyutyunnikov, Z.I. Buhshtab, F.F. Gladkiy and etc. 3-е edition., processed and added. M.: Kolos, 1992. 448 p.
2. Nanodimentional structural part formation in high carbon steel by thermal and deformation processing / M.V. Chukin, A.G. Korchunov, G.S. Gun, M.A. Polyakova, N.V. Koptseva // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2013. № 5 (45). P. 33-35.
3. Metallurgy qualimetry theory design and development / G.S. Gun, G.Sh. Rubin, M.V. Chukin, I.G. Gun, I.U. Mezin, A.G. Korchunov // Vestnik of Nosov Magnitogorsk State Technical University. 2013. № 5 (45). P. 67-69.
4. Gun G.S., Chukin M.V., Rubin G.Sh. Quality management in Metalware production // Metallurgical processes and equipment. International scientific-technical and production journal. December 2013. No. 4(34). Pp. 106-112
5. Protypology - the new development stage of metalware production standardization / G.Sh. Rubin, M.A. Polyakova, M.V. Chukin, G.S. Gun / / Steel. 2013. No. 10. Pp. 84-87.
УДК 67.05+62
РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗДАЧИ ТРУБ
Безукладников А.И., Паршин С.В.
ГОУВПО «Уральский федералъныйуниверситет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина»
При добыче нефти могут возникать различные виды осложнений, например, повреждение бурильных колонн. При обнаружении проблемных зон при бурении для их ликвидации используют профильные перекрыватели. Они представляет собой двухканальные профильные трубы с цилиндрическими концами для присоединения башмака и с устройством для спуска перекрывателя в скважину.
Для профильных перекрывателей используют трубы длиной 8—10 м, изготовленные из стали марки 10 с толщиной стенки 5 мм.
На сегодняшний день существуют несколько способов раздачи профильных труб внутри скважины: раскатка их профилирующими роликами, раздача труб жидкостью высокого давления и раздача оправкой.
Раскатка представляет собой процесс, при котором ролики вращаются внутри трубы, постепенно увеличивая ее диаметр. К основным преимуществам этого метода можно отнести меньшие, по сравнению с раздачей оправкой, необходимые развиваемые инструментом усилия. Этот метод является хорошо изученным и широко применяется на практике.
При раздаче трубы жидкостью высокого давления в нее подается давление порядка 140-160 МПа, что ведет к деформации трубы и прилегании ее стенок к стенкам скважины, в которой она установлена.
Раздачу оправкой осуществляют протягиванием оправки большого диаметра через неподвижную трубу. Основным преимуществом данного метода, по сравнению с раскаткой, является более высокая производительность, достигаемая за счет меньшего количества необходимых проходов.
Оборудование для раздачи трубы определяет качество полученной трубы, а также определяет трудоемкость процесса. Далее рассмотрены некоторые виды оборудования, различающиеся способом, которым они раздают трубу (рис. 1, 2).
Устройство (см. рис. 1) включает в себя разъемный в поперечном сечении корпус, состоящий из верхней 1 и нижней 2 частей, с центральным каналом 3 и резьбами 4 и 5 для соединения со скважинным оборудованием. На наружной поверхности нижней части 2 корпуса
выполнены углубления 6, в которых на осях 7 установлены ролики 8, выполненные в виде расширяющихся последовательно снизу вверх бесступенчато друг над другом цилиндров с фасками 9. Оси 7 роликов 8 расположены параллельно или с небольшим отклонением от параллельности продольной геометрической оси корпуса и снабжены резьбами 10 и 11, выполненными на их концах.
Рис. 1. Устройство для раздачи профильных труб раскаткой
Рис. 2. Устройство для раздачи труб оправкой
При этом нижние концы с резьбами 10 ввинчены в соответствующие резьбы 12 нижней части 2 корпуса, а верхние - с резьбами 11 -расположены в дополнительных углублениях 13, выполненных в верхней части 1 корпуса, и прикреплены гайками 14 к ее перемычкам 15, расположенным между углублениями 6 нижней части 2 корпуса и дополнительными углублениями 13 в верхней его части 1. В перемычках 15 имеются отверстия 16, в которых расположены верхние концы осей 7.
Для восполнения ослабленной углублениями 6 прочности корпуса (1, 2) устройство снабжено втулками 17, входящими верхними торцами 18 в кольцевые проточки 19, выпол-
ненные в перемычках 15 верхней части 1 корпуса. Втулки 17 зафиксированы в верхней части 1 корпуса штифтами 20 и дополнительно служат опорной поверхностью для роликов 8, а также центрируют верхнюю 1 и нижнюю 2 части корпуса между собой и предотвращают проворот их относительно друг друга. Нижняя часть 2 корпуса имеет каналы 21 для промывки скважины и приспособление для отвинчивания башмака (не показан) от профильного пе-рекрывателя 22, состоящее из ключа 23 с торцевыми прорезями 24 и втулки 25 с разрезными пружинными кольцами 26.
Профильный перекрыватель, состоящий из шести лучевых профильных труб спускают в зону осложнения бурения скважины и расширяют до прижатия его стенок к стенкам скважины созданием внутреннего гидравлического давления. Затем с помощью резьбы верхней части корпуса устройство присоединяют к колонне бурильных труб и спускают в скважину. По достижении устройством верхнего конца профильного перекрывателя колонну бурильных труб начинают вращать при одновременном создании осевой нагрузки и промывки полости труб и устройства через центральный канал и промывочные каналы корпуса закачкой жидкости. В результате этого недожатые давлением участки профильных труб перекрывателя выправляются до плотного и герметичного прижатия всей наружной поверхности труб перекрывателя к стенкам скважины.
По окончании развальцовывания и отвинчивания башмака перекрывателя с помощью приспособления колонну бурильных труб с устройством поднимают из скважины [2].
Машина (см. рис. 2) осуществляет проталкивание конической оправки через трубу, установленную в скважине. Привод устройства проталкивания состоит из двух гидроцилиндров. Захват трубы осуществляется с помощью двух губок (4), которые прижимаются к трубе с помощью двух гидроцилиндров.
Установив проблемную зону в скважине, поврежденный участок расширяют в диаметре, затем к нему подводят профильную трубу. После этого проталкивающее устройство приводится в рабочее положение (части рамы (2) сводятся и закрепляются одна в другой). Подается давление на проталкивающие гидроцилиндры устройства (3), после чего они поднимают раму в верхнее положение. Подается давление на гидроцилиндры захвата, и они захватывают колонну. Начинается процесс раздачи трубы, который заключается в том, что устройство проталкивает «шток»(1) на один шаг. После чего захваты разжимаются, и рама вновь поднимается в верхнее положение. Цикл повторяется вновь, до полной раздачи трубы.
По окончанию раздачи устройство опускается в нижнее положение, давление на гидроцилиндры отключают и устройство разводят в нерабочее положение.
Значительных преимуществ различного рода можно добиться при использовании специальных способов приложения дополнительных нагрузок к трубе при раздаче. Так, для снижения усилия проталкивания конуса через профиль может быть использован способ, включающий дополнительную подачу внутрь профиля трубы жидкости высокого давления. При этом усилие проталкивания конуса значительно снижается, улучшаются условия трения на рабочей поверхности конуса. Последнее связано с тем, что профиль раздается до некого промежуточного положения при помощи одного только давления жидкости, а окончательная раздача и калибровка профиля производится конусом. В то же время значительного повышения поврежденности металла при раздаче конусом не происходит[2].
Большим резервом для повышения эффективности добычи нефти является увеличение срока службы скважин и ускорение в них восстановительных работ. Количество скважин возрастом более 10 лет составляет более 50 % от их общего числа и растет с каждым днем. В настоящее время продолжительность ремонта скважин нередко превышает время их строительства, именно поэтому уменьшение простоя скважин в ремонте является на сегодняшний день одним из важнейших вопросов для нефтедобывающей промышленности. Рассматриваемый в данной статье метод раздачи трубы оправкой может существенно сократить время
необходимое на раздачу профильного перекрывателя а значит и существенно снизить время, затрачиваемое на ремонт.
УДК 621.771.011
ИЗУЧЕНИЕ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ И РАЗРУШЕНИЯ МЕТАЛЛА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОВОЛОКИ РАЗЛИЧНЫМИ СПОСОБАМИ ОМД
Харитонов В.А., Таранин И.В.
ФГБОУВПО «Магнитогорский государственный техническийуниверситет им. Г.И. Носова»
Область применения того или иного способа обработки металлов давлением (ОМД) определяется его характеристиками, которые позволяют получать продукцию требуемого качества с минимально возможными затратами с учетом текущего уровня развития техники и технологий в целом. Применительно к технологическому процессу производства стальной проволоки наибольшее распространение, ввиду относительной простоты инструмента и оборудования, получил процесс волочения в монолитных волоках. К альтернативным способам ОМД, позволяющим получать длинномерные изделия холодной деформацией, относят протяжку (волочение в роликовых волоках), а также прокатку в двух- или многовалковых калибрах. Все эти способы относительно друг друга имеют преимущества и недостатки [1-3].
Одним из основных показателей эффективности и конкурентного преимущества того или иного способа ОМД является схема напряженного состояния, которая определяет технологическую деформируемость (разрушение) металла в процессе деформации или дальнейшей эксплуатации [3]. В настоящее время систематизированных исследований, направленных на изучение напряженного состояния металла при деформировании вышеперечисленными способами недостаточно. Процессы волочения и прокатки теоретически хорошо изучены, с точки зрения механики процесса и деформированного состояния металла. Оценка напряженного состояния металла при проектировании новых технологических процессов осуществляется с помощью аналитических формул [4, 5] и эмпирических коэффициентов. С развитием систем компьютерного моделирования, работающих на основе метода конечных элементов (программные комплексы DEFORM, ABAQUS, ANSYS, Q-FORM и др.), появились возможности для теоретического исследования всевозможных вариантов деформирования металла с минимальными трудозатратами. Оценить, как влияет способ подвода энергии в очаг деформации, форма инструмента и заготовки, структура очага деформации, контактные условия и другие факторы на напряженное состояние металла в процессе деформирования, можно с использованием прикладных программ, реализующих метод конечных элементов.
Целью данной работы является изучение напряженного состояния в очаге деформации и вероятности разрушения металла при производстве проволоки различными способами ОМД.
В качестве методики исследования использовался метод конечных элементов, реализованный в программном комплексе DEFORM-3D. При постановке моделируемых задач были приняты стандартные для DEFORM-3D допущения: рабочий инструмент рассматривался как абсолютно жесткое тело с постоянной температурой; прокатываемый материал считали однородным, изотропным; деформируемая среда - вязкопластическая; начальная температура заготовки - равномерная по сечению.
Моделировались задачи деформирования круглого профиля диаметром 16 мм за 2 прохода с суммарной вытяжкой 1,51-1,75. При этом рассматривались различные способы ОМД: волочение в монолитной волоке, протяжка в роликовых волоках, прокатка в двух- и
