Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

The advantage of composite materials used in downhole cutting tools

100%

Mustafayev A. G. , Nasirov C. R.

|

2024

|

tom R. 80, nr 1

19--29

EN

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).

PL

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).

2

Reductıon of thermal tensıons and temperatures formed ın the trıbonodes and surfaces of the equıpment and tools used ın well workover and restoratıon works

100%

Mustafayev A. G. , Nasirov C. R.

Nafta-Gaz

|

2023

|

tom R. 79, nr 10

661--669

EN

The maintenance of equipment and tools used in the workover of oil and gas wells depends on keeping them in good working condition, maintaining the reliability, strength, and temperature endurance of the tool. To restore wells after an accident and bring them back into operation, it is necessary to speed up the drilling and repair work by choosing the right repair equipment and following the existing rules and regulatory documents. The cutting elements of tools working under high pressure and loads are deformed, a tense situation is created in the cutting – a destruction zone and high temperatures (1000–1200°C) occur because of corrosion in the triboknots. The stress-deformation state in the cutting-destruction zone causes the formation of microcracks in the working area of the tool. Microcracks grow after a certain period. Cutting elements are quickly worn, in some cases break and fail quickly. Such cases affect the structural composition of the cutting elements, an increase in temperatures; as a result, riveting occurs. In order to keep the equipment and tools used in the repair in normal working condition, adjusting the mode parameters is one of the important requirements, in addition to taking special care of them. Optimum results obtained in repair and restoration depend on the efficiency of the cutting-destructive tool, longevity, material selection, construction manufacturing technologies, tools that meet modern requirements, dimensions, weight, and internal condition of the well being restored. It is necessary to keep the heat generated in the moving parts of the tool at the required level for the safe performance of restoration work. The thermal regime of cutting and rock-destroying tools depends on the physical-mechanical properties of the objects subjected to destruction, and the effect of thermomechanical stresses generated on the contact surfaces of the tool and the amount of heat released from the working surface. Studying the problems related to heat issues will ensure the temperature tolerance of not only the repair equipment, but also the equipment and tools used in other areas of the oil-field industry.

PL

Utrzymanie urządzeń i narzędzi używanych w rekonstrukcjach odwiertów ropy i gazu zależy od zachowania ich w stanie gotowości do pracy, niezawodności, wytrzymałości oraz trwałości temperaturowej narzędzia. Aby przywrócić odpowiedni stan odwiertów po awarii oraz ponownie rozpocząć ich eksploatację trzeba przyspieszyć prace wiertnicze i naprawy poprzez wybranie właściwych urządzeń naprawczych oraz przestrzeganie istniejących przepisów i dokumentów regulacyjnych. Elementy tnące narzędzi pracujących pod wysokim ciśnieniem i obciążeniami ulegają deformacji, wytwarza się sytuacja naprężenia w strefie tnąco-niszczącej i występują wysokie temperatury (1000–1200°C) w wyniku korozji w węzłach tarcia. Stan naprężenie-odkształcenie w strefie tnąco- -niszczącej powoduje tworzenie mikropęknięć w obszarze roboczym narzędzia. Mikropęknięcia propagują po pewnym czasie. Elementy tnące szybko się zużywają, w niektórych przypadkach szybko pękają i ulegają awarii. Takie przypadki wpływają na skład strukturalny elementów tnących, wzrost temperatury i w rezultacie następuje unieruchomienie. Aby utrzymywać urządzenia i narzędzia używane przy naprawie w normalnych warunkach roboczych, jednym z najważniejszych wymogów jest dostosowanie parametrów trybu pracy, oprócz objęcia ich specjalną uwagą. Dobre wyniki uzyskane w robotach naprawczych i renowacyjnych zależą od sprawności narzędzia tnąco-niszczącego, trwałości, doboru materiałów, technologii produkcji konstrukcji, narzędzia spełniającego nowoczesne wymagania, jego wymiarów, wagi oraz stanu wewnętrznego odwiertu podlegającego renowacji. Dla bezpiecznego wykonania prac renowacyjnych konieczne jest utrzymanie ciepła generowanego w częściach ruchomych narzędzia na wymaganym poziomie. Reżim cieplny narzędzi tnących i niszczących skałę zależy od właściwości fizyko-mechanicznych obiektów podlegających niszczeniu i efektu naprężeń termomechanicznych generowanych na powierzchniach kontaktowych narzędzia oraz od ilości ciepła uwolnionej z powierzchni roboczej. Badanie problemów związanych z zagadnieniami ciepła pozwoli na zapewnienie tolerancji temperaturowej nie tylko urządzenia naprawczego, ale również urządzeń i narzędzi używanych w innych dziedzinach przemysłu złóż ropy.

3

Improving the efficiency of the milling tool by reducing the temperature in the milling zone depending on the main mode parameters

80%

Mustafayev A. G. , Ismayilov M. , Salimli M. M. , Nasirov C. M.

Nafta-Gaz

|

2023

|

tom R. 79, nr 12

764--775

EN

Maintenance of equipment and tools used in the overhaul of oil and gas wells depends on the reliability and durability of the tool. The recovery process of damaged wells can be accelerated by choosing the right repair equipment and following the rules and regulations in force. Cutting equipment and tools operating under high pressure and load are deformed, in the cutting zone – dispersion, i.e., a tense situation is created, and as a result of corrosion in the tribonodes, high temperatures, such as 1000–1200°C, are observed. The stress-strain state created in the shear-disintegration zone causes the formation of microcracks in the working zone of the tool, which will grow over a certain period of time. Thus, the cutting elements wear out quickly, in some cases break and quickly fail. In this case, the structural composition of the cutting elements changes, and the structural lattice in metals is destroyed, resulting in riveting. To maintain the equipment and tools used in repairs in working order, one of the important conditions is their special care and adjustment of the mode parameters. This article discusses the increase in the efficiency of the milling tool with the use of cooling agents in the process of milling various metal objects left during accidents in the wellbore. To do this, experimental data were processed, based on regression analysis, mathematical formulas were obtained that describe the temperature process depending on various regime parameters of the grinding process, and their graphical dependences were plotted. A transition from linear regression to non-linear regression has been made. The results obtained make it possible to predict the classification and design schemes of borehole cutters and the choice of composite materials for reinforcing the cutting part.

PL

Konserwacja sprzętu i narzędzi stosowanych w naprawach odwiertów ropnych i gazowych zależy od niezawodności i trwałości narzędzia. Proces odzyskiwania uszkodzonych odwiertów może być przyspieszony poprzez wybór właściwego sprzętu naprawczego oraz przestrzeganie obowiązujących zasad i przepisów. Sprzęt tnący i narzędzia pracujące pod wysokim ciśnieniem i obciążeniem ulegają odkształceniu, w strefie cięcia powstaje dyspersja, tj. warunki naprężenia, a w efekcie korozji w węzłach tribologicznych pojawiają się wysokie temperatury rzędu 1000–1200°C. Stan naprężeń-odkształceń wytworzony w strefie ścinania-dezintegracji powoduje powstawanie w strefie pracy narzędzia mikrospękań, które w pewnym okresie czasu będą się rozwijać. Co za tym idzie, elementy tnące zużywają się szybko, a w niektórych przypadkach łamią się i szybko ulegają uszkodzeniu. W tym przypadku skład strukturalny elementów tnących zmienia się, a sieć strukturalna w metalach ulega zniszczeniu, co jest przyczyną nitowania. Aby utrzymać sprzęt i narzędzia stosowane w naprawach w stanie gotowości do pracy, jednym z istotnych warunków jest szczególne dbanie o nie i dostosowywanie parametrów trybu. Niniejszy artykuł omawia zwiększanie wydajności narzędzia frezującego przy zastosowaniu czynników chłodzących w procesie frezowania różnych obiektów metalowych pozostawionych podczas awarii w otworze wiertniczym. Aby to osiągnąć, przetworzono dane doświadczalne, a w oparciu o analizę regresji uzyskano wzory matematyczne, które opisują proces temperaturowy zależny od różnych parametrów reżimu procesu ścierania, zależności te przedstawione zostały również w formie graficznej. Wykonano przekształcenie z regresji liniowej na regresję nieliniową. Uzyskane wyniki umożliwiają przewidzenie klasyfikacji i schematów konstrukcji otworowych narzędzi tnących oraz wybór materiałów kompozytowych dla wzmocnienia części tnącej.