Пермь, 22 дек - ИА Neftegaz.RU. Ученые из Пермского Политеха нашли способ повысить надежность оборудования для добычи нефти.
Об этом сообщила пресс-служба вуза.
Чтобы увеличить добычу нефти, сегодня используют различные технологии, в т.ч. гидравлический разрыв пласта.
В процессе гидроразрыва оборудование серьезно изнашивается.
Для упрочнения важных деталей используют электромеханическую обработку.
Исследователи из Пермского Политеха определили наиболее эффективные параметры этого процесса.
Это позволило в 2,5-3 раза повысить твердость поверхностного слоя детали.
Работа выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Результаты работы ученые опубликовали в сборнике материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика» (2022).
В исследовании приняли участие декан механико-технологического факультета Пермского Политеха, доктор технических наук М. Песин и аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Е. Макаренков.
Наземное оборудование включает насосные и пескосмесительные агрегаты для подготовки и закачки рабочих жидкостей, автоцистерны для их доставки, специальную обвязку устья скважины с оборудованием и другие емкости.
К подземным установкам относятся стальные насосно-компрессорные трубы, по которым течет жидкость для гидроразрыва, и уплотнители, разделяющие фильтровую зону скважины и ее верхнюю часть.
В качестве материала для образования трещин в породе также используют песок и другие материалы.
Ученые отмечают, что для разрушения оборудования при прокачивании материалов и жидкостей с механическими примесями есть 2 причины:
-
высокий уровень абразивного износа, при котором увеличиваются диаметр проходного канала трубы и технологического оборудования,
-
коррозия из-за использования жидкостей разрыва, воды, пен, соляной кислоты, углекислоты и других веществ. Под ее действием разрушаются даже стойкие стали. Смесь закачивают в скважину в большом количестве и под высоким давлением. Поэтому чаще всего разрушаются насосы высокого давления и их поршни, а также отверстия и резьба насосно-компрессорных труб.
Особая роль в повышении долговечности деталей отводится не качеству металла всего сечения изделия, а структурному состоянию и физико-механическим свойствам поверхностного слоя.
Именно поверхность определяет износостойкость, сопротивление материала разрушению, выносливость, стойкость к коррозии и другие характеристики.
Для увеличения устойчивости деталей применяют различные способы, в т.ч. химико-термическую обработку, лазерное и термодиффузионное упрочнение, а также отделочно-упрочняющую обработку за счет поверхностного пластического деформирования.
Одним из наиболее эффективных методов является электромеханическая обработка поверхности деталей с помощью концентрированных потоков энергии.
В результате комплексного воздействия электрического тока и поверхностного пластического деформирования деталь становится более прочной.
На глубине 0,2-0,3 мм ее твердость увеличивается в 3-4 раза.
На отдельных материалах на глубине 1-2 мм этот показатель повышается в 2-3 раза.
Это обеспечивает его сопротивление разрушению.
Технологичный метод позволяет не проводить дополнительную обработку деталей, повысить их стойкость к износу в 12 раз и увеличить выносливость до 200 %.
Ученые провели серию экспериментов по упрочнению деталей, результаты показали, что твердость поверхности образцов стала в 3-4 раза выше, по сравнению с базовыми параметрами.
До экспериментов твердость материала в сердцевине составляла 18-20 HRC, а после упрочнения - 48-68 HRC.
Результаты работы можно использовать в сфере производства и реновации оборудования для нефтехимической, машиностроительной и других отраслей промышленности, а также в области нефтедобычи, считают разработчики.
Автор: А. Шевченко
