Ученые Оренбургского государственного университета разработали конструкцию облегченной бурильной трубы. Такие трубы требуются для поиска и разведки месторождений полезных ископаемых, характеризующихся большой глубиной залегания пород. Сотрудники НОЦ новых материалов и перспективных технологий ОГУ добились снижения веса бурильной колонны без ущерба для ее прочности.

Решение этой задачи имеет высокую актуальность. Сегодня во всем мире большое внимание уделяется бурению глубоких и сверхглубоких скважин с целью поиска и разведки глубокозалегающих месторождений полезных ископаемых. Работа в таких условиях сопряжена с необходимостью снижения веса бурильной колонны. При этом первостепенное значение приобретает обеспечение работоспособности и долговечности элементов колонн, ведь при таких глубинах их стоимость сопоставима со стоимостью всей установки.

Доцент кафедры материаловедения и технологии материалов ОГУ Елена Приймак и аспирант Елена Кузьмина смогли решить данную техническую задачу. Ученые рассмотрели возможность применения материалов более высокой прочности при уменьшении толщины стенки трубы. В таких обстоятельствах зона сварного соединения замковой части с телом трубы становится уязвимым местом конструкции, что требует научно обоснованного подхода к выбору материалов для данных элементов и технологии их соединения. В качестве такой технологии была использована ротационная сварка трением, эффективность которой давно доказана на примере производства менее ответственных конструкций бурильных труб. Облегченная конструкция потребовала более тщательного подхода к выбору параметров сварки, обеспечивающих равнопрочную конструкцию зоны сварного шва с телом трубы.

— Нам удалось оптимизировать параметры сварки трением. Учитывая, что колонна бурильных труб эксплуатируется в сложных условиях механического нагружения, сочетающих воздействие статических и циклических нагрузок, были проведены испытания на растяжение и усталостную прочность сварных соединений, полученных при различных режимах сварки. Полученные результаты были сопоставлены с данными подробных исследований микроструктуры зоны сварного шва и выявлены процессы, развивающиеся при сварке сталей в твердой фазе и обеспечивающие получение наиболее прочного соединения, — рассказала научный руководитель проекта Елена Приймак.

Работы были выполнены на базе научно-образовательного центра новых материалов и перспективных технологий ОГУ и акционерного общества «Завод бурового оборудования», заинтересованного в создании облегченных бурильных труб.

На основании результатов исследований на предприятии была изготовлена опытная партия труб для высокоскоростного алмазного бурения на твердые полезные ископаемые. Проведены их полевые испытания при бурении скважин глубиной до 2000 метров.

Положительные результаты испытаний позволили заводу бурового оборудования запустить новую продукцию в серийное производство. Облегченные бурильные трубы позволяют решать задачу импортозамещения и, как следствие, пользуются высоким спросом со стороны потребителей.

Проект реализован в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» (нацпроект «Наука и университеты»).

Фото Олега Дышлюка

Управление социальных коммуникаций и новых медиа

Ошибка в тексте? Выделите её и нажмите «Ctrl + Enter».