Бурыльная труба для нафтавых свідравін — гэта інструмент для свідравання нафтавых радовішчаў і асноўны кампанент бурыльнай калоны для нафтавых свідравін. Яна выконвае ролю злучэння бурыльнай калоны, падачы раствора і перадачы крутоўнага моманту падчас свідравання. Падчас працы яна падвяргаецца складаным нагрузкам, такім як сціск, расцяжэнне, скрут і выгіб, а таксама моцнай вібрацыі і ўдарам. У цяперашні час бурыльныя трубы для нафтавых свідравін вырабляюцца з злучэнняў і карпусоў бурыльных труб, звараных трэннем, прычым зона зваркі лакальна загартоўваецца і адпускаецца пасля зваркі. Даследаванні паказалі, што найбольш распаўсюджанай з'явай з'яўляецца далікатнае разбурэнне пры нізкіх напружаннях у зоне зваркі бурыльных труб, і зона зваркі становіцца слабым месцам усёй бурыльнай трубы. Такім чынам, кантроль механічных уласцівасцей зоны зваркі з'яўляецца ключом да забеспячэння якасці бурыльнай трубы, а ўдарная вязкасць — ключавым паказчыкам для ацэнкі механічных уласцівасцей зоны зваркі бурыльнай трубы.
Па-першае, прычына аналізу ўдарнай глейкасці
За выключэннем некваліфікаванай ударнай вязкасці, іншыя механічныя ўласцівасці зварных узораў бурыльных труб адпавядаюць патрабаванням API SPEC 5DP:2009. Мікраструктура з абодвух бакоў шва ўяўляе сабой адпушчаны траастыт + невялікую колькасць ферыту, няма неадпушчанага мартэнсіту і грубай перагрэтай структуры, у зоне зваркі ёсць шмат неметалічных уключэнняў класа А, а дробная сістэма дасягае ўзроўню 1,5. Утрыманне фосфару і серы ў матэрыяле корпуса трубы нізкае, а ўзровень неметалічных уключэнняў таксама нізкі, але ўтрыманне серы ў матэрыяле злучэння бурыльных труб перавышае стандарт, з масавай доляй 0,016%, а грубая сістэма неметалічных уключэнняў класа А дасягае ўзроўню 2,0, і ўтрыманне адносна высокае. Дзякуючы макраскапічнаму і мікраскапічнаму аналізу разлому ўзору зварнога шва, атрыманага пры ўдарным зварванні, можна меркаваць, што ў месцы разлому прысутнічае шмат змешаных неметалічных уключэнняў FeS і MnS. З-за высокага ўтрымання неметалічных уключэнняў класа А ў месцы разлому ўзору, які падвяргаецца ўдару, парушаецца бесперапыннасць арганізацыі ў зоне зваркі. Пластычнасць і эластычнасць неметалічных уключэнняў вельмі адрозніваюцца ад такіх жа ў сталі. Неметалічныя ўключэнні не могуць пластычна дэфармавацца сінхронна са сталлю, таму вакол іх ствараецца ўсё большая канцэнтрацыя напружанняў, утвараючы слабую паверхню злучэння. Пры ўздзеянні ўдарнай сілы спачатку з'яўляюцца расколіны на слабай паверхні злучэння, а ў рэшце рэшт расколіны распаўсюджваюцца на паверхню зваркі, што прыводзіць да разбурэння ўзору. Такім чынам, высокае ўтрыманне неметалічных уключэнняў у зоне зваркі ўзору значна зніжае ўдарную вязкасць. Сера ў матэрыяле злучэння бурыльных труб утвараецца падчас працэсу плаўлення. Большая частка серных элементаў збіраецца ў групы на межах зерняў дендрытаў, утвараючы сульфіды. Сульфіды ў працэсе гарачай пракаткі лёгка дэфармуюцца, часта выцягваючыся ў выглядзе тонкіх верацяноў і размеркаваных у паласатай арганізацыі, што выклікае анізатрапію сталі. Падчас зваркі трэннем злучэнне бурыльнай трубы і корпус трубы зварваюцца пад высокай тэмпературай і высокім ціскам. З-за пластычнага цячэння металу на паверхні зваркі першапачатковы кірунак размеркавання сульфіду змяняецца з паралельнага восі злучэння бурыльнай трубы на паралельны кірунку зваркі, гэта значыць перпендыкулярны кірунку восі, таму сульфід размеркаваны ўздоўж шва.
З-за высокага ўтрымання неметалічных уключэнняў класа А ў зоне зваркі ўзору шва парушаецца бесперапыннасць арганізацыі, у выніку чаго ўдарная вязкасць не адпавядае патрабаванням API SPEC 5DP:2009, але трываласць на расцяжэнне дасягае 880 МПа. Звязаныя даследаванні паказваюць, што калі ўзор падвяргаецца расцяжэнню, расцяжэнне перпендыкулярнае паверхні зварнога шва і раўнамерна размяркоўваецца па ўсёй паверхні зварнога шва. Такім чынам, хуткасць распаўсюджвання расколіны, выкліканай неметалічнымі ўключэннямі, адносна павольная, але калі ўзор падвяргаецца ўдарнай сіле, паверхня зварнога шва падвяргаецца нераўнамернаму зрухаваму напружанню, і хуткасць распаўсюджвання расколіны, утворанай неметалічнымі ўключэннямі, адносна высокая. Такім чынам, дэфекты слабага злучэння, утвораныя неметалічнымі ўключэннямі, мала ўплываюць на трываласць зварнога шва на расцяжэнне, але аказваюць вялікі ўплыў на яго ўдарную вязкасць.
Па-другое, высновы і прапановы
(1) Ударная вязкасць зоны зваркі бурыльных труб нізкая і не адпавядае патрабаванням API SPEC5DP:2009. Гэта звязана з высокім утрыманнем неметалічных уключэнняў класа А ў зоне зваркі, што парушае цэласнасць структуры. Пры ўздзеянні ўдарнай сілы расколіны спачатку з'яўляюцца на слаба злучанай паверхні дэфекту, а затым хутка пашыраюцца і ў рэшце рэшт прыводзяць да разбурэння ўзору.
(2) Высокае ўтрыманне серы ў матэрыяле злучэння бурыльных труб і высокі ўзровень і ўтрыманне неметалічных уключэнняў класа А з'яўляюцца асноўнымі прычынамі вялікай колькасці дэфектаў неметалічных уключэнняў класа А ў зоне зваркі.
(3) Дэфекты слабага злучэння, утвораныя неметалічнымі ўключэннямі ў зоне зваркі, мала ўплываюць на трываласць на расцяжэнне, але аказваюць вялікі ўплыў на ўдарную вязкасць зварнога ўзору.
(4) Рэкамендуецца павялічыць кантроль на наяўнасць неметалічных уключэнняў пры паступленні злучэння бурыльных труб на завод, каб пераканацца, што чысціня матэрыялу злучэння бурыльных труб адпавядае патрабаванням, тым самым гарантуючы, што характарыстыкі зоны зваркі трэннем бурыльных труб адпавядаюць стандартным патрабаванням.
Час публікацыі: 15 кастрычніка 2024 г.