Повышение эксплуатационной надежности бурильных труб из алюминиевых сплавов Д16 и 1953

• Автор: Швецов, Олег Викторович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание

Введение
ГЛАВА I. Анализ современного состояния материалов для изготовления буровых установок и бурильных труб в нефтегазодобывающей отрасли промышленности
1.1. Конструктивные и эксплуатационные особенности буровых установок и бурильных труб
1.1.1. Современные технологии бурения нефтяных скважин
1.1.2. Конструкции буровых колонн и условия эксплуатации бурильных труб
1.2. Характер эксплуатационных повреждений бурильных труб
и требования к материалам, применяемым для их изготовления
1.3. Металлические материалы, применяемые для изготовления бурильных труб
1.3.1. Традиционно применяемые материалы
1.3.2. Новые перспективные металлические материалы
для применения в нефтегазовой отрасли промышленности
1.4. Структура и свойства алюминиевых сплавов,
используемых в нефтегазодобывающей промышленности
1.4.1. Сплавы системы Al-Cu-Mg
1.4.2. Сплавы системы А1-2п-М§-Си
1.5. Способы повышения работоспособности бурильных труб
из сплавов на основе алюминия

1.6. Цель работы и постановка задач исследования
ГЛАВА II. Материал и методика исследования
2.1. Материал исследования 3
2.2. Обоснование выбора температурно-временной
области исследования
2.3. Термическая обработка
2.4. Изготовление и схема вырезки образцов для исследования
2.5. Исследование микроструктуры и фазового состава
2.6. Испытания механических свойств
2.7. Измерение электрохимического потенциала
2.8. Оценка коррозионной стойкости
ГЛАВА III. Анализ повреждений буровых труб после эксплуатации
3.1. Исследование структуры и свойств бурильных труб
из сплава Д16Т
3.2. Исследование структуры и свойств бурильных труб
из сплава 1953Т1
3.3. Заключение по главе III 66 ГЛАВА IV. Исследование влияния технологического нагрева
при изготовлении сборных бурильных труб на структуру и свойства алюминиевых сплавов Д16Т и 1953Т1
4.1. Изменение структуры и свойств сплава Д16Т после технологического нагрева
4.1.1. Структура и фазовый состав
4.1.2. Механические свойства

4.2. Изменение структуры и свойств сплава 1953Т1 после технологического нагрева
4.2.1. Структура и фазовый состав
4.2.2. Механические свойства
4.3. Заключение по главе IV
Г ЛАВА V. Исследование влияния параметров технологии изготовления и условий эксплуатации бурильных труб на структурную стабильность и изменение свойств алюминиевых сплавов Д16Т и 1953Т
5.1. Изменение структуры и свойств сплава Д16Т после технологического и эксплуатационного нагревов
5.1.1. Влияние технологического и последующего эксплуатационного нагревов на структуру и фазовый состав сплава
5.1.2. Влияние технологического и последующего эксплуатационного нагревов на механические свойства сплава
5.2. Изменение структуры и свойств сплава 1953Т1 после технологического и эксплуатационного нагревов
5.2.1. Влияние технологического и последующего эксплуатационного нагревов на структуру и фазовый состав сплава
5.2.2. Влияние технологического и последующего эксплуатационного нагревов на механические свойства сплава
5.3. Заключение по главе V
ГЛАВА VI. Исследование влияния коррозионно-активной среды

концентраторами напряжений. Сплавы данной группы обладают не только высокой статической прочностью, но удовлетворительными пластичностью, трещиностойкостью и сопротивлением малоцикловой усталости [50, 51, 53, 54]. Однако эти сплавы склонны к коррозии под напряжением и расслаивающей коррозии. Проблема повышения коррозионной стойкости может быть решена в результате применения такого двухступенчатого режима старения, в результате которого должна произойти коагуляция продуктов распада твердого раствора, однако нежелательным результатом этого является разупрочнение материала (на 10-15 %). В то же время, при такой термообработке полуфабрикатов возрастают значения характеристик вязкости разрушения и сопротивления развитию усталостной трещины.
Для отечественной промышленности разработаны и внедрены сплавы этой системы легирования марок В93, В95, В96. В международной классификации подобные сплавы обозначаются серией 7ХХХ: к наиболее известным относятся марки 7075, 7178, 7475.
1.5. Способы повышения работоспособности бурильных труб из сплавов на основе алюминия
Оценивая преимущества бурильных труб из алюминиевых сплавов по сравнению со стальными трубами, необходимо учитывать проблемы, возникающие при их использовании.
Особенностью изготовления бурильных труб является технологическая операция - горячая посадка замкового соединения, заключающаяся в следующем: к телу трубы с обоих концов с помощью резьбы при нагреве навинчиваются стальные замки [3, 16, 17, 38, 40]. Необходимость выполнения этой операции предъявляет высокие требования к теплостойкости алюминиевых сплавов. Технологический нагрев может приводить к разупрочнению материала бурильной трубы вблизи стального