Открытый доступ
Платный доступ или доступ для подписчиков
Перспективы применения бурильных труб из алюминиевого сплава 1953Т1 взамен стальных труб группы прочности G-105
Аннотация
Выполнены сравнительные испытания механических характеристик алюминиевых и стальных труб при статическом и циклическом нагружении. Определены пределы прочности и текучести, относительное удлинение, микротвердость и предел выносливости. Рассчитаны удельные статические и циклические прочностные характеристики. Проанализирован механизм усталостного разрушения бурильных труб из алюминиевого сплава 1953Т1 и стали G-105. Предел выносливости труб из сплава 1953Т1 и стали G-105 составляет 192 и 507 МПа, а отношение предела выносливости к пределу текучести — 32 и 66 % соответственно. Однако удельные прочностные характеристики при циклических нагрузках у алюминиевого сплава 1953Т1 находятся на одном уровне со сталью G-105, а при статических нагрузках — значительно их превышают. Это позволяет рекомендовать использование алюминиевых сплавов для изготовления бурильных труб взамен стальных в сложных условиях эксплуатации.
Ключевые слова
Литература
Фомин О. И. Усталостное разрушение бурильных труб, его прогнозирование и профилактика // Российские нефтегазовые технологии. Бурение. 2018. № 1. С. 16 – 29.
Argirov J., Yankova R., Antonov G. Study fatigue in materials of drill pipes // TEM Journal. 2016. V. 5, Is. 1. P. 5055.
Spasova D., Argirov Y., Atanasov N., Yankova R. Analysis of failure causes of S135 drill pipe // Materials Today: Proceedings. 2022. V. 59, Part 3. P. 1719 – 1725.
Zamani S. M., Hassanzadeh-Tabrizi S. A., Sharifi H. Failure analysis of drill pipe: A review // Eng. Fail. Anal. 2016. V. 59. P. 605 – 623.
Li F. P. Research on drill pipe’s fatigue life prediction based on reliability // Materials science forum. 2019. V. 944. P. 975 – 980.
Moradi S., Ranjbar K. Experimental and computational failure analysis of drillstrings // Eng. Fail. Anal. 2009. V. 16, Is. 3. P. 923 – 933.
Bert D., Storaune A., Zheng N. Case study: drillstring failure analysis and new deep-well guidelines lead to success // SPE Drilling and Completion. 2007. V. 24, Is. 4. Art. SPE-110708-MS.
Liu M., Luo Sh., Shen Y., Lin X.-Z. Corrosion fatigue crack propagation behavior of S135 high-strength drill pipe steel in H2S environment // Eng. Fail. Anal. 2019. V. 97. P. 493 – 505.
Han L., Liu M., Luo S. et al. Fatigue and corrosion fatigue behaviors of G105 and S135 high-strength drill pipe steels in air and H2S environment // Process Saf. Environ. Prot. 2019. V. 124, Is. 2. P. 63 – 74.
Luo S., Liu M., Lin X. Corrosion fatigue behavior of S135 high-strength drill pipe steel in a simulated marine environment // Werkst. Korros. 2019. V. 70, Is. 4. P. 688 – 697.
Cheng A., Chen N. An extended engineering critical assessment for corrosion fatigue of subsea pipeline steels // Eng. Fail. Anal. 2018. V. 84. P. 262 – 275.
ANSI/API Specification 5DP/ISO 11961. Washington, USA: Drill Pipe Standard API, 1st ed. API Publishing Services, 2009. 116 p.
ISO 15546:2011. Нефтегазовая промышленность. Бурильные трубы из алюминиевых сплавов. М.: ФГБУ Российский ин-т стандартизации, 2011. 52 с.
Кондратьев С. Ю., Зотов О. Г., Швецов О. В. Структурная стабильность и изменение свойств алюминиевых сплавов Д16 и 1953 в процессе изготовления и эксплуатации бурильных труб // МиТОМ. 2013. № 10(700). С. 15 – 21. (Kondrat’ev S. Yu., Zotov O. G., Shvetsov O. V. Structural stability and variation of properties of aluminum alloys D16 and 1953 inproduction and operation of drill pipes // Met. Sci. Heat Treat. 2014. V. 55, No. 9 – 10. P. 526 – 532.)
Швецов О. В., Алфимов А. Д., Ермаков Б. С., Кондратьев С. Ю. Влияние микроструктуры на характер разрушения и усталостные свойства бурильных труб из алюминиевых сплавов 1953Т1 и Д16Т // МиТОМ. 2024. № 3(825). С. 20 – 26.
Рублев С. С., Швецов О. В., Алфимов А. Д., Кондратьев С. Ю. Влияние эксплуатационных факторов на усталостное разрушение стальных бурильных труб // МиТОМ. 2023. № 2(812). С. 34 – 39. (Rublev S. S., Shvetsov O. V., Alfimov A. D., Kondrat’ev S. Yu. Effect of operating factors on fatigue fracture of steel drill pipes // Met. Sci. Heat Treat. 2023. V. 65, Is. 2. P. 94 – 100.)
Tikhonov V., Gelfgat M., Cheatham C., Adelman A. Comprehensive studies of aluminum alloys in drillpipe manufacturing // Paper presented at the IADC/SPE Drilling Conference and Exhibition, New Orleans, Louisiana, USA, February 2010. DOI: 10.2118/128328-MS
Кондратьев С. Ю., Швецов О. В. Технологические и эксплуатационные особенности бурильных труб из алюминиевых сплавов 2024 и 1953 // МиТОМ. 2018. № 1(751). С. 33 – 39. (Kondrat’ev S. Yu., Shvetsov O. V. Technological and operational features of drill pipes from aluminum alloys 2024 and 1953 // Met. Sci. Heat Treat. 2018. V. 60, Is. 1 – 2. P. 32 – 38.)
Kondrat’ev S., Shvetcov O. Real and imaginary obstacles of aluminum alloys application in petrochemical industry // METAL 2017. 26th International Conference on Metallurgy and Materials, Conference proceedings. TANGER Ltd., Ostrava, Czech Republic, EU. 1st Edition, 2018. P. 1481 – 1489.
Кондратьев С. Ю., Швецов О. В. Влияние высокотемпературных нагревов на структуру и свойства алюминиевых сплавов при изготовлении бурильных труб // МиТОМ. 2013. № 4(694). С. 24 – 30. (Kondrat’ev S. Yu., Shvetsov O. V. Effect of high-temperature heating on the structure and properties of aluminum alloys in the production of drill pipes // Met. Sci. Heat Treat. 2013. V. 55, Is. 3 – 4. P. 191 – 196.)
Терентьев В. Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. М.: Интермет Инжиниринг, 2002. 287 с.
Терентьев В. Ф. Усталость металлических материалов. М.: Наука. 2003. 254 с.
Shvetsov O. V., Kondrat’ev S. Y., Yakhimovich V. A., Kurakin M. K. Operational properties of drill pipes made of coated aluminum alloy 2024 // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2020. V. 889. 012021.
Shvetsov O., Kondrat’ev S. Performance of protective coatings for aluminum alloys in the operating conditions of Oil production equipment // E3S Web of Conferences. 2021. V. 225. 05003.
Кондратьев С. Ю., Альхименко А. А., Харьков А. А. и др. Критерии ускоренной оценки склонности трубных сталей к коррозионному растрескиванию в условиях нефтедобычи // МиТОМ. 2021. № 10(796). С. 16 – 22. (Kondrat’ev S. Yu., Al’khimenko A. A., Khar’kov A. A. et al. Criteria for accelerated estimation of susceptibility of pipe steels to corrosion cracking under oilfield conditions // Met. Sci. Heat Treat. 2022. V. 63, Is. 9 – 10. P. 533 – 539.)
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.7.31-35
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025