Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Платный доступ или доступ для подписчиков

Влияние масштабного фактора на циклическую прочность бурильных труб из алюминиевого сплава Д16Т и стали группы прочности G-105

С. Ю. Кондратьев, Б. С. Ермаков, О. В. Швецов, М. Я. Гельфгат

Аннотация


Исследовано влияние масштабного фактора на усталостные характеристики и механизмы разрушения бурильных труб из алюминиевого сплава Д16Т и стали G-105. Определены значения предела выносливости при многоцикловых испытаниях образцов и долговечности бурильных труб при натурных полномасштабных испытаниях обоих материалов. Установлено значительное снижение усталостных характеристик материалов при натурных испытаниях. Показано, что бурильные трубы из алюминиевых сплавов удовлетворяют требованиям, предъявляемым к трубам из стали группы прочности G-105 по API RP 7G и имеют существенное преимущество по удельным характеристикам перед стальными трубами.


Ключевые слова


бурильная труба; масштабный фактор; алюминиевый сплав Д16Т; сталь G-105; микроструктура; усталость; предел выносливости; удельная прочность; изгиб с вращением; усталостное разрушение

Полный текст:

PDF

Литература


Минина Е. В., Сергеев С. В. История развития бурения: музейный ракурс // Бурение и нефть. 2018. № 2. С. 56 – 60.

Иванова Т. Н., Красноперова С. А. Развитие технологий бурения недр // Управление техносферой: электрон. журнал. 2019. Т. 2, Вып. 1. С. 47 – 62.

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.)

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., 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, Is. 9 – 10. P. 526 – 532.)

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. 50 – 55.

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.

Plácido J. C. R., de Miranda P. E. V., Netto T. A. et al. Fatigue analysis of aluminum drill pipes // Mater. Res. 2005. V. 8, Is. 4. P. 409 – 415.

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.)

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. Art. 05003.

International Standard API RP 7G: Recommended Practice for Drill Stem Design and Operating Limits, Ed. 16. American Petroleum Institute, 1998. 146 p.

International Standard ISO 15546: 2011. Petroleum and Natural Gas Industries — Aluminium alloy Drill Pipe, Ed. 3. Technical Committee: ISO/TC 67. ICS: 75.180.10.77.150.10, 2011. 45 p.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.2.64-70

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025