Неліктен вольфрам карбидті бұрғылау тістері ауыр жер жағдайларында ұзақ уақыт қызмет етеді

Қатты шындық: Неліктен дәстүрлі бұрғы тістері Абразивті және үзілісті тастарда бұзылады

Стандарттық бұрғылау тістері жиі флюнт немесе цементтелген тау жыныстары қабаттары көп, өте қатты қалыптасулар арқылы жұмыс істегенде толығымен бұзылады. Мәселе осы кішкентай флюнт бөлшектерінде: олар көпшілікке белгілі Моос шкаласы бойынша минералдың қаттылығында 7–9 дәрежеде орналасады. Бұл кішкентай бөлшектер микроскопиялық деңгейде құм қағазы сияқты әрекет етеді және Жоғары жылдамдықты болаттан (HSS) жасалған және әдеттегі құралдық болаттан жасалған тістерді күтілгенге қарағанда әлдеқайда тез тоздырады. Сахадағы есептерге сәйкес, осындай жағдайларда тозу үш есе тезірек жүреді, ал көптеген тістер 40 сағаттық жұмыстан кейін ғана өте нашар көрінеді. Ал осы тез бұзылуға не себеп болады? Шын мәнінде, кварц бөлшектері металдың жұмсағырақ бөліктеріне тұрып, тұрақты ойықтар қалдырады, олар соңында бүкіл құрылымды әлсіздетеді. Бұрғылау операторлары бұны бірнеше рет бақылаған, нәтижесінде күтпеген тоқтап қалу және қымбат тұратын ауыстырулар пайда болады.

Флюнті бар конгломераттар мен цементтелген қабаттарда тездетілген тозу үлгілері

Микроскопиялық талдау осы құрылымдарда үш басым ақаулық режімін көрсетеді:

• Бөлшек микроқалыпты кесу : Кремн сынықтары жұмыс циклына 0,20,5 мм тереңдіктегі өрнектерді қазып алады
• Қатты сынғыштық : Цементтелген қабаттар карбидті қосу шегінде сынықтарды тудырады
• Термиялық шару : 600°С-тан асатын сүріну температурасы болаттағы фазалық трансформацияларды тудырады

Бұл механизмдер тістердің өмір сүруін 68% қысқартады, бұл ISO 13314 қысымдық ақаулық сынақтарымен расталған гомогенді тау жыныстары бұрғылаумен салыстырғанда.

Циклдік әсерабразия синергиясы жағдайындағы HSS және құралдар сталы тістерінің шектеулері

Соққы күштері (≥ 15 кН) абразивті тозумен біріккенде, дәстүрлі тістер күрделі осалдықтарды көрсетеді:

Бұл синергия кобальт байланыстырғыштың вольфрам карбиді композиттерінде 40%-дан астам азаюы болған жағдайда, кернеу концентрациялану нүктелерінде тісшелердің ерте сынғыштығына әкеледі.

Вольфрам Карбидті бұрғылау тістері Тұрақтылық: Микроқұрылым қалай өнімділікті анықтайды

WC түйіршіктерінің өлшемі мен кобальт байланыстырғыштың мөлшері: Қаттылық (HRA 92–94) пен сынуға төзімділік (12 МПа·м) арасында тепе-теңдік орнату

Вольфрам карбиді (WC) құрғақ құрғақ тескіштерінің қаншалықты беріктігін анықтайтын негізгі фактор — олардың микроскопиялық деңгейде болатын құрылымы. Өндірушілер WC-ның кристалл өлшемін шамамен 1 микроннан кем болатындай етіп реттеп, оған шамамен 6–12 пайыз кобальт байланыстырғыш қосқанда, олар Роквелл А қаттылығы 92–94 аралығында болатын материал алады. Бұл іріктелген тәртіптегі құрылым трещиналардың тез таралуын тоқтатады, сонымен қатар сынуға төзімділігі 12 МПа·м½-тен асады. Тескіштер қиын жер жағдайларында жұмыс істеген кезде, осы кішкентай кристалдар тістің қайталанатын кернеуге ұшырағанда пайда болатын микротрещиналардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі. Сонымен қатар, иілгіш кобальт компоненті соққыдан туындайтын вибрацияны сіңіреді, сондықтан бүкіл тескіш қатты қиратылуға ұшырамайды. Сынақ зертханалары бұл барлық қасиеттердің қаншалықты жақсы жұмыс істейтінін ASTM B771 ығысу сынақтары арқылы бағалайды. Ең жақсы құрамдар нақты қолданыста мыңдаған кернеу циклдарынан кейін бетінде біркелкі тозу үлгілерін көрсетеді, ал бірнеше үлкен бөліктерінің ыдырап кетуін болдырмайды.

Қатты жер үшін оптималды 94/6 салмақ% WC/Co қатынасы: 6 ГПа қысу беріктігі және микроплугтауға төзімділік

Шынымен қиын бұрғылау жағдайларында 94/6 салмақтық пайызы вольфрам карбиді/кобальт қоспасы қатты механикалық артықшылықтар береді. Қысу беріктігі 6 ГПа-дан айтарлықтай асады, бұл қатты кремнийленген конгломерат қабаттары арқылы өткен кезде өте маңызды. Матрицада кобальт мөлшері аз болғандықтан, бұрғы тістері тастарға соғылған кезде пластикалық деформацияның пайда болу қаупі төмендейді, бірақ қоспа әлі де жақсы бекітілген қалады. Материалдар саласындағы мамандардың зерттеулері бұл нақты қоспа микропластикалық сызу тозуын қатты төмендететінін көрсетті. Олар осыны сканирлеуші электронды микроскоппен тексерді және кварц бай топырақта 120 сағат бойы үздіксіз жұмыс істегеннен кейін деформация тереңдігі 0,3 мм-ден төмен болатынын анықтады. Сонымен қатар, құрылымның серпімділік модулі 500 ГПа-дан асады, сондықтан кесу жетегінің қырлары пішінін тұрақты сақтайды. Бұл құралдың стандартты материалдар осындай жағдайларда тез тозып кеткен кезде де тұрақты жылдамдықпен кесуді жалғастыратынын білдіреді.

Шынайы әлемдегі растау: Ұзақ қызмет мерзімінің өріс жағдайларындағы дәлелдері

Материалдардың қандай жұмыс істейтінін көрсету туралы сөз болғанда, ештеңе әріптік сынақтардан асып түспейді. Мысалы, Ұлыбританиядағы соңғы инфрақұрылымдық жобада олар қатты цементтелген конгломерат тау жыныстары арқылы құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғақ құрғ......

Ұлыбритания инфрақұрылыс жобасы: цементтелген конгломератта HSS-пен салыстырғанда 3,2 есе ұзақ қызмет ету мерзімі (ISO 513 стандартына сай сынақтар)

Зерттеушілер бір жыл бойы құрамында кремнези көп тас тектес жыныстар арқылы жұмыс істейтін жабдықтардағы тозу процесін бақылады. Вольфрам карбидінен жасалған тістер 420 сағаттан кейін де пішіндерін жақсы сақтады, ал жоғары жылдамдықты болаттан (HSS) жасалған тістер осындай жағдайларда шамамен 130 сағаттан кейін ауыстырылуға тиіс болды. Сканирлеуші электронды микроскопия арқылы беттерді зерттегенде, бұл материалдар 60%-дан астам кварц құрамына ұшырағанына қарамастан, микроплантациядан туындаған зақымдану өте аз болды. Жетістікті дұрыс бағалау үшін зерттеу тобы өндірістік стандарт ISO 513 нұсқаулығына сәйкес уақыт өтуімен массаның азаюы мен кесу тиімділігін қарастырды. Бұл нәтижелер абразивті геологиялық қиындықтарға қарсы материалдардың ұзақтығында маңызды айырмашылықтар бар екендігін көрсетеді.

Сәтсіздік режимін талдау: аралас геологиялық орталарда басым тозу механизмдерін ажырату

Соққыға төзімсіздік пен әрлеуші тозу: гравий–сазды құмдағы тозған тістердің бетін электрондық сканерлік микроскопия (ЭСМ) арқылы зерттеу нәтижелері

Сканирлеуші электронды микроскопия арқылы вольфрам карбидті бұрғылау тістерін зерттегенде олар әртүрлі геологиялық жағдайларда, мысалы, құмтастар мен сазды құмдардың бірігіп келген аймақтарда жұмыс істеген кезде анық зақымдану белгілері байқалады. Құмды қабаттарды кварц бөлшектері бар кезде бұрғылағанда абразивті тозу — параллель микросызықтар түрінде пайда болады, бұл карбидтің шеттерін уақыт өте келе біртіндеп тозытырады. Алайда, құмтастарға қайталанып соғылу нәтижесінде тереңдегі микрожарықтар пайда болады, олар соңында түйіршікті ыдырауға әкеледі. Бұл жарықтар сканирлеуші электронды микроскопияның көлденең қимасында кернеу шоғырланатын нүктелерден тармақталып таралатын үлгілер түрінде көрінеді. Саяси сынақтарымыз сазды матрицалардың энергия ылғалды қабаттар арқылы құрғақ қабаттарға қарағанда өзгеше берілуі салдарынан соққылы зақымдану деңгейін шамамен 40 пайызға арттыратынын көрсетеді. Ал силикозды құмдар негізінен абразивті тозуға әкеледі. Осы әртүрлі зақымдану түрлерін түсіну инженерлерге нақты қолданыстар үшін дұрыс материалдарды таңдауға көмектеседі. Арнайы құрамдалған карбид маркаларын қолдану жоғары соққылы аймақтарда жарықтардың пайда болуын болдырмауға көмектеседі, ал тұтасынан тұқыр құрылымы бар материалдар абразивті күштерге қарсы тұрақтырақ болады. Материалдардың әртүрлі кернеулер әсерінен қалай зақымданатыны туралы осындай терең білім қиын бұрғылау ортасында құралдардың пайдалы қызмет ету мерзімін ұзартатын құралдардың конструкциясында маңызды жетістіктерге әкелді.

ЖИҚ (Жиі қойылатын сұрақтар)

Неге қалыпты бұрғылау тістері абразивті тастарда істен шығады? Қалыпты бұрғылау тістері абразивті тау жыныстарында жұмыс істеген кезде кремний бөлшектерінен тез тозу, беттік микротілу, хрупқыш сынғыштық және жылулық апаттар салдарынан істен шығады.

Вольфрам карбиді бұрғылау тістерінің өнімділігін қалай жақсартады? Вольфрам карбиді бұрғылау тістері белгілі WC түйіршіктерінің өлшемі мен кобальт байланыстырғышының мөлшерімен оптимизацияланған, олар жоғары қаттылыққа, сынғыштыққа төзімділікке және тозуға төзімділікке ие болып, қиын жағдайларда ұзақ уақыт жұмыс істеуге мүмкіндік береді.

Вольфрам карбиді бұрғылау тістерін өрісте қолданудың артықшылықтары қандай? Вольфрам карбиді бұрғылау тістері ұзақ қызмет мерзімін қамтамасыз етеді, бұл қатты геологиялық жағдайларда алмастыруларды және тоқтап қалуларды азайтады; бұл өрістегі сынақтар мен ISO стандарттарына сәйкестігі арқылы расталған.

Вольфрам карбиді бұрғылау тістерінде қандай істен шығу түрлері кең тараған? Сынақтың сәтсіздік тәртібіне соққылы усталу және әйнек тозуы жатады, олар SEM арқылы талдана алады, бұл әртүрлі геологиялық жағдайлар үшін сәйкес материалдарды түсіну мен таңдауға көмектеседі.