Применение нанопорошков металлов для модификации резьбовых смазок

Applications of metal nanopowders for the modification of thread lubricants

Tagir Fatkhutdinov

undergraduate department of drilling oil and gas wells, USPTU, Russia, Republic of Bashkortostan Ufa

Marat Yagudin

undergraduate department of drilling oil and gas wells, USPTU, Russia, Republic of Bashkortostan Ufa

Dinislam Galikeev

student, department of drilling oil and gas USPTU, Russia, Republic of Bashkortostan Ufa

Аннотация. В данной представлена разработка смазок для труб. Цель заключается в улучшении бурения скважин повышения долговечности и замковых соединений инструмента на исследования и разработки материала с высокими свойствами в широком диапазоне. Были основные требования к бурильной колонны в строительства скважины. Рассмотрена использования ультрадисперсных ков металлов, оксидов, как к резьбовой смазке, ее триботехнические характеристики. Методом был получен порошок, который был исследован фазовый и количественный состав. Разработана композиция резьбовой смазки с применением медного далее исследуемая рабочие характеристики. Исследования смазки проходили четырехшариковой машине (ЧШМ) и на измеряющем герметизирующие смазочных агентов. По экспериментальных исследований сделать заключение о что использование порошка положительно на рабочие смазочных агентов, долговечность и герметичность соединений, тем увеличивая срок всей колонны труб.

Abstract. The paper presents on research work of development of thread lubricant for drill pipes. The aim of work was a creation of the lubricant that increases durability of drill pipe threads. We were consider basic requirements for drill pipe assembly during oil and gas well building and application of transition metal powders as additive for a thread lubricant that improving work properties. By electrolysis method was synthesized a copper powder, which was further explored on the phase and quantitive composition. Was developed a using a powder composition of thread lubricant, which explored for work properties. The researches have passed on friction machine and hydraulic press, which measure sealing properties. By results of experiments, we can conclude that application of high dispersal copper powder have positive effects on thread’s work properties. The additive increases durability and impermeability of drill threads, thereby, increasing the working life of drill pipe assembly.

Ключевые слова: Колонна бурильных труб, резьбовые соединения, резьбовая смазка, медный порошок, фазовый состав, композиция смазки, четырехшариковая машина трения, гидропресс.

Keywords: Drill pipe assembly, thread, thread lubricant, copper powder, phase composition, friction machine, lubricant composition, hydraulic press.

В процессе скважин бурильная подвергается в основном растяжению-сжатию, кручению, изгиба, на воздействуют силы и коррозионно-активный буровой при повышенных и давлениях. При наиболее слабым элементом бурильных колонн остается резьбовое соединение [6].

По нашему мнению, из наиболее методов улучшения показателей бурения введение мелкодисперсных порошков смазочных дает возможность рабочий интервал вследствие того, при срабатывании материалов на трения образуются металлические пленки, износу трущихся поверхностей. Кроме условия эксплуатации в резьбе ужесточаются с глубин бурения, жидкости, увеличением в резьбе и действием других факторов.

Цель работы заключается в показателей бурения путем повышения и герметичности замковых бурильного инструмента базе исследования и смазочного материала основе ультрадисперсных порошков металлов с высокими эксплуатационными свойствами в широком температурном диапазоне.

Разработана и технология изготовления к резьбовым соединениям инструмента на остаточного масла и полисилоксановой кислоты, показатели триботехнических и свойств которой использованием в ее 5% медного нанопорошка. Электрокристаллизацию осуществляли из растворов сульфата (0,01–0,2 моль/л) в вода–изопропиловый спирт м. д.) принудительного переме- шивания. Водород, в небольших количествах протекании сопутствующего цесса, обеспечивал перемешивание раствора в прикатодного пространства и разрыхлению растущего осадка. Длительность электролиза для экс- перимента свое временнóе значение. Критерием прекращения процесса осаждения являлось бурное выделение водорода. Выделяющийся не влиял качество продукта и входил в состав осадка. Электролиз при 25 0С. По процесса электро- полученный осадок промывали бидистиллированной до постоянного электропроводности раствора и до порошкообразного состояния.

Одним основных этапов было получение и медного нанопорошка. При использовалась электрохимическая снабженная винипластовой с параллельно закрепленными анодами. В случае анодами инертные (нерастворимые) пластины, во в качестве растворимых применялись пластины, из электролитически меди. По результатам потенциометрического и хроматографического анализов растворов электролиза содержание меди составляло ~ моль/л, а изопропилового ~ 0,03 м.д., вполне соответствовало начальным условиям ультрадисперсных металлсодержащих осадков. В катода использовали цилиндрический стержень, закрепляли в центре крышки. Площадь осадка увеличивалась в электролиза, обусловливая силы тока образом, чтобы плотность оставалась постоянной.

Далее анализ полученного следующими методами:

1)  анализ на дифрактометре Bruker D2 Phaser

2)  иccлeдованиe структуры и количественного образца на рaстpoвом электронном микроскопе Jeol JSM 6610LV (рис.2).

Рисунок 1. дифрактометр Bruker

Исследования дифрактометре показали наличие в полученном образце нанопорошка меди и его оксидов. Анализ на микроскопе показал состав молекул (92%) и кислорода в образце порошка.

Рисунок 2. Растровый микроскоп JSM

Рисунок 3. снимки образцов нанопорошка

Следующим этапом было и разработка композиции агента. За была взята смазка Р-425. Было ряд исследование по исследованию характеристик резьбовой

1)  проверка трение скольжения четырех-шариковой машине (ЧШМ);

2)  2) герметичности резьбового на нагнетательной (замер предельного разгерметизации);

3)  3) антикоррозионных свойств;

4)  замер температур каплепадения, замерзания и вспышки.

Исследования смазки проводились на четырехшариковой трения и гидравлическом прессе. Для был взят резьбовой смазки обширно внедряемый месторождениях Крайнего Севера. Результаты представлены в таблице.

Таблица 1.

исследования на трения

По вышеуказанных исследований, нами композиция смазки показала как более к эксплуатации в различном рабочих условий в зонах Крайнего в условиях агрессивного компонентов бурового и при глубоком эксплуатационном бурении, связанного с работой бурильного инструмента с высокими и внутренними давлениями).