• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
22.12.2022
ПНИПУ
134

Найден способ повысить надежность оборудования для добычи нефти

4.6

Чтобы увеличить нефтедобычу, сегодня используют различные технологии — например, гидравлический разрыв пласта. Он заключается в создании трещины в нефтяном пласте с помощью жидкости, которую подают под давлением. Это позволяет обеспечить приток «черного золота» к забою скважины. Но в процессе происходит изнашивание технологического оборудования. Оно может разрушаться, что приводит к аварийным ситуациям, простою скважин и снижению добычи нефти. Для упрочнения важных деталей используют электромеханическую обработку. Исследователи из Пермского Политеха определили наиболее эффективные параметры этого процесса. Это позволило в 2,5-3 раза повысить твердость поверхностного слоя детали.

Найден способ повысить надежность оборудования для добычи нефти / ©Getty images

Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030». В исследовании приняли участие декан механико-технологического факультета Пермского Политеха, доктор технических наук Михаил Песин и аспирант кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Евгений Макаренков. Результаты работы ученые опубликовали в сборнике материалов всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Химия. Экология. Урбанистика».

Наземное оборудование включает насосные и пескосмесительные агрегаты для подготовки и закачки рабочих жидкостей, автоцистерны для их доставки, специальную обвязку устья скважины с оборудованием и другие емкости. К подземным установкам относятся стальные насосно-компрессорные трубы, по которым течет жидкость для гидроразрыва, и уплотнители, разделяющие фильтровую зону скважины и ее верхнюю часть. В качестве материала для образования трещин в породе также используют песок и другие материалы.

Образец для определения твердости поверхностного слоя на стали 40Х_ 1 – исходный материал; 2 – обработанная поверхность; 3 – глубина обработки 0,2 мм; 4 – глубина обработки 0,4 мм; 5 – глубина обработки 0,6 мм / ©Пресс-служба Пермского Политеха

«Разрушение оборудования при прокачивании материалов и жидкостей с механическими примесями происходит по двум причинам. Во-первых, это обусловлено высоким уровнем абразивного износа, при котором увеличиваются диаметр проходного канала трубы и технологического оборудования. Второй причиной становится коррозия из-за использования жидкостей разрыва, воды, пен, соляной кислоты, углекислоты и других веществ. Под ее действием разрушаются даже стойкие стали. Смесь закачивают в скважину в большом количестве и под высоким давлением. Поэтому чаще всего разрушаются насосы высокого давления и их поршни, а также отверстия и резьба насосно-компрессорных труб», — рассказывает руководитель проекта, декан механико-технологического факультета Пермского Политеха, профессор кафедры «Инновационные технологии машиностроения», доктор технических наук Михаил Песин.

По словам ученых, важное место в повышении долговечности деталей отводится качеству металла не всего сечения изделия, а структурному состоянию и физико-механическим свойствам поверхностного слоя. Именно поверхность определяет износостойкость, сопротивление материала разрушению, выносливость, стойкость к коррозии и другие характеристики.

Для увеличения устойчивости деталей применяют различные способы. Их поверхность можно сделать тверже с помощью химико-термической обработки, лазерного и термодиффузионного упрочнения, а также отделочно-упрочняющей обработки за счет поверхностного пластического деформирования. Одним из наиболее эффективных методов является электромеханическая обработка поверхности деталей с помощью концентрированных потоков энергии.

Декан механико-технологического факультета Пермского Политеха, доктор технических наук Михаил Песин /©Пресс-служба Пермского Политеха

В результате комплексного воздействия электрического тока и поверхностного пластического деформирования деталь становится более прочной. На глубине 0,2-0,3 мм ее твердость увеличивается в 3-4 раза. На отдельных материалах на глубине 1-2 мм этот показатель повышается в 2-3 раза. Это обеспечивает его сопротивление разрушению. Технологичный метод позволяет не проводить дополнительную обработку деталей, повысить их стойкость к износу в 12 раз и увеличить выносливость до 200 процентов.

«Мы нашли наиболее эффективные режимы электромеханической поверхностной закалки стальных деталей. Для этого наша научная группа провела серию экспериментов по упрочнению деталей. Их мы реализовали на научном стенде исследования физических параметров процесса резания материалов. Результаты экспериментов показали, что твердость поверхности образцов стала в 3-4 раза выше, по сравнению с базовыми параметрами. До экспериментов твердость материала в сердцевине составляла 18-20 HRC, а после упрочнения стала 48-68 HRC», — поясняет ученый.

Результаты работы можно использовать в сфере производства и реновации оборудования для нефтехимической, машиностроительной и других отраслей промышленности, а также в области нефтедобычи, считают разработчики.  

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Сегодня, 07:07
Мария Азарова

Согласно выводам авторов нового исследования, прием витамина D коррелирует с более низкой вероятностью того, что взрослый мужчина предпримет попытку суицида или членовредительства.

Сегодня, 10:33
Сергей Васильев

Эксперименты показали, что инъекции кисспептина могут возвращать сексуальный интерес и тягу к противоположному полу. Метод успешно работает и на мужчинах, и на женщинах, хотя нуждается в дополнительных испытаниях.

4 февраля
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: