TY - JOUR

T1 - ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАГНИЕВОГО И БИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ШАРОВ, НАГРУЖЕННЫХ ДАВЛЕНИЕМ В БУРОВОЙ СКВАЖИНЕ

AU - Логинов, Юрий Николаевич

AU - Замараева, Юлия Валентиновна

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - В нефтяной промышленности растворимые шары из сплавов магния выполняют функцию пробок для временной герметизации различных участков скважин. Отмечено, что магний - металл, обладающий малой плотностью, в связи с чем силы гравитации может не хватить для плотного прижатия шара к седлу клапана. Поэтому актуальна разработка способов, направленных на утяжеление шаров. Это достигается, например, посредством изготовления биметаллических шаров, оболочка которых выполнена из деградируемого материала, например, магния или его сплавов, внутри оболочки помещают недеградируемый материал, например, сталь. Целью работы является сравнение напряженно-деформированного состояния магниевого и биметаллического (оболочка - из магния, внутри оболочки - стальной шар) шаров в процессе работы в нефтяной скважине. Рассмотрена схема эксплуатации и испытания шаров воздействием жидкости под давлением. Моделирование осуществляли в программном модуле DEFORM 2D. Размер шаров выбран из условия реального применения, кроме того, в случае биметаллического шара диаметр стального шара, находящегося внутри магниевой оболочки,задан меньше внутреннего диаметра седла. Это гарантирует прохождение шара через отверстие седла после растворения магниевой оболочки. Выполнены расчеты степени и скорости деформации, среднего нормального напряжения и показателя напряженного состояния магниевого и биметаллического шаров. Выявлена опасная зона шаров с позиции трещинообразования - зона контакта с седловиной, где локализована деформация. Кроме того, выявлено, что в случае нагружения биметаллического шара вся деформация сосредоточена в магниевой оболочке, а стальной шар вообще не деформируется и в данном случае выполняет роль оправки. Напряженное состояние оказывается более благоприятным на периферии шаров, однако максимум среднего напряжения по модулю биметаллического шара на 16 % выше данного значения магниевого шара. Центр магниевого шара подвержен действию растягивающих напряжений, чего не наблюдается в биметаллическом шаре. По результатам расчета показателя напряженного состояния в опасной зоне шаров уровень σ/Т биметаллического шара в среднем на 20 % выше данного показателя магниевого шара. Таким образом, биметаллический шар в процессе нагружения жидкостью под давлением обладает более благоприятным напряженно-деформированным состоянием по сравнению с магниевым шаром.

AB - В нефтяной промышленности растворимые шары из сплавов магния выполняют функцию пробок для временной герметизации различных участков скважин. Отмечено, что магний - металл, обладающий малой плотностью, в связи с чем силы гравитации может не хватить для плотного прижатия шара к седлу клапана. Поэтому актуальна разработка способов, направленных на утяжеление шаров. Это достигается, например, посредством изготовления биметаллических шаров, оболочка которых выполнена из деградируемого материала, например, магния или его сплавов, внутри оболочки помещают недеградируемый материал, например, сталь. Целью работы является сравнение напряженно-деформированного состояния магниевого и биметаллического (оболочка - из магния, внутри оболочки - стальной шар) шаров в процессе работы в нефтяной скважине. Рассмотрена схема эксплуатации и испытания шаров воздействием жидкости под давлением. Моделирование осуществляли в программном модуле DEFORM 2D. Размер шаров выбран из условия реального применения, кроме того, в случае биметаллического шара диаметр стального шара, находящегося внутри магниевой оболочки,задан меньше внутреннего диаметра седла. Это гарантирует прохождение шара через отверстие седла после растворения магниевой оболочки. Выполнены расчеты степени и скорости деформации, среднего нормального напряжения и показателя напряженного состояния магниевого и биметаллического шаров. Выявлена опасная зона шаров с позиции трещинообразования - зона контакта с седловиной, где локализована деформация. Кроме того, выявлено, что в случае нагружения биметаллического шара вся деформация сосредоточена в магниевой оболочке, а стальной шар вообще не деформируется и в данном случае выполняет роль оправки. Напряженное состояние оказывается более благоприятным на периферии шаров, однако максимум среднего напряжения по модулю биметаллического шара на 16 % выше данного значения магниевого шара. Центр магниевого шара подвержен действию растягивающих напряжений, чего не наблюдается в биметаллическом шаре. По результатам расчета показателя напряженного состояния в опасной зоне шаров уровень σ/Т биметаллического шара в среднем на 20 % выше данного показателя магниевого шара. Таким образом, биметаллический шар в процессе нагружения жидкостью под давлением обладает более благоприятным напряженно-деформированным состоянием по сравнению с магниевым шаром.

UR - https://elibrary.ru/item.asp?id=53953833

U2 - 10.17122/ngdelo-2023-2-151-158

DO - 10.17122/ngdelo-2023-2-151-158

M3 - Статья

VL - 21

SP - 151

EP - 158

JO - Нефтегазовое дело

JF - Нефтегазовое дело

SN - 2073-0128

IS - 2

ER -