Теория и практика повышения эффективности работы, надежности и долговечности буровых шарошечных долот

Закиров, Николай Николаевич

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Теория и практика повышения эффективности работы, надежности и долговечности буровых шарошечных долот
ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Теория и практика повышения эффективности работы, надежности и долговечности буровых шарошечных долот"

На правах рукописи

ЗАКИРОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ, НАДЁЖНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ БУРОВЫХ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ

Специальность 25.00.15-Технология бурения и освоения скважин 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (нефтяная отрасль)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Тюмень - 2004

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет» (ТюмГНГУ)

Научный консультант - доктор технических наук, профессор

Овчинников Василий Павлович

Официальные оппоненты — доктор технических наук, профессор

Поляков Владимир Николаевич;

- доктор технических наук Ишбаев Гиниат Гарифуллович;

- доктор технических наук, доцент Кусков Виктор Николаевич

Ведущая организация - Дочернее общество с ограниченной

ответственностью «Буровая компания» РАО «Газпром»

Защита состоится 23 декабря 2004 г. в 9 часов на заседании диссертационного совета Д212. 273. 01 при Тюменском государственном нефтегазовом университете по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. 50 лет Октября, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменский государственный нефтегазовый университет по адресу: 625039, г. Тюмень, ул. Мельникайте, 72.

Автореферат разослан 23 ноября 2004г.

Ученый секретарь диссертационного совета

В.П. Овчинников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Повышение технико-экономических показателей бурения глубоких нефтегазовых скважин в значительной степени можно обеспечить сокращением больших потерь времени на смену изношенного породоразрушающего инструмента, работоспособность которого определяется долговечностью отдельных его узлов и вооружения. Недостаточная надёжность бурильного инструмента приводит к авариям, связанным с большими экономическими потерями на простои и ремонт при строительстве скважин. Существенное влияние на надёжность работы шарошечных долот оказывает также состав и эффективность применяемых смазочных материалов. Поэтому при модернизации и разработки новых конструкций долот необходим системный подход к решению задач обеспечения эффективности их работы.

На эффективность углубления забоя вращательным способом оказывают влияние такие факторы, как: контактная прочность вооружения, равномерность распределения нагрузки на каждый венец шарошки, износ опорных поверхностей и температурный режим узлов трения. Изучение этих характеристик процесса работы долота позволяет внести необходимые корректировки в техническую документацию на стадии конструкторских работ, выбор оптимального типа долота и обеспечить повышение технико-экономических показателей.

разработка высокотехнологичных составов смазочных материалов и конструкций системы их подачи Решением этих проблем занимаются отраслевые институты, конструкторские бюро, университеты - ООО НПО «Буровая техника» ВНИИБТ, НПО «Геотехника», СКБД ПО «Куйбышевбурмаш», НПО «Долото», ДФГУП «ЗапсибБурНИПИ», ТюмГНГУ, УГНТУ и многие другие.

В настоящее время при строительстве скважин нашли широкое применение импортные долота, т.к. по показателям проходки на долото и времени бурения выпускаемый отечественной промышленностью буровой инструмент качественно отстаёт от долот зарубежных производителей. В связи с вышеизложенным, разработка породоразрушающего инструмента, коукурентноспособного с зарубежными аналогами, является актуальной задачей, что и обусловило постановку цели данной диссертационной работы.

Цель работы

Повышение эффективности работы и надежности шарошечных долот конструкторскими, технологическими и методическими решениями по модернизации системы смазки, герметизации опор долота, повышению износостойких и антифрикционных свойств опорных поверхностей долот композиционными покрытиями, разработке основных технических характеристик шарошечных долот.

Задачи исследований

- аналитическая оценка и научное обобщение результатов теоретических, экспериментальных исследований и технических разработок в области модернизации конструкторских решений при разработке шарошечных долот;

- анализ влияния технологических параметров режима бурения, параметров используемых буровых растворов, физико-механических свойств разбуриваемых пород на показатели механической скорости, проходки на долото, износа элементов конструкции опорных поверхностей

и вооружения шарошечных долот;

-исследование и разработка системы герметизации и композиционных материалов для герметизации опор шарошечных долот;

- исследование и разработка новых смазочных материалов и системы их подачи в полость шарошек к трущимся поверхностям;

- анализ и оптимизация кинетических характеристик работы серийных долот при проектировании экспериментальных шарошечных долот;

- совершенствование методов расчёта контактной прочности вооружения долот, усилий в опоре долота, долговечности и напряжённого состояния подшипников скольжения, долговечности торцевых и радиальных уплотнений шарошечных долот;

- разработка и исследование физико-математической модели кинетики процесса получения поликомпозиционных гальванических оксидно-сульфидных покрытий заданного состава и определения начальной концентрации дисперсных частиц в электролите для упрочнения опорных поверхностей долота.

- разработка модернизированной конструкции трёхшарошечного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ и проведение промысловых испытаний.

Научная новизна

1. Теоретически обоснована методология оценки работоспособности шарошечных долот путём учёта влияния напряжённого состояния отдельных его элементов на долговечность работы долота в целом.

2. Научно обоснован анализ кинетических характеристик серийного долота на основе реализации принципа равнонагруженности шарошек долота, определения нового сочетания геометрических параметров долота и схем расположения вооружения, повышения эффективности работы долота как за счёт повышения интенсивности разрушения горной породы, так и за счёт повышения долговечности опор смежных шарошек.

3. Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены технические решения повышения эффективности работы, надёжности и долговечности буровых шарошечных долот.

4. Теоретическими и экспериментальными исследованиями подтверждена эффективность применения разработанной физико-математической модели кинетики процесса осаждения поликомпозиционных гальванических покрытий.

5. Научно обоснованы и экспериментально подтверждены технические решения повышения износостойких, антифрикционных и самосмазывающихся свойств сопрягающихся поверхностей опор шарошечных долот поликомпозиционными гальваническими покрытиями.

Практическая ценность

Разработанные методологические решения явились основой совершенствования элементов породоразрушающего инструмента и повышения надёжности работы шарошечного долота.

В частности, разработаны:

-двухуровневая система герметизации опоры шарошечного долота (патент РФ №39159);

- композиционный материал ИРП-1287С20 для герметизации опоры долота;

- консистентная смазка МЗ/13 - ДЗ и система полной набивки смазки в полость шарошки;

- методика расчета температурного режима работы узлов трения долота.

Разработано шарошечное долото и система подачи смазки в зону трения

при работе долота на забое, позволяющая повысить долговечность работы долота (патент РФ № 2153579).

Разработана и внедрена технология нанесения на сопрягающиеся поверхности опор шарошечных долот износостойких, антифрикционных, самосмазывающихся поликомпозиционных гальванических покрытий.

По результатам анализа отработок шарошечных долот на площадях ДООО «Бургаз» определены факторы, лимитирующие надёжность работы шарошечных долот и определены их оптимальные параметры.

Разработана и передана Верхнесергинскому долотуому заводу «Уралбур-маш» нормативная документация на изготовление модифицированной конструкции трёхшарошечного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин сплошным забоем роторным способом или винтовым забойным двигателем. Их внедрение способствовало повышению эффективности работы, надёжности и долговечности шарошечных долот.

Апробация результатов исследований

Всесоюзной конференции «Применение аппаратов порошковой технологии и процессов термосинтеза в народном хозяйстве» (Томск, 1987 г.); П-ой Всесоюзной научной конференции «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 1989 г.); Межгосударственной научно-технической конференции, посвященной 30-летию Тюменского индустриального института «Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировка» (Тюмень, 1993 г.); Международной научной конференции «Проблемы подготовки кадров для строительства и восстановления нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири» (Тюмень, 1996 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы совершенствования технологий строительства скважин и подготовки кадров для Западно - Сибирского нефтедобывающего комплекса» (Тюмень, 2000 г.); Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении» (Тюмень, 2000 г.); Международной научно-практической конференции «Нефть и газ Украины 2000» ( Ивано - Франковск, Украина, 2000 г.); Международной научно-практической конференции «Окружающая среда» (Тюмень, 2000 г.); Всероссийской научно - технической конференции «Большая нефть:

реалии, проблемы, перспективы» (Альметьевск, АлНИ, 2001 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы совершенствования технологий строительства и эксплуатации скважин, подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса» (Тюмень, 2001 г.); Международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа 2002» (Мурманск, 2002 г.); Международной научно -технической конференции, посвященной 40 - летию ТюмГНГУ «Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на современном этапе» (Тюмень, 2003 г.); 4-й Международной научно-практической конференции «Освоение ресурсов трудноbзвлекаемых и высоковязких нефтей» (Анапа, 2003 г.); Международной научно - технической конференции, посвященной 40-летию ТюмГНГУ «Нефть и газ Западной Сибири» (Тюмень, 2003 г.).

Публикации

По теме диссертации за период с 1986 по 2004 годы опубликовано 59 работ, в том числе 30 в центральных изданиях, две монографии, получено два патента РФ.

Объём и структура работы

Диссертационная работа состоит из введения, семи разделов, основных выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 225 наименований, 6 приложений. Изложена на 360 страницах машинописного текста, содержит 75 рисунков и 78 таблиц.

Автор глубоко благодарен своему учителю, недавно ушедшему из жизни, доктору технических наук И.Н. Бородину.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены её цели и задачи.

В первом разделе диссертационной работы представлен анализ состояния и возможные направления повышения эффективности работы и надёжности

шарошечных долот.

Комплексная научно-техническая программа «Геолог» предусматривала вывод строительства нефтегазоразведочных скважин на мировой технико-технологический уровень. С этой целью предусматривалось выполнение ряда научно-технических работ, в том числе и в области повышения надёжности буровых долот. Однако до сих пор данная программа не решена.

Известно, что уровень технико-экономических показателей бурения существенно определяется эффективностью использования баланса календарного времени. Если сравнить скважины одинаковой глубины (2264 м - в нашей стране и 2081 м - в Техасе), то оказывается, что на механическое бурение в России затрачивается только 33,3 % времени, в Техасе - 68,1%. Потери времени на простои и аварии в России-14,9 %, в США - 6,6 %. Кроме того, в нашей стране высоки потери времени на ремонт (6,8 %) и на выполнение технологически необходимых вспомогательных работ (25,3 % против 12 % в США). Непроизводительные затраты времени составляют соответственно 21,5 % и 8,9 %. С увеличением глубины скважины технико-экономические показатели бурения резко снижаются. Например, продолжительность бурения скважины глубиной 3000 метров в США в 1,5 раза меньше, чем в России. Данный анализ приводит к необходимости выявления их причин.

Рассмотрим один из аспектов этой проблемы - эффективность работы и надежность бурового инструмента, и в частности, буровых долот.

Рынок буровых долот зарубежного производства представлен шарошечными долотами со вставными зубьями и вставками, алмазными долотами (с использованием природных алмазов), а также поликристаллическими алмазными долотами (ПАД), оснащенными искусственными алмазными пластинками и алмазами (стратопакс и геосет).

В США 60 % всех шарошечных долот выпускают со стальными зубьями и 40 % с вольфрамо-карбидными вставками. Долота с ПАД имеют срок службы в 3 - 5 раз выше, чем шарошечные долота, но в 5 -7 раз дороже.

В США выпускают 220 типоразмеров долот, в СССР выпускали только 92, а в России в настоящее время ещё меньше.

Большинство буровых фирм США, а также России, используют самые эффективные и дорогие шарошечные долота серии ГАУ. Наряду со стойкостью вооружения, за рубежом значительное внимание обращается на долговечность опоры долота. Так, в США изготовлены первые образцы долот с открытой алмазной опорой скольжения. Стойкость долота - 16 часов, а проходка на долото - 488 метров.

Прогнозированию режимов бурения и надёжности буровых долот посвящены работы отечественных и зарубежных исследователей: Бабичева А.А., Гинзбурга Э.С., Жидовцева НА, Киршенбаума В.Я., Северинчика НА, Погарского АА., Чефранова К.А., Орлова А.В., Стеклянова Б.Л., Спивака А.И., Попова А.Н., Мавлютова М.Р., Конессва Г.В, Алексеева Л.А., Фёдорова B.C., Середы Н.Г., Соловьева Е.М., Бингхема М.Г., Eckel J.R., Manrer W.C., Nikolas J, Archard J.F. и др. Результатами исследований было показано, что надёжность шарошечных долот характеризуется безотказностью и долговечностью работы их отдельных узлов и вооружения шарошек: конструктивными особенностями и износостойкостью опорных элементов, узлов герметизации опор, вооружения, промывочных устройств, составом и эффективностью применяемых смазочных материалов и многими другими факторами.

Проблема разработки бурового долота достаточно сложная. Она обусловлена влиянием не только большого числа факторов на процесс бурения (высокими нагрузками, скоростями и температурами), а главное ограниченным объемом шарошки, где приходится реализовывать новые технические и

технологические решения. Поэтому при разработке новых конструкций буровых долот комплексный подход к решению задач надежности является важным и необходимым.

Высокая надежность работы смазочных устройств буровых долот - основа долговечности его опорных элементов. Исследования состояния отработанных долот показывают, что в основном внутренние полости шарошки только на 40-50 % заполняются смазкой. Поэтому проблема настолько значительна, что побуждает исследователей и разработчиков породоразрушающего инструмента постоянно обращаться к ней.

Не последнее место в указанной проблеме отводится и вопросам разработки новых технологий упрочнения рабочих поверхностей буровых долот. Им посвящены работы Жидовцева НА., Киршеyбаума В.Я., Гинзбурга Э.С., Поляченко А.В., Кудинова В.В., Иванова В.М., Самсонова Г.В., Эпика А.П., Балтера М.А., Проскурякова Ю.Г., Бородина И.Н. и др.

Среди разнообразных методов упрочнения трущихся деталей бурового оборудования и инструмента до сих пор прочно удерживают свои позиции традиционные методы: пластическое деформирование, термомеханическая и химико - термическая обработка.

Вместе с тем, в последние десятилетия успешно развивается технология электроосаждения композиционных гальванических покрытий (КГП) целевого назначения. Включение дисперсных частиц (сульфиды, карбиды, бориды и др.) в металлическую матрицу гальванопокрытий изменяет их физико-механические свойства и износостойкость.

В то же время, недостаточно исследованы аспекты механизма осаждения поликомпозиционных гальванических покрытий (ПКГП) для упрочнения деталей бурового инструмента с использованием разнородных по природе и свойствам порошков в одной металлической матрице, твёрдые частицы которых создают эффект сё упрочнения, а мягкие - антифрикционные, самосмазывающие свойства.

Требуют своего решения и вопросы, связанные с совершенствованием системы смазки и герметизации опоры долота. Исследованиями показано, что работа упорных подшипников осуществляется в условиях граничной смазки и пластически ненасыщенного контакта. Температура в опорном узле достигает значительных величин, что негативно отражается на физико-механических свойствах материалов. Наиболее сильное изменение свойств, происходит в тонком поверхностном слое контактирующих поверхностей трения, что приводит к изменению зазоров в трущихся соединениях, перераспределению нагрузок, напряжений, увеличению интенсивности износа узлов трения, а также негативно отражается на герметизирующих элементах опоры долота. Используемые смазочные материалы малоэффективны.

Изложенное и обусловило постановку цели и задачи оценки условий работы шарошечных долот, отдельных её узлов, теоретически возможной их долговечности.

Во втором разделе представлены результаты исследований влияния технологических параметров процесса бурения на механическую скорость и проходку на долото, а также результаты исследований, позволяющих прогнозировать механическую скорость бурения.

При разработке новых конструкций буровых шарошечных долот, а также в процессе их модернизации большое значение имеет знание факторов, влияющих на механическую скорость проходки. Наиболее важной характеристикой процесса взаимодействия долота с горной породой является зависимость механической скорости от осевой нагрузки на долото. Большинство отечественных и зарубежных учёных считают, что она представляет собой степенную функцию, предложенную B.C. Фёдоровым,

где механическая скорость бурения, м/ч; а - коэффициент пропорциональности, учитывающий буримость горной породы; - осевая нагрузка на долото, кН; п - частота вращения долота, С '; а и 5- параметрические коэффициенты.

А.А. Погарским, КА. Чефрановым, О.П. Шишкиным также предлагаются зависимости влияния различных технологических факторов на механическую скорость бурения. Однако воспользоваться предложенными ими математическими выражениями не представляется возможным без проведения экспериментального бурения с целью определения значений коэффициентов. Результаты промышленного бурения, отражающие совместное влияние различных технологических факторов на проходку, не позволяют построить график функции и определить значения коэффициентов для

корректировки и оптимизации режимов бурения.

Это подтверждают и результаты исследований, проведённых на скважине № 542 Восточно - Елового месторождения Сургутского района (куст 601), которые показали, что увеличение нагрузки до глубины 2622 м не сопровождалось ростом как механической скорости бурения, так и проходки на долото. Повышение осевой нагрузки до 15 кН также не приводило к увеличению механической скорости. Смена бурового долота и переход на низкооборотное бурение позволили всё же повысить проходку на долото.

Исследование влияния глубины скважины на механическую скорость бурения при разбуривании «Родникового» месторождения (рисунок 1 ) также показали, что в интервале 2000-2800 м независимо от типа бурового долота механическая скорость бурения снижается. Некоторое увеличение механической скорости (кривые 2 и 6) в конце периода бурения связано с аномально высоким пластовым давлением. В слабо уплотнённых формациях, имеющих давление флюидов в порах выше нормального, механическая скорость бурения имеет тенденцию к увеличению.

В общем виде зависимость механической скорости от нагрузки на долото является параболой, представленной выражением (1).

М.Г. Бингхем аппроксимирует эту зависимость прямой для случая совершенной и несовершенной очистки забоя

где Р = Р/Г) -отношение осевой нагрузки к диаметру долота,(Н/м); Рн -величина отрезка, отсекаемая на оси абсцисс рабочей частью прямой на графике зависимости механической скорости бурения от осевой нагрузки, (Н/м); п - число оборотов долота, (с"1); К- коэффициент буримости, зависящий от износа вооружения долота, свойств горных пород и степени очистки забоя,

м/кН; а- параметрический коэффициент, зависящий от типа долота. V, м/с

6 2

2000 2200 2400 2600 2800 Глубина бурения, м

Рисунок 1 - Зависимость механической скорости проходки от глубины бурения:

1. Куст 117, скважина 1050, Р=150 кН; 4. Куст 120, скважина 1622, Р-130 кН;

2. Куст 117, скважина 1635, Р=130 кН; 5. Куст 112, скважина 1031, Р=130 кН;

3. Куст 117, скважина 1049, Р=120 кН; 6. Куст 128, скважина 1118, Р=140 кН

- А.А. Погарский, К.А. Чернавский и другие отмечают, что формула (2) для совершенной очистки забоя и формула (3) для несовершенной очистки забоя не учитывают влияния давления и расхода промывочной жидкости на механическую скорость бурения.

Проведённые исследования А.В. Григорьевым при разбуривании опорно-технологических скважин Яро - Яхинской, Самбургской и Уренгойской площадей показали, что на скорость проходки влияет разница между забойным давлением бурового раствора и пластовым давлением. Оно играет главную

роль в процессах массопереноса выбуренной породы. Вместе с тем, дифференциальное давление также влияет на значение контактного давления, при котором начинается разрушение породы. В твердых породах его влияние незначительно, но в мягких оно имеет явно выраженное влияние. Вместе с тем, расход промывочной жидкости играет основную роль в промывке забоя и бурового долота от шлама. Следовательно, можно предположить, что с увеличением расхода жидкости скорость проходки будет возрастать до определенного предела.

Неоднозначное влияние количества промывочной жидкости на скорость проходки согласно исследованиям А.В. Григорьева, Ф.И. Железнякова позволяет пренебречь этим фактором в оценочных подходах оптимизации процесса бурения. Это дает основание не согласиться с мнением о неприменимости формул (2) и (3) для целей прогнозирования и оптимизации механической скорости, определив значения коэффициентов буримости.

Для их определения используем результаты бурения полученные при бурении опорно-технологических скважин Яро-Яхинской, Самбургской и Уренгойской площадей.

Результаты исследований показали, что при разбуривании мягких, с пропластками пород средней твердости и использовании долот типа МС при роторном бурении величина коэффициента К находится в пределах 0,12-0,38 м2/кН. При турбинном способе бурения значение коэффициента находится в пределах 0,04 - 0,07 м2/кН. Уточнение значений величины параметра К горных пород позволило оптимизировать процессы бурения, а механическую скорость прогнозировать без экспериментального бурения.

В последние годы в практике бурения скважин для оценки работы долота используется критерий - долговечность работы породоразрушающего инструмента или его износостойкость. Долговечность долота оценивалась проходкой на долото, временем бурения, износом вооружения и опоры долота по разработанной методике ООО НПО «Буровая техника» ВНИИБТ.

Взаимосвязь между ними позволит установить основные направления по разработке технических и технологических мероприятий, направленных на повышение эффективности работы долота.

Решение подобных задач целесообразно осуществлять путём построения математических моделей. Чем корректнее подобраны математические модели, тем успешнее будут исследования и полезнее вытекающие из них рекомендации. Универсальных способов построения математических моделей не существует. В каждом конкретном случае модель создаётся исходя из целевой направленности и задач исследований, с учётом достоверности исходных данных. В модели должны быть учтены основные существующие факторы, от которых в наибольшей мере зависит успех решения задачи, и она не должна быть перегружена множеством мелких, второстепенных факторов, учёт которых только усложнит анализ полученных результатов. Подбор математических моделей будет настолько удачнее, насколько правильно будут выбраны выходные показатели или критерии оценки процесса. Они выбираются таким образом, чтобы могли отражать целевую направленность мероприятия.

Задачу выявления наиболее значимых факторов, в прогнозе поведения системы в целом можно успешно решать с помощью последовательной диагностической процедуры, в основу которой заложен метод последовательного анализа. Для проведения анализа по ряду месторождений были сделаны статистические выборки по данным отработки долот, в которых присутствовали наиболее часто используемые типы долот. Определялась значимость влияния на конечный результат параметров, которые характеризуются количествен-венными признаками. Диапазон изменения того или иного показателя разбивался на ряд интервалов и для каждого интервала определялся диагностический коэффициент и его информативность. На основе результатов проведённого многофакторного регрессионного анализа были получены уравнения регрессии, зависимости проходки от наиболее информативных параметров (таблица 1).

Таблица 1 - Уравнения регрессии зависимости проходки (Х2) от наиболее

информативных факторов

Тип долота Уравнения регрессии

215,9 МЗ-ГВ Х2=94,66-0,09X1+22,23Х}-3,01X4+0,68X5-2,22Х6-0,18Х7-3,89Х8+1,62Х,

215,9 С-ГВ Х2=-0,97-0,02Х|+6,76Хз+0,94Х4-0,01 Х5-0,53Х6+0,41Х8-ОД9Х9

215,9 МЗ-ГАУ Х2 = -25,76-0,07Х,+19,02Хз+6,5X4+4,32Х6+0,78ХГ-27,47Х1| +24,63Х|2

215,9 МС-ГНУ Х2=139,17-0,001Х,+4,71Х3+0,14X4-5,86Х6-1,12Х7+0,69Х„+ 8,95X12

215,9 МС-ГАУ Х2=484,2-0,1Х|-14,93Хз-0,68X5+4,43Хб-0,89Х9+7,64Х|2

215,9 СЗ-ГАУ Х2 = -16,62-0,003Х,+3,42X^-0,17Х4+0,02Х5+0,45Х(,-0,007Х7

В результате проведённых исследований влияния технологических параметров процесса бурения на износ узлов долота установлено:

- из технологических параметров процесса бурения износ опоры долота в большей степени обусловлен величиной проходки на долото. Влияние скорости потока жидкости, обусловленная производительностью буровых насосов, незначительно и поэтому можно этим фактором пренебречь;

- нагрузка на долото оказывает влияние на износ долот. Следует отметить, что при роторном способе бурения её влияние связано с износом как воору-ружения, так и опор долот. При турбинном способе её влияние в большей степени связано с износом вооружения;

-влияние физико - механических свойств пород при использовании высокооборотных долот носит менее выраженный характер, чем при использовании низкооборотных долот.

Проведённый анализ работы долот показал, что в большей степени подвержены износу их опоры, в связи с чем основное внимание было уделено выявлению наиболее слабых звеньев конструкции долот, разработке предложений по их совершенствованию, повышению их износостойкости, долговечности работы в конкретных геолого-технических условиях.

Третий раздел посвящен решению проблемы повышения долговечности буровых шарошечных долот и их узлов.

Результатами ранее проведённых исследований установлено, что существенное влияние на надежность и производительность работы долота оказывают контактная прочность вооружения, равномерность распределения нагрузки на каждый венец шарошки, износ опорных поверхностей, долговечность подшипников и уплотнений долот, кинетические характеристики долота, температурный режим в узлах трения и др.

При оценке контактной прочности фрезерованного зуба экспериментальных долот исходили из того, что к концу срока службы долота допускается ограниченное выкрашивание зуба, а обминание поверхностных слоев ножек зубьев не допускается. Такие условия могут быть выполнены, если окружные скорости не более временное сопротивление разрыву

долотной стали и число циклов нагружений не более =

При этом полагается, что применяемые буровые растворы имеют незначительное количество абразивных примесей.

В результате проведенных исследований было установлено, что величина допустимого окружного усилия составляет допускаемый

крутящий момент

Это означает, что запас контактной прочности вооружения шарошечных долот минимальный, а является предельным, как и передаваемый на

шарошку крутящий момент. Следовательно, для повышения запаса контактной прочности вооружения экспериментальных шарошечных долот целесообразно уменьшать суммарную длину зубьев фрезерованного вооружения.

При разработке моделей буровых долот и методике анализа кинетических характеристик их вооружения (Кудеков Ю.Ф., Ильковский А.И., Колотаева Е.Г., Шульженко Г.П., Харчснко А.Е. и другие) исходили из того, что стоимость метра проходки зависит от стойкости долота и механической скорости бурения.

Нами, совместно со Стекляновым Б.Л. и Бородиным И.Н., при анализе кинетических характеристик экспериментального долота за аналог стойкости была принята обратная величина относительной удельной контактной работы разрушения

где Б] - путь контакта зуба .¡-го венца единичной ширины шарошки за время единичного акта взаимодействия с поверхностью забоя скважины, мм;

^ - сила сопротивления движения ¡-го венца шарошки в контакте с породой, Н.

За аналог механической скорости бурения принята относительная удельная объёмная работа разрушения

где Эу- путь контакта ¡-го венца на 1 - ом кольцевом забое скважины, мм; zJ - количество зубьев на ] - ом венце, шт; с!, - количество единичной длины лезвий ¡-го венца, мм; V, - объём породы, приходящейся на разрушение на 1-ом кольцевом забое скважины при заданной величине углубления, мм3; п-коли-чество венцов, работающих на 1-ом кольцевом забое скважины, шт.

В связи с тем, что вычисление кинетических критериев оценки работоспособности долот осуществляется дифференцированно по венцам их шарошек и по кольцевым забоям скважины, то, очевидно, аналогами стойкости и механической скорости бурения будут являться экстремальные значения выражений

По значениям можно достаточно точно прогнозировать, какой из

венцов смежных шарошек долота будет изнашиваться с опережением, а по значениям зубья которого из венцов шарошек имеют большую веро-

ятность скола, определяющего верхнюю границу реальной механической скорости бурения, которая из опор смежных шарошек будет более нагруженной

и следовательно, имеет опережающий выход из строя по износу.

Установлено, что оптимизация распределения нагрузки на вооружение возможна в трех непротиворечивых направлениях: по пути равнонагружен-ности опор смежных шарошек, т.е. на выравнивании (1), (2),

по пути повышения общей (минимальной) интенсивности разрушения горной породы, т.е. на повышение ; путём уменьшения лишних зубьев на венцах, где намного превосходит

шш шш

Изложенное обусловило разработку рекомендаций для кинетических характеристик экспериментальных долот, базирующихся на решении нижеследующих вопросов: анализ кинетического паспорта базовой конструкции бурового долота; определение путей совершенствования его конструкции; определение нового сочетания геометрических параметров долота, дающего лучший кинетический паспорт.

В таблице 2 приведен паспорт кинетических характеристик серийного долота, который не оптимален по критерию равнонагруженности из-за большой разницы в величинах и кинетический

паспорт пытного долота, в котором реализован принцип равнонагру-нности шарошек долота

Для повышения эффективности и надёжности работы шарошечных долот необходимо: на периферийном венце шарошки 1 увеличить количество зубьев с 15 до 16, а на втором венце с 12 до 13 штук; на периферийном венце шарошки 2 увеличить количество зубьев с 14 до 15; на периферийном венце шарошки 3 увеличить количество зубьев с 13 до 16.

Реализация рекомендаций обеспечит улучшение кинетики долота, т.е. повысит эффективность недолговечность работы бурового долота.

Наиболее важным узлом в конструкции шарошечных долот являются опоры шарошек. Они обеспечивают действия кинематических схем долота и создают условия для эффективной работы вооружения.

Таблица 2 - Кинегический паспорт серийного и экспериментального долота

Кольцевые Интенсивность HjHoca венцов (уел си) А' Интенсивность

участки на от перифе центр забое жи к шарошка 1 1= 1,400 шарошка 2 1-1,338 шарошка 3 1=1,378 поражения забоя (в уел сд)

J R D г А' г А' Z А' А"

1 107,95 5,740 15/16 41,521/41,521 14/15 42,452/42,172 13/16 46,77/41,677 46,411/51,814

2 101,97 0,484 15/16 3,955/3,955 14/15 5,104/4,819 13/16 4,224/4,224 30,036/32,816

3 101,00 1,449 30/32 3,862/3,862 28/30 4,943/4,669 26/32 4,106/4,106 58,952/64,505

4 99,25 2,045 15/16 3,720/3,720 14/15 4,662/4,408 13/16 3,911/3,911 28,591/31,303

5 97,21 2,045 15/16 3,607/3,607 14/15 4,354/4,129 13/16 3,726/3,726 27,764/30,440

6 94,94 2,502 15/16 3,561/3,561 13/16 3,587/3,587 17,371/9,892

7 92,47 2,436 13/16 3,532/3,532 8,194/10,085

8 9003 2,436 13/16 3,583/3,583 8,539/10,510

9 87,59 2,436 13/16 3,736/3,736 9,151/11,262

10 85,38 1,996 13/16 3,891/3,891 9,457/11,640

11 81,77 2,971 14/14 3,537/3,656 9,669/9,995

12 78,80 2,970 1414 3,628/3,779 10,293/10,722

13 75,83 2,970 14/14 3,751/3,931 11,062/11,591

И 72,86 2,969 14/14 3,906/4,109 11,990/12,613

IS 61,74 2,866 12/13 5,969/5,969 19,321/20,931

16 58,87 2,865 12/13 6,005'6,005 20,391/22,090

17 56,00 2,864 12/13 6,045/6,045 21,586/23,385

18 53,14 2,863 12/13 6,090/6,090 22,928/24,838

19 47,75 2,295 шло 5,810/5,810 20,292/20,292

20 45,46 2,294 10/10 5,869/5,869 21,543/21,543

21 43,17 2,292 10/10 5,932/5,932 22,948/22,948

22 40,88 2,290 10/10 6,001/6,001 24,535/24,535

23 38,59 2,288 10/10 6,077/6,077 26,343/26,343

24 33,51 2,282 7/7 5,524/5,731 19,360/20,083

25 31,23 2,278 7/7 5,645/5,847 21,264/22,024

26 28,95 2,273 7/7 5,779/5,975 23,528/24,329

27 26,68 2,267 7/7 5,957/6,118 26,255/27,104

28 24,42 2,259 7/7 6,092/6,278 29,595/30,500

29 18,32 2,566 212 7,46S/7,465 14,065/14,065

30 15,77 2,530 2/2 7,739/7,739 17,187/17,187

31 13,26 2,470 212 8,079/8,079 21,845/21,845

32 10,84 2,363 2/2 8,510/8,510 29,424/29,424

33 8,56 2,157 2/2 9,078/9,078 43,554/43,554

34 6,58 1,714 2/2 9,863/9,863 31,579/31,579

Расчёт усилий, возникающих в подшипниках шарошек, представляет собой статически неопределимую задачу, решение которой значительно затруднено из-за необходимости описания процессов взаимодействия шарошки с разбуриваемой породой, работы упругой системы «долото - забойный двигатель-буровая колонна» и др. Схему силового взаимодействия можно считать статически определимой, если полагать, что вертикальная нагрузка создается весом утяжелённых бурильных труб, гидравлическим усилием, а горизонтальная - крутящим моментом забойного двигателя или ротора.

Рисунок 2 - Схема силового анализа шарошки долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ

Динамическая составляющая осевой нагрузки (рисунок 2) влияет на распределение реакций в концевом и периферийном радиальных подшипниках ввиду особенностей расположения зубьев на шарошке. Полученные расчётные значения реакций в опорах необходимы для

расчётов подшипников скольжения шарошечных долот.

В буровых долотах тина ГАУ вся нагрузка на шарошку распределяется на два подшипника. Ограниченный объём шарошки ограничивает и размеры подшипников, поэтому на стадии разработки долота важно оценить работоспособность подшипников. Для решения этой задачи воспользуемся разработанной нами методикой расчета подшипников скольжения, воспринимающих наибольшую нагрузку. Установлено, что подшипник скольжения работает в условиях ограниченной смазки. Это означает, что подшипник может работать нормально, но могут возникнуть проблемы, связанные с минимальным запасом

толщины смазочной пленки Поэтому необходима корректировка

размеров подшипника, чтобы обеспечить критическая толщина смазочной пленки.

На долговечность подшипников скольжения значительное влияние

также оказывают начальный диаметральный зазор между цапфой и шарошкой, равный 0,2 мм, и предельный диаметральный зазор, равный 0,6 мм. В процессе приработки нары трения диаметральный зазор в подшипнике возрастает на величину смятия микронеровностей, а максимальное нормальное напряжение снижается.

Подшипники скольжения работает в условиях граничной смазки, поэтому можно полагать, что толщина смазочной пленки не оказывает существенного влияния на величину нормальных напряжений в зонах фактического контакта, а сила трения равномерно распределена в пределах контурной площади касания. Установлено, что концевой подшипник скольжения с упорным буртом будет работать в условиях пластического ненасыщенного контакта. В начальный период работы происходит приработка трущихся поверхностей, в процессе которой пластические деформации вырождаются в упругие.

Долговечность периферийного и концевого подшипников скольжения согласно разработанной методике расчёта составила соответственно 69,4 и 54,2 часа.

Работа долота осуществляется в среде, насыщенной абразивным материалом. Поэтому опоры долот герметизируются. Однако проблема надёжной герметизации опоры долота, решена частично, т.к. решение этого вопроса изменением конструкции далеко не всегда возможно в силу ограниченных размеров, в которые конструктор должен вписать узел герметизации опоры долота. Известно, что, шарошка в процессе бурения совершает вращательное движение вокруг своей оси и подвержена перемещению в осевом и радиальном направлениях. Уплотнение должно быть не только эластичным, чтобы амортизировать все перемещения шарошки, но и достаточно износостойким и термостойким.

Анализ конструктивных решений узлов герметизации опоры долота, условий их работы позволил обосновать и предложить систему торцевой двухуровневой и радиальной герметизации (рисунок 3).

Рисунок 3 - Узлы герметизации опоры долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ: а -торцевое двухуровневое уплотнение; б - радиальное уплотнение

Двухуровневый герметизирующий узел (рисунок 3 а) состоит из цапфы 1, шарошки 2, обрезиненного тарельчатого уплотнения 3, поджимного эластичного кольца 4 и дополнительного кольцевого плавающего металлического уплотнения 5. Плавающее кольцевое уплотнение и обрезиненное тарельчатое уплотнения поджимаются к шарошке с натягом в осевом направлении.

Условия смазки рабочих поверхностей уплотнений не одинаковы. На участках площади контакта, примыкающих к уплотняемому объему (ближе к оси вращения), взаимодействие трущихся поверхностей может происходить при достаточно хорошей смазке. По мере удаления трущихся участков в радиальном направлении от оси вращения условия смазки поверхностей ухудшаются. При этом периферийные участки уплотнений мо1ут работать в условиях граничной смазки или в условиях сухого трения. Пластические деформации в зонах трения уплотнений возможны только при весьма значительных осевых нагрузках. Поэтому при трении обрезиненного тарельчатого уплотнения будут преобладать ненасыщенные упругие деформации.

Это дает основание воспользоваться соотношением для оценки интенсивности износа уплотнения

■ _ ша

Ь N -Е

где ^ - интенсивность износа; ош, ■- максимальные напряжения сжатия тарельчатого уплотнения, МПа; Иц - число циклов нагружения; Е - модуль нормальной упругости, МПа.

Тарельчатая пружина, входящая в состав обрезиненного уплотнения, изготавливается из листовой стали. Усилие сжатия пружины можно определить по формуле

где Р-усилие сжатия пружины, Н; Е - модуль нормальной упругости, МПа; 8 =1,0 мм - толщина пластины; А.о=0,8Ь мм-осадка пружины; Ц=0,3-коэффициент Пуассона; D=76 мм - наружный диаметр уплотнения; А=0,4 при D/d =1,36; d=56 мм - внутренний диаметр уплотнения; h=0,5 мм - величина сжатия пружины до полного заневоливания. Таким образом, по формуле (7) Р=169,03 Н.

Наибольшие нормальные напряжения развиваются в меридиальном сечении пружины

Для соотношения БЛ1=1,36: Ко = 0,8; К| = 0,4; к = 0,4 атах = 180,33 МПа.

Приняв число циклов нагружения и воспользовавшись

Путь трения L определяется из допустимой величины осевого перемещения системы «шарошка-уплотнение». Величина этого перемещения связана с износом упорного подшипника и принята 0,0006 м. Исходя из этого

(7)

т 0,0006 ЛО,^,,

Ь = —!-гг = 291262,13 м.

2,06-Ю"9

Долговечность тарельчатого уплотнения составила Т = 162 часа.

Проблема герметизации экспериментальных шарошечных долот наряду с применением двухуровневой системы уплотнений решалась также применением радиальных уплотнений (рисунок 3 б). Радиальный узел герметизации состоит из шарошки - 1, радиального уплотнения - 2, цапфы - 3. При разработке методики расчета долговечности радиальных уплотнений полагаем, что объёмные деформации вала очень малы по сравнению с объёмными деформациями резинового кольца; площадь контакта, образованная между валом и вкладышем под нагрузкой, совпадает с контурной площадью касания; поверхность вала может иметь шероховатость, а поверхность кольца гладкая; возникающие в зонах фактического касания напряжения не будут приводить к нарушению условий внешнего трения. Долговечность радиального уплотнения согласно разработанной методике расчета составила 122 часа.

Температурный режим работы узлов трения долота оказывает значительное влияние на его надежность и долговечность. Источником тепловой энергии являются поверхности опоры долота, контактирующие в процессе трения. При этом повышение температуры может привести к изменению физико-механических свойств материалов, а тепловые напряжения могут оказаться выше механических. Наиболее сильное изменение свойств материалов происходит в тонком поверхностном слое контактирующих поверхностей трения. Это приводит к изменению зазоров в трущихся соединениях, перераспределению нагрузок, напряжений и увеличению интенсивности износа узлов трения.

Измерить температуру в узлах трения долота, работающего на глубине 2000-3000 метров, весьма затруднительно. Теоретический расчёт нестационарного температурного поля при несимметричном тепловом нагружении представляет собой задачу Био-Фурье, которая решена с учётом следующих условий: источники тепла распределены между цапфой и шарошкой линейно и равномерно; интенсивность источников тепла примерно одинакова; смазочная плёнка не оказывает существенного влияния на распределение температурного поля.

В результате теоретических исследований установлено, что максимальная температура в системе узлов трения долота достигает 270-379 °С. В большей степени она распределена в зоне трения подшипников скольжения и торцевого упорного бурта (рисунок 4).

Рисунок 4 - Схема распределения тепловых потоков на трущихся поверхностях опоры долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ

Есть основание полагать, что температурное поле распространяется по телу шарошки волнообразно с максимумом волны у среднего венца шарошки, имеющего наилучшие условия охлаждения от боковой промывки.

Для повышения долговечности и надежности узлов трения долота, снижения температуры и тепловой напряженности в зоне трения подшипников экспериментального долота нами разработана технология нанесения медного поликомпозиционного гальванического покрытия на внутренние поверхности шарошки. Применение ПКГП Си-А^Оз-МоЭг наиболее перспективно: оно предусматривает упрочнение опорной поверхности шарошки и повышение антифрикционных свойств поверхностей трения за счёт включения в матрицу упрочняющих дисперсных частиц АЬОз и твёрдо-смазочных частиц МоБг,, снижения максимальной температуры до 190 - 270 °С, тепловой напряженности в зоне трения подшипников и отвод тепла за счёт

медной матрицы покрытия от цапфы в шарошку и окружающую среду.

Четвёртый раздел работы посвящен решению проблемы повышения ресурса работы композиционных материалов, применяемых для изготовления уплотнений шарошечных долот.

Одним из слабых звеньев надёжности буровых долот являются резинотехнические изделия. Ресурс их работы мал, а потому быстро наступает износ опорных поверхностей долота.

В России и за рубежом уделяется значительное внимание получению композиционных смесей для изготовления резинотехнических изделий. В США широкое применение для получения композиционного материала на основе резины находит целлюлозное волокно «Сантовеб», выпускаемое фирмой «Монкато». Диаметр волокна 10-20 мкм, длина 2-7 мм, физико-механические свойства близки к вискозному волокну.

Отмечено, что разработка композиционных материалов с вискозным волокном, близким по свойствам к волокну «Сантовеб», может оказаться весьма перспективным направлением для повышения надежности некоторых узлов трения бурового инструмента.

В этой связи проведены исследования по обработке вискозного волокна в резорцинформальдегидной смоле. Обработанное волокно вискозы вводили в резину В-14 на основе каучука СКН-18. Для получения композиционных материалов было выбрано волокно «Банавис» Балаковского производственного объединения «Химволокно» и полиамидные волокна (капрон).

Физико-механические свойства композиционной резины изучали с соблюдением общих требований к проведению испытаний по ГОСТ 269-66 - Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний. В таблице 3 представлены сравнительные данные по известным резинам и исследуемым композиционным материалам В-14БС20, В-14КС20, где В - 14-тип резиновой матрицы; Б-волокно «Банавис»; К - волокно «Капрон»; С - объемная доля в материале; 20 об. % - значение объемной

доли волокнистого наполнителя в композиционном матери- але. Из таблицы 3 видно, что свойства композиционного материала В-14БС20 вплотную приближают его к американскому материалу с волокном «Сантовеб», объемная доля которого в композиционном материале составляет 24 %.

Таблица 3 - Некоторые свойства резин и композиционных материалов

Показатели Марка материала

резина В-14 румынская резина АЕ-22 композиционный материал

Сантовеб В-14БС20 В-14КС20

1 .Временное сопротивление, МПа 11,8 16,0 15,1 10,7 20,4

2.Относительное удлинение, % 140 200 45 90 20

З.Твердость по Шору 75-90 73-83 85-86 85 87

4.Сопротивление раздиру, кН/м 34,3 40 53 50 120

5.Эластичность по Шобу, % 25 26 32 36

б.Износостойкость, Дж/мм3 6,0 6,4 13,8

Физико-механические свойства композиционного материала В-14БС20 на основе каучука СКН хорошо согласуются со свойствами композиционного материала, содержащего 26 объемных процентов вискозы, но полученного на основе каучука СКИ-3.

Композиционный материал В-14КС20 оказался лучшим по прочности, сопротивлению раздиру и износостойкости. Сравнение композиционного материала В- 14КС20 с материалами, применяемыми для изготовления уплотнений гидравлических устройств, судовых подшипников и резинометаллических опор для гидравлических забойных двигателей показало преимущество материала В-14КС20. Материалы В-14БС20 и В-14КС20 были использованы для изготовления уплотнений штоков буровых насосов, фонтанной арматуры, компрессоров и т.д. В подавляющем большинстве случаев удалось значительно повысить надежность бурового оборудования и другой техники.

Несмотря на высокие эксплуатационные свойства материалов В-14БС20 и особенно В-14КС20, использование их для изготовления герметизирующих устройств шарошечных долот не принесло желаемых результатов Опоры долот III 215,9 МС-ГАУ-НМ оказались не достаточно долговечны из-за быстрой разгерметизации вследствие высокой темперагуры в зоне трения В результате дальнейших исследований установлено, что наиболее подходящим материалом для изготовления уплотнений шарошечных долот является разработанный композиционный материал ИРП-1287КС20, содержащий 20 % капрона, на основе резины ИРП-1287, подвергнутый вторичной вулканизации Стендовые и промысловые испытания уплотнений шарошечных долот, изготовленных из разработанного композиционного материала, показали высокие физико-механические и технологические свойства После испытаний поверхность трения уплотнений в хорошем состоянии, вырывы, оплавления, трещины отсутствуют, эластичность высокая В пятом разделе представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований процесса осаждения поликомпозиционных гальванических покрытий (ПКГП), повышающие антифрикционные и износостойкие свойства элементов опоры долота

Разработка физико-математической модечи кинетики процесса осаждения ПКГП из электролитов осуществлялась с целью расчета оптимального состава покрытия и расчета по заданному составу покрытия основных технологических параметров процесса осаждения

Основой решения задачи получения ПКГП заданного состава являются физико-математические модели кинетики процесса совместного осаждения на катоде из электролита ионов металла и частиц порошка

Механизм транспортировки частиц дисперсной фазы на катод рассмотрен нами с позиций физико-химической гидродинамики Выражение для потока ионов конкретизировано для потока частиц на катод и получены расчетные зависимости определения потока частиц и начальной концентрации дисперсной

фазы в электролите:

- по конвективно-миграционному механизму

- по механизму конвективной диффузии

В результате дальнейших исследований в области смешанной кинетики процесса осаждения, получены единые расчётные зависимость определения потока частиц (13) и начальной концентрации дисперсной фазы в электролите (14) для получения покрытий с заданным содержанием частиц

где - поток частиц на катод, - начальная объёмная концентрация

порошка в электролите, q = Д-Л; Д-коэффициент диффузии; Я - средний радиус частиц дисперсной фазы, м; Яи-радиус потенциалопределяющих ионов, м; - толщина при электродного диффузного слоя, м; -относительная скорость конвективного переноса частиц порошка на катод, м/с, В-скорость доставки частиц порошка на катод, м/с; Су - бъёмное содержание порошка в

покрытии, об %; - катодная плотность тока, А/дм ; - выход металла по току, %; Э - электрохимический эквивалент материала матрицы, кг/Ас; рм-плотность материала матрицы, кг/м3.

Сравнительный анализ экспериментальных и теоретических значений объёмного содержания частиц в покрытиях показал, что природа электролита существенно влияет на количество включений частиц в покрытия. При осаждении количество включений частиц в покрытия

меньше на 30-40% по сравнению с при условии равной концент-

рации частиц в электролите, несмотря на то, что выход никеля по току меньше, чем у меди. Таким образом, влияние природы электролита на состав композиционных гальванических покрытий является одним из определяющих, так как вместе с технологическими параметрами осаждения электролит формирует покрытие с определенными физико-мехапическими свойствами и одновременно является транспортной системой переноса дисперсных частиц на катод.

Влияние технологических параметров осаждения (плотности тока и температуры электролита) при переносе частиц дисперсной фазы на катод может быть также весьма значительным. Исследования показали, что с повышением плотности тока от 5 до 25 А/дм2 объёмное содержание частиц в покрытии уменьшается с 22,3 до 5,4 об. %, а повышение температуры с 20 до 40 °С увеличивает содержание частиц в покрытии с 6,5 до 7,8 об.%

Толщина диффузионного слоя играет важную роль в образовании КГП. Определить толщину диффузионного слоя и исследовать ее влияние на кинетику процесса прямыми методами практически невозможно. Однако на основании анализа разработанной физико-математической модели кинетики процесса это становится возможным. Проведенные теоретические и экспериментальные исследования показали, что с увеличением толщины диффузионного слоя с 0,6'Ю"4 до 3,6'10"4 м потенциалопределяющих ионов электролита при осаждении композиционных гальванических покрытий снижается содержание частиц в покрытиях, что может быть связано с уменьшением скорости перено-

симых на катод частиц по конвективно-миграционному механизму.

Реальные условия процесса осаждения КГП (выделяющийся водород, неоднородность фракционного состава порошка и т.д.) могут оказать влияние на включение частиц в покрытия и следовательно, на выбор начальной концентрации порошка в ванне. Эти факторы могут быть значимы как при горизонтальном, так и вертикальном расположении катода.

Исследования показали, что чем больше скорость седиментации, тем меньше требуется начальная концентрация порошка в электролите для получения заданного количества частиц порошка в покрытии. Причём, чем больше толщина диффузионного слоя, тем больше должна быть начальная концентрация порошка в электролите. Частицы, способные находиться в броуновском движении или перемещаться диффузионно, требуют более высоких значений начальной концентрации.

При осаждении покрытий но конвективно-миграционному механизму относительная скорость движения частиц определяется скоростью электрофореза. Установлено, что меньшие скорости электрофореза требуют большей начальной концентрации частиц порошка в электролите для получения требуемой объёмной доли частиц в покрытии.

При осаждении покрытий по механизму конвективной диффузии на выбор начальной концентрации порошка в электролите оказывает влияние скорость переноса частиц. Чем больше скорость переноса частиц на катод, тем требуется меньшее количество частиц в электролите.

Исследования показали, что частицы порошка с размерами частиц до 2,0 мкм переносятся на катод по механизму конвективной диффузии, исключа-чающей субъективный подход к выбору скорости электрофореза.

Сравнение предложенной физико-математической модели кинетики процесса осаждения композиционных гальванических покрытий с экспериментальными данными И.Н Бородина, полученными в 1970 году, показывает удовлет-

р УЮ РРОС. НА ЦНОНАЛЬНАЯI ^ ^ ^

БИБЛИОТЕКА [

« 09 Ю0 мт {

Рисунок 5 - Влияние концентрации порошка в электролите на количество включений частиц в покрытия.

1-тсоретическая зависимость;

2-экспериментальная зависимость

Шестой раздел посвящен исследованию технологических свойств электролита, физико-механических и износостойких свойств ПКГП А120з - МоБг с разнородной дисперсной фазой, одна из которых - А120з - обеспечивает упрочняющий эффект матрицы, другая - - смазочные антифрикционные свойства

Сочетание в матрице покрытия частиц разнородных порошков перспективно для повышения надежности и долговечности опорных поверхностей долот Применение гальванического способа нанесения поликомпозиционных покрытий на внутреннюю поверхность шарошек, а также на поверхности трения цапф с целью повышения износостойкости и снижения трения в трущихся опорных поверхностях долот при работе в крайне тяжелых условиях, обладает такими достоинствами, как возможность осаждения ПКГП заданного состава, простота нанесения покрытий, возможность исключения

механической обработки и т.д.

В настоящее время наиболее широко, в силу высокой технологичности процесса, используют электролиты никелирования. Композиционные покрытия на основе никеля характеризуются высокими физико-механическими свойствами, прочностью сцепления, хорошим внешним видом, стойкостью к коррозии, повышенной износостойкостью.

В результате проведённых экспериментальных исследований технологических свойств электролига (поляризации катода при осаждении ПКГП, производительности процесса осаждения, равномерности нанесения покрытий) был выбран электролит состава, % : N¡804 7НгО - 30; КаНгРС^ - 1,5; Н3РО4 -0,06. Условия электролиза - плотность тока температура 20-60 С.

В результате исследования установлено, что увеличение концентрации дисперсных частиц в электролите незначительно снижает величину выхода по току с 48 до 44 %. С изменением технологических параметров осаждения ПКГП производительность процесса увеличивается. Повышение плотности тока способствует повышению выхода по току от 40 до 51 %. Аналогичная зависимость величины выхода по току наблюдается с увеличением рН электролита. Изменение рН с 1,2 до 2,0 повышает выход по току с 41 до 49 %. Важным технологическим параметром, влияющим на производи -тельность процесса осаждения покрытия является температура электролита. Повышение температуры электролита с 20 до 60 °С увеличивает величину выхода по току покрытия с 45 до 53 %.

Исследование рассеивающей способности электролита (равномерность покрытия) с изменением технологических параметров осаждения показали, что увеличение плотности тока с 10 до 50 А/дм2 способствует повышению рассеивающей способности электролита с 30 до 48 %. Рассеивающая способность электролита при повышении температуры от 20 до 60 °С возрастает от 30 до 39%. С изменением рН электролита с 1,2 до 2,0 его

рассеивающая способность также увеличивается с 27 до 34 %.

Проведённые исследования показали, что выбранный электролит для осаждения оксидно-сульфидных покрытий обладает хорошими технологическими свойствами, а дисперсная фаза практически не оказывает влияния на распределение металла на катоде.

Исследование микротвердости ПКГП имеет большое значение, т.к. позволяет судить о физико-механических свойствах покрытий. На рисунке 6 представлены зависимости микротвёрдости покрытий от кон-

центрации частиц в электролите и технологических параметров осаждения.

Рисунок 6 - Зависимость микротвёрдости ПКГП N1 — А120з - Мо82 от концентрации частиц в электролите-суспензии (а) и технологических параметров осаждения покрытий (б)

1 -МО82=ЗКГ/М'; 2-А1203= 15кг/М3

1-Т = 20°С; рН= 1,6; 2 - Дк = 30 А/дм2; Т=20°С;

Дк=30 А/дм2; Т=20 °С; рН=1,6 3 - Дк = 30 А/дм2; рН =1,6

Согласно проведённым исследованиям установлено, что максимальная микротвёрдость достигается при концентрации в

электролите частиц Исследование влияния

технологических параметров осаждения покрытий показали, что максимальное значение микротвёрдости достигается при плотности тока 20 А/дм2, рН электролита 1,6 и температуре электролита 20 °С.

Изменение микротвёрдости покрытий носит сложный характер. Её можно оптимизировать, регулируя концентрацию порошков в электролите и технологические режимы осаждения покрытий.

Исследования микроструктуры показали, что частицы оксида алюминия и дисульфида молибдена при осаждении распределяются в покрытиях равномерно, пропорционально их концентрациям в электролите.

Увеличение концентрации частиц корунда и дисульфида молибдена в электролите-суспензии приводит к образованию конгломератов в покрытиях. Частицы дисульфида молибдена изменяют свою первоначальную форму и становятся шарообразными под действием кристаллизационного давления (рисунок 7).

а б

Рисунок 7- Структура покрытий М-АУЭз-МоБг (х210)-а - А1203 = 45 кг/м3, МоБг =6 кг/м5; б - А1203 = 15 кг/м3, МоЭг =6 кг/м3; Дк= 10 А/дм2; Т=20 "С; рН=1,6

Изучение морфологии покрытий показало, что основное

влияние на нее оказывает концентрация частиц в электролите, а также катодная плотность тока. Повышение плотности тока способствует образованию трёхмерных зародышей, имеющих вытянутую форму. Увеличение содержания частиц в покрытии приводит к образованию крупных и плотных

агрегатов, получению покрытий без пор и микротрещин

Информацию о составе исследуемою ПКГП М-А^Оз-МоБг дает также изображение в отраженных электронах, полученных от обратного рассеивания, усиливающегося с ростом атомного номера рассеивающего элемента на растровом электронном микроскопе РЭММА-202 (рисунок 8)

Рисунок 8 - Сканограмма ПКГП N1 - А1203 - Мовг

Проведенные исследования свидетельствует о равномерности осаждения частиц и дают качественную характеристику покрытия С ростом концентрации частиц в электролите возрастает яркость рефлексов, что свидетельствует о большом включении частиц в покрытия

Изменением длины воины и интенсивности рентгеновского излучения, создаваемого покрытиями, определяли количественный состав покрытий Увеличение концентрации частиц корунда в электролите от 15 до 45 кг/м3 повышает их объемное содержание в покрытии от 10 до 16 об % С увеличением концентрации дисульфида молибдена от 3,0 до 9,0 кг/м3 в электролите объемное содержание частиц порошка в покрытии увеличивается от 1,5 до 4,5 об %

С увеличением плотности тока с 20 до 50 А/дм2 объёмное содержание частиц А^Оз в покрытиях снижается с 17 до 8 об. %, а частиц МоЗ^ ■- с 6 до 3 об. %. Снижение содержания частиц в покрытиях при повышении плотности тока от 20 до 50 А/дм2 хорошо согласуется с кинетикой образования ПКГП. Вместе с тем, повышение плотности тока ведёт и к значительному выделению водорода при электролизе, что также препятствует переносу частиц на катод.

Изменение концентрации частиц в электролите ведет к изменению и параметров тонкой структуры покрытий. Особенно резкое увеличение микродеформаций кристаллической решетки ОТ 4,9'10 ' до 5,45-10 3 происходит при увеличении концентрации частиц от 3 до 5 кг/м3.

Дальнейшее увеличение концентрации частиц до 9 кг/м3 в электролите при постоянной концентрации частиц ведет к снижению

микродеформаций кристаллической решетки до Размер областей

когерентного рассеивания при изменении концентрации дисульфида молибдена имеет, как и микродеформации, нелинейную зависимость. С увеличением концентрации в электролите частиц величина блоков

мозаики покрытий изменяется от м с минимумом,

равным м при концентрации

Увеличение концентрации частиц корунда в электролите (при постоянной концентрации частиц дисульфида молибдена) изменяет как микродеформации кристаллической решетки, так и величины блоков мозаики покрытий. Так, с изменением концентрации частиц изменяется величина микродеформаций кристаллической решетки от до с максимумом, равным при концентрации

Величина блоков мозаики при этом изменяется <от 5121010 ДО 385'Ю10 М С минимумом, равным при концентрации частиц

Установлено, что характер дисперсности и микродеформаций кристаллической решетки хорошо согласуется с характером изменения микротвёрдости. Максимальная микротвердость соответствует наиболее высокодисперсным

покрытиям с наибольшими микродеформациями кристаллической решетки.

Прочность сцепления покрытий с подложкой, так же как твёрдость и износостойкость, - один из важных параметров, характеризующих возможность применения покрытий для упрочнения опорных поверхностей буровых долот. Установлено, что повышение концентрации частиц МоБг ДО 9 кг/м3 снижает прочность сцепления покрытий от 117 до 83 МПа. Снижение прочности сцепления связано с тем, что частицы имеют слоистую

структуру и слабые межслойные связи.

Несколько иной характер влияния на прочность сцепления оказывают частицы А^Оз. С изменением концентрации частиц А^Оз в электролите от 0 до 45 кг/м3 величина прочности сцепления изменяется от 102 до 95 МПа с максимумом, равным 106 МПа при концентрации частиц корунда 30 кг/м . Увеличение прочности сцепления покрытий с подложкой при повышении концентрации частиц от 0 до 30 кг/м в электролите связано, видимо, с

тем, что частицы механически очищают катод в процессе перемешивания электролита, от пузырьков водорода и пассивной плёнки.

Износостойкость покрытий является интегральной характеристикой сложного взаимодействия различных факторов в процессе осаждения. Она зависит от физико-механических свойств покрытий и в значительной мере от условий трения (скорости скольжения, температуры в зоне трения, величины удельной нагрузки). Результаты испытаний показали, что с увеличением концентрации частиц корунда в электролите от при постоянной

концентрации частиц дисульфида молибдена, равной величина

удельного износа покрытий уменьшается от с

минимумом, равным при концентрации частиц

С увеличением концентрации частиц дисульфида молибдена в электролите при постоянной концентрации частиц корунда величина удельного

износа оксидно-сульфидных покрытий также снижается от

При дальнейшем повышении концентрации частиц дисульфида

молибдена до величина удельного износа покрытий повышается

до

Увеличение плотности тока от 10 до 30 А/дм2 снижает удельный износ покрытий от При дальнейшем увеличение плотнос-

ти тока до 50 А/дм2 величина удельного износа стабилизируется и составляет Повышение температуры электролита-суспензии от 20 до 60 °С также снижает величину удельного износа покрытий от 1,6'10 5 до 1,410 5 мм3/Н'м. Вместе с тем, увеличение рН электролита от 1,2 до 2,0 повышает удельный износ от

Седьмой раздел посвящен конструкторской разработке бурового шарошечного долота III 215,9 МС - ГАУ - НМ, а также их стендовым и промысловым испытаниям. По результатам выполненных исследований предложена конструкция долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ с фрезерованным зубом, гидромониторное, с герметизированной маслонаполненной опорой, предназначенное для низкооборотного бурения сплошным забоем глубоких нефтяных и газовых скважин в мягких и средней твёрдости горных породах. Техническая характеристика долота приведена в таблице 4.

Таблица 4 - Основные параметры долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ

№ Наименование Величина

1 Диаметр, мм 215,9!«

2 Высота, мм 343 ± 2,0

3 Разновысотность шарошек относительно резьбы, мм 1,6

4 Радиальное биение шарошек относительно оси резьбы, мм У

5 Угол наклона оси цапфы к оси долота 57° ± 8'

6 Смещение оси цапфы относительно оси двугранного угла,

мм 7 ± 0,29

7 Частота вращения шарошки, С ' 2,2

8 Рекомендуемая осевая нагрузка, кН 150-180

9 Допустимая осевая нагрузка, кН 200

10 Число оборотов долота, с"1 3,3

11 Расход жидкости, дм3/с 28

12 Перепад давления на насадках, МПа 6,0

Долото (рисунок 9) состоит из трех сваренных между собой под углом наклона к оси долота 57°30' асимметричных секций-лап 1, на цапфах которых смонтированы три самоочищающиеся шарошки 2, оси которых имеют положительное смещение относительно оси долота на 9-12 мм, опоры -включающие периферийный подшипник скольжения 3, шариковый замковый подшипник 4, концевой подшипник скольжения с упорным буртом 5, и герметизирующего узла 6

Рисунок 9 - Буровое шарошечное долото III 215,9 МС-ГАУ-НМ

Вооружение шарошек - фрезерованные зубья, наплавленные твердым сплавом релита Фрезерованные зубья шарошки, расположенные на основных венцах, имеют высоту 14-18,2 мм, угол заострения 41-51°. На основе анализа кинематических схем долота принятые конструктивные решения по увеличению количества зубьев на периферийных венцах шарошек позволили обеспечить повышение эффективности, мощности вооружения шарошек в

сравнении с серийными долотами.

Высокая надёжность работы опоры экспериментального долота является основой эффективности, надёжности и долговечности бурового долота. Она обеспечивает реализацию предложенной кинематической схемы долота и создаёт условия для эффективной работы вооружения.

Нормальным условием работы подшипников скольжения опоры долота, является обеспечение положительного градиента механических свойств пар трения по глубине. Нанесение износостойких самосмазывающих покрытий на опорные поверхности цапфы и внутренние поверхности шарошки обеспечивает условия внешнего трения, снижает температуру в зоне трения подшипников, способствует отводу большей части теплового потока в шарошку и окружающую среду, снижая тем самым тепловую напряжённость, что, в конечном итоге повышает ресурс работы как опорных поверхностей долота, так и долота в целом.

Снижение нагрузок на поверхность трения экспериментальных долот достигается за счёт их перераспределения на применяемый в опоре долота большой периферийный подшипник скольжения. Сборка бурового долота осуществляется с предварительным натягом пары трения, который сохраняется при нагреве втулки периферийного подшипника в процессе работы долота. Втулка подшипника, запрессованная в шарошку, обжимает цапфу постоянно. Данное исполнение опоры экспериментального долота позволяет исключить серповидный зазор в паре трения при всех температурных условиях работы долота, способствует повышению площади контакта и снижению радиальных удельных нагрузок в процессе бурения.

. Высокая надёжность работы экспериментального бурового долота основана также и на применении разработанной системы эффективной подачи смазки в зону трения при работе долота на забое (пат. №2167258). Для принудительной подачи смазки в зоны трения в лапах долота (рисунок 9) расположены маслонаполненные резервуары 7 с системой смазочных

каналов 8, соединяющих резервуары с полостями опор, снабжённых дифференциальным поршнем 9. Во время работы долота на забое давление смазки в смазочных каналах и полостях между шарошкой и цапфой всегда больше давления над дифференциальным поршнем. Диаметры дифференциального поршня выбирают такими, чтобы гарантированно обеспечить величину давления под поршнем малого диаметра больше величины перепада давления столба бурового раствора от дифференциального поршня до узла герметизации шарошки 6. Это обеспечивает надёжную подачу смазки к трущимся поверхностям шарошки и цапфы и значительно повышает долговечность работы долота на забое.

В качестве смазочного материала экспериментальных долот применяли разработанную смазку МЗ/13 ДЗ на основе смазки ЦИАТИМ-202, содержащая 30 % дисульфида молибдена. Применение разработанной смазки позволило повысить стойкость опоры долота в 1,5 раза.

Герметизация опор экспериментальных долот решалась применением торцевых двухуровневых и радиальных (рисунок 4 а, б) узлов герметизации, изготовленных из разработанного нами термостойкого композиционного материала ИРП-1287КС20, подвергнутого вторичной вулканизации на основе резины ИРП-1287, содержащей в качестве наполнителя полиамидные волокна капрона объёмной долей 20%.

Промышленные испытания экспериментальных шарошечных долот были проведены при бурении скважин в интервале 1800-3000 метров Северо-Губкинской, Северо-Уренгойской, Уренгойской площадей филиала «Тюменбургаз» и Песчаной площади филиала «Оренбургбургаз» ДООО «Бургаз» РАО «Газпром».

Сравнительный анализ результатов отработки опытных и серийных долот проводился в соответствии с типовой методикой проведения испытаний шарошечных долот при бурении нефтяных и газовых скважин разработанной ООО НПО «Буровая техника» ВНИИБТ, которая предусматривает сопоста-

вимость геолого-технических условий отработки опытных и серийных долот.

Анализ результатов отработки опытных долот на площадях филиалов «Тюменбургаз» и «Оренбургбургаз» ДООО «Бургаз» РАО «Газпром» показал, что применение опытных долот привело к росту проходки на долото, по сравнению с серийными, на 18-20 %, стойкости долот на 25-27 %, механической скорости на 15 %.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Проанализированы и обобщены результаты теоретических, экспериментальных исследований и технических разработок по модернизации конструкторских решений при создании буровых шарошечных долот. Предложены перспективные направления повышения эффективности, надёжности и долговечности работы шарошечных долот.

2. Рассмотрены геолого-технические условия работы буровых долот, причины и факторы, приводящие к износу их элементов и узлов. Причиной износа долот в процессе работы является контактное физико-химическое взаимодействие поверхностей конструктивных элементов под влиянием факторов внешнего воздействия - динамической нагрузки, частоты вращения инструмента, температуры, свойств промывочных жидкостей, дифференциального забойного давления и т.д.

3. По результатам обобщений и анализа подтверждено известное представление о преимущественном влиянии на износ шарошек и опор долот, физико-механических свойств горных пород, осевой нагрузки, частоты вращения, времени работы долота.

4. Проведёнными расчётами оценена контактная прочность вооружения долота и его кинетическая характеристика. С учётом кинетической характеристики долота оптимизировано распределение нагрузки на воору-

жение опытного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ за счёт увеличения числа зубьев на периферийном венце первой шарошки с 15 до 16, на втором венце с 12 до 14 штук, на периферийном венце второй шарошки с 13 до 15 и на периферийном венце третьей шарошки увеличить количество зубьев с 13 до 16 штук.

5. Приведена методика и результаты расчётов усилий в опоре долота, напряжённого состояния и долговечности подшипников скольжения, торцевых и радиальных уплотнений, а также температурного режима работы узлов трения шарошки долота.

6. Разработана конструкция системы смазки трёхшарошечного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ, масляные резервуары которого снабжены дифференциальным поршнем для эффективной подачи смазки в зону трения при работе долота на забое.

7. Разработаны двухуровневая торцевая и радиальная системы герметизации опоры долота, а также композиционный материал ИРП-1287КС20 для их изготовления. Исследованы физико-механические и эксплуатационные свойства композиционного материала, обоснован выбор наполнителя, способ обработки волокон. Разработан стенд и проведены стендовые испытания узлов герметизации и промысловые испытания долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ с уплотнением из композиционного материала ИРП -1287КС20.

8. Разработана физико-математическая модель кинетики осаждения поликомпозиционных гальванических покрытий по механизму конвективной диффузии, конвективно-миграционному механизму и по механизму смешенной кинетики. Установлена удовлетворительная сходимость результатов исследова-ваний предложенной физико-математической модели с экспериментальными.

9. По результатам исследования технологических свойств электролита, физико-механических и износостойких свойств ПКГП Ni-Al2O3-MoS2, установлена возможность влияния на объёмное содержания дисперсных частиц в покрытии, твёрдость, фазовый состав и структуру покрытий, прочность

сцепления с подложкой, внутренние напряжения, а также износостойкость, изменением концентрации дисперсных частиц в электролите, а также технологических параметров осаждения покрытий.

10. Модернизирована конструкция опоры шарошечного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ для низкооборотного бурения сплошным забоем глубоких нефтяных и газовых скважин в мягких и средней твёрдости горных породах. Для повышения надёжности и долговечности работы узлов трения долота, упрочнения опорных поверхностей долота, повышения антифрикционных свойств поверхностей трения, снижения температуры, тепловой напряженности в зоне трения подшипников и отвод тепла от цапфы в шарошку и окружающую среду разработаны технологии нанесения износостойких поликомпозиционных гальванических покрытий на опорные поверхности долота, а также антифрикционных самосмазывающихся покрытий на внутренние поверхности шарошки.

По результатам промысловых испытаний опытных долот на площадях филиалов «Тюменбургаз» и «Оренбургбургаз» ДООО «Бургаз» РАО «Газпром» проходка на долото, в сравнении с серийными, увеличилась на 18 - 20 %, стойкость долота-на 25-27% и механическая скорость бурения - на 15%.

Основные положения диссертации нашли отражение в следующих печатных работах:

1. Закиров Н.Н. Электроосаждение двухслойных композиционных покрытий/ Н.Н. Закиров, ВА Нецветай//Применение аппаратов порошковой технологии и процессов термосинтеза в народном хозяйстве: Тез. докл. Всес. конф.- Томск. 1987. - С. 103-104.

2. Закиров Н.Н. Экспериментальное исследование физико-математической модели кинетики осаждения КГП требуемого состава / Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин // Нефть и газ Западной Сибири: Тез. докл. второй Всесоюзной науч. конф. -Тюмень, 1989. - С. 209-210.

3. Бородин И.Н. Определение концентрации порошка в ванне для получения композиционных покрытий / И.Н. Бородин, Н.Н. Закиров // Защита металлов, - Т. - 26 - 1990. - № 3. - С. 486 - 491.

4. Закиров Н.Н. Исследование влияния скорости электрофореза на кинетику процесса восстановления деталей нефтепромыслового оборудования композиционными гальваническими покрытиями// Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировки : Тр. Межгосудар. науч. техн. конф., посвященной 30-летию Тюменского индустриального института -Тюмень, 1993.-С. 90-91.

5. Закиров Н.Н. Разработка самосмазывающегося покрытия для опор трёхшарошечного долота / Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин// Проблемы подготовки кадров для строительства и восстановления нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири : Тез. докл. Междунар. науч. конф.-Тюмень, 1996.-С. 140-141.

6. Закиров Н.Н. Влияние толщины диффузионного слоя на количество включений дисперсной фазы при осаждении композиционных гальванических покрытий /Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ. - 1999.-№ 5.-С. 118-120.

7. Закиров Н.Н. Влияние природы электролита на состав композиционных гальванических покрытий / Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 1999. - № 6. - С. 55 - 58.

8. Закиров Н.Н. Влияние технологических параметров бурения на механическую скорость и проходку на долото при разбуривании нефтяного Восточно - Елового месторождения/ Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин // Проблемы совершенствования технологии строительства скважин и подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтегазодобывающего комплекса: Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф.- Тюмень: ТюмГНГУ, - 2000.- С. 61 - 62.

9. Закиров Н.Н. Температурный режим работы узлов трения / Н.Н.Закиров, И.Н. Бородин // Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ,

2000.- №3.- С. 106-111.

10. Закиров Н.Н. Анализ кинетических характеристик бурового долота / Н.Н. Закиров, Б.Л. Стеклянов, И.Н. Бородин // Изв. вузов. Нефть и газ. -Тюмень: ТюмГНГУ. - 2000.- № 5. - С. 117 - 123.

11. Закиров Н.Н. Методика расчёта подшипников скольжения буровых долот // Сб. науч. работ 6-й Междунар. науч. - практ. конф. Нефть и газ Украины - 2000. - Ивано-Франковск, Украина. - 2000. - С. 282 - 285.

12. Закиров Н.Н. Расчёт усилий в опоре долота// Сб. науч. работ 6-й Междунар. науч. - практ. конф. Нефть и газ Украины - 2000. - Ивано-Франковск, Украина. - 2000. - С. 39 - 42.

13. Пат. 2167258 РФ, МПК Е 21 В 10/22. Буровое шарошечное долото/ Федотов В.П., Симисинов И.Л., Солдатов Е.П., Закиров Н.Н., Бородин И.Н. (Россия).- №99110827/03; Заявлено 13.05.99; 0публ.20.05.2000, Бюл. № 14.

14. Закиров Н.Н. Оптимизация процесса бурения при поиске водных рссурсов//Окружающая среда: Тез. докл. Международ, науч.- практ. конф.-Тюмень.-2000.-С. 119-121.

15. Закиров Н.Н. Стендовые испытания уплотнений шарошечных долот/ Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин, А.Б. Винников//Новые материалы и технологии в машиностроении: Сб. матер, науч. техн. конф. - Тюмень.- 2000.- С. 41 - 42.

16. Закиров Н.Н. Расчёт долговечности подшипников буровых долот// Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень : ТюмГНГУ. - 2001. - № 6. - С. 42 - 47.

17. Закиров Н.Н. Повышение эффективности работы и надёжности буровых шарошечных долот/ Н.Н. Закиров, В.П. Федотов, А.Б. Винников, И.Н. Бородин// М.: Недра, 2001.-246 с.

18. Закиров Н.Н. Композиционные гальванические покрытия для бурильного инструмента. - М.: Недра, 2002. -122 с.

19. Закиров Н.Н. Новые материалы для уплотнения шарошечных долот//Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень : ТюмГНГУ. - 2002. - № 6. - С. 35-39.

20. Закиров Н.Н. К вопросу прогнозирования времени работы долота на

забое // Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на современном этапе: Тр. Междунар науч.-техн конф., посвященной 40-летию ТюмГНГУ. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - С. 32 - 36.

21. Закиров Н.Н. Повышение долговечности буровых шарошечных долот// Бурение и нефть. - 2003.- № 4. - С. 21 - 23.

22. Закиров Н.Н. Влияние технологических параметров бурения скважин на механическую скорость и проходку на долото // Бурение и нефть.- 2003.-№6.-С. 16-18.

23. Закиров Н.Н. К вопросу герметизации опоры буровых долот // Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ. - 2003.- № 6. С. 42 - 45.

24. Закиров Н.Н. Контактная прочность вооружения буровых долот // Бурение и нефть. - 2003.- №7. - С.46 - 47.

25. Закиров Н.Н. Критерий выбора оптимальных режимов бурения // Нефть и газ Западной Сибири: Тр. Междунар. науч. - техн. конф., посвященной 40 - летию ТюмГНГУ. - Тюмень: ТюмГНГУ, - 2003. - С. 47- 48.

26. Закиров Н.Н. Перспективы применения композиционных гальванических покрытий для бурильного инструмента // Нефть и газ Западной Сибири: Тр. Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 40- летию ТюмГНГУ. - Тюмень: ТюмГНГУ, - 2003. - С. 73 - 74.

27. Закиров Н.Н. К вопросу повышения долговечности работы шарошечных долот//Освоение и добыча трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей: Сб. докл. 4-ой Междунар. конф.-Анапа.-2003.- С. 413 - 417.

28. Закиров Н.Н. Оптимизация механической скорости проходки // Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ.- 2004.- № 1. - С. 26 - 30.

29. Закиров Н.Н. Прогнозирование эффективности работы шарошечных долот. - М.: Бурение и нефть.- 2004.- № 7. - С. 22 - 23.

30. Закиров Н.Н. Влияние технологических параметров процесса бурения на износ узлов долота // Изв. вузов. Нефть и газ. - Тюмень: ТюмГНГУ. - 2004.-№ 9.- С. 69 - 74.

31. Закиров Н.Н. Температурный режим работы узлов трения долота// Бурение и нефть. - 2004.- № 9. - С. 12 -14.

32. Пат. 39159 РФ, МПК7 Е 21 В 10/22. Герметизирующий узел опоры шарошечного долота/ Закиров Н.Н. (Россия) - №2004108407; Заявлено 22.03.2004; Опубл. 20.07.2004, Бюл. № 20.

Подписано в печать 19.11.2004г. Формат 60x84/16. Бумага финская. Печать RISO. Усл. печ. л. 2,96. Тираж 100. Заказ 518.

Отпечатано с готового набора в типографии Издательства «Вектор Бук» Лицензия ПД № 17-0003 от 06.07.2000г.

Соискатель

625004, г.Тюмень, ул. Володарского, 45. тел.(3452) 46-54-04,46-90-03.

ч а5 О 16

Содержание диссертации, доктора технических наук, Закиров, Николай Николаевич

Введение.

Проблемы повышения эффективности работы буровых шарошечных долот.

1.1. Технико экономические показатели бурения скважин.

1.2. Условия работы буровых шарошечных долот.

1.3. Породоразрушающий инструмент отечественного производства.

1.4. Породоразрушающий инструмент зарубежного производства.

1.5. Анализ конструкций элементов шарошечных долот.

1.5.1. Вооружение шарошечных долот.

1.5.2. Опоры шарошечных долот.

1.5.3. Герметизация опор шарошечных долот.:.

1.5.4. Смазочные устройства буровых долот.

1.6. Смазочные материалы для буровых долот.

1.7. Условия работы и смазочные материалы лицензионных долот.

1.8. Причины износа элементов узлов шарошечных долот.

1.8.1. Износ вооружения шарошечных долот.

1.8.2. Характер изнашивания опор шарошечных долот.

1.9. Перспективы применения поликомпозиционных гальванических покрытий для повышения надёжности и долговечности деталей и узлов бурового инструмента.

1.10. Постановка цели и задачи исследований.

Выводы по разделу 1.

Анализ работы шарошечных долот.

2.1. Влияние технологических параметров процесса бурения на механическую скорость и проходку на долото.

2.2. Методика прогнозирования времени работы долота на забое.

2.3. Влияние технологических параметров процесса бурения на износ узлов долота.

Вывод по рарделу 2.

Оптимизация конструкторских характеристик шарошечных долот.

3.1. Оценка контактной прочности вооружения долота.

3.2. Анализ кинетических характеристик экспериментального долота.

3.3. Расчёт усилий в опоре долота.

3.4. Расчёт подшипников скольжения.

3.5. Напряжённое состояние подшипника скольжения.

3.6. Расчёт долговечности подшипников скольжения и уплотнений экспериментальных шарошечных долот.

3.6.1. Долговечность подшипника скольжения.

3.6.2. Долговечность упорного подшипника.

3.6.3. Долговечность торцевого уплотнения.

3.6.4. Долговечность радиального уплотнения.

3.7. Температурный режим работы узлов трения долота.

3.8. Система смазки шарошечных долот.

Выводы по разделу 3.

Разработка и исследование композиционных материалов для герметизации опор шарошечных долот.

4.1. Композиционные материалы на основе резины.

4.2. Выбор наполнителя для получения композиционного материала.

4.3. Выбор способа обработки волокна.

4.4. Исследование физико-механических свойств композиционных материалов.

4.5. Стендовые испытания уплотнений шарошечных долот.

Выводы по разделу 4.

Разработка физико-математической модели кинетики процесса образования поликомпозиционных гальванических покрытий.

5.1. Общая характеристика процесса образования покрытий.

5.2. Образование покрытий по конвективно - миграционному механизму.

5.3. Образование покрытий по конвективно - диффузионному механизму.

5.4. Образование покрытий по механизму смешанной кинетики.

5.5. Экспериментальное исследование физико - математической модели кинетики образования поликомпозиционных гальванических покрытий.

5.5.1. Влияние природы электролита на количество включений частиц в покрытия.

5.5.2. Влияние плотности тока на количество включений дисперсных частиц в покрытия.

5.5.3. Влияние температуры электролита на количество включений дисперсных частиц в покрытия.

5.5.4. Влияние толщины диффузионного слоя электролита на количество включений дисперсных частиц в покрытия.

5.5.5. Влияние скорости седиментации на величину начальной концентрации порошка в электролите.

5.5.6. Влияние скорости электрофореза на начальную концентрацию порошка в электролите.

5.5.7. Влияние конвективной диффузии на выбор начальной концентрации порошка в электролите.

5.6. Экспериментальная оценка физико-математической модели кинетики процесса образования покрытий.

Выводы по разделу 5.

Исследование технологических свойств электролита, физикомеханических и износостойких свойств ПКГП М-АЬОз-МоЗг.

6.1. Выбор электролита.

6.2. Влияние дисперсной фазы на катодную поляризацию.

6.3. Влияние концентрации порошков в электролите и режимов электролиза на выход покрытия . по току.

6.4. Исследование рассеивающей способности электролита.

6.5. Зависимость микротвёрдости ПКГП Ni-Al203-MoS2 от концентрации порошков в электролите и технологических режимов осаждения покрытий.

6.6. Фазовый состав и структура ПКГП Ni - А1203 - M0S2.

6.7. Исследование тонкой структуры ПКГП Ni - А12Оз - MoS2.

6.8. Прочность сцепления ПКГП Ni - А1203- MoS2.

6.9. Внутренние напряжения ПКГП Ni - А1203- MoS

6.10. Исследование износостойкости ПКГП Ni - А1г03 - M0S2.

Выводы по разделу 6.

Конструкторская разработка шарошечного долота

III 215,9 МС - ГАУ - НМ.

7.1. Общая характеристика экспериментального шарошечного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ.

7.2. Промысловые и стендовые испытания шарошечных долот III 215,9 МС - ГАУ - НМ.

Выводы по разделу 7.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Теория и практика повышения эффективности работы, надежности и долговечности буровых шарошечных долот"

Актуальность темы

Повышение технико-экономических показателей бурения глубоких нефтегазовых скважин в значительной степени можно обеспечить сокращением больших потерь времени на смену изношенного породоразрушающего инструмента, работоспособность которого определяется долговечностью отдельных его узлов и вооружения шарошек. Недостаточная надёжность бурильного инструмента приводит к авариям, связанным с большими экономическими потерями на простои и ремонт при строительстве скважин. Существенное влияние на надёжность работы шарошечных долот оказывает также состав и эффективность применяемых смазочных материалов. Поэтому при разработке новых конструкций и модернизации долот необходим системный подход к решению задач обеспечения эффективности их работы.

На эффективность углубления забоя вращательным способом оказывают влияние такие факторы, как контактная прочность вооружения, равномерность распределения нагрузки на каждый венец шарошки, усилия, возникающие в опоре долота, напряжения в подшипниках опоры долота и их долговечность, температурный режим работы узлов трения долота, а также эффективность и долговечность работы системы герметизации. Изучение этих характеристик процесса работы долота позволяет внести необходимые корректировки в техническую документацию на стадии конструкторских работ, выбор оптимального типа долота и обеспечить повышение технико-экономических показателей бурения.

Анализ результатов исследований по данной проблеме позволил определить основные перспективные направления, главными из которых являются: повышение долговечности работы опорного узла шарошечных долот, за счёт их герметизации; разработка и применение термостойких уплотнений из современных композиционных материалов; повышение прочностных и антифрикционных свойств сопрягающихся поверхностей опоры долота; разработка высокотехнологичных составов смазочных материалов и конструкций системы их подачи. Решением этих проблем занимаются отраслевые институты, конструкторские бюро, университеты -ООО НПО «Буровая техника» ВНИИБТ, НПО «Геотехника», СКБД ПО «Волгабурмаш», ДФГУП «ЗапСибБурНИПИ», ТюмГНГУ, УГНТУ и другие.

В настоящее время при строительстве скважин нашли широкое применение импортные долота, т.к. по показателям проходки на долото и времени бурения выпускаемый отечественной промышленностью буровой инструмент качественно отстает от долот зарубежных производителей. В связи с вышеизложенным, разработка породоразрушающего инструмента, конкурентоспособного с зарубежными аналогами, является актуальной задачей, что и обусловило постановку цели данной диссертационной работы.

Цель работы

Повышение эффективности работы и надёжности шарошечных долот конструкторскими, технологическими и методическими решениями по модернизации системы смазки, герметизации опор долота, повышению износостойких и антифрикционных свойств опорных поверхностей долот композиционными покрытиями, разработке основных технических характеристик шарошечных долот.

Задачи исследований

- исследование и разработка системы герметизации и композиционных материалов для герметизации опор шарошечных долот;

- разработка и исследование физико-математической модели процесса осаждения поликомпозиционных гальванических покрытий для повышения физико-механических и эксплуатационных свойств опорных поверхностей шарошечных долот;

- разработка модернизированной конструкции трёхшарошечного долота Ш 215,9 МС-ГАУ-НМ и проведение промысловых испытаний.

Научная новизна

1. Теоретически обоснована методология оценки работоспособности шарошечных долот путём учёта влияния напряжённого состояния отдельных его элементов (подшипников, торцевых и радиальных уплотнений, вооружения) на долговечность работы долота в целом.

5. Научно обоснованы и экспериментально подтверждены технические решения повышения прочностных и антифрикционных и самосмазывающихся свойств свойств сопрягающихся поверхностей опор шарошечных долот и системы герметизации поликомпозиционными гальваническими покрытиями.

Практическая ценность Разработанные методологические решения явились основой совершенствования элементов породоразрушающего инструмента и повышения надёжности работы шарошечного долота.

В частности, разработаны:

- двухуровневая система герметизации опоры шарошечного долота (патент РФ № 39159);

- композиционный материал ИРП-1287С20 для герметизации опоры долота;

- консистентная смазка M3/13 — ДЗ и система полной набивки смазки в полость шарошки;

- методика расчёта температурного режима работы узлов трения долота.

Разработано шарошечное долото и система подачи смазки в зону трения при работе долота на забое, позволяющая повысить долговечность работы долота (патент РФ № 2153579).

Разработана и внедрена технология нанесения на сопрягающиеся поверхности опор шарошечных долот и системы герметизации износостойких, антифрикционных, самосмазывающихся поликомпозиционных гальванических покрытий (Заяв.20.07.2004; положит, решение 02.09.04.).

По результатам анализа отработок шарошечных долот на площадях ДООО

Бургаз» определены факторы, лимитирующие надёжность работы шарошечных долот и определены их оптимальные параметры.

Разработана и передана Верхнесергинскому долотному заводу «Уралбур-маш» нормативная документация на изготовление модифицированной конструкции трёхшарошечного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ для бурения глубоких нефтяных и газовых скважин сплошным забоем роторным способом или винтовым забойным двигателем. Их внедрение способствовало повышению эффективности работы, надёжности и долговечности шарошечных долот.

Апробация результатов исследований

Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на научной конференции «Применение плазменных процессов и порошковых покрытий в промышленности», Свердловск, 1986 г., 1988 г.; Всесоюзной конференции «Применение аппаратов порошковой технологии процессов термосинтеза в народном хозяйстве», Томск, 1987 г.; Н-ой Всесоюзной научной конференции «Нефть и газ Западной Сибири», Тюмень, 1989 г.; областной конференции «Химические проблемы отраслей народного хозяйства Тюменского региона и пути их решения», Тюмень, 1991 г.; Межгосударственной научно-технической конференции, посвящённой 30-летию Тюменского индустриального института «Нефть и газ Западной Сибири. Проблемы добычи и транспортировка», Тюмень, 1993 г.; Международной научной конференции «Проблемы подготовки кадров для строительства и восстановления нефтяных и газовых скважин на месторождениях Западной Сибири», Тюмень, 1996 г.; областной научно-технической конференции «Проводка нефтегазовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений», Тюмень, 1997 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы совершенствования технологий строительства скважин и подготовки кадров для Западно-Сибирского нефтедобывающего комплекса», Тюмень, 2000 г.; Международной научно-технической конференции «Новые материалы и технологии в машиностроении», Тюмень, 2000 г.; Международной научно-практической конференции «Нефть и газ Украины 2000», Ивано-Франковск, Украина, 2000 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Большая нефть: реалии, проблемы, перспективы», Альметьевск, АлНИ, 2001 г.; Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы совершенствования технологий строительства и эксплуатации скважин, подготовки кадров для ЗападноСибирского нефтегазодобывающего комплекса», Тюмень, 2001 г.; конференции «Повышение эффективности работы нефтегазодобывающего комплекса Ямала путём применения прогрессивных технологий и совершенствования транспортного обслуживания», Салехард, 2002 г.; Международной конференции «Нефть и газ Арктического шельфа 2002», Мурманск, 2002 г. Международной научно-технической конференции, посвящённой 40-летию ТюмГНГУ «Проблемы развития ТЭК Западной Сибири на современном этапе», Тюмень, 2003 г.;; 4-й Международной научно-практической конференции «Освоение ресурсов трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей», Анапа, 2003 г.; на Международной научно — технической конференции, посвящённой 40-летию ТюмГНГУ «Нефть и газ Западной Сибири», Тюмень, 2003 г.

Публикации

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, семи основных разделов, выводов и рекомендаций, списка использованных источников из 225 наименований и 6 приложений. Работа изложена на 360 страницах машинописного текста, в том числе содержит 75 рисунков, 78 таблиц.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Закиров, Николай Николаевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

2. Рассмотрены геолого-технические условия работы буровых долот, причины и факторы, приводящие к износу их элементов и узлов. Причиной износа долот в процессе работы является контактное физико-химическое взаимодействие поверхностей конструктивных элементов под влиянием факторов внешнего воздействия — динамической нагрузки, частоты вращения инструмента, температуры, свойств промывочных жидкостей, дифференциального забойного давления и т.д.

4. Проведёнными расчётами оценена контактная прочность вооружения долота и его кинетическая характеристика. Отмечен минимальный запас контактной прочности вооружения шарошечных долот и установлено допустимое окружное усилие (Р0д = 43280-57710) Н, а также передаваемый на неё крутящий момент (Мд =3029,6-4039,7 Н-м). С учётом кинетической характеристики долота оптимизировано распределение нагрузки на вооружение опытного долота III 215,9 МС-ГАУ-НМ за счёт увеличения числа зубьев на периферийном венце первой шарошки с 15 до 16, на втором венце с 12 до 14 штук, на периферийном венце второй шарошки с 13 до 15 и на периферийном венце третьей шарошки увеличить количество зубьев с 13 до 16 штук.

8. Разработана физико-математическая модель кинетики осаждения поликомпозиционных гальванических покрытий по механизму конвективной диффузии, конвективно-миграционному механизму и по механизму смешенной кинетики. Установлена удовлетворительная сходимость результатов исследований предложенной физико-математической модели с экспериментальными.

9. По результатам исследования технологических свойств электролита, физико-механических и износостойких свойств ПКГП N1-AI2O3-M0S2, установлена возможность влияния на объёмное содержания дисперсных частиц в покрытии, твёрдость, фазовый состав и структуру покрытий, прочность сцепления с подложкой, внутренние напряжения, а также износостойкость, изменением концентрации дисперсных частиц в электролите, а также технологических параметров осаждения покрытий.

По результатам промысловых испытаний опытных долот на площадях филиалов «Тюменбургаз» и «Оренбургбургаз» ДООО «Бургаз» РАО «Газпром» проходка на долото, в сравнении с серийными, увеличилась на 18-20 %, стойкость долота - на 25 - 27 % и механическая скорость бурения - на 15 %.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора технических наук, Закиров, Николай Николаевич, Тюмень

1. Н.А. Бадовский Показатели технико-технологического уровня бурения нефтяных и газовых скважин в СССР и США. М.: Мингео, 1987. - 160 с.

2. Справочник инженера по бурению Т. 1 . Под редакцией В.И. Мищевича, Н.А. Сидорова М.: Недра 1973. - 520 с.

3. Жидовцев Н.А. Долговечность шарошечных долот / В.Я. Кершенбаум, Э.С. Гинзбург, И.К. Бикбулатов, Е.Н. Бородина. М.: Недра, 1992. - 272 с.

4. Посташ С.А. Повышение надёжности и работоспособности шарошечных долот. М.: Недра, 1982. - 121 с.

5. Симонов В.В. Работа шарошечных долот и их совершенствование / В.В. Симонов, В.Г. Выскребцов. М.: Недра, 1975. - 240 с.

6. Середа Н.Г. Бурение нефтяных и газовых скважин / Н.Г. Середа, Е.М. Соловьёв. М.: Недра, 1988. - 360 с.

7. Корнилов Н.И. Буровой инструмент для геолого-разведочных скважин: Справочник / Н.И. Корнилов, Н.Н Бухарев, А.Т. Киселёв, Д.И. Коган, B.C. Травкин. М.: Недра, 1990. - 395 с.

8. Шарипов А.У. Проектирование и регулирование основных показателей бурения глубоких скважин. М.: ВИНИТИ, 1995.

9. Шарошечные долота и бурильные головки.: Каталог, СКБД ПО Куйбышевбурмаш ЦИНТИхимнефтемаш. М.: 1987. - 88 с.

10. Северинчик Н.А. Машины и оборудование для бурения скважин. М.: Недра, 1986.-368 с.

11. Сафаров Э.В. Исследование долота фирмы «Дрессер» / Э.В. Сафаров, В.Г. Кульчихин, И.М. Борко, А.В. Григорьев, И.Н. Бородин // Проводка нефтегазовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений:

12. Сб. науч. трудов. Тюмень, Тюменский научный центр Академии инженерных наук, 1997. - С. 11 - 12.

13. Маслеников И.К., Инструмент для бурения скважин: Справочное пособие/ И.К. Маслеников, Г.И. Матвеев. М.: Недра, 1981. - 335 с.

14. Травкин B.C. Породоразрушающий инструмент для вращательного бурения скважин. М.: Недра, 1982. - 190 с.

15. Бугай Ю.Н. Изменение технологии изготовления литых шарошек буровых долот с целью повышения долговечности их вооружения. В кн.: Пути повышения качества и надёжности нефтепромыслового оборудования и инструмента. - Баку: АзНИИНТИ, 1974. - С. 5 - 6.

16. Крылов К.А. Повышение долговечности и эффективности буровых долот / К.А. Крылов, О.А. Стрельцова. М.: Недра, 1983. - 250 с.

17. А.С. 791897 СССР, МКИ3 Е 21 В10/22 F 16 С 19/00/ Опора бурового шарошечного долота / Н.А. Борисов, P.M. Богомолов (СССР). № 2598503/22-03. Заявлено 29.03.78; Опубл. 30.12.80, Бюл. № 48.

18. А.с. 1104232 СССР, МКИ3 Е 21 В10/22 . Опора бурового шарошечного долота / А.И. Ямелтдинов, М.Р. Мавлютов, Г.В. Косенев (СССР). № 3566778/22-03; Заявлено 05.01.83 3(51); Опубл. 23.07.84, Бюл. № 27.

19. А.с. 1432179 СССР, МКИ3 Е21 В 10/22 Шарошечное долото В.Н. Виноградов, Н.М. Михин, А.Р. Логинов, В.М. Гаврилко, Б.В. Мелень (СССР). -№4112111/22-03; Заявлено 01.09.86; Опубл. 23.10.88, Бюл. № 39.

20. А.с. 1650906 СССР, МКИ3 5Е 21 В 10/00. Буровое долото / В.С.Травкин, М.Н. Ямпольский (СССР). № 3678215/63; Заявлено 23.12.83; Опубл.23.05.91, Бюл. № 19.

21. А.с. 1700189 СССР, МКИ3 5Е 21 В 10/22. Шарошечное долото / В.Ф. Петров, М.А. Сляднев, Н.М. Михин (СССР). № 4740036/03; Заявлено 15.05.89; Опубл. 23.12.91, Бюл. 47.

22. А.с. 1627646 СССР, МКИ3 5Е21 В 10/22. Шарошечное долото/ В.Ф. Петров, А.В. Кивва, В.П. Браженцев, М.И. Черкасов (СССР).4439918/03; Заявлено 13.05.88; Опубл. 15.02.91, Бюл. № 6.

23. Пат. 2000421 РФ, Е 21 В 10/22. Буровое шарошечное долото / B.C. Травкин, Б.П. Филатов, В.Г. Смирнов, Г.А. Поланский (Россия). № 4914166/03; Заявлено 25.02.91; Опубл. 07.09.98, Бюл. № 33-36.

24. Пат. 2019673 РФ, Е 21 В 10/22. Шарошечное долото / Г.В Чирков (Россия).-№4936155/03; Заявлено 25.02.91; Опубл. 15.09.94, Бюл. 17 1994.

25. Жидовцев Н.А. Герметизация опор шарошечных долот / Н.А. Жидовцев, Я.Н. Драгомирецкий // Обзорная инф. ВНИИОЭНГ. Сер. Машины и нефтяное оборудование. 1980.- Вып.2. - 43 с.

26. Пат. США 2797067, кл. 308 8.2. опубл. 1957.

27. Пат. США 3381968, кл. 277 95. опубл. 1968.

28. Пат. США 3765495, кл. Е 21 в 9/8. опубл. 1973.

29. Пат. США 2797067, Кл. 175-227, опубл. 1957.

30. Пат. США 3047344, кл. 308-8.2. опубл. 1962.

31. Пат. США 3719241, кл.Е21С 13/00. опубл. 1972.

32. Пат. США 3844363, кл. 176-227. опубл. 1972.

33. Пат. США 3841422, кл. 175-229. опубл. 1975.

34. Пат. США 3476195, кл. 175-228. опубл. 1968.

35. Пат. США 3845994, кл. 308-8.2. опубл. 1974.

36. Пат. США 3739864, кл. Е 21 в 9/08.опубл. 1973.

37. Пат. Франции 2166869, кл. F16 1/00 П. опубл. 1973.

38. Пат. Франции 2244905, кл. Е21в 9/08. опубл. 1975.

39. А.с. 976009 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/22. Герметизированная опора бурового долота / Г.Г. Буринский, Н.И. Ивановская (СССР). № 3289211/22-03; Заявлено 06.03.81; Опубл. 23.11.82, Бюл. №43.

40. А.С. 933933 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/24. Герметизирующий узел опоры долота / Ю.Е. Владиславлев, А.П. Окулов, А.А. Перегудов, В.П. Крючков, Л.П.Константинов, Р.А.Иванов (СССР). № 3002482/22-03; Заявлено 06.11.80; 0публ.07.06.82, Бюл. № 21.

41. А.С. 916737 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/22; F 16 I 15/40. Герметизирующее устройство опоры шарошечного долота / М.А. Амдур, Р.Н. Подшивалов,

42. Н.А. Жидовцев, Н.П. Порунов, БП. Филатов, И .Я. Дайбов (СССР). №2977649/22-03; Заявлено 26.08.80; Опубл. 30.03.82, Бюл. № 12.

43. А.С. 994674 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/22. Герметизирующий узел опоры шарошки / Е.А. Митюрев, В.П. Жулаев (СССР). № 3294252/22-03; Заявлено 27.05.81; Опубл. 07.02.83, Бюл. № 5

44. А.С. 1090840 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/22. Герметизирующее устройство опоры долота / Н.А. Жидовцев, М.А. Адмур, Н.П. Порунов, Б.П. Филатов, И .Я. Дайбов (СССР). № 3408099/22-03. Заявлено 01.03.82; Опубл. 07.05.84, Бюл. № 17.

45. А.с. 1222808 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/22. Узел герметизации опоры шарошки бурового долота / Р.Н. Сейфи (СССР). №3667354/22-03; Заявлено 30.11.83; Опубл. 07.04.86, Бюл. № 13.

46. А.с. 1359434 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/24. Устройство для герметизации соединения шарошки с лапой бурового долота / М.Ф. Воскресенская, Ф.Ф. Воскресенский (СССР). № 3500808/22-03; Заявлено 18.10.82; Опубл. 15.12.87, Бюл. №46.

47. А.с. 1705539 СССР, МКИ3 5Е 21 В 10/24. Торцевое уплотнение шарошки / К.Б. Кацов, С.И. Кантор, P.M. Билозир, Б.Д. Ленгер, В.А. Осадчий,ф М.А. Пятибратов (СССР).- № 4626858; Заявлено 16.08.89; Опубь. 15.01.92,1. Бюл. № 2.

48. Пат. 1808969 РФ, Е21В 10/24. Уплотнение опоры шарошечного долота/ А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, Б.Н. Трушкин, С.П. Баталов, А.В. Торгашов, А.А. Логинов (Россия). № 4875805/03; Заявлено 22.10.90; Опубл. 15.04.93, Бюл. 14.

49. Пат. 1810468 РФ, Е 21 В 10/22. Опора шарошечного долота / А.Н. Попов, Ю.Г. Матвеев, С.П. Баталов, А.В. Торгашов, А.А. Логинов (Россия).

50. Ш № 4903435/03; Заявлено 22.01.91; Опубл. 23.04.93, Бюл. № 15.

51. А.с. СССР № 2019669, кл. Е 21 В 10/22. Заявлено 26. 09.90.

52. А.С. СССР № 794154, кл. Е 21 В 10/22. Заявлено 08. 06.78.

53. Пат. США 3303898, кл. 175-228. Опубл. 1967.

54. Пат. ФРГ 1217900, кл. 5а, 9/08. Опубл. 1965.

55. Пат. США 3299973, кл. 175-371. Опубл. 1967

56. Пат. США 3017937, кл. 175-228. Опубл.

57. Пат. Франции 1298564, кл. Е 21в. Опубл. 1961.

58. Пат. США 3007750, кл. 308-187.

59. Galle Е.М. New vacuum pressure greasing method adds to performance of sealed bearing bits. Drilling, 38, № 3, 1977.

60. Кудряшов B.B., Сопин П.И., Палий П.А. Устройство для автоматической смазки опор шарошечных долот. // БИ 1968, - № 21. Опубл. 01.07.68.

61. А.с. 825832 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/22. Буровое шарошечное долото / P.M. Богомолов, М.С. Злотников, В.М. Злотников, В.В. Устимов, Ю.И. Басанов, А.А. Логинов (СССР). № 2421170/22-03; Заявлено 19.11.76; Опубл. 30.04.81, Бюл.№ 16.

62. А.с. 825831 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/24. Буровое шарошечное долото / P.M. Богомолов, М.С. Злотников, В.М. Злотников, Д.Д. Тиапшев В.В. Устимов, Ю.И. Басанов, А.А. Логинов, Ю. В. Иванов (СССР). № 2410136/22-03; Заявлено 05.10.76; Опубл. 30.04.81, Бюл. 16.

63. А.с. 976010 СССР, МКИ3 Е 21 В 10/24. Устройство для смазки гермети -зированной опоры долота / Б.Н Трушкин, А.Н. Попов, А.И. Спивак, В.П. Жулаев, Б.П. Балабашин, А.С. Юдин (СССР). № 3287194/22-03; Заявлено 04.05.81; Опубл. 25.11.82, Бюл. № 43.

64. Пат. 2001348 РФ, 5 Е 21 В 10/22. Способ смазки опор шарошек долота / А.К. Забурдаев, В.И. Поздняков, Т.К. Мурзабеков (Россия). № 5047443/035; Заявлено 31.03.92; Опубл. 15.10.93, Бюл. № 37-38.

65. Пат. 2007539 РФ, 5 Е 21 В 10/22. Буровое шарошечное долото с герметизи рованными опорами /А.К. Забурдаев, В.И. Поздняков, Р.И. Гук, Т.К. Мурзабеков (России).-№ 5002534/03; Заявлено 23.07.91; Опубл. 15.02.94, Бюл. № 3.

66. Гибадуллин Н.З. Перспективные разработки в области повышения надёжности и долговечности шарошечных долот / Н.З. Гибадуллин, Ю.Г. Матвеев, Р.А. Исмаков // Нефтяное хозяйство. 2002 - № 12, С. 43 - 45.

67. Григорьев А.В. Проблемы и опыт строительства поисково-разведочных скважин на нефть и газ в Западной Сибири. Тюмень, 1997. - 154 с.

68. А.с. 1129215 СССР, МКИ3 С 09 К 7/02. Буровой раствор / Б.А. Андерсон, Д.А. Топчиев, В.А. Кабанов, Г.П. Бочкарёв, Д.Ф. Варфоломеев, Б.Б. Шмидт, Э.Х. Еникеева, А.У Шарипов (СССР). № 3587089/23-03; Заявлено 28.02.83; Опубл. 15.12.84, Бюл. № 46.

69. А.с. 1328363 СССР, МКИ3 С 09 К 7/02. Буровой раствор / А.У. Шарипов, С.И. Долганская, О.А. Замцова, В.М. Серебренников, Г.В. Леплянин (СССР). № 3990841/23 - 03; Заявлено 10.11.85; Опубл. 07.08.87, Бюл. №29.

70. А.с. 1418331 СССР, МКИ3 С 09 К 7/02. Полимерный буровой раствор / А.У. Шарипов, С.И. Долганская, Г.А. Толстиков, Л.Н. Рыжова, Г.В. Леплянин, Л.Ф. Антонова (СССР). № 3988712/23-03; Заявлено 18.11.85; Опубл. 23.08.88, Бюл. №31.

71. А.с. 1447831 СССР, МКИ3 С 09 К 7/02. Буровой раствор / А.У. Шарипов, С.И. Долганская, B.C. Войтенко, Г.А. Толстиков, Г.В. Леплянин, Л.Ф. Антонова, Ю.Д. Логанов, A.M. Ивченко (СССР). № 4084213/23-03; Заявлено 07.07.86; Опубл. 30.12.88, Бюл. № 48.

72. Гост 3333-80. Смазка графитная. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 5 с.

73. Гост 23258-78. Наименование и обозначение. В сб. стандартов: Нефтепродукты. Масла, смазки, присадки. - М.: Изд-во стандартов. - 1987, ч. 2.-С.49 - 57.

74. Вайнштейн В.Э., Трояновская Г.И. Сухие смазки и самосмазывающиеся материалы. М.: Машиностроение, 1968. - 250 с.

75. Губарев А.С. Условия эксплуатации пластичных смазок, виды повреждаемости подшипников опор шарошек / А.С. Губарев, И.А. Любинин, А.В. Торгашов, А.А. Лотинов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 1995. - № 1-2. - С. 12 - 20.

76. Любинин И.А. Современные смазки для опор шарошечных долот / И.А. Любинин, А.С. Губарев, В.В. Бутовец, А.В. Торгашов // Строительство нефтянных и газовых скважин на суше и на море. М.: ВНИИОЭНГ, - 1995, - № 3. - С. 14-26.

77. Спивак А.И. Разрушение горных пород при бурении скважин / А.И. Спивак, А.Н. Попов. М.: Недра, 1994. - 261 с.

78. Фёдоров B.C. Научные основы режимов бурения. М.: Гостоптехиздат, 1951.-248 с.

79. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием / Справочник. М.: Машиностроение, 1987. - 327 с.

80. Пути практического использования показателей механических свойств горных пород в бурении / Н.А. Жидовцев, Б.В. Байдюк, А.А. Крицук и др. Сб. науч. тр.- БелНИИГРИ. Минск: 1982.- С. 3 11.

81. Исследование работы шарошечных долот с подшипниками, скольжения /В.Ф.Ерёменко, И.И. Фарафонов, Н.К. Марухняк. Бурение. 1980.1.-С. 3-4.

82. Сайфуллин Р.С. Неорганические композиционные материалы. М.: Химия, 1983.-300 с.

83. Бородин И.Н. Упрочнение деталей композиционными покрытиями. М.: Машиностроение. 1982. - 140 с.

84. A.M.J. Kariapper and J.Foster, Trans, Inst.Met.Finich. 52, 87, 1974.

85. Гурьянов Г.В. Труды кубанского сельскохозяйственного института, 1974, вып. 32, с. 79 95.

86. Гурьянов Г.В. Некоторые аспекты формирования композиционных электрохимических покрытий. В кн.: Тез. докл. 3-й Всесоюзной конференции по электрохимической технологии. Казань: Изд-во КХТИ им. С.М. Кирова, 1977. - С. 14-15.

87. Гурьянов Г.В. Закономерности осаждения композиционных электрохимических покрытий из электролитов-суспензий / Электронная обработка материалов. 1981. - № 4. - С. 16-21.

88. Дерягин Б.Д. Коллоидный журнал. 1985. - т.1. № 5. - С. 385 - 389.

89. Гурьянов Г.В. Электроосаждение износостойких композиций. Кишинев: Изд-во Штиинца, 1985. - 238 с.

90. Адамсон А. Физическая химия поверхностей. Перевод с англ. / Под ред. Зорина З.М., Муллера В.М. // М.: Изд-во Мир, 1979, 568 с.

91. Полукаров М.Ю. Исследование процесса зарастания дисперсных частиц, лежащих на горизонтальном катоде / М.Ю. Полукаров, Л.И. Лямина, В.В. Гринина// Защита металлов. 1975. т. 11. - № 1,- С. 27 - 30.

92. Полукаров М. Ю. О механизме включения твёрдых частиц в электролитический осадок / М.Ю. Прлукаров, Л.И. Лямина, В.В. Гринина // Электрохимия, 1978. т. 14, Вып. 11.- С. 1635 - 1640.

93. Бородин И.Н. Порошковая гальванотехника. М.: Машиностроение, 1990. 236 с.

94. Пат. США 3672970, T.W. Tomaszewski, L.C. Tomaszewski. 27.06.1972.

95. Пат. США 3687824 Т.W. Tomaszewski, L.C. Tomaszewski. 29.08.1972.

96. Ягубец А.Н. Электронная обработка материалов / А.Н. Ягубец, М.Л.

97. Голдинер 1973, № 6, С. 60 61.

98. D.Loefller. Galvanotechnik, 1974, Bd. 65. № 5.- s. 360 363.

99. D.Loefller. Galvanotechnik, 1978, Bd. 69. № 10.- S. 904 905.

100. Гайгалас К.И. Исследование износостойкости композиционных никелевых гальванопокрытий / К.И. Гайгалас, Д.К. Раманаускене, Ю.Н. Балбеков, // Сб. Исследование в области электроосаждения металлов. Вильнюс, 1974. - С. 74 - 77.

101. Хабибуллин И.Г. Теория, технология и защитные свойства гальванических покрытий / И.Г. Хабибуллин, Л.П. Киселе // Прикладная электрохимия. Казань, 1985. - С. 145 - 150.

102. Хабибуллин И.Г. Фазовый состав, твёрдость и жаростойкость дисперсно-упрочнённых никелевых покрытий / И.Г. Хабибуллин, Г.В. Зубарева, В.Н. Игнатьев, А.Н. Казаков// Защита металлов. 1985. № 5. т. 21.- С. 794 - 795.

103. Микайлене Е.С. Композиционные электролитические покрытия на основе никеля / Е.С. Микайлене, Ф.П. Фролова // Тр. АН Лит. ССР, Вильнюс, 1982.-№6/133.-С. 10-14.

104. Бингхем М. Г. Проблемы буримости горных пород.-М.: ВНИИОЭНГ, 1966.- 127 с.

105. Погарский А. А. Оптимизация процесса бурения/А. А Погарский, К. А. Чефранов //Нефтяное хозяйство, 1969. № 9. С. 13 - 16.

106. Погарский А.А. Оптимизация процесса глубокого бурения / А.А. Погарский, К.А. Чефранов, О.П. Шишкин. М.: Недра, 1981. - 307 с.

107. Закиров Н.Н. Влияние технологических параметров бурения скважин на механическую скорость и проходку на долото // Бурение и нефть. -2003.-№6.-С. 16-18.

108. Маковей Н. Гидавлика бурения. М.: Недра, 1986. - 536 с.

109. Булатов А.И. Справочник инженера по бурению / А.И. Булатов, А.Г. Аветисов. М.: Недра, 1985. - Т. 1. - 414 с.

110. Eckel J.R. Effect of pressure on rock drillabilitu. Trans/ AJME, V/213, 1958.

111. Панасенко Г.Г. Контроль дифференциального давления при вскрытии зон АВПД по данным механической скорости проходки // Нефтяное хозяйство. 1979.-№ 6.-С. 25-28.

112. Железняков Ф.И. Влияние отдельных факторов технологии бурения на механическую скорость // Нефтяное хозяйство. 1997. № 6. - С. 17- 19.

113. Бабичев А.А. Разработка конструкции долот для бурения мягких вязких пород в южных районах страны: Отчёт по НИР, М.:ВНИИГАЗ,1990, 142 с.

114. Закиров Н.Н. Оптимизация процесса бурения при поиске водных ресурсов // Тез. докл. Междунаррод. науч. практич. конф. «Окружающая среда». -Тюмень, 2000. С. 119- 121.

115. Закиров Н.Н. Оптимизация механической скорости проходки//Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, - 2004. - № 1. - С. 26 - 30.

116. Закиров Н.Н. Прогнозирование эффективности работы шарошечных долот М.: Бурение и нефть, 2004. № 7.- С. 22-23.

117. Орлов А.В. Установление оптимального сочетания осевой нагрузки на долото и скорости его вращения при глубоком бурении. Труды ВНИИБТ, вып. XIII, М., «Недра», 1964. С. 113 - 129.

118. Крагельский И.В. Узлы трения машин / И.В. Крагельский, Н.М. Михин,-М.: Машиностроение, 1984. 280 с.

119. Закиров Н.Н. Критерий выбора оптимальных режимов бурения. // Нефть и газ Западной Сибири. Материалы международ, науч.-техн. конф., посвящённой 40-летию Тюменского государственного нефтегазового университета. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003. - С. 47 - 48.

120. Аветисов А.Г. Методы прикладной математики в инженерном деле пристроительстве нефтяных и газовых скважин / А.Г. Аветисов, А.И. Булатов, С.А. Шаманов. М.: ООО Недра-Бизнесцентр, 2003. - 239 с.

121. Методические указания по применению статистических методов в бурении нефтяных и газовых скважин / А.Х. Мирзаджанзаде, А.Г. Аветисов, А.И Булатов и др. Краснодар, 1983. - 245 с.

122. Закиров Н.Н. Влияние технологических параметров процесса бурения на износ узлов долота // Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, -2004. - № 5. - С. 68 - 74.

123. Ачеркан Н.С. Справочник машиностроителя. 3-е изд. - М.: ГНТИМЛ, 1963.-Т. 4.-Кн. 1.-448 с.

124. Закиров Н.Н. Контактная прочность вооружения буровых долот // Бурение и нефть. 2003. - № 7. - С. 46 - 47.

125. Попов А. Н.Изучение механических процессов в горных породах и поро-доразрушающих инструментах при бурении скважин/А.Н. Попов, А.И. Спивак, Б.Н. Трушкин // Нефтяное хозяйство. 2002 - № 11. - С. 36 - 38.

126. Стеклянов Б.Л. Кинетические характеристики шарошечных долот / Б.Л. Стеклянов, Ю.Ф. Кудеков, А.И. Ильковский, Е.Г. Колотаева, Г.П. Шульженко //М.: Тр. ВНИИЭгазпрома. 1976. - Вып.1/3. - С. 27 - 32.

127. Стеклянов Б.Л. Кинетический паспорт шарошечных долот // Газовая промышленность. 1980. - № 11. - С. 29 - 31.

128. Закиров Н.Н. Анализ кинетических характеристик бурового долота / Н.Н. Закиров, Б.Л. Стеклянов, И.Н. Бородин // Известия вузов. Нефть и газ. -Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - № 5. - С. 106 - 111.

129. Закиров Н.Н. Кинематика шарошечных долот // Тез. докл. Международ, науч. техн. конф. посвящённой 40-летию Тюменского государственного нефтегазового университета «Нефть и газ Западной Сибири» Тюмень: ТюмГНГУ, - 2003. - С. 71 - 72.

130. Масленников И.К. Буровой инструмент: Справочник. М.: Недра, 1989. -210 с.

131. Закиров Н.Н. Расчёт усилий в опоре долота // Нефть и газ Украины 2000: Сб. науч. работ 6-й Международ, науч.-практ. конф.-Ивано-Франковск, Украина, 2000. - Т.2. - С. 39 - 42.

132. Закиров Н.Н. Повышение долговечности буровых шарошечных долот // Бурение и нефть. 2003. - № 4. - С. 21 - 23.

133. Закиров Н.Н. Методика расчёта подшипников скольжения буровых долот // Нефть и газ Украины 2000: Сб. науч. работ 6-й Международ, науч.-практ. конф. -Ивано-Франковск, Украина, 2000. - Т.2. - С. 282 - 285.

134. Каргельский И.В. Основы расчётов на трение и износ / И.В. Каргельский, М.Н Добычин, B.C. Комбалов. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

135. Каргельский И.В. Трение и износ. М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.

136. Закиров Н.Н. Расчёт долговечности подшипников буровых долот // Изв. вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2001. - № 6. - С. 42 - 47.

137. Закиров Н.Н. Расчёт долговечности упорного подшипника долота 111215,9 МС-ГАУ-НМ. // Там же, С. 50 - 53.

138. Закиров Н.Н. Расчёт двухуровневой системы герметизации опоры долота 111215,9 МС-ГАУ-НМ // Там же, С. 53 - 56.

139. Пат. 39159 РФ 7 Е 21 В 10/22. Герметизирующий узел опоры долота / Н.Н Закиров (Россия). № 2004108407/22; Заявлено 22.03.2004; Опубл. 20.07.2004, Бюл. 20.

140. Боуден Ф.П.Трение и смазка твёрдых тел / Ф.П. Боуден, Д. Тейбор. М.: Машиностроение, 1968. - 275 с.

141. Закиров Н.Н. Расчёт долговечности уплотнений буровых долот//Сб. тр. Всеросс. научн.-техн. конф. «Большая нефть: реалии, проблемы, перепективы». Альметьевск: АлНИ, 2001. - С. 330 - 336.

142. Биргер И.А. Расчёт на прочность деталей машин: Справочник/ И.А. Биргер, Б.Ф. Шорр, Г.Б. Иоселевич 4-е изд. перераб. и доп.- М.: Машиностроение, 1993. - 639 с.

143. Закиров Н.Н. Температурный режим работы узлов трения / Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин // Изв. Вузов Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. - № 3. -С. 106-111.

144. Закиров Н.Н. Температурный режим работы узлов трения бурового долота // Бурение и нефть, 2004. № 9. - С. 12 - 14.

145. Archard J.F / The Temperature of Rubbing surfaces. Wear, № 6, v. 2, 1959.

146. Коровчинский M.B. Локальный термический контакт при квазистационарном тепловыделении в процессе трения. // В сб.: Теория трения и износа. -М.: Наука, 1965.-С. 73-81.

147. Коровчинский М.В. Основы теории термического контакта при локальном трении // В сб.: Новое в теории трения. М.: Наука, 1966. - С. 98 - 143.

148. Чичинадзе А.В. Тепловая динамика внешнего трения // В сб.: «Новое в теории трения». М.: Наука, 1966. - С. 146 - 157.

149. Резников А.Н. Теплофизика резания. М.: Машиностроение, 1969. - 320 с.

150. Справочник машиностроителя//Под ред. Н.С. Ачеркана. М.: ГНТИМЛ, 1963.-Т. 2.-740 с.

151. Юдаев Б.Н. Теплопередача. Учебник для студентов спец. Втузов. 2-изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1981. - 320 с.

152. Торгашов А.В. Современные шарошечные долота, проблемы их совершенствования и повышения надёжности /А.В. Торгашов, В.А. Барвинок,

153. И.К. Бикбулатов // Самара: Самарский научный центр РАН, 2000. 190 с.

154. Гибадуллин Н.З. Перспективы разработки в области повышения надёжности и долговечности шарошечных долот /Н.З. Гибадуллин, Ю.Г. Матвеев, Р.А. Исмаков // Нефтяное хозяйство. 2002. - № 12. - С. 43 - 45.

155. Закиров Н.Н. К вопросу повышения долговечности работы шарошечных долот / Осаоение и добыча ресурсов трудноизвлекаемых и высоковязких нефтей: Тез. докл. четвёртой Междунар. начн.-прак. конф.-Анапа, 2003. С. 72 73.

156. Закиров Н.Н. К вопросу повышения долговечности работы шарошечных долот /Сб.тр. четвёртой Междунар.начн.-прак.конф,-Анапа, 2003. С. 413-417.

157. Гост 14896-84. Манжеты уплотнительные для гидравлических устройств. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 85 с.

158. Закиров Н.Н. Повышение эффективности работы и надёжности буровых шарошечных долот / Н.Н. Закиров, В.П. Федотов, А.Б. Винников, И.Н. Бородин М.: Недра, 2001. - 246 с.

159. Демидов Г.К. Получение волокнистого наполнителя резиновых смесей из отходов прорезиненного корда / Г.К. Демидов, H.J1. Сергеева // Каучук и резина, 1966. - № 5. - С. 44 - 46.

160. Ягнатинская С.М. Влияние волокнистых наполнителей на анизотропию механических свойств резин, применяемых в клиновых ремнях / С.М. Ягнатинская, Б.Б. Гольдберг, Е.М. Дубинкер, JI.B. Поздинкова // Каучук и резина, 1973. - № 7. С. 28 - 30.

161. Кошелев Ф.Ф. Общая технология резины / Ф.Ф. Кошелев, А.Е. Корнеев, A.M. Бакунов // Учеб. Пособие для хим.-технол. спец. Вузов,- Изд. 4-е перераб. И доп. М.: Химия, 1978. - 527 с.

162. Ягнатинская С.М. Технология изготовления и особенности применения резины с волокнистыми наполнителями. / С.М. Ягнатинская, Б.Б. Гольдберг, Е.М. Дубинкер // М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1979. - 245 с.

163. Закиров Н.Н. Исследование деталей бурового долота 215,9 МС-ГНУ-Я45 /

164. Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин, И.М. Борко // Тез. докл. Международ, науч. техн. конф. «Новые материалы и технологии в машиностроении». -Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. С. 46 - 48.

165. Закиров Н.Н. Уплотнения шарошечных долот / В сб. «Повышение эффективности работы нефтегазодобывающего комплекса Ямала путём применения прогрессивных технологий и совершенствования транспортного обслуживания». Салехард: - 2002. - С. 121 - 128.

166. Щербаков Э.Л. Композиционные материалы для уплотняющих элементов / Э.Л. Щербаков, В.Н. Брызгалов, Н.С. Няшина // Тез. докл. 2-ой Всесоюз. научн. конф. «Нефть и газ Западной Сибири». Тюмень, 1989. - С. 214-215.

167. Шмурак И.Л. и др. Пропиточный состав: АС СССР № 258575, МКИ3 С 084 63/08, 1970.

168. А.с. № 358332 СССР, МКИ3 С089 5/10. Способ получения водорастворимых фенол-формальдегидных смол / Ш.Г. Клаузнер (Россия). № 1487895/23-5; Заявлено 04.11.70; Опубл. 03.11.72, Бюл. № 34.

169. ГОСТ 269-66. Резина. Общие требования к проведению физико-механических испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1987. - 12 с.

170. ГОСТ 270-75. Резина. Метод определения упругопрочностных свойств при растяжении. М.: Изд-во стандартов, 1982. - 13 с.

171. ГОСТ 9.030-75. ЕСЗКС. Резины. Методы испытаний на стойкость в ненапряжённом состоянии к воздействию жидких агрессивных сред. М.: Изд-во стандартов, 1984. - 16 с.

172. ГОСТ 212-75 Резина. Метод определения сопротивления истиранию при скольжении. М.: Изд-во стандартов, 1978.- 9 с.

173. ГОСТ 263-75. Резина. Метод определения твёрдости по Шору А.-М.: Изд-во стандартов, 1987. 4 с.

174. ГОСТ 9.029-74. ЕСЗКС. Резины. Методы испытания на стойкость к истиранию при статической деформации сжатия. М.: Изд-во стандартов, 1975.-6 с.

175. Закиров Н.Н. Новые материалы для уплотнения шарошечных долот / Изв. вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. - № 6. - С. 35 - 39.

176. Закиров Н.Н. К вопросу герметизации опоры буровых долот / Изв. вузов Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 2003 - № 6. - С. 42-45.

177. ГОСТ 22704-77. Уплотнения шевронные резино-тканевые для гидравлических устройств. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990.- 59 с.

178. ГОСТ 7199-77. Подшипники резинометаллические судовые. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990.- 15 с.

179. ГОСТ 4671-76. Детали резиновые и резинометаллические для опор гидравлических забойных двигателей. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1989. - 15 с.

180. Закиров Н.Н. Стендовые испытания уплотнений шарошечных долот / Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин, А.Б. Винников // Тез. докл. Международ, науч. техн. конф. «Новые материалы и технологии в машиностроении».-Тюмень: ТюмГНГУ, 2000. С. 41 - 42.

181. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: Физматгиз, 1959. -699 с.

182. Определение концентрации порошка в ванне для получения композиционных покрытий / И.Н. Бородин, Н.Н. Закиров // Защита металлов, 1990. Т -26. №3.-С. 486-491.

183. Левинзон A.M. Электролитическое осаждение металлов под группы железа. Л.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1983. - 96 с.

184. Закиров Н.Н. Экспериментальное исследование физико-математической модели кинетики осаждения КГП требуемого состава / Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин // Тез. докл. второй Всесоюз. научн. конф. «Нефть и газ Западной Сибири».- Тюмень, 1989. С. 209 - 210.

185. Закиров Н.Н. Влияние природы электролита на состав композиционных гальванических покрытий / Изв. вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999.-№6.-С. 55 - 58.

186. Закиров Н.Н. Композиционные гальванические покрытия для бурильного инструмента. М.: Недра, 2002. - 122 с.

187. Закиров Н.Н. Влияние толщины диффузионного слоя на количество включений дисперсной фазы при осаждении композиционных гальванических покрытий / Известия вузов. Нефть и газ. Тюмень: ТюмГНГУ, 1999.-№ 5.-С. 118-120.

188. ГОСТ 2132-90. Аноды никелевые. Технические условия. М.: Изд-во стандартов, 1990. - 10 с.

189. Закиров Н.Н. Разработка технологии повышения износостойкости деталей буровых инструментов: Дис.канд.техн.наук: 05.15.10. Тюмень, 1997.-124 с.

190. Закиров Н.Н. Исследование технологии электроосаждения самосмазывающихся покрытий / Н.Н. Закиров, И.Н. Бородин // Тез. докл. науч. техн. конф. «Применение плазменных процессов и порошковых покрытий в промышленности». Свердловск, 1988. - С. 125 - 126.

191. Закиров Н.Н. Двухслойные самосмазывающиеся покрытия / Н.Н. Закиров, А.Б.Зурабов, И.Н. Бородин // Тез. докл. науч. техн. конф. «Применение плазменных процессов и порошковых покрытий в промышленности». -Свердловск, 1986. С. 45 - 46.

192. Шмелёва Н.М. Контролёр работ по металлопокрытиям. М.: Машиностроение, 1985. - 173 с.

193. Закиров Н.Н. Электроосаждение двухслойных композиционных покрытий / Н.Н. Закиров, В.А. Нецветай // Тез. докл. Томск: ТГУ. - С. 103 - 104.

194. Закиров Н.Н. Фазовый состав и структура упрочнённых поверхностей деталей нефтепромыслового оборудования // Межвуз. Сб. научн. тр. «Проблемы освоения нефтегазовых ресурсов Западной Сибири». Тюмень, 1991.-С. 97-103.

195. Кочергин С.М. Образование текстуры при электрокристаллизации металлов / С.М. Кочергин, А.В. Леонов. М.: Металлургия, 1974. - 184 с.

196. Закиров Н.Н. Исследование тонкой структуры поликомпозиционных гальванических покрытий Ni-Al203-MoS2 //Тез. докл. облает, конф. «Химические проблемы отраслей народного хозяйства Тюменского региона и пути их решения» Тюмень, 1991. - С. 124.

197. Пат. 2167258 РФ, Е 21 В 10/22. Буровое шарошечное долото/Федотов В.П., Симисинов И.Л., Солдатов Е.П. Закиров Н.Н., Бородин И.Н., Бородин Л.И.

198. Россия). № 99110827/03; Заявлено 13.05.99; Опубл. 20.05.2000, Бюл. № 14.

199. Закиров Н.Н. Приработочное покрытие для бурового долота III 215,9 МС-ГУА-НМ. // В сб.: Проводка нефтегазовых скважин в условиях аномально высоких пластовых давлений. Тюмень, 1997. - С. 10 - 11.

200. Закиров Н.Н. Композициционные антифрикционные покрытия для буровых долот М.: Бурение и нефть, № 11, 2003.- С. 22-23.

201. Закиров Н.Н. Композиционные материалы для уплотнения шарошечных долот // Тез. докл. международ, конф. «Нефть и газ Арктического шельфа».- Мурманск, 2002. С. 87-88.

202. ГОСТ 6793-74. Нефтепродукты. Метод определения температуры капле-падения. М.: Изд-во стандартов, 1987 - 5 с.

203. ГОСТ 7163-84. Нефтепродукты. Метод определения вязкости автоматическим капиллярным вискозиметром. М.: Изд - во стандартов, 1984.- 12 с.

204. ГОСТ 7143-73. Смазки пластичные. Метод определения предела прочности и термоупрочнения.- В сб. стандартов: Нефтепродукты. Масла, смазки, присадки. М.: Изд-во стандартов, - 1987, ч. 4. - С. 62-70.

205. ГОСТ 9.080-77.ЕСЗКС. Смазки пластичные. Ускоренный метод определения коррозионного воздействия на металлы.- М.: Изд-во стандартов, 1979.-4 с.

206. ГОСТ 6479-73. Смазки пластичные. Метод определения содержания механических примесей разложением соляной кислотой. В сб. стандартов: Нефтепродукты. Масла, смазки, присадки. - М.: Изд-во стандартов, - 1987, ч. 4.- С. 71-74.

207. ГОСТ 6707-76. Смазки пластичные. Метод определения свободных щелочей и свободных кислот.- В сб. стандартов: Нефтепродукты. Масла, смазки, присадки. М.: Изд-во стандартов, - 1987, ч. 4. - С. 23 - 27.

208. ГОСТ 2477-65. Нефть и нефтепродукты. Метод определения содержания воды. М.: Изд-во стандартов, 1991. - 8 с.

209. ГОСТ 7142-74. Смазки пластичные. Методы определения коллоидной стабильности. М.: Изд-во стандартов. 1987. - 5 с.

Информация о работе

Закиров, Николай Николаевич
доктора технических наук
Тюмень, 2004
ВАК 25.00.15

Диссертация

Теория и практика повышения эффективности работы, надежности и долговечности буровых шарошечных долот - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы