Підвищення корозійної стійкості елементів бурильної колони вакуумним газотермоциклічним іонно-плазмовим азотуванням

Abstract

На основі аналізу промислових даних показано, що в процесі буріння свердловин відбувається значне число аварій, які пов’язані із корозійно-втомним руйнуванням елементів бурильної колони. Наведено удосконалений технологічний процес зміцнення елементів бурильної колони вакуумним газотермоциклічним іонно-плазмовим азотуванням в імпульсному режимі. Наведено результати дослідження корозійної стійкості зразків із сталі 40ХН після зміцнення даним методом. Побудована математична модель залежності корозійної стійкості від технологічних факторів і одержано поверхні відгуку. Отримана залежність перевірена на адекватність, відтворюваність і інформативність результатів за критеріями математичної статистики. Встановлено, що внаслідок впливу удосконаленого технологічного процесу на властивості зміцнених поверхневих шарів відбувається підвищення корозійної стійкості у 1,7÷3.1 разів. Застосування удосконаленої технології зміцнення підвищує довговічність елементів бурильної колони.

На основе анализа промысловых данных показано, что в процессе бурения скважин происходит значительное число аварий, связанных с коррозионно-усталостным разрушением элементов бурильной колонны Приведено усовершенствованный технологический процесс укрепления элементов бурильной колонны вакуумным газотермоцикличним ионно-плазменным азотированием в импульсном режиме. Приведено результаты исследования коррозионной стойкости образцов из стали 40ХН после укрепления данным методом. Построена математическая модель зависимости коррозионной стойкости от технологических факторов и получены поверхности отклика. Полученная зависимость проверена на адекватность, воспроизводимость и информативность результатов по критериям математической статистики. Установлено, что в результате воздействия усовершенствованного технологического процесса на свойства упрочненных поверхностных слоев происходит повышение коррозионной стойкости в 1,7 ÷ 3.1 раз. Применение усовершенствованной технологии упрочнения повышает долговечность элементов бурильной колонны.

Based on the analysis of industrial data it has been shown that in the process of wells’ drilling there occurred a significant number of accidents caused by corrosion-fatigue failure of the drilling string elements. Hereby we give an example of improved technological process of the drilling string elements strengthening by means of vacuum gas-and-thermal-cycle and ion-plasma nitration in the pulse mode. There were also presented the research results regarding the rust resistance of 40XH steel samples after strengthening by means of this method. A mathematical model of dependence of rust resistance on the technological factors was developed, and surface response was received. The obtained dependence was checked for adequacy, reproducibility and information value of results according to the mathematical statistics criteria. It has been established that strengthened layers properties in a result of influence of the improved technological process the rust resistance was increased by 1,7 ÷ 3.1 times. Application of the improved strengthening technology increases the lifetime of the drilling string elements.