Разработка лабораторного триботехнического комплекса для испытаний PDC-резцов на изнашивание

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В практике бурения нефтегазовых скважин алмазными долотами, вооруженными PDC-резцами, имеют место случаи несоответствия качества резцов заявленному классу. При этом применяемые в настоящее время методы натурных испытаний, когда в качестве контртела используют гранитный камень, являются длительными и дорогостоящими, что затрудняет их применение для оперативного входного контроля новых партий PDC-резцов, поступающих на сборку алмазных долот. Это обусловило необходимость разработки лабораторного триботехнического комплекса для количественной оценки способности PDC-резцов противостоять истиранию об абразивные материалы. Исследование посвящено разработке специализированного триботехнического комплекса, позволяющего проводить испытания на изнашивание PDC-резцов различных типоразмеров при трении об алмазосодержащий металлический забой, в качестве которого предложено использовать алмазные отрезные диски. В состав разработанного лабораторного триботехнического комплекса входят: электромеханический привод вращения (станок сверлильно-фрезерной группы); измерительный блок с датчиками нормальных нагрузок, силы трения и температуры саморазогрева резца при испытаниях; рычажный механизм нагружения; набор оправок для возможности установки PDC-резцов различных типоразмеров; система сбора данных и лицензионное программное обеспечение. Результаты апробации разработанного лабораторного триботехнического комплекса на PDC-резцах различных партий показали, что испытания на новом оборудовании позволяют достаточно быстро получать данные о скорости изнашивания рабочих кромок PDC-резцов. Разработанные методики, оборудование и критерии можно использовать для возможности сертификации износостойкости PDC-резцов.

Об авторах

Владимир Александрович Колибасов

Самарский государственный технический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mahp@samgtu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0503-2533

аспирант, ассистент кафедры «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств»

Россия, 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Ильдар Дугласович Ибатуллин

Самарский государственный технический университет

Email: idi71@yandex.ru

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Машины и оборудование нефтегазовых и химических производств»

Россия, 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Владислав Александрович Новиков

Самарский государственный технический университет

Email: vladislav_novyi@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8052-305X

кандидат технических наук, доцент кафедры «Металловедение, порошковая металлургия, наноматериалы», старший научный сотрудник лаборатории рентгеновской дифрактометрии, электронной и зондовой микроскопии

Россия, 443100, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 244

Список литературы

  1. Нескоромных В.В., Попова М.С., Парахонько Е.В. Разработка породоразрушающего инструмента с резцами PDC // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 2. С. 131–138. doi: 10.18799/24131830/2020/2/2499.
  2. Ненашев М.В., Ибатуллин И.Д., Журавлев А.Н., Косулин С.И. Технические средства и методики входного контроля качества PDC зубков алмазных буровых долот // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4-3. С. 835–838. EDN: PCLSTT.
  3. Konyashin I., Zaitsev A.A., Sidorenko D. et al. On the mechanism of obtaining functionally graded hardmetals // Materials Letters. 2017. Vol. 186. P. 142–145. doi: 10.1016/j.matlet.2016.09.130.
  4. Богомолов Р.М., Сериков Д.Ю. Совершенствование вооружения шарошечного бурового долота // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2018. № 5. С. 24–28. doi: 10.30713/1999-6934-2018-5-24-28.
  5. Васильев А.А., Сериков Д.Ю., Близнюков В.Ю. Совершенствование буровых долот различных типов // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 2019. № 6. С. 28–31. doi: 10.30713/0130-3872-2019-6-28-31.
  6. Нескоромных В.В., Попова М.С., Комаровский И.А., Баочанг Л. Резцы PDC с вогнутой поверхностью режущей грани // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2022. Т. 333. № 4. С. 181–192. doi: 10.18799/24131830/2022/4/3488.
  7. Третьяк А.А., Кривошеев К.В. Выигрышная комбинация расположения резцов PDC на породоразрушающем инструменте // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2025. № 3. С. 36–40. EDN: NCPITK.
  8. Bellin F., Dourfaye A., King W., Thigpen M. The current state of PDC bit technology. Part 1 of 3: Development and application of polycrystalline diamond compact bits have overcome complex challenges from the difficulty of reliably mounting PDC cutters in bit bodies to accelerated thermal wear // World Oil. 2010. P. 41–46.
  9. Колибасов В.А., Ибатуллин И.Д., Парфенов К.В., Гордеева Е.С. Разработка методики и устройства для испытания PDC резцов на абразивное изнашивание // Нефтегазовое дело. 2024. Т. 22. № 6. С. 53–62. doi: 10.17122/ngdelo-2024-6-53-62.
  10. Куфтырев Р.Ю., Полушин Н.И., Котельникова О.С., Лаптев А.И., Сорокин М.Н. Износостойкость PDC режущих элементов, применяемых для комплектации PDC буровых долот // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 9. С. 745–751. doi: 10.17073/0368-0797-2017-9-745-751.
  11. Трушкин О.Б., Акчурин Х.И. Давление резцов PDC на пластично-хрупкую горную породу в процессе ее разрушения // Записки Горного института. 2020. Т. 244. С. 448–453. doi: 10.31897/PMI.2020.4.7.
  12. Kanyanta V., Ozbayraktar S., Maweja K. Effect of manufacturing parameters on polycrystalline diamond compact cutting tool stress-state // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2014. Vol. 45. P. 147–152. doi: 10.1016/j.ijrmhm.2014.03.009.
  13. Moseley S.G., Bohn K.P., Goedickemeier M. Core drilling in reinforced concrete using polycrystalline diamond (PDC) cutters: wear and fracture mechanisms // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2009. Vol. 27. № 2. P. 394–402. doi: 10.1016/j.ijrmhm.2008.11.014.
  14. Борисов К.И., Рубцов В.Л. Аналитическое исследование временной прочностной характеристики горной породы при резании-скалывании резцами PDC // Известия Томского политехнического университета. 2014. Т. 325. № 1. С. 172–178. EDN: SITAEP.
  15. Yahiaoui M., Gerbaud L., Paris J.-Y., Denape J., Dourfaye A. A study on PDC drill bits quality // Wear. 2013. Vol. 298-299. P. 32–41. doi: 10.1016/j.wear.2012.12.026.
  16. Ahmed O.S., Adeniran A.A., Samsuri A. Computational intelligence based prediction of drilling rate of penetration: a comparative study // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 172. P. 1–12. doi: 10.1016/j.petrol.2018.09.027.
  17. Zhao Y., Noorbakhsh A., Koopialipoor M., Azizi A., Tahir M.M. A new methodology for optimization and prediction of rate of penetration during drilling operations // Engineering with Computers. 2019. Vol. 3. P. 587–595. doi: 10.1007/s00366-019-00715-2.
  18. Третьяк А.Я., Кузнецова А.В., Борисов К.А. Определение поломок резцов PDC с помощью регрессионного и нейросетевого моделирования // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2019. Т. 330. № 5. С. 169–177. doi: 10.18799/24131830/2019/5/275.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Колибасов В.А., Ибатуллин И.Д., Новиков В.А., 2025

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.