НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ СФЕРИЧЕСКОГО КЛАПАНА В БУРОВОЙ СКВАЖИНЕ
УДК: 539.373
DOI: 10.33285/1999-6934-2021-2(122)-43-47
Авторы:
ЛОГИНОВ ЮРИЙ НИКОЛАЕВИЧ1,2,
ЗАМАРАЕВА ЮЛИЯ ВАЛЕНТИНОВНА1,2
1 Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия
2 Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия
Ключевые слова: скважина; растворяющийся металл; шаровой клапан; магний; напряжения; деформации.
Аннотация:
Отмечено, что в практике нефтедобычи шары выполняют роль клапанов, временно запирающих скважины и растворяющихся под воздействием бурильных растворов. Целью работы является моделирование условий работы шара, применяемого в устройстве запорного клапана скважины. Описаны граничные условия эксплуатации шарового клапана. Выполнена постановка краевой задачи при различных соотношениях диаметра шара и седловины. Приведены результаты решения в виде распределения степеней деформации и средних напряжений. Сделан вывод о том, что в начальном состоянии эксплуатации при рабочем давлении шар может оказаться пластически деформирован в седле клапана, но при этом сохранять работоспособность. При уменьшении диаметра шара за счет его растворения повышается уровень пластической деформации в области его контакта с седлом клапана. При достижении критического размера происходят продавливание шара и открытие скважины. При давлении жидкости 40 МПа в наиболее нагруженной части шара среднее напряжение в металле может достигать –470 МПа.
Список литературы:
1. A new type of degradable setting ball for fracturing packers / Y. Zhang, L. Yu, Y. Ren [et al.] // Well Testing. – 2018. – Vol. 27, Issue 2. – P. 53–58. – DOI: 10.19680/j.cnki.1004-4388.2018.02.009
2. Pat. WO2012174101, IPC E21B 17/01, E21B 4/06. Corrodible downhole article and method of removing the article from downhole environment / O.A. Mazyar, M.T. Mccoy. – Int. Application No. PCT/US2012/042236; Int. Filing Date 13.06.2012; Publ. Date 20.12.2012.
3. Effects of Fe concentration on microstructure and corrosion of Mg-6Al-1Zn-xFe alloys for fracturing balls applications / Cheng Zhang, Liang Wu, Guangsheng Huang [et al] // J. of Materials Science and Technology. – 2019. – Vol. 35, Issue 9. – P. 2086–2098. – DOI: 10.1016/j.jmst.2019.04.012
4. Aviles I., Dardis M. Recommended design and field practices to maximize the value of degradable completion systems // Proc. of the Annual Offshore Technology Conference, Houston, 30 Apr. – 3 May 2018. – Houston, 2018. – P. 297–302. – DOI: 10.4043/29056-MS
5. Effects of alloying elements on microstructure and properties of magnesium alloys for tripling ball / D.H. Xiao, Z.W. Geng, L. Chen [et al.] // Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science. – 2015. – Vol. 46, Issue 10. – P. 4793–4803. – DOI: 10.1007/s11661-015-3053-7
6. Pat. WO2016032761, IPC E21B 33/12, E21B 34/06, E21B 33/128. Subterranean formation operations using degradable wellbore isolation devices / M.L. Fripp, Z.W. Walton. – Int. Application No. PCT/US2015/044993; Int. Filing Date 13.08.2015; Publ. Date 03.03.2016.
7. Weijie Miao, Liqiang Zhao. Development status and prospect of staged fracturing technology in horizontal wells // Electronic J. of Geotechnical Engineering. – 2017. – Vol. 22, Issue 13. – P. 5107–5118. – URL: http://www.ejge.com/2017/Ppr2017.0380ma.pdf
8. New industrial technology for producing mill balls in a continuous-casting deformation complex / S.P. Bourkine, E.A. Korshunov, Y.N. Loginov [et al.] // J. of Materials Processing Technology. – 1999. – Vol. 92–93. – P. 316–322. – DOI: 10.1016/S0924-0136(99)00176-4
9. Pat. CN201610467486, CPC C22C 1/02, C22C 23/00, C22C 23/04, C22F 1/06. Magnesium alloy used for manufacturing soluble fracturing ball and preparing method of magnesium alloy / Yang Jun, Gao Yan, Yin Junlu [et al.]. – Int. Filing Date 24.06.2016; Publ. Date 31.08.2016.
10. Loginov Y.N., Solovei V.D., Kotov V.V. Transformation of the yielding condition during the deformation of HCP metallic materials // Russian Metallurgy (Metally). – 2010. – Vol. 2010, Issue 3. – P. 235–240. – DOI: 10.1134/S0036029510030146
11. Kamenetskii B.I., Loginov Yu.N., Kruglikov N.A. Possibilities of a new cold upsetting method for increasing magnesium plastification // Russian J. of Non-Ferrous Metals. – 2017. – Vol. 58, Issue 2. – P. 124–129. – DOI: 10.3103/S1067821217020079
Назад в номер