Effect of surface plastic deformation of drill pipes material on their technological properties

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Relevance. The need to study the effect of surface plastic deformation of drill pipes on their technological properties, which will significantly reduce the irrational material and energy costs of drilling wells, as well as optimize the technical and economic indicators of drilling operations.

Aim. To increase the productivity of geological exploration by optimizing the operational characteristics of drill pipes.

Objects. Drilling well, drilling shell, drill string, shot blasting of pipes, surface plastic deformation.

Methods. Specialized test benches have been developed and manufactured for conducting experimental studies; processing of experimental research data was carried out by the graphoanalytic method.

Results. The paper introduces the results of the study of the effect of surface plastic deformation produced by means of shot-impact treatment of the surface of the drill pipe material on their technological properties. The conducted studies shown a significant effect of surface plastic deformation of drill pipes on their technological properties and operational characteristics. In particular, it was found that microcracks and other microdefects can lead to a decrease in the strength and fatigue resistance of the pipe, as well as to a deterioration in its corrosion resistance.

Conclusions. The optimal degree of surface coating of LBTN-54 and SBT-42 drill pipes, which guarantees a significant improvement in their technological properties, is close to 80%. With an optimal degree of surface plastic deformation of the material of LBTN-54 drill pipes the stiffness of their cross-section increases by 1.8 times; torsional stiffness grows by 1.3 times; damping capacity increases by 33%, and the amplitude of free vibrations decreases by an average of 1.9 times; power costs for turning them around their curved axis grow by 15%. At the optimal degree of surface plastic deformation of the SBT-42 drill pipe material the stiffness of their cross-section increases by 1.43 times; torsional stiffness grows by 1.4 times; damping capacity increases by 25%, and the amplitude of free vibrations decreases by an average of 1.75 times; power consumption for turning around its curved axis decreases by 7%. Surface plastic deformation of the LBTN-54 drill pipe material contributes to the expansion of the areas of their operation in the well in the mode of direct precession, which ensures the improvement of technical and economic indicators of drilling in difficult geological conditions.

About the authors

Nikolay A. Buglov

Irkutsk National Research Technical University

Email: bna@ex.istu.edu
ORCID iD: 0009-0007-6112-7071

Cand. Sc., Head of the Department of Oil and Gas Engineering

Russian Federation, 83, Lermontov street, Irkutsk, 664074

Pavel S. Pushmin

Irkutsk National Research Technical University

Author for correspondence.
Email: pps@ex.istu.edu
ORCID iD: 0000-0001-5127-849X

Cand. Sc., Associate Professor

Russian Federation, 83, Lermontov street, Irkutsk, 664074

References

  1. Faleev S.Yu., Rusinov O.A. Application of modern technologies in the field of shot blasting. Modern aviation technologies, 2023. pp. 38–44. (In Russ.)
  2. Grib P.S., Buglov N.A., Karpikov A.V. Investigation of the influence of the main technological processes of shot blasting on the depth of the deformed layer of drill pipes. Izvestia of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences. Geology, prospecting and exploration of ore deposits, 2011, no. 2 (39), pp. 212–218. (In Russ.)
  3. Rykovsky B.P., Smirnov V.A., Shchetinin G.M. Local hardening of parts by surface riveting. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1985. 151 p. (In Russ.)
  4. Makaruk A.A., Pushmin P.S., Romanov G.R. Increasing the efficiency of casing production by technological methods. Prospects for the development of the mining and metallurgical industry (Igoshinsky readings), 2022, vol. 1, pp. 312–316. (In Russ.)
  5. Karpikov A.V., Buglov N.A., Zakharov V.A., Moskvitin V.N. Improving the corrosion resistance of drill pipes by shot-impact treatment. Izvestiya Sibirskogo secession RAS. Geology, prospecting and exploration of ore deposits, 2011, no. 2 (39), pp. 228–230. (In Russ.)
  6. Owowa R.O., Ossia C.V., Akhigbemidu C.O. Analyses of pipelines for deep horizontal directional drilling installation. American Journal of Mechanical Engineering, 2016, vol. 4, no. 4, pp. 153–162.
  7. Buglov N.A., Pushmin P.S. Substantiation of optimal parameters of stabilizing column arrangements when drilling wells in conditions of natural curvature. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering, 2022, vol. 333, no. 7, pp. 20–29. (In Russ.)
  8. Petenev P.G., Neskoromnykh V.V., Popova M.S. Experience and results of the introduction of a dynamically stabilizing tool when drilling geological exploration wells by SSK complexes. Exploration and protection of the subsoil, 2022, no. 3, pp. 57–64. (In Russ.)
  9. Nguyen K.-L., Tran Q.-T., Andrianoely M.A. A rotordynamics model for rotary drillstring with nonlinear interactions in a 3D well. Proc. 10th International Conference on Rotor Dynamics. Rio de Janeiro, Brazil, 2018. pp. 325–339.
  10. Kuznetsov A.B., Griguletsky V.G. Elastic stability of the layout of the lower part of the drill string when drilling a horizontal section of the borehole. Construction of oil and gas wells on land and at sea, 2021, no. 5 (341), pp. 5–8. (In Russ.)
  11. Zhdaneev O.V., Zaitsev A.V., Prodan T.T. On the possibilities of creating a Russian high-tech layout of the bottom of the drill string. Notes of the Mining Institute, 2021, vol. 252, no. 6, pp. 872–884. (In Russ.)
  12. Muminov M.R., Shin I.G. Improving the efficiency of shot-impact hardening of machine parts with variable processing mode parameters. Innovations in metalworking: a view of young specialists, 2015, pp. 224–226. (In Russ.)
  13. Kasimov B., Muminov M., Abrorov A., Mirzakarimov Kh. Calculation models for the assessment of deflected mode in the surface layer of parts during surface plastic deformation by running and smoothing. Modern Innovations, Systems and Technologies, 2022, vol. 2, no. 4, pp. 324–330.
  14. Chow J., Schubert J., Skirts-Wald H. Analysis of well management on extended and multi-barrel trajectories. Drilling and completion SPE, 2004, vol. 20, no. 2, pp. 101–108.
  15. Moldashi D.N. Methods and technical solutions for improving the reliability of holding the route of a geotechnological well. Mining Sciences and technologies, 2021, vol. 6, no. 1, pp. 42–51. (In Russ.)
  16. Heisig G., Cavallaro G., Jogi P. Continuous estimates of the curvature of the wellbore during drilling based on measurements of the bending moment in the well. Proceedings of the annual technical Conference and exhibition SPE. Houston, Texas, USA, 2004. pp. 234–241.
  17. Sugiura J., Jones S. A drill bit and drilling motor with embedded high-frequency 1600 Hz drilling dynamics sensors provide new insights into challenging downhole drilling conditions. SPE/IADC International Drilling Conference and Exhibition. OnePetro. Hague, Netherlands, 4–7 March 2019. Vol. 4, pp. 223–247.
  18. Kwak H., Hursan G., Shao W. Predicting carbonate rock properties using NMR data and generalized interpolation-based techniques. Petrophysics, 2016, vol. 57, Iss. 4, pp. 351–368.
  19. Lubinski A., Woods H.B. Factors influencing the angle of inclination and curvature of rotating wells. Drilling and production practice. New York, New York, USA, American Petroleum Institute, 1953. pp. 222–250.
  20. Mukhametov F.H., Levinson L.M. Development of a drill string layout for wells with a long horizontal section on the shelf of the Northern seas. Oil and gas business, 2021, vol. 19, no. 2, pp. 27–36. (In Russ.)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».