AP08857201 «Синтетикалық алмаздармен жәнежоғары беріктігі мен тер-көпірі бар композициялық алмаз-ды кескіштермен жабдықталған ұңғымаларды бұрғылауға арналған тиімділігі жоғары жы-нысты талқандайтын құралды әзірлеу»
Жобаның өзектілігі
Тау-кен жыныстарын бұрғылау құралымен, синтетикалық алмастармен бұзылу тиімділігін арттыру, беріктігі, ыстыққа төзімділігі және біртектілігі бойынша бақыланатын сипаттамаларымен жоғары сапалы алмастарды қолдануды талап етеді.
В.Н. Бакуля қатты материалдар институтында Украина ҰҒА -ның адгезионды-магнитті сұрыптау тәсілі әзірленді және өнеркәсіптік игерілген, ол алмаз кристалдарының бетінің ақау деңгейі бойынша айырмашылығына негізделген. Бұл әдіс әртүрлі еріткіштердің қорытпаларының қатысуымен синтезделген алмаз ұнтақтарын тиімді сұрыптауға мүмкіндік береді. Сұрыптау кезінде жоғары сапалы элиталық алмаз ұнтақтары алынды, атап айтқанда - ыстыққа төзімді, АС15-тен АС400-ге дейінгі маркалар диапазонында ерекше берік. Бұл ретте ұнтақтардың негізгі қасиеттері бойынша, атап айтқанда беріктігі бойынша біртектілігі 2-3 есе артады. Сұрыптаудың әзірленген тәсілі ажыратудың жоғары селективтілігіне ие.
Құрамында алмаз бар материалдары матрицаларының тозуға төзімділігін олардың құрамына тозуға төзімді толтырғыштың оңтайлы мөлшерін енгізу әдісімен мыс негізінде металл байланыстырғыштары бар жынысты талқандайтын құрал-саймандардың тозуға төзімділігін арттыру мүмкіндігі расталды.
Құрамында алмаз бар композициялық материалдардың тозуға төзімділігін арттыру мақсатында құрамында темір, мыс, никель және қалайы бар көп компонентті металл матрицалар негізінде бастапқы күйдегі бөлшектерінің мөлшері 5-тен 50 мкм-ге дейін, ванадий нитридінің нанокристалл ұнтағын қоса отырып; вакуумдық ыстық престеу температурасының олардың құрылымына, механикалық (микро және макро беріктігі, серпімділік модулі) және трибологиялық (үйкеліс күші және тозу жылдамдығы) әсеріне зерттеулер жүргізілді.
Жаңа бұрғылау құралын әзірлеу кезінде қалыңдығы алмаз астығын енгізу тереңдігінен бірнеше есе асатын тау жыныстарының қирау аймағын құрудан құралады.
Жобаның ұлттық және әлемдік ауқымда маңыздылығы мынада:
- Алмаз жынысын талқандайтын жоғары тозуға төзімді құралды жасау бұрғылау уақытының жалпы теңгерімінде ұңғыма кенжарының бұзылу уақытын арттырады, бұл бұрғылау жұмыстарының өнімділігі мен үнемділігін арттырады, әсіресе прогрессивті тәсілді пайдалану кезінде - алынбалы керн қабылдағыштары бар снарядтармен бұрғылау;
Халықаралық масштабтағы маңыздылығы туралы жоба авторлары жасаған алмаз бұрғылау коронкаларының жетекші бұрғылау фирмаларының құралдарымен салыстырмалы сынақтары да куәландырады. Аталған патенттелген құралдар жетекші Батыс фирмаларының құралдарымен салыстырғанда ең жоғары технологиялық-экономикалық көрсеткіштерді көрсетті.
Алмаз ұстаудың жоғары дәрежесін, тау-кен жынысының тозуға төзімділігі мен бұзылу тиімділігін қамтамасыз ететін, құрамында алмаз бар металл соматикалық композициялық материалмен жынысты талқандайтын құрал жасау қазіргі кезеңде өзекті мәселе болып табылады және пайдалы қазбалар қорын өсіру көлемін арттыруға, тозу теориясының, материалтану және геологиялық барлау ұңғымаларын бұрғылау тәжірибесінің жаңа заңдылықтарын ашуға ықпал етеді.
Зерттеу нәтижелері және нәтижесінде жасалған қаттылығы жоғары және тозуға төзімділігі үлкен әсері бар материалдар мұнай-газ және гидрогеологиялық ұңғымаларды бұрғылау үшін босаңсытатын құралдарды – қашауларды жарақтандыру үшін де пайдаланылуы мүмкін.
Жоғары төзімді өнімді жынысты бұзу құралын құру және енгізу Қазақстан мен Украинаның минералдық-шикізат базасын нығайтатын пайдалы қазбалардың жаңа кен орындарын жедел қарқынмен барлауға және пайдалануға беруге мүмкіндік береді.
Жобаның негізгі мақсаты:
Жоғары пайдалану сипаттамалары бар көп компонентті металломатикалық алмаз құрамды композиттердің жаңа түрлері негізінде қатты және абразивті тау жыныстарындағы ұңғымаларды бұрғылау үшін жоғары тиімді жынысты бұзатын құралды әзірлеу және алмаз дәндерін енгізу кезінде тау жынысында пайда болатын құбылыстардың ерекшеліктерін есепке ала отырып.
Күтілетін нәтижелер
Күтілетін нәтижелер: күтілетін ғылыми және әлеуметтік-экономикалық нәтиже – бұрғылау құралының тозуға төзімділігін арттырудың ғылыми-технологиялық негіздерін дамыту және алмаспен бұрғылау процесін қарқындату. Бұрғылау өнімділігінің 15-20% - ға өсуі жұмыс құнының 5-10% - ға төмендеуі және жалпы бұрғылау жұмыстарының тиімділігін арттыру күтілуде.
Күтілетін нәтижелердің қолданылуы: зертханалық зерттеулер жүргізу кезінде алынған нәтижелер көп компонентті металл соматикалық алмас құрамды композиттердің жаңа түрлерінің негізінде жоғары тиімді жынысты бұзатын құрал жасауға және алмас дәндерін енгізу кезінде қираған тау жыныстарында пайда болатын физикалық құбылыстарды пайдалануға бағытталатын болады. Бұл өндірістік жағдайларда қатты және абразивті тау жыныстарында ұңғымаларды бұрғылау тиімділігін арттыруға мүмкіндік береді.
Күтілетін нәтижелердің әлеуетті тұтынушылары (жобаның нәтижелері кімнің қажеттіліктеріне бағытталған екенін көрсету): алынған нәтижелерді геологиялық барлау ғана емес, геотехнологиялық, гидрогеологиялық және мұнай ұңғымаларын бұрғылаумен айналысатын басқа бұрғылау ұйымдары пайдалана алады.
Қол жеткізілген нәтижелер:
Алмазды бұрғы қашауларының өнімділігін арттыру әдістері әзірленді және тәжірибелік сынақтан өтті, олар физикалық-механикалық қасиеттерін және КАМ тозуға төзімділігін ескере отырып, олардың жабдықтары үшін қолданылатын синтетикалық алмастардың сапасын арттырудан тұрады.
Зерттеу тобы мүшелерінің аты-жөні және идентификаторлары:
- Ратов Боранбай Товбасарович – ғылыми жетекші
- Бондаренко Николай Александрович – бас ғылыми қызметкер
- Федоров Борис Владимирович - бас ғылыми қызметкер
- Мечник Владимир Аркадьевич – жетекші ғылыми қызметкер
- Исонкин Александр Михайлович – аға ғылыми қызметкер
- Коргасбеков Дархан Рахметоллаевич – орындаушы
- Байбоз Ақниет Раббимұлы – кіші ғылыми қызметкер
- Музаппарова Акерке Бакбергеновна - кіші ғылыми қызметкер
- Косьминов Артур Сергеевич - 1 санатты инженер
- Руслякова-Куприянова Инна Александровна - 1 санатты инженер
Басылымдар тізімі:
1. Ратов Б.Т., Косьминов А.С. и др. Опыт разработки и изготовления бурового инструмента на примере организации ТОО «СК Геосервис» // II Международной научно-практической конференции «Современные тенденции геологоразведочной и нефтяной инженерии» – Алматы, 2021. – 121 стр. ISBN 978-601-7940-24-9
2. Ратов Б.Т., Бондоренко Н.А., Мечник В.А., Стрелчук В.В., Колодницкий В.Н., Николенко А.С., Коростишевський Д.Л., Пошванюк Н.Ф. Особенности микроcтруктуры композитов WC-Co упрачненных добавкой CrB2 / Инструментальное материаловедение. Сборник научных трудов. – Вып. 24. – Киев: ИСМ им. В.Н. Бакуля, НАН Украины, г.Литохоро, 19–25 сентября 2021 г. С: 27–36. ISSN 2223-3938., DOI: 10.33839/2708-731X-23-1-50-65
3. Mechnik, V.A., Bondarenko, N.A., Kolodnitskyi, V.M., Zakiev V.I., Zakiev I.M., Gevorkyan E.S., Kuzin N.O., Yakushenko, O.S., Semak, I.V. Comparative Study of the Mechanical and Tribological Characteristics of Fe–Cu–Ni–Sn Composites with Different CrB2 Content under Dry and Wet Friction // Journal of Superhard Materials. 2021. Vol. 43, no. 1. P. 52–64. DOI: 10.3103/S1063457621010044
4. V. A . Mechnika, N. A. Bondarenko, V. M. Kolodnitskyi, V. I. Zakiev, I. M. Zariev, E. S. Gevorkyan, V. A. Chishkala, N. O. Kuzin. Effect of CrB2 on the Microstructure, Properties, and Wear Resistance of Sintered Composite and the Diamond Retention in Fe–Cu–Ni–Sn Matrix // J. Superhard Mater. 2021. Vol. 43, no. 3. P. 175–190. DOI: 10.3103/s1063457621030060
5. Ratov B. T., Bondarenko M. O., Mechnik V. A., Strelchuk V. V., Prikhna T. A., Kolodnitskyi V. M., Nikolenko A. S., Lytvyn P. M., Danylenko I. M., Moshchil V. E., Gevorkyan E. S., Kosminov A. S., Borash A. R. Structure and Properties of WC–Co Composites with Different CrB2 Concentrations, Sintered by Vacuum Hot Pressing, for Drill Bits // ISSN 1063-4576, Journal of Superhard Materials, 2021, Vol. 43, No. 5, pp. 344–354. © Allerton Press, Inc., 2021.
6. Ratov B.T., Mechnik V.A., Bondarenko M.O., Kolodnitskyi V.M., Kuzin N.O., Gevorkyan E.S., Chishkala V.A. Influence of VN additive on the structure and strength characteristics of diamond-containing composites based on the Fe‒Cu– Ni–Sn matrix formed by the method of cold pressing followed by vacuum hot pressing // // ISSN 1063-4576, Journal of Superhard Materials, 2021, Vol. 44, No. 6, pp. 49–63. © Allerton Press, Inc., 2021.
7. Ратов Б. T., Федоров Б.В., Исонкин А.М., Сыздыков А.Х. Ильницкая Г.Д. Основные направления совершенствования алмазных буровых коронок // Журнал Нефть И Газ №5 (125) 2021г. С: 46-59. (ISSN 1562-2932 / 2708-0080). г. Алматы