В связи с интенсивным внедрением скважин с горизонтальным бурением происходит увеличение времени контакта бурильной колонны со стенкой скважины, что приводит к повышенному износу поверхностей замков и резьбовых соединений бурильных труб. Буровой инструмент совершает поступательное и вращательное движение, контактируя именно замковыми соединениями с открытым или обсаженным стволом скважины.
С целью увеличения долговечности бурового инструмента выполняют наплавку твердосплавными составами (рис.1, рис. 2). Такая технология называется hardbending (технология твердосплавной наплавки). Данная технология повышает срок службы бурового инструмента и подходит как для наплавки новых бурильных труб, так и для восстановления изношенных замковых и резьбовых соединений.
Для восстановления и упрочнения бурового инструмента по технологии hardbending могут применяться различные электродные материалы: электроды, ленты, прутки, сплошные и порошковые проволоки. На предприятии ЗАО «Завод сварочных материалов» (ЗАО «ЗСМ») разработан класс материалов для упрочнения новых и восстановления изношенных деталей бурового инструмента.
Для восстановления резьбовых соединений замков бурильных труб и нанесения буферного слоя перед упрочняющей наплавкой нами разработана порошковая проволока ПП-ЗСМ-192 с системой легирования Fe-Cr-Mn-Mo-Si-Ti (HRC 32…36) в смеси защитного газа «CORGON 18» (82% Ar + 18% CO2 ТУ 2114.0004.00204760-99) (аналог Castolin OTW 43ST). Высокая стабильность горения дуги, низкий коэффициент потерь на угар и разбрызгивание снижают затраты на зачистку после сварки.
Важным фактором при выполнении наплавочных работ по технологии hardbending является доля участия основного металла в наплавленном слое. В процессе наплавки происходит перемешивание основного и присадочного (электродного) материала. При повторной наплавке (когда износ наплавленного металла ≤ 0,8…1,0мм) зачастую выполнить механическую обработку трубы на меньший диаметр (ремонтный) не представляется возможным. Правильный выбор состава наплавочных материалов позволяет выполнять на замковое соединение упрочняющую наплавку без появления дефектов практически неограниченное количество раз.
Для упрочняющего слоя на бурильной трубе рекомендуется разработанная нами порошковая проволока ПП-ЗСМ-213 с системой легирования Fe-Cr-C-V-Nb-Ti-Si (HRC 58…62), аналогом которой является зарубежная проволока Castolin OTW 13CF. Наплавленный металл демонстрирует высокую износостойкость в условиях ударно-абразивного износа. После наплавки с учетом доли участия основного металла твердость в первом слое достигает HRC 60. Порошковая проволока ПП-ЗСМ-213 позволяет выполнять многослойную многопроходную наплавку без образования дефектов (трещин) в наплавленном металле и поверх предыдущей упрочняющей наплавки без механической обработки до ремонтного диаметра. После наплавки механическая обработка осуществляется только шлифованием.
При проведении буровых работ коронками различного назначения происходит износ твердосплавных вставок и боковой поверхности рабочих частей. При бурении твердых горных пород (гранит) износ происходит преимущественно твердосплавных вставок, а при бурении мягких пород изнашивается больше боковая поверхность коронки.
Для восстановления боковой поверхности коронки, работающей в условиях мягких пород, нами разработана порошковая проволока ПП-ЗСМ-62 с системой легирования Fe-Cr-C-V-Ti-Si (HRC 59…62). Испытания в условиях реальной работы коронки показали, что разработанная порошковая проволока существенно повышает изностойкость боковой поверхности коронки, соизмеримой по длительности работы с новой коронкой, а иногда превосходит ее ресурс.
Вся выпускаемая на предприятии ЗАО «Завод сварочных материалов» порошковая проволока поставляется на кассетах К-300, К-300АО (стандартно 15 кг), К-415 (стандартно 25 кг) рядной послойной намоткой, а также в бухтах массой от 10 кг. Проволока поставляется в герметичном пакете, упакованном в коробке. Диаметр выпускаемых проволок может варьироваться от 1,2 до 3,6 мм.