Разработка технологии модификации эластомера ИРП-1226 с целью увеличения межремонтного срока винтового забойного двигателя

Разработка технологии модификации эластомера ИРП-1226 с целью увеличения межремонтного срока винтового забойного двигателя, путем экспериментально доказанного определения оптимальных параметров (времени и температуры) выдержки эластомера ВЗД в растворе хлорида натрия.

Введение ………………………………………………………………………………………………………….. 14
1. Литературный обзор ……………………………………………………………………………………… 15
1.1 История создания винтовых забойных двигателей ……………………………………. 15
1.2 Устройство винтового забойного двигателя ……………………………………………… 16
1.3 Принцип работы винтового забойного двигателя ……………………………………… 19
1.4 Основные виды неисправностей винтовых забойных двигателей ……………… 19
1.5 Анализ причин износа резиновой обкладки статора ………………………………….. 20
1.6 Исследования по решению проблемы преждевременного выхода из строя
винтового забойного двигателя ……………………………………………………………………… 22
1.7 Выводы и постановка целей и задач исследования ……………………………………. 26
2. Методика проведения исследований. Приборы и оборудование …………………….. 27
2.1 Лабораторный стенд для исследования процессов износа эластомера
резанием и трением ……………………………………………………………………………………….. 27
2.2 Лабораторный стенд для исследования изменения структуры эластомера
после обработки ……………………………………………………………………………………………. 30
2.3 Методика проведения исследований ………………………………………………………… 31
3. Экспериментальная часть ……………………………………………………………………………… 34
3.1 Результаты экспериментальных исследований износостойкости эластомера
при воздействии режущего и истирающего воздействий ………………………………… 34
3.2 Результаты экспериментальных исследований изменения структуры
эластомера после обработки раствором соли NaCl …………………………………………. 34
3.2.1 Исходные образцы резины ИРП-1226 …………………………………………………. 34
3.1.2 Исследование влияния раствора NaCl на изменение структуры образцов
при температуре 25 °С ………………………………………………………………………………… 35
3.1.3 Исследование влияния раствора NaCl на изменение структуры образцов
при температуре 40 °С ………………………………………………………………………………… 39
3.1.4 Исследование влияния раствора NaCl на изменение структуры образцов
при температуре 60 °С ………………………………………………………………………………… 42
3.1.5 Исследование влияния раствора NaCl на изменение структуры образцов
при температуре 80 °С ………………………………………………………………………………… 47
3.1.6 Выводы по экспериментальной части …………………………………………………. 50
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ……….. 52
4.1 Планирование научно-исследовательских работ ……………………………………….. 52
4.1.1 Структура работ научного исследования …………………………………………….. 52
4.1.2 Определение трудоемкости выполнения работ ……………………………………. 53
4.1.3 Разработка графика научного исследования ………………………………………… 54
4.2. Бюджет научно-технического исследования ……………………………………………. 56
4.2.1 Расчет материальных затрат научно-технического исследования ………… 56
4.2.2 Расходы на оплату труда исполнителям темы ……………………………………… 56
4.2.3 Отчисления во внебюджетные фонды …………………………………………………. 58
4.2.4 Накладные расходы ……………………………………………………………………………. 59
4.2.5 Амортизационные отчисления ……………………………………………………………. 59
4.2.6 Формирование бюджета затрат научно-исследовательского проекта …… 60
4.3 Экономическая эффективность внедрения новой технологии……………………. 60
4.3.1 Оценка потенциальных потребителей результатов исследования ………… 60
4.3.2 Анализ конкурентных технических решений ………………………………………. 61
4.3.3 Оценка сравнительной ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой,
бюджетной, социальной и экономической эффективности исследования …….. 63
4.4 Выводы по разделу «Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение»………………………………………………………………………………………. 66
5. Социальная ответственность …………………………………………………………………………. 67
5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности……………. 68
5.1.1 Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны) правовые
нормы трудового законодательства …………………………………………………………….. 68
5.1.2 Требования к правильному расположению и компоновке рабочей зоны
исследователя …………………………………………………………………………………………….. 69
5.2 Производственная безопасность……………………………………………………………….. 69
5.2.1 Анализ вредных и опасных факторов ………………………………………………….. 70
5.2.2 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных и
вредных факторов на исследователя …………………………………………………………… 74
5.3 Экологическая безопасность …………………………………………………………………….. 75
5.3.1 Анализ влияния процесса разработки решений на окружающую среду .. 75
5.3.2 Анализ влияния процесса реализации решений на окружающую среду .. 76
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………….. 77
5.4.1 Анализ возможных ЧС, которые могут возникнуть при внедрении
результатов исследований…………………………………………………………………………… 77
5.4.2 Обоснование мероприятий по недопущению ЧС и действия в случае
возникновения ЧС ………………………………………………………………………………………. 78
Заключение ………………………………………………………………………………………………………. 79
Список публикаций студента ……………………………………………………………………………. 80
Список литературы…………………………………………………………………………………………… 81
ПРИЛОЖЕНИЕ А ……………………………………………………………………………………………. 84

По результатам исследований можно сделать вывод о том, модификация
эластомера в растворе хлорида натрия ведет к повышению его износостойкости.
Обработка при температурах 25 и 40 °С существенно не повлияла на
изменение структурных особенностей образцов. Практически не произошло
встраивания кристаллов хлорида натрия в приповерхностный слой эластомера.
Характер разрушения, также, как и в исходном образце, близок к плавлению.
Обработка при заданных температурах лишь немного увеличила прочностные
характеристики образцов эластомера.
Модификация образцов при температурах 60 и 80 °С привела к
значительным изменениям структурных особенностей образцов эластомера. На
поверхности образцов прослеживается четкая тенденция увеличения размеров
кристаллов соли хлорида натрия. Также цвет резины становится светло-серым,
что связано с проникновением раствора хлорида натрия в приповерхностный
слой эластомера, а также встраивания в структуру образца резины кристаллов
соли. После воздействия резанием отчетливо видны сколы резины в области
разрушения. Характер разрушения в данном случае близок по типу к
разрушению твердого тела, что говорит об увеличении прочностных
характеристик эластомера. Однако, после выдержки в растворе хлорида натрия
на поверхности образцов наблюдаются характерные трещины. В области
режущего воздействия видны поры и разрывы материала эластомера. С
повышением температуры образцы начинают терять свою эластичность, из-за
вымывания пластификатора из резины под действием высоких температур.
Список публикаций студента
1. Черенев С.С. Анализ величины деформации эластомера после длительного
пребывания в среде бурового раствора и изучение износа эластомера при
абразивном воздействии в присутствии различных буровых растворов / П.И.
Коровкин, С.С. Черенев ; науч. рук. А.В. Епихин // Проблемы геологии и
освоения недр : труды XX Международного симпозиума имени академика
М.А. Усова студентов и молодых ученых, посвященного 120-летию со дня
основания Томского политехнического университета, Томск 4-7 апреля
2016 г. : в 2 т. — Томск : Изд-во ТПУ, 2016. — Т. 2. — [С. 743-745].
2. Черенев С.С. Изучение износа эластомера при абразивном воздействии в
присутствии различных буровых растворов / С.С. Черенев, А.В. Епихин ;
науч. рук. А.В. Епихин // Проблемы геологии и освоения недр : труды XXI
Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых, посвященного 130-летию со дня рождения профессора М.
И. Кучина, Томск, 3-7 апреля 2017 г. : в 2 т. — Томск : Изд-во ТПУ, 2017. —
Т. 2. — [С. 551-553].

1. Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д. Пути дальнейшего совершенствования
винтовых забойных двигателей / Балденко Д.Ф., Балденко Ф.Д. // Вестник
ассоциации буровых подрядчиков. – 2009. – № 1. – С. 19-23.
2. Фуфачев О.И. Исследование и разработка новых конструкций рабочих
органов винтовых забойных двигателей для повышения их энергетических и
эксплуатационных характеристик / Фуфачев О.И. // Научные исследования и
инновации. – 2011. – № 1. – С. 48-50.
3. Карапетов Р.В. Повышение эффективности бурения скважин за счет
увеличениямоторесурсавинтовыхзабойныхдвигателей//НТЖ
«Нефтепромысловое дело», – 2007. – №10. – С. 45-48.
4. Голдобин Д.А. Разработка и исследование винтовых забойных двигателей с
облегченными роторами и армированными статорами: Автореф. дисс. на
соиск. уч. степ. канд. техн. наук. – М.: ОАО НПО «Буровая техника», 2011. –
23 с.
5. Аль-Сухили М.Х., Исмаков Р.А. Совершенствование методики изучения
триботехнических аспектов работы силовой секции винтовых забойных
двигателей / Аль-Сухили М.Х., Гладченко Д.В., Исмаков Р.А., Янгиров Ф.Н.
// Территория нефтегаз. – 2014. – №8. – С. 30-37.
6. Плотников В.М., Фуфачев О.И. Тепловой расчет резиновой обкладки
статоров винтовых забойных двигателей // Строительство нефтяных и
газовых скважин на суше и на море. – 2010. – № 9. – С. 3-6.
7. Шулепов В. А. Конструктивные и технологические методы повышения
энергетических характеристик и долговечности героторных механизмов
винтовых забойных двигателей: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн.
наук. – М.: ОАО НПО «Буровая техника». – 2011. – 25 с.
8. Бобров М.Г. Исследование поперечных колебаний винтового забойного
двигателя: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. –М.: – 2000. –
24 с.
9. Коротких Н.И. Разработка эластомерных композиций для буровой техники:
Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. –М.: – 2004. – 20 с.
10. РД 34.03.277-93 Типовая инструкция по охране труда для лаборанта
химическогоанализа.[Электронныйресурс].–Режимдоступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200037594 (дата обращения 30.04.2019 г.).
11. ПНД Ф 12.13.1-03 Методические рекомендации. Техника безопасности при
работе в аналитических лабораториях.
12. “Трудовой кодекс Российской Федерации” от 30.12.2001 № 197-ФЗ (ред. от
01.04.2019).
13. ГОСТ 12.2.049-80 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Оборудование производственное. Общие эргономические требования.
14. СанПиН2.2.4.548-96Гигиеническиетребованиякмикроклимату
производственных помещений. – М.: Информационно-издательский центр
Минздрава России, 1997. – 11 с.
15. ГОСТ 12.2.003-91 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Оборудование производственное. Общие требования безопасности.
16. ГОСТ 12.1.007-76 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
17. ГН 2.2.5.3532-18 “Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных
веществ в воздухе рабочей зоны” [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://docs.cntd.ru/document/557235236 (дата обращения 30.04.2019 г.).
18. СП 52.13330.2016 Свод правил естественное и искусственное освещение. –
М.: Стандартинформ, 2017. – 135 с.
19. ГОСТ 12.1.038-82 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Электробезопасность.Предельнодопустимыезначениянапряжений
прикосновения и токов.
20. Правилаустройстваэлектроустановок(ПУЭ)Издание7.–М.:
Госэнергонадзор, 2006. – 507 с.
21. ГОСТ 12.1.003-2014 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Шум.
Общие требования безопасности.
22. СН 2.2.4/2.1.8.562-96 Шум на рабочих местах, в помещениях жилых,
общественных зданий и на территории жилой застройки. Санитарные
нормы. – М.: Информационно-издательский центр Минздрава России, 1997.
– 10с.
23. ГОСТ 12.1.012-2004 Система стандартов безопасности труда (ССБТ).
Вибрационная безопасность. Общие требования.
24. ГОСТ 12.4.011-89 ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования
и классификация.
25. ГОСТ 30772-2001. Ресурсосбережение. Обращение с отходами. Термины и
определения.
26. ГН2.1.6.3492-17″Предельнодопустимыеконцентрации(ПДК)
загрязняющих веществ в атмосферном воздухе городских и сельских
поселений”.
27. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в воде
водныхобъектовхозяйственно-питьевогоикультурно-бытового
водопользования.
28. Пашков Е.Н. Методические указания по разработке раздела «Социальная
ответственность»выпускнойквалификационнойработымагистра,
специалиста и бакалавра всех направлений (специальностей) и форм
обучения ТПУ / Сост. Е.Н. Пашков, И.Л. Мезенцева – Томск: Изд-во
Томского политехнического университета, 2019. – 24.
29. Епихин А.В. Исследование влияния дизельного топлива на резину
эластомера винтового забойного двигателя в температурном интервале 25–
90°С / А.В. Епихин, В.В. Мельников, А.А. Бер, К.М. Минаев // Экспозиция
Нефть Газ: научный журнал. — 2016. — № 6 (52). — C. 68-70.
30. Федеральный закон от 28.12.2013 N 426-ФЗ (ред. от 01.05.2016) «О
специальной оценке условий труда».
31. Трудовой кодекс Российской Федерации от 30.12.2001 N 197-ФЗ (ред. от
05.02.2018).