Выбор конструкции штанговой колонны
Конструирование штанговой колонны заключается в выборе марки материала штанг, определении необходимого числа ступеней, диаметра и длины штанг каждой ступени, наличия, типа и интервала установки центраторов или скребков-центраторов.
Выбранная конструкция колонны должна обеспечивать безаварийную работу УСШН с запланированной подачей и при минимальных затратах.
Для этого необходимо вычислить следующие величины:
максимальное напряжение цикла
;
минимальное напряжение цикла
;
амплитудное напряжение
;
приведенное напряжение
.
Расчетное приведенное напряжение сравнивают с предельно допустимым и по результатам сравнения уточняют конструкцию и выбирают материал штанг.
При эксплуатации штанговыми насосами высокодебитных скважин особенно важно обеспечить движение штанг вниз без зависания. Для такой категории скважин рекомендуется применение тяжелого низа. Длина утяжеленных штанг, предотвращающая продольный изгиб нижней части штанговой колонны, находится по формуле:
,
Где Pт.шт — общий вес утяжеленных штанг в ж-ти, Н;
qт.шт — вес в ж-ти 1 м утяжеленных штанг (в качестве которых допускается применение штанг диаметром 25 мм).
В скважинах, осложненных АСПО, рекомендуется применение штанг с пластинчатыми скребками (в вертикальных скважинах и вертикальных участках наклонно-направленных скважин), а в интервалах искривления — штанг со скребками-центраторами. В искривленных скважинах без АСПО рекомендуется применение штанг с центраторами. В подвеске обязательно применение штанговращателя.
При конструировании штанговой колонны, для обеспечения ее прочности в условиях образования стойких эмульсий необходимо выполнение критерия постоянства амплитуды напряжения.
Для существующих диапазонов изменения среднего напряжения цикла в штангах значение предельной амплитуды sа.пред примерно в 2 раза меньше приведенного напряжения, рассчитанного по И.А. Одингу. Поэтому обязательным условием прочности штанг должно быть:
,
где [sпр]доп — допустимое приведенное напряжение.
Вставные насосы. Цилиндр в сборе с плунжером и клапанами спускается на штангах. В этом случае на конце насосных труб заранее устанавливается специальное посадочное устройство – замковая опора, на которой происходит посадка и уплотнение насоса. Для извлечения вставного насоса в случае ремонта достаточно извлечь только штанги, вместе с которыми извлекается весь насос.
Полная маркировка насоса включает:
Номинальный диаметр насосно-компрессорных труб;
Номинальный диаметр плунжера;
Тип насоса, тип рабочего цилиндра, расположение и тип замка;
Длину цилиндра в футах, или соответственно, число втулок;
Номинальную длину плунжера в футах;
Общую длину удлинителей, если таковые применяются.
Насосы состоят из цельного цилиндра, металлического плунжера, всасывающего и нагнетательного клапанов и узла крепления насосов в НКТ.
Схемы скважинных насосов
Ориентировочное соответствие насосов, изготавливаемых
по стандартам АНИ и ОСТ 26.16.06-86
Тип насосов |
Обозначение насосов по АНИ |
Аналог по ОСТ |
Вставные толстостенные насосы с верхним механическим креплением |
20-106-RHAM-XX-4-X 20-125-RHAM-XX-4-X 25-150-RHAM-XX-4-X 25-175-RHAM-XX-4-X |
HB1Б-29 НВ1Б-32 НВ1Б-38 НВ1Б-44 |
Вставные толстостенные насосы с нижним механическим креплением |
20-106-RHBM-XX-4-X 20-125-RHBM-XX-4-X 25-150-RHBM-XX-4-X 25-175-RHBM-XX-4-X |
НВ2Б-29 НВ2Б-32 НВ2Б-38 НВ2Б-44 |
Вставные тонкостенные насосы с верхним механическим креплением |
20-125-RWAM-XX-4 20-150-RWAM-XX-4 |
Нет аналогов |
Вставные тонкостенные насосы с нижним механическим креплением |
20-125-RWBM-XX-4 20-150-RWBM-XX-4 |
Нет аналогов |
Трубные насосы |
20-125-ТНМ-ХХ-4-Х 20-175-ТНМ-ХХ-4-Х 25-225-ТНМ-ХХ-4-Х 30-275-ТНМ-ХХ-4-Х 40-375-ТНМ-ХХ-4-Х |
НН2Б-32 НН2Б-44 НН2Б-57 НН2Б-70 НН2Б-95 |
Условия эксплуатации каждого конкретного насоса зависят от его конструкции и материального исполнения и приведены в паспорте на насос. При этом для всех насосов предпочтительна длина хода 3,0 м, меньшие величины допускаются лишь в тех случаях, когда длина хода ограничена возможностями установленного на скважине привода штангового насоса.
Для изготовления цилиндров используются углеродистые и легированные стали.
Плунжеры в зависимости от условий эксплуатации насосов изготавливаются различных конструктивных исполнений (гладкие и с кольцевыми пазами) из углеродистой, нержавеющей и высоколегированной сталей. В зависимости от величины зазора м/у плунжером и цилиндром предусматривается 5 групп посадок.
Группы посадок
Группа посадки (fit) |
Зазор, мм |
Fit-1 |
0,025 |
Fit-2 |
0,050 |
Fit-3 |
0,075 |
Fit-4 |
0,100 |
Fit-5 |
0,125 |