4.2 Сталі для виготовлення насосних штанг, область застосування, основні правила транспортування та зберігання

Обгрунтовані рекомендації відносно вибору сталей для виготовлення штанг можуть бути прийняті в тому випадку, коли працездатність штанг оцінюється не тільки одночасним впливом механічних і корозійно-активних факторів, але й з врахуванням ряду не менш важливих, зокрема режимом відбору рідини із експлуатаційної свердловини. В літературі приводяться рекомендації по вибору марок сталей і їх термічної обробки в залежності від умов експлуатації штанг, які поділяються на легкі, середні, важкі та особливо важкі. Однак чітка градація зазначених категорій експлуатації відсутня. Відомо, що до особливо важких умов експлуатації відноситься експлуатація штангових колон в неглибоких свердловинах з великими відборами пластової рідини.

Слід прийняти до уваги, що крім експлуатаційних факторів (умови навантаження, корозійна активність середовища та ін.) на опір металу руйнуванню впливають конструктивні (розміри деталі, форма, наявність концентраторів напружень, тощо) та технологічні (стан поверхні, структура металу, термічна обробка, методи зміцнення) фактори. Тому вибір матеріалу повинен базуватись на результатах лабораторних, стендових і промислових дослідженнях зразків і повнорозмірних штанг в реальних умовах або імітуючих реальні умови експлуатації.

Для виготовлення насосних штанг використовуються конструкційні сталі середньої твердості: вуглецеві, марганцеві, хромонікелеві, нікельмолібденові, хромонікельмолібденові з різним вмістом і співвідношенням вуглецю, марганцю, хрому, нікеля, молібдену.

Корозійні умови: а) наявність в продукції більше 50 % високомінералізованих пластових вод при загальній мінера-лізації 200-500 мг/екв і переважним вмістом NaCl і розчинених газів CO₂, H₂S і O₂; б) наявність H₂S більше 0,03 %.

Некорозійні умови: відсутність в продукції свердловини H₂S ; наявність в продукції менше 50 % мінералізованих вод і відсутність в них розчинених газів CO₂, H₂S і O₂.

Для виготовлення штанг запропонована гама сталей залежно від термічної обробки та умов експлуатації. Величина допустимих приведених напружень міняється в достатньо широких межах. Для некорозійних середовищ при експлуатації насосів діаметром від 28 до 95 мм [σ]пр змінюються від 70 (сталь 40 нормалізація) до 100 МПа (для сталі 15ХНМФ). Для аналогічних умов експлуатації з насосами діаметром від 28 до 43 мм границя зміни [σ]пр складає від 120 до 170 МПа. В корозійному середовищі [σ]пр в залежності від матеріалу штанг зростають від 60 МПа для нормалізованої сталі 20Н2М до 120 МПа для сталі 15Н3МА. Таким чином, існуючий параметричний ряд насосних штанг (типорозміри, матеріали та інше) дають можливість для заданих умов експлуатації підібрати колону штанг, яка забезпечує ефективну і економічну роботу штангової насосної установки.

Штанги транспортуються в спеціальних пакетах, які забезпечують збереження їх від механічних пошкоджень і викривлень при проведенні вантажопідйомних робіт, транспортуванні, складанні і зберіганні.

Згідно з ГОСТ 13877-96 штанги упаковуються в пакет масою не більше 500 кг. Допускається на замовлення упаковувати штанги в пакет масою до 1500 кг, а також суміщати декілька пакетів масою кожного до 500 кг в укріплений пакет масою до 3500 кг.

Різьба штанг і муфт повинна бути захищена запобіжним ковпаком і пробкою від пошкодження, бруду і вологості.

Завантаження і розвантаження штанг повинно проводитися за допомогою крана зі спеціальною траверсою, яка має не менше трьох підвісок.

Перевалювання і укладання пакетів штанг на промислах проводиться також за допомогою крана.

Таблиця 4.1 - Область застосування насосних штанг

Сталь марки	Умови експлуатації з врахуванням корозійної активності продукції свердловини	Діаметр свердловинних насосів, мм	Приведене допустиме напруження в штангах, (МПа) не більше
Сталь 40 20Н2М 30ХМА 15Н3МА 15Х2НМФ 15Х2ГМФ 14Х3ГМЮ	Некорозійні умови Некорозійні умови Корозійні умови ( з впливом H2S) Некорозійні умови Некорозійні умови Корозійні умови (без впливу H2S) Некорозійні умови Корозійні умови Некорозійні умови Корозійні умови Некорозійні умови Корозійні умови ( з впливом H2S) Некорозійні умови Корозійні умови (без впливу H2S) Корозійні умови (без впливу H2S) Некорозійні умови Корозійні умови (без впливу H2S) Некорозійні умови	29-95 29-44 57-95 29-95 29-44 57-95 29-95 29-95 29-44 57-95 29-95 29-44 57-95 29-95 29-95 29-95 29-95 29-95 29-95 29-95	70 120 90 60 130 110 100 100 70 130 110 90 170 150 120 100 90 100 90 100 90