4.12 Склопластикові штанги

Як випливає із аналізу аварійності з насосними штангами широкий спектр механічних навантажень і корозійні руйнування є однією із основних причин поломок насосних штанг. Науково-дослідні роботи і промислові дослідження підтвердили перспективність виготовлення штанг із скловолокна. Цей матеріал стійкий до впливу корозійно-активних середовищ і має високі механічні характеристики при навантаженні розтягуючими зусиллями.

Конструкція склопластикових штанг аналогічна сталевим штангам, тобто є гладке тіло штанги і висаджена частина з різьбою (див. рис. 4.6). Але тут можуть бути різні варіанти: або сама висаджена частина і різьба виконується із композита (склопластик чи вуглепластик), або різьба і висаджена частина штанги виконана із сталі, а сама висаджена частина кріпиться до гладкого тіла штанг.

Рисунок 4.6 – Конструкція склопластикової насосної штанги

Технологія виготовлення склопластикових штанг полягає в наступному: із скловолокон збирається пучок (до 1,5 млн. скловолокон в одному пучку), який обробляється гумою або смолою. Проходячи через пресформу із скловолокнистого пучка формується штанга заданого перерізу. До тіла штанги епоксидною смолою прикріплюють сталеві наконечники (головки штанги) конструкція яких уніфікована із стандартними сталевими штангами.

Основна особливість склопластикових штанг - їх мала маса: при однаковій міцності вони у 3-4 рази легші сталевих, але у 2-3 рази еластичніші. Зазвичай їх використовують (разом зі сталевими штангами) в глибоких свердловинах (більше 2000 м) чи в свердловинах з висококорозійною рідиною. В порівнянні із сталевими штангами скловолокнисті мають меншу пружність. Для ефективного їх використання, колону штанг необхідно компонувати обважненим низом. Як випливає із порівняльного аналізу результатів випробувань сталевих і склопластикових штанг, застосування останніх зменшує навантаження на привод штангової насосної установки, зокрема величину обертового моменту та зрівноважувального вантажу, а інерційне збільшення довжини переміщення плунжера збільшує коефіцієнт подачі ШСН.

Основною причиною обмеження їх впровадження в експлуатацію нафтових свердловин – недостатньо якісне виготовлення склопластикових штанг.

Контрольні запитання

1 Зарисуйте ескіз та опишіть конструкцію насосної штанги.

2 Вкажіть параметри насосних штанг згідно ГОСТ 13877-96.

3 Опишіть умови роботи насосних штанг.

4 Із яких марок сталей виготовляють насосні штанги згідно ГОСТ 13877-96?

5 Як впливають умови експлуатації на вибір сталей НШ?

6 Опишіть технологію виготовлення насосних штанг і з´єднувальних муфт.

7 Як виготовляють різьби в НШ?

8 Перелічіть причини руйнування штангових колон.

9 Опишіть методи розрахунку насосних штанг.

10 Запишіть умову міцності колони НШ.

11 Вкажіть методи захисту штанг від корозійно-механічного руйнування.

12 Які методи підвищення експлуатаційних показників ви знаєте?

13 Опишіть конструкцію, технологію виготовлення та область використання пустотілої НШ.

14 Назвіть особливості застосування безперервно-намотуваних і пластикових штанг.