20. Насосні штанги. Типи. Конструкції. Основи теорії корозійно-втомної міцності насосних штанг.
Крім суцільних НШ можуть використовуватись пустотілі або трубчаті Пустотілі штанги призначені для передачі пруху від головки балансира ВК до плунжера свердловинного насоса при неперервній або періодичної подачі в простір НКТ інгібіторів корозії, інгібіторів відложення парафіну, розчинників парафіну, теплоносителів, рідини гідрозахисту насоса.Другим варіантом використання таких штанг являється відкачка пластовой рідини з високим вмістом механічних домішок. При цьому відкачка проводиться по центральному каналу. За рахунок малого діаметра прохідного січення збільшується швидкість руху відкачуємой рідини по каналу що перешкоджає випаданню механічних домішок із потоку рідини.
Пустотілі штанги конструктивно складаються з трубної основної частини і різьбових кінців, які приєднуються за допомогою зварки.
Технічна характеристика пустотілих штанг
- зовнішній діаметр штанги 42 мм
- товщина стінки 3,5 мм
- зовнішній діаметр муфт 57 мм
- довжина 6000, 1000, 1500,2000 мм
- маса (6000) 25 кг
До неперервних насосних штанг (ННШ) відносяться пруткові і гнучкі штанги. Пруткові ННШ представляють собою колону необхідної довжини, складається із окремих ділянок різного поперечного січення. Окремі ділянки колони з'єднані за допомогою зварки в стик, зварний стик проходить термічну і механічну обробку і має міцність 0,95 – 1 з основним тілом штанг. Колона ННШ може складатись із декількох ділянок, умовний діаметр яких відрізняється на 1,5 мм.
Конструкція суцільної штанги
Колона НШ експлуатується в середовище, які містять корозійно – активні компоненти в тому числі сірководень, і вуглекислий газ. Така одночасна дія змінних навантажень і корозійного середовища викликає в НШ явища втоми.
21. Діючі навантаження та методика розрахунку насосних штанг.
НШ зазнають під час експлуатації такі - навантаження від власної ваги, змінного від пласта рідини, інерційні, вібраційні та інші навантаження які на протязі робочого циклу діють з різною інтенсивністю роботи ШСНУ.
Методи розрахунку НШ
В
изначення
максимального напруження розтягу в
кожній ступені(в небезпечних перерізах),
і порівняння їх з допустимими напруженнями
– на розтяг для матеріалу штанг. σмах
I = σмах II= σмах III<{σ}р
2 – Баграмов, Раскін
σа I = σаII= σа III<{σа}
σа – амплітуда наруження
Методики розрахунку колони НШ за σмах, σа не враховують асиметрії циклу навантажень яка міняється із збільшенням глибини свердловини і тому вони неможуть забезпечити рівноміцності багатоступінчатої колони штанг.
3 – за приведеними напруженнями
σпр = корень(σа ·σмах) – Вірновський
σа= (σмах - σmin)/2,
σмах= Pmax/fшт, σмах= Pmin/fшт
σпр= корень(0,5·(σмах - σmin) · σмах))
22. Причини руйнування штанг. Способи і засоби підвищення працездатності насосних штанг.
Причинами руйнування штанг є обрив в наслідок втоми метала, в наслідок змінних навантажень, концентрації напруження, корозійності середи. Втомне руйнування штанг зазвичай починається з поверхні утворення мікротрищін. Поверхня злома має характерний вид: вона складазться з 2 зон – дрібнозерністой і крупнозерністой. Втомнем руйнуваннє штанг прискорюється змінними навантаженнями, концентрацій напружень і впливом корозійної середи, тому вибір допустимих напружень для штанг представляють важку задачу.
До методів, підвищення довговічності насосних штанг при роботі їх в різних умовах можна віднести вибір оптимальних матеріалів штанг, нових технологічних процесів при їх виготовленні та правильну експлуатацію.
При цьому високоміцні матеріали доцільно використовувати одночасно із технологічними заходами, підвищуючи цим циклічну міцність штанг.
Для забезпечення необхідної міцності, довговічності i корозійної стійкості штанги піддаються термічній обробці (нормалізація; нормалізація i наступне поверхневе зміцнення нагрівом СВЧ; об'ємне загартовування з високим відпуском), а також комплексному поверхневому зміцненню (обробка поверхні колотим дробом з наступним нанесенням металополімерного покриття). Крім того,на поверхню наносять лак або металами, стійкими до впливу.