10.4.2. Штанги

Обычные штанги выпускаются четырех номинальных размеров по диаметру тела штанги: 16, 19, 22 и 25 мм. Концы штанги имеют утолщенные головки с квадратным сечением для захвата специальными ключами при свинчивании и развинчивании колонны штанг. Штанги соединяются штанговыми муфтами (рис. 10.6, табл. 10.1).

Кроме штанг нормальной длины (8 м) выпускаются укороченные штанти длиной 1; 1,2; 1,5; 2; 3м стандартных диаметров. Укороченные штанги необходимы для регулировки длины всей колонны штанг с таким расчетом, чтобы висящий на них плунжер перемещался в цилиндре насоса в заданных пределах. Верхний конец колонны штанг заканчивается утолщенным полированным штоком, проходящим через сальниковое уплотнение устья скважины.

Рис. 10.6. Насосная штанга и соединительная муфта

В зависимости от условий эксплуатации штанги выпускаются с различной прочностной характеристикой. Для их изготовления используются стали марки 40 или никель-молибденовые стали марки 20НМ с термообработкой и последующим поверхностным упрочнением токами высокой частоты (ТВЧ). В табл. 10.2 приводятся характеристики штанг и условия их использования в скважинах.

При конструировании колонны штанг используется известная в литературе номограмма Я. А. Грузинова.

Несмотря на то что верхние сечения штанг обычно бывают наиболее нагруженными, практика показывает, что поломки и обрывы штанг случаются и в нижних сечениях. При использовании насосов больших диаметров (56, 70, 95 мм), особенно при откачке вязких жидкостей и при больших скоростях плунжера (Sn > 30) нижние штанги могут испытывать продольный изгиб и, как следствие, отвороты и поломки. В таких случаях прибегают к установке «утяжеленного низа», состоящего из 2 - 6 тяжелых штанг или труб общей массой 80 - 360 кг. Это улучшает условия работы нижней части колонны штанг, но одновременно сокращает предельную глубину подвески насоса.

При креплении штанг рекомендованы следующие предельные крутящие моменты:

Диаметр штанг, мм ………………………… 16 19 22 25

Крутящий момент, Н-м …………………….. 300 500 700 1000

Таблица 10.1

Характеристики штанг и муфт

Штанги				Муфты соединительные				Масса, кг		Масса колонны в воздухе, кг/м	Площадь сечения штанги, см2
Диаметр, мм		Длина, мм		диаметр, мм		длина, мм		штанги	муфты
HP	ПО	HP	ПО	HP	ПО	HP	ПО
16	+0,3 - 0,5	8000	±50	38	- 0,8	80	±l	12,93	0,398	1,67	2,01
19				42		82		18,29	0,545	2,35	2,84
22	+0,4 - 0,5			46		90		24,50	0,640	3,14	3,80
25				55		102		31,65	1,150	4,09	4,91

имечанис. HP - нормальный размер, мм; ПО - предельное отклонение, мм

Таблица 10.2

Прочностные характеристики штанг и условия их использования

Сталь	Термообработка	Условия работы в скважине
40	Нормализация	Для легких условий эксплуатации: малые подвески, отсутствие корродирующей среды с допускаемым приведенным напряжением σ < 70 МПа
20НМ	»	Для средних условий эксплуатации: с подвесками насосов всех диаметров при 70 < σ < 90 МПа При откачке коррозионной жидкости σ < 60 МПа
40	Нормализация + ТВЧ	Для тяжелых условий эксплуатации: (большие подвески и форсированная откачка) Для насосов 28, 32, 38, 43 мм о ^120 Мпа Для насосов 56, 70, 95 мм о < 100 МПа
20НМ	Нормализация + ТВЧ	Для особо тяжелых условий эксплуатации: (искривленные скважины, наличие коррозионной среды, больше подвески) Для насосов 28, 32, 38, 43 мм σ < 130 МПа Для насосов 56, 70, 95 мм σ < 110 МПа

Частые спуски и подъемы штанг приводят к увеличению частоты обрывов штанг. Соответствующими инструкциями регламентируются правила хранения, перевозки и сборки штанг и штанговых колонн.