Насосные 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.