2765.Оборудование для добычи нефти и газа Часть 2

—ЗОХМА, нормализованная с последующим высоким отпус­ ком и упрочнением нагревом ТВЧ;

—15Х2ГНМФ, закалка и высокий отпуск или нормализация

ивысокий отпуск.

Маркировка насосных штанг наносится на двух противопо­ ложных сторонах каждого квадрата. На одной стороне квадрата наносятся товарный знак или условное обозначение предприя­ тия-изготовителя и условный номер плавки, на другой стороне квадрата — марка стали, год выпуска и квартал. Допускается после обозначения наносить технологическую маркировку заво- да-изготовителя. На штанге, подвергнутой обработке ТВЧ, на­ носится буква Т.

На наружной поверхности муфты поверхностно-пластичес­ ким деформированием наносится маркировка, содержащая: то­ варный знак или условное обозначение предприятия-изготови­ теля; марку стали; год выпуска и квартал; букву С (для муфт, не подвергнутых обработке ТВЧ).

Марку стали маркируют буквами:

У — сталь 40 и сталь 45; Н — 20Н2М; X — ЗОХМА; Р - 15НЗМА; П - 15Х2НМФ; Т-15Х2ГМФ; С — 36М17 (для румынских штанг).

Год выпуска маркируют одной последней цифрой календар­ ного года. Кварталы маркируют буквами:

А — первый; Б — второй; Г — третий; И — четвертый. Условный номер плавки маркируется тремя цифрами.

Примеры маркировки штанг:

Ш375 Н9А, где Ш — условное обозначение завода им. лейте­ нанта Шмидта; 375 — номер плавки; Н — сталь марки 20Н2М; 9 — год изготовления 1999; А — первый квартал; МПОБ С52А, где М — условное обозначение Мотовилихинского завода; П — сталь марки 15Х2НМФ; 0 — год изготовления — 2000; Б — вто­ рой квартал; С — штанги сорбитизированные; 52 — номер плав­ ки; А — литер смены.

Примеры условного обозначения штанг и муфт (по ГОСТ 13877-80).

Штанга диаметром 19 мм, длиной 8000 м из стали марки сталь 40:

штанга насосная Ш н 19-40;

то же длиной 3000 мм:

штанга насосная ШН19-3000-40;

то же, подвергнутая поверхностному упрочнению нагревом ТВЧ:

штанга насосная ШН19-3000-40Т;

то же, с соединительной муфтой исполнения 1:

штанга насосная ШН19-3000-40Т-1.

Муфта соединительная диаметром 19 мм; исполнения 1, из стали марки сталь 40, подвергнутая обработке ТВЧ:

муфта МШ19 (ГОСТ 13877-80);

то же, не подвергнутая обработке ТВЧ:

муфта МШ19-С (ГОСТ 13877-80);

то же, исполнение 2, из стали марки 20Н2М, не подвергну­ той поверхностному упрочнению нагревом ТВЧ:

муфта МШ19-2 -20Н 2М -С (ГОСТ 13877-80).

Резьба штанги диаметром 19 мм обозначается:

резьба Ш19 (ГОСТ 13877-80).

Соответствие прочности штанг российского производства клас­ сам прочности штанг по API Spec 11В представлено в табл. 7.39.

Величина предела пропорциональности материала штанг ха­ рактеризует и классифицирует прочностные характеристики са­ мой штанги (класс С, К, Д по API Spec 11В) [35].

Продолжаются разработки стеклопластиковых или углеплас­ тиковых насосных штанг для использования в скважинах с кор­ розионно-активной средой. Конструкция аналогична стальным штангам, т.е. есть гладкое тело штанги и высаженная часть с резьбой. Но здесь могут быть разные варианты: либо сама выса­ женная часть и резьба выполняется из композита (стеклоплас­ тик или углепластик), либо резьба и высаженная часть штанги выполнена из стали, а сама высаженная часть прикрепляется к гладкому телу штанг. Вариант крепления высаженной части штан­ ги к ее гладкой части представлен на рис. 7.109. Основная осо­ бенность стеклопластиковых штанг — их малая масса: при оди­ наковой прочности они в 3—4 раза легче стальных, но в 2—3 раза эластичнее. Обычно их используют (в сочетании со сталь­ ными штангами) в глубоких скважинах (более 2000 м) или в скважинах с высококоррозионной пластовой жидкостью.

методом горячей объемной штамповки, предварительно свер­ лятся. Вслед за предварительной обработкой головка штанги соединяется с трубой многослойной сваркой кольцевым швом. Затем зона сварного шва — корневой слой сварочного соедине­ ния — растачивается. Этим специальным методом обработки и сварки достигается точная .соосность штанги и головки. После сварки вся штанга подвергается термической обработке, правке растяжением и дополнительному контролю соосности. Дефек­ тоскопия, нарезание резьбы, и калибровка производятся таким же образом, что и у цельнометаллических штанг. Ввиду того, что у полых насосных штанг самым критическим местом явля­ ется зона сварного шва, этой зоне следует уделять особое вни­ мание. Полые насосные штанги после нанесения каждого слоя сварки полностью проверяются капиллярным методом. В до­ полнение к этой проверке определенное количество готовых штанг подвергается 100 %-й рентгеноскопии всей зоны сварно­ го шва.

Технические характеристики полых штанг, выпускаемых в РФ

Зарубежные фирмы (например — SBS, Австрия) также вы­ пускают полые насосные штанги. В табл. 7.40 представлены ос­ новные размеры зарубежных полых насосных штанг [35].

При применении полых штанг изменяется конструкция обо­ рудования устья скважин, в состав которого входят устьевой саль­ ник для полых штанг, устьевой полый шток, трубопровод шар­ нирный или рукав высокого давления и др. (см. рис. 7.111).

Колонна насосных штанг может выполняться не только из отдельных, дискретных штанг, соединенных между собой с по­ мощью резьбы, но и в виде непрерывной колонны.

Таблица 7.40

Основные размеры полых насосных штанг фирмы SBS

К непрерывным насосным штангам (ННШ) относятся прут­ ковые и гибкие штанги.

Прутковые ННШ представляют собой колонну необходимой длины, состоящую из отдельных участков разного поперечного сечения. Отдельные участки колонны соединяются с помощью сварки в стык, сварной шов проходит термическую и механи­ ческую обработку и имеет прочность 0,95—1,00 с основным те­ лом штанги. Поперечное сечение участков ННШ выбирается из условий равнопрочности колонны. Колонна ННШ может со­ стоять из нескольких (до 10) участков, условный диаметр кото­ рых различается на 1,5 мм. Как правило, такая штанга имеет массу на 8—10% меньше, чем аналогичная колонна обычной конструкции. Поскольку штанга имеет непрерывную конструк­ цию с соединениями только на насосе и полированном штоке,

сила трения такой колонны по колонне НКТ и в перекачивае­ мой жидкости значительно меньше. Помимо этого, из-за отсут­ ствия муфт ННШ большего размера можно устанавливать в НКТ меньшего диаметра (рис. 7.112) [37].

При транспортировании прутковых ННШ, а также при спус­ ке и подъеме их из скважины колонна штанг наматывается на барабан, диаметр которого выбран из условия возникновения в теле штанг напряжений изгиба, не превышающих предел теку­ чести материала штанг. Из-за этого диаметр барабана для на­ мотки непрерывных штанг может достигать величины 7—11 м. Для уменьшения этих размеров поперечное сечение штанг вы­ полнено не круглым, а эллиптическим, причем намотка штанг на барабан происходит по малой оси эллипса.

диаметр барабана для намотки ННШ обусловлен требованиями минимальной деформации штанг при их размещении на бараба­ не. В соответствии с разработками специалистов Corod Manufacturing эта деформация изгиба не должна была превы­ шать величину, при которой напряжения в теле ННШ составля­ ют от 70 до 90 % предела пропорциональности (или предела те­ кучести) материала штанг. Эти требования были оснойаны на многочисленных теоретических и экспериментальных работах, свидетельствующих о недопустимости эксплуатации насосных штанг, которые потеряли прямолинейность из-за неправильной транспортировки, хранения или эксплуатации. Авторы указан­ ных работ утверждали, что предварительная деформация изгиба насосных штанг приводит к их преждевременному выходу из строя из-за снижения усталостной прочности материала и появ­ ления дополнительных нагрузок в теле штанг из-за их непрямолинейности.

Непрерывная штанга наматывается на барабан с напряжени­ ями, не превышающими пропорциональности (текучести), в связи с чем при разматывании штанги (т.е. при спуске ННШ в сква­ жину) штанга сама принимает прямолинейную форму и не име­ ет остаточных напряжений в своем теле. Однако для выполне­ ния этих условий необходимо, чтобы радиус кривизны изгиба штанги на барабане и радиус поперечного сечения самой штан­ ги находились в следующей зависимости:

0,002. (7.120)

Следовательно, для штанг диаметром 25 мм диаметр бараба­ на должен превышать 12,5 м, а при использовании штанг эл­ липтического сечения с размером малой оси 14 мм диаметр ба­ рабана может быть уменьшен до 7,0 м. То есть, транспортировка агрегатов с барабанами таких размеров по дорогам как общего пользования, так и по промысловым с наличием электрических сетей является трудной задачей (рис. 7.113).

Гибкие ННШ могут выполняться в виде канатов различных конструкций или лент, выполненных из металлических или ком­ позитных материалов.

Применение в скважинной насосной установке канатных штанг в современных глубоких скважинах, продукция которых