Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 [ 91 ] 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121

намного меньше, чем при использовании обычных штанг (Кроссби, 1969).

Длина штанг также стандартизирована. Соответствующие данные по ним описаны в упомянутом стандарте Венгрии.

Под термином штанга часто понимают цельную штангу. Однако проблемы, связанные с все возрастающими объемами добычи тяжелых нефтей, при выносе песка из скважин и также в скважинах, закреплен-

Рис. 4.1-19. Подвеска колонны штанг с помошью цепи Галля

Рис. 4.1-20. Зажим полированного штока фирмы Аксельсон

ных эксплуатационной колонной небольшого диаметра, привели к разработке полых штанг. Вначале для штанг применяли стандартные насосно-компрессорные трубы с высаженными концами диаметрами 1 - РД" (25,4-31,8 мм). Однако в колоннах такого типа часто происходили аварии и обычно в самом верхнем соединении. В результате этого разработанные в 1960 г. полые штанги, рассчитанные на высокое давление, можно было применять в скважинах, где насосы устанавливались на глубинах до 2265 м. В настоящее время полые штанги выпускаются многими фирмами. Выпускают обычно штанги с наружной нарезкой на обоих концах. Соединение штанг осуществляется при помощи

муфт. На рис. 4.1-22 показан продольный разрез муфты и полой штанги производства фирмы Варко. В таблице 4.1-8 приведены основные параметры полых штанг, выпускаемых фирмой Варко в соответствии с руководством АНИ 11В. В Советском Союзе прошли успешно испыта-

Рис. 4.1-21. Рис. 4.1-22. По- Рис. 4.1-23. Номограмма

Резьбовое сое- лая штанга Гудмэна для расчета ко-

динение штан- фирмы Варко лонны штанг (по Джер-

ги после валь- нигэну, 1971)

цовки (по Кзр-ди и Элкинсу, 1967)

ния полых штанг с остеклованной внутренней поверхностью. Остекло-вание способствует снижению отложений парафина (Зотов и Канд, 1967).

Максимально допустимое растягивающее напряжение штанг определяется по формуле

(4.1-54)

где а - коэффициент безопасности, принимается от 1,5 до 2.

Металл, из которого изготовлены штанги, подвержены усталости из-за значительных изменений нагрузок за относительно короткое время. Даже при относительно малых числах качаний (до 10 ходов в минуту) в течение года число перемен нагрузок достигает 5 миллионов. В скважинах глубиной 1000-1500 м разница между максимальным и минимальным значениями нагрузок достигает 1-30 кН. Эти данные, полученные Тимошенко, приемлемы для расчетов изменения нагрузок и усталостных напряжений только при условии отсутствия коррозии. В соответствии с последними принципами проектирования из-за комплексного характера переменных напряжений трудно судить однозначно о пределе усталости стали, так как структуированные материалы имеют различные пределы усталости (Зоркощи, 1968). Конструирование

облегчается за счет принятия во внимание так называемых областей безопасности, приводимых в диаграммах, характеризующих отдельные индивидуальные виды предела усталости. Изменение напряжений на штанги имеет пульсирующий характер. Это означает, что штанга все время растянута и растягивающее усилие изменяется более или менее периодически. Максимально допустимое напряжение может быть опре-

Таблица 4.1-8 Основные характеристики полых штанг фирмы Варко

делено по номограмме Гудмэна, На рис. 4.1-23 в ортогональной системе координат отложены по осям абсцисс и ординат соответственно минимальное и максимальное допустимые значения напряжений (Джерни-гэн, 1971). Кривая строится следующим образом. От начала координат строится прямая с углом наклона, равным плюс единица. Она представляет уравнение прямой amax=CTmin. Значение Ор/4, характеризующее материал штанг, наносится на ось координат. Получим точку /. После нанесения на оси ординат значения ар/1,75 через эту точку проводится прямая, параллельная оси абсцисс. Эта прямая пересекает линию минимального напряжения в точке 2. Линия, соединяющая точки / и 2, показывает изменение максимально допустимого напряжения в зависимости от минимального напряжения. Заштрихованная площадь является площадью безопасности.

Коррозия. Число скважин, продукцией которых являются сильно коррозионно-активные жидкости, сравнительно невелико, но почти нет ни одной скважины, в которой не происходила бы коррозия. В основном на коррозию влияет пластовая вода и в меньшей степени такие газы, как сероводород, кислород и сернистый газ.

В результате коррозии на поверхности штанг образуются язвы. С одной стороны, эти язвы начинают разрушаться, с другой - являются местами концентрации напряжений. Напряжение на участке «глубокой» язвы может в десятки раз превышать напряжение в сечении штанг, не затронутом коррозией. Опасная концентрация напряжения и уменьшение площади сечения усугубляются тем, что коррозионные язвы деформируются при переменных напряжениях на штангах.

Чем больше растягивающее напряжение, тем большие размеры