Анализ обрывов колонны штанг при работе с насосами различных диаметров показал, что их разрушение при работе с насосами малых диаметров происходит в основном в верхней части колонны, а при работе с насосами больших диаметров — в нижней части колонны. В средней части колонны обрывы редки.
Обрывы штанг в верхней части колонны обусловлены усталостными растягивающими напряжениями, величина которых в нижней части мала. Причина обрыва штанг в нижней части у насоса - продольный изгиб штанг, приводящий к увеличению амплитуды напряжений апр. При увеличении диаметра плунжера и числа качаний увеличивается как сила трения плунжера о стенки цилиндра, так и сила, обусловленная гидравлическим сопротивлением при прохождении жидкости через канал в плунжере и нагнетательный клапан. Суммарная сила сопротивления при движении вниз плунжера насоса диаметром 70... 120 мм составляет 2,5... 3 кН.
Для устранения продольного изгиба нижней части колонны штанг применяют утяжеленный низ (рис. 4.33), собираемый из сплошных штанг большого сечения диаметром 40 мм. Он состоит из секций длиной 4... 5 м, весом около 60 кг. Чем больше диаметр насоса, тем большее число секций должен иметь утяжеленный низ. Так, например,
|
|
-173-
3-4 секции предотвращают заедание плунжера. Вес низа выбирается таким, чтобы обеспечить работу его верхней штанги в режиме растяжения. В противном случае возможен быстрый выход из строя штанги, соединенной с низом, в результате дополнительных напряжений от изгиба.
Для предупреждения аварий (обрыва штанг) и выяснения их причин необходимо ведение документации, в которой должно быть отражено:
- дата спуска штанг;
- марка стали и вид поверхностной обработки и термообработки;
- число и размер штанг колонны;
- номер оборвавшейся штанги (ее место в колонне);
- место обрыва в штанге (по резьбе, по телу штанги, по муфте);
- режим работы скважинного насоса и его изменения.