7.6.1 Некоторые указания к выбору штанг
Частота обрывов штанг 40У и 20ХН возрастает с увеличением диаметра насоса (эти штанги обладают невысокими значениями ударной вязкости).
Разрушение штанг начинается с поверхности. Наклеп дробью увеличивает прочность поверхности.
В обводненных скважинах, особенно с присутствием сероводорода, коэффициент запаса прочности штанг должен быть увеличен с 2-х до 5, который подбирают на основе практических наблюдений.
При выборе материала штанг необходимо учитывать влияние режима откачки и динамичность нагружения штанг: а) длинноходовые режимы предпочтительней быстроходных; б) при одинаковых скоростях с насосами малых диаметров штанги работоспособнее, чем с большими. Например, увеличение диаметра насоса с 28 до 95 мм ведет к нарастанию напряжения с 100 до 340 МПа (в 3,5 раза); в) углеродистые наклепанные штанги (40У) непригодны к работе при режимах, обладающих большой динамичностью, здесь предпочтительней штанги из материала 15НМ.
В неглубоких скважинах с небольшими насосами углеродистые штанги работают более эффективно.
7.7 Гидравлический компенсатор массы насосных штанг
Гидравлический компенсатор массы насосных штанг предназначен для снижения нагрузки на головку балансира и, следовательно, для увеличения глубины подвеса насоса, увеличения диаметра насоса, сокращение аварийности штанг.
Гидравлический компенсатор (рисунок 46) представляет собой устройство, устанавливаемое на насосно-компрессорных трубах 1 на определенном расстоянии от устья (в месте критической нагрузки на штанги).
Состоит из корпуса 2, имеющего продольные щели 3 для перепуска жидкости снизу вверх и радиальный канал 4 для сообщения с затрубным пространством. Компенсирующий цилиндр 5 уплотняется в корпусе уплотнителями и специальным посадочным буртом 6. В цилиндре движется поршень 7, связанный сверху и снизу со штангами. Штанги сверху уплотнены уплотнителями 8.
Принцип работы компенсатора состоит в следующем. Снизу на поршень компенсатора действует давление Р1 жидкости, откачиваемой насосом, распределенное по площади F1
Сверху
в камере над поршнем поддерживается
давление Р2,
равное давлению в затрубном пространстве;
оно может быть равно 0 или несколько
превосходить 0, но во всех случаях Р2<<P1.
При равенстве площадей мы будем иметь
F2=F1,
.
На основании этого снизу через поршень
компенсатора всегда действует
выталкивающая сила, облегчающая массу
штанг и жидкости на головку балансира.
1-насосно- компрессорные трубы; 2-корпус; 3- продольные щели; 4-радиальные щели; 5- компенсирующий цилиндр; 6-посадочный бурт; 7-поршень; 8-уплотнители.
Рисунок 46- Гидравлический компенсатор массы колонны штанг
7.8 Полые штанги
Полые штанги (рисунок 47) применяются для следующих целей: а) в качестве канала для подачи в скважину различных реагентов; б) получение продукции из одного пласта при ОРЭ; в) улучшение выноса песка за счет уменьшения сечения подъемной колонны и увеличения скорости.
Рисунок 47-Схема применения полых штанг
Удлинение штанг зависит от площади сечения по металлу, поэтому полые штанги растягиваются меньше, чем обычные.
Производительность СШН, оборудованного полыми штангами, увеличивается в 1,3-1,6 раза по сравнению с обычными.
Максимальная нагрузка на полые штанги определяется на формуле:
(170)
(171)
где d – внутренний диаметр штанг, м;
Н- глубина подвеса насоса, м;
-
плотность жидкости, кг/м3.
Минимальная нагрузка:
(172)