Меню

Штанга для насоса качалки



Насосные штанги


Технические характеристики насосных штанг

Для передачи возвратно-поступательного движения от привода к плунжеру скважинного насоса используется колонна насосных штанг . Она собирается из отдельных штанг, соединяемых муфтами.

Насосные штанги представляют собой стержень круглого поперечного сечения с высаженными концами, на которых располагается участок квадратного сечения и резьба. Резьба служит для соединения штанг с муфтами, а участок квадратного сечения используется для захвата штанги ключом при свинчивании и развинчивании резьбового соединения ( рис. 4.31 ).


Рис. 4.31. Штанга и муфта

Основными характеристиками насосных штанг являются: диаметр по телу штанги d0 и прочностная характеристика штанги — величина приведенного допускаемого напряжения [σ]. У нас в стране штанги выпускаются диаметром 16, 19, 22, 25 мм, а допускаемое напряжение, для наиболее широко распространенных марок сталей, составляет 70. 130 МПа. В небольших количествах выпускаются штанги с допускаемыми напряжениями 150 Мпа.

Указанные величины по сравнению с аналогичными прочностными показателями сталей, применяемых в машиностроении, ниже и определяются условиями работы колонны штанг — циклическим нагружением в коррозионно-активной среде, ускоряющей процесс усталостного разрушения штанг.

Выпускаются штанговые муфты: соединительные типа МШ для соединения штанг одного размера и переводные типа МПШ для соединения штанг разного размера.

Муфты каждого типа изготавливаются в исполнении I с «лысками» под ключ и в исполнении II без «лысок».

Муфты каждого типа большей частью изготавливаются из углеродистой стали марок 40 и 45. Предусматривается также изготовление муфты из легированной стали марки 20Н2М для применения в тяжелых условиях эксплуатации.

Для увеличения долговечности штанг, уменьшения воздействия на них коррозионной среды (пластовой жидкости) они подвергаются термической обработке и упрочнению поверхностного слоя металла. Наиболее часто используется следующий вид термообработки: нормализация, закалка объемная, закалка ТВЧ. Поверхностное упрочнение обеспечивается за счет дробеструйной обработки, обкатки роликом. Основная цель поверхностного упрочнения — создание снимающих напряжений в поверхностном слое материала. Кроме того, поверхность штанг покрывают лаками или металлами, стойкими к воздействию окружающей среды.

Для регулирования положения плунжера относительно цилиндра скважинного насоса используют короткие штанги — «метровки» длиной 1000. 3000 мм. Длина обычной штанги 8000 мм.

Особенностью штанг является накатка резьбы. Для сборки ступенчатой колонны из штанг различных диаметров используют переводные муфты МПШГ, позволяющие соединять штанги диаметрами 16 и 19, 19 и 22, 22 и 25 мм. Соединительные муфты изготавливают с лысками и без лысок.

В зависимости от условий работы применяют штанги , изготовленные из сталей следующих марок:

  • для легких условий работы — из стали 40, нормализованные;
  • для средних и среднетяжелых условий работы — из стали 20НM, нормализованные;
  • для тяжелых условий работы — из стали марки 40, нормализованные с последующим поверхностным упрочнением тела штанги по всей длине токами высокой частоты (ТВЧ) и из стали ЗОХМА, нормализованные с последующим высоким отпуском и упрочнением тела штанги по всей длине ТВЧ;
  • для особо тяжелых условий работы — из стали 20НМ, нормализованные с последующим упрочнением штанги ТВЧ.

Колонна штанг — один из наиболее ответственных элементов установки, работающей в наиболее напряженных условиях. Прочность и долговечность штанг, как правило, обусловливает подачу, как всей установки, так и максимальную глубину спуска насоса. Обрыв штанг вызывает простои и необходимость подземного ремонта. Разрушение колонны штанг происходит, как правило, либо при разрыве тела штанги, либо при разрушении резьбовых соединений.

Наиболее часто обрывы штанг происходят вследствие усталости металла, в результате переменных нагрузок, концентраций напряжений, коррозионности среды. Усталостное разрушение штанг обычно начинается с поверхности образованием микротрещины. Поверхность излома имеет характерный вид: она состоит из двух зон — мелкозернистой и крупнозернистой. Усталостное разрушение штанг ускоряется переменными нагрузками, концентрацией напряжений и воздействием коррозионной среды, поэтому выбор допускаемых напряжений для штанг представляет собой важную задачу.

На долговечность резьбовых соединений большое влияние оказывает плотность контакта торцов муфты, ниппеля и насосной штанги. При свинчивании резьбовых соединений муфта — штанга должен обеспечиваться контакт между торцами при максимальной нагрузке на штанги.

Необходимо отметить, что наиболее приемлемыми для затяжки резьбовых соединений являются механические ключи с гидро- и электроприводом, позволяющие свинчивать штанги со строго определенным моментом.

Важнейшее условие безаварийной работы колонны штанг — их прямолинейность. Так, при стреле прогиба штанги, равной 0,5d, растягивающие напряжения увеличиваются в 5 раз. Для искривленных и сильно искривленных скважин применяют шарнирные муфты. Благодаря наличию двух шарниров муфта может изгибаться в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Применение подобных муфт позволяет уменьшить напряжения, возникающие в результате изгиба, а также нормальные силы, обусловленные трением штанг о насосно-компрессорные трубы.

Помимо штанг со сплошным сечением применяют полые штанги для привода скважинного насоса с использованием внутрискважинной депарафинизации, деэмульсации, ингибирования — в этих случаях по внутренней полости штанг подается с поверхности к насосу соответствующий химический реагент. Кроме того их используют для отбора продукции при одновременно-раздельной эксплуатации пластов, а также при необходимости подъема пластовой жидкости с повышенной скоростью, например для предотвращения образования песчаных пробок.

Наиболее распространена конструкция полых штанг с приваренной головкой, имеющей накатанную резьбу для соединения штанг муфтами.

В настоящее время разработана конструкция полых штанг с наружным диаметром тела — 42 мм, внутренним — 35 мм. Материалы — сталь 45 или 35. Поверхность штанг обрабатывается ТВЧ и имеет твердость HRC 48. 53. Головка приваривается к телу штанги.

Одним из важнейших требований к резьбовым соединениям колонны является обеспечение их герметичности.

Применение полых штанг требует применения специального устьевого оборудования: гибких шлангов или коленчатых шарнирных соединений, позволяющих отводить пластовую жидкость из перемещающейся колонны к неподвижному трубопроводу нефтепромыслового коллектора.

Расчет и конструирование колонны штанг

Во время двойного хода (цикла) нагрузка на штанги переменна, поэтому при расчете штанг на прочность исходят не из максимальных напряжений, определяющих статическую прочность, а из «приведенного» напряжения, учитывающего циклический характер приложения нагрузки:

(4.7)

Источник

Штанги насосные ШН

Штанги насосные предназначены для передачи движения от поверхностного привода к скважинам плунжерным или винтовым насосам. Все штанги изготавливаются на современном импортом оборудовании, из высококачественных легированных сталей с высокими эксплуатационными свойствами. В процессе производства прокат в полном объеме проходит выходной ультразвуковой контроль. Готовые штанги, по специальной методике, подвергаются сравнительным испытаниям в коррозионной среде на усталостную прочность.

Штанги насосные делятся:
— по условному диаметру на 16, 19, 22, 25 мм;
— по длине: от 600 до 9000 мм;
— по классу прочности: С, К, D, D-спец.

Использование D-спец штанг и шток дает ряд преимуществ при работе в наиболее сложных условиях, так как они имеют повышенную усталостную прочность в коррозионно-активной среде. Способ упрочнения — термообработка с последующей обработкой на дробеструйной установке.

Штанга насосная, типы размеров
Диаметр, мм 16 19 22 25
Диаметр, дюймов 5/8″ 3/4″ 7/8″ 1″
Длинна, мм 600 600 600 600
1000 1000 1000 1000
1200 1200 1200 1200
1500 1500 1500 1500
2000 2000 2000 2000
2500 2500 2500 2500
3000 3000 3000 3000
8000 8000 8000 8000
Категория прочности по API C C C C
К К К К
Д Д Д Д
Д-Спец Д-Спец Д-Спец Д-Спец

Полированный шток

Полированный шток предназначен для:

  • Восприятия осевой нагрузки, создаваемой весом колонны насосных штанг и весом столба жидкости в насоснокомпрессионных трубах
  • Передача крутящего момента, создаваемого электродвигателем на колонну насосных штанг

Полированный шток делится:

  • по условному диаметру на 32, 36, 38 мм
  • по длине от 2600 до 8000 мм

Для дополнительной прочности штоки могут покрыть коррозионностойким хромовым покрытием.

Штанги насосные и полированные штоки соответствуют требованиям российских и международных стандартов.

Источник

Насосные штанги (ШН)

Насосная штанга (ШН) предназначена для передачи возвратно-поступательного движения от наземного привода к погружному насосу. Наша компания поставляет различные виды штанг: стандартную цельную штангу, изготавливаемую по стандарту ГОСТ 51161-2002, полую штангу для специальных решений, канатную штангу для боковых стволов и искривленных скважин и другие виды специальной штанги, а также устьевые штока.

Штока устьевые ШУ 31, 38, 42 для скважинного штангового насоса

Компания ELKAM поставляет устьевые штока с условными размерами 28, 32, 38 и 42 мм длиной от 2,5 до 8 метров, а также полые устьевые штока с условными размерами 32, 38 и 42 мм длиной от 3,5 до 8 метров. Для придания износостойкости коррозионностойкости покрытию штоков и, как следствие, увеличения срока службы, нашей компанией применяется уникальная технология газопламенного напыления поверхности твердосплавными материалами.

Штанга насосная ШН 16, 19, 22, 25, 29

Штанги представляют собой металлический стержень круглого сечения, на концах которого высажены головки, заканчивающиеся резьбой. Компания ELKAM поставляет штангу, изготавливаемую в соответствии со стандартом API-11B, диаметром 16, 19, 22 и 25 мм класса K, C, D и D спец. Также мы разработали уникальный продукт – штангу насосную ШНК-29 класса D с диаметром муфты 54 мм, что позволяет применять ее с НКТ 73, в отличие от стандартной 29-ой штанги, и добывать на глубине более 2500 метров.

Штанга насосная стеклопластиковая ШНС 25,29

Штанга стеклопластиковая имеет ряд преимуществ по сравнению со штангой стальной, таких как возможность углубления подвески ШГН до 2500 метров, снижение максимальной нагрузки на головку балансира при ходе вверх штанговой колонны и снижение влияния АСПО на штанговую колонну. Линейка ШНС поставляемых компанией ELKAM, включает штанги с условным диаметром от 19 до 29 мм класса прочности K, C и D, изготавливаемые по стандарту API-11B.

Штанга насосная полая ШНП 16,19,22,25

Штанги насосные полые (ШНП) предназначены для передачи энергии движения от наземного привода к плунжеру погружного скважинного насоса, а также для применения при одновременно-раздельной эксплуатации, для промывки и прогрева колонны НКТ от АСПО и льда, закачки реагентов или пара в пласт при обработках ПЗП. Наша компания изготавливает и поставляет полые штанги диаметром 16, 19, 22 и 25 мм длиной от 0,5 до 8 метров.

Канатная штанга КШ

Комплекс с канатной штангой предназначен для добычи нефти из горизонтальных скважин или боковых стволов с эксплуатационными колоннами малого диаметра и углом набора кривизны до 90 градусов. Комплекс состоит из колонны насосных штанг, колонны НКТ, штанги канатной (КШ), переводной муфты, насоса специального СПР, фильтра щелевого. Использование каната в месте интервала интенсивного набора кривизны позволяет устранить истирание колонны НКТ и штанг ввиду уменьшения сил трения в паре «штанги-трубы».

Источник

Насосные штанги. Эксплуатация насосных штанг

Насосные штанги – стальные стержни круглого сечения, соединяемые между собой муфтами.

Насосные штанги — стальные стержни круглого сечения, соединяемые между собой муфтами.

Предназначены, для передачи возвратно-поступательного движения от станка-качалки к плунжеру скважинных насосов.

С их помощью осуществляется спуск и подъем вставных скважинных насосов.

Штанга имеет резьбу и участок с квадратным сечением для захвата ее ключом при свинчивании развинчивании резьбового соединения.

Для повышения износоустойчивости и снижения воздействия коррозионной среды штанги подвергают термообработке.

Сальниковый (полированный) шток — самая верхняя штанга в колонне, предназначенная для обеспечения герметичности устья скважины при возвратно-поступательных перемещениях колонны насосных штанг внутри устьевого сальника. Их изготавливают из термически обработанного круглого стального проката.

Подвешивают их к головке балансира станка-качалки на канатных подвесках, а с колонной насосных штанг соединяют с помощью муфты.

Для предотвращения износа насосных штанг и муфт применяют протекторные муфты.

С целью устранения продольного изгиба нижней части колонны штанг применяют утяжеленный низ.

Собирается он из сплошных трубчатых штанг большого сечения и состоит из секций длиной 4-5 м.

Эксплуатация насосных штанг

Работоспособность насосных штанг зависит от правильного обращения с ними при транспортировке, хранении и эксплуатации.

Следует соблюдать следующие правила:

не допускать составления одноступенчатых колонн или отдельных ступеней многоступенчатых колонн из штанг различных марок;

при спуске в скважину новых штанг необходимо оставлять на мостках 3-4 запасные той же марки для замены в случае необходимости;

при развинчивании колонны во время запрещается обстукивать штаги ключом, муфты должны навинчиваться от руки до соприкосновения их торца с буртом;

резьбовые соединения перед свинчиванием штанг необходимо тщательно очистить от грязи, смазать, а затем свинтить при необходимом крутящем моменте;

необходимо внимательно следить за правильной установкой штанг в элеватор, во избежание их изгиба. Выпрямлять искривленные штанги запрещено, их следует отбраковывать;

для предохранения их от повреждений, скопления грязи и влаги при хранении и транспортировке на открытую резьбу штанги навинчивают предохранительный колпачок, а на открытый конец муфты — предохранительную пробку.

Источник

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Штанговые скважинные насосные установки (ШСНУ)

Две трети фонда (66%) действующих скважин стран СНГ (примерно 16,3% всего объема добычи нефти) эксплуатируются ШСНУ. Дебит скважин составляет от десятков килограммов в сутки до нескольких тонн. Насосы спускают на глубину от нескольких десятков метров до 3000 м., а в отдельных скважинах на 3200 ¸ 3400 м.

Рис. 3.12. Схема установки штангового скважинного насоса

1. Наземное оборудование: станок-качалка (СК), оборудование устья.

2. Подземное оборудование: насосно-компрессорные трубы (НКТ), насос-ные штанги (НШ), штанговый скважинный насос (ШСН) и различные защитные устройства, улучшающие работу установки в осложненных условиях.

Отличительная особенность ШСНУ обстоит в том, что в скважине устанавливают плунжерный (поршневой) насос, который приводится в действие поверхностным приводом посредством колонны штанг (рис. 3.12).

Штанговая глубинная насосная установка (рис. 3.12) состоит из скважинного насоса 2 вставного или невставного типов, насосных штанг 4 насосно-компрессорных труб 3, подвешенных на планшайбе или в трубной подвеске 8, сальникового уплотнения 6, сальникового штока 7, станка-качалки 9, фундамента 10 и тройника 5. На приеме скважинного насоса устанавливается защитное приспособление в виде газового или песочного фильтра 1.

3.3.2.ШТАНГОВЫЕ СКВАЖИННЫЕ НАСОСЫ

ШСН обеспечивают откачку из скважин жидкости, обводненностью до 99% , абсолютной вязкостью до 100 мПа·с, содержанием твердых механических примесей до 0,5%, свободного газа на приеме до 25%, объемным содержанием сероводорода до 0,1%, минерализацией воды до 10 г/л и температурой до 1300С.

По способу крепления к колонне НКТ различают вставные (НСВ) и невставные (НСН) скважинные насосы (рис. 3.13, 3.14). У невставных (трубных) насосов цилиндр с седлом всасывающего клапана опускают в скважину на НКТ. Плунжер с нагнетательным и всасывающим клапаном опускают в скважину на штангах и вводят внутрь цилиндра. Плунжер с помощью специального штока соединен с шариком всасывающего клапана. Недостаток НСН — сложность его сборки в скважине, сложность и длительность извлечения насоса на поверхность для устранения какой-либо неисправности. Вставные насосы целиком собирают на поверхности земли и опускают в скважину внутрь НКТ на штангах. НСВ состоит из трех основных узлов: цилиндра, плунжера и замковой опоры цилиндра.

В трубных же насосах для извлечения цилиндра из скважины необходим подъем всего оборудования (штанг с клапанами, плунжером и НКТ). В этом коренное отличие между НСН и НСВ. При использовании вставных насосов в 2 ¸ 2,5 раза ускоряются спуско-подъемные операции при ремонте скважин и существенно облегчается труд рабочих. Однако подача вставного насоса при трубах данного диаметра всегда меньше подачи невставного.

Насос НСВ-1 – вставной одноступенчатый, плунжерный с втулочным цилиндром и замком наверху, нагнетательным, всасывающим и противо-песочным клапанами (рис. 3.13).

Рис. 3.13. Насосы скважинные вставные

1 – впускной клапан; 2 – цилиндр; 3 – нагнетательный клапан;

4 – плунжер; 5 – штанга; 6 – замок.

Рис. 3.14. Невставные скважинные насосы:

1 – всасывающий клапан; 2 – цилиндр; 3 – нагнетательный клапан;

4 – плунжер; 5 – захватный шток; 6 – ловитель

Насос НСВ спускается на штангах. Крепление (уплотнение посадками) происходит на замковой опоре, которая предварительно опускается на НКТ. Насос извлекается из скважины при подъеме только колонны штанг. Поэтому НСВ целесообразно применять в скважинах с небольшим дебитом и при больших глубинах спуска.

Невставной (трубный) насос представляет собой цилиндр, присоединенный к НКТ и вместе с ними спускаемый в скважину, а плунжер спускают и поднимают на штангах. НСН целесообразны в скважинах с большим дебитом, небольшой глубиной спуска и большим межремонтным периодом.

В зависимости от величины зазора между плунжером и цилиндром изготавливают насосы следующих групп посадок (исполнение «С» — т.е. с составным цилиндром):

Источник

Читайте также:  Фонтанный насос что это такое