Вопрос 4.20. Утяжеленный низ колонны штанг

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 а_пр. 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.