«Oilfield engineering»

THE ROD FATIGUE RESISTANCE WITH THE DIFFERENCE IN THE STRING LONGITUDINAL OSCILLATION FREQUENCY AND THE NUMBER OF WALKING BEAM PUMPINGS CONSIDERED

UDC: 622.24.054.23
DOI: 10.33285/0207-2351-2021-6(630)-37-45

Authors:

¹ Ufa State Petroleum Technological University, Ufa, Russian Federation
² LLC "Soltubi", Ufa, Russian Federation
³ PJSC "Surgutneftegas", Surgut, Tyumen region, Russian Federation
⁴ NGDU "Fedorovskneft"
⁵ LLC "RN-BashNIPIneft", Ufa, Russian Federation

Keywords: rods, strength, column movement, longitudinal vibrations, amplitude of axial loads, frequency

Annotation:

The article presents a methodology for calculating rod strings for fatigue strength while taking into account the main variable loads of tension, periodic compression (over the pump plunger) and bending, initiated by the dominant causes affecting the intensity of fatigue failure of rods and accidents at various intervals of inclined well boreholes, including: - axial loads and frequencies of the rod columns movement up and down, predetermined by the operating mode of beam, the dynamic fluid level in the well and a number of other factors; - amplitudes and frequencies of longitudinal vibrations of strings with a multiple higher frequency arising from periodic changes in the values and directions of elastic elongations (according to Hooke) of rod strings and tubing after opening and closing the plunger pump valves. Formulas are presented for determining the influence of these factors on the endurance limits of the rod material and on the permissible overhaul period of the rod strings operation, at different dynamic fluid levels between the tubing strings and the casing string.

Bibliography:

1. Круман Б.Б. Глубинно-насосные штанги. - М.: Недра, 1977. - 182 с.
2. Об авариях, связанных с самораскреплением резьбовых соединений штанг / А.Ш. Янтурин, И.И. Ахметзянов, Ю.Г. Матвеев, Ф.З. Булюкова // Бурение и нефть. - 2018. - № 2. - С. 30-33.
3. Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений / И.М. Муравьев, Р.С. Андриасов, Ш.К. Гиматудинов [и др.]. - М.: Гостоптехиздат, 1958. - 495 с. 4. Янтурин Р.А., Зайнуллин А.Ф. О постоянных и переменных осевых нагрузках на колонну штанг в многоинтервальной наклонной скважине // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - 2010. - № 6. - С. 47-51.
5. Янтурин А.Ш. Серия "Механика системы "колонна - скважина - пласт". Т. 1. Эксплуатация, расчет и проектирование бурильных колонн и их элементов. Кн. 1. Эксплуатация, статика и динамика бурильных колонн. - Уфа: УГНТУ, 2012. - 496 с.
6. West Paul T. Improving Sucker Rod String Design // Petroleum Engineer. - 1973. - Vol. 45, № 7. - P. 68, 70, 72, 77.
7. Серенсен С.В. Сопротивление материалов усталостному и хрупкому разрушению. - М.: Атомиздат, 1975. - 192 с.
8. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях, переменных во времени. - М.: Машиностроение, 1977.- 232 с.
9. О необходимости и методах учета профиля ствола при расчетах колонн штанг и анализе аварий с ними в наклонных скважинах / А.Ш. Янтурин, И.И. Ахметзянов, Р.А. Янтурин, А.Ф. Зайнуллин // Нефтепромысловое дело. - 2020. - № 7(619). - С. 48-59. - DOI: 10.30713/0207-2351-2020-7(619)-48-59
10. Физические величины: справочник / А.П. Бабичев, И.А. Бабушкина, А.М. Братковский [и др.]: под. ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мелихова. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 1232 с.
11. Александров М.М. Силы сопротивления при движении труб в скважине. - М.: Недра, 1978. - 208 с.
12. Способ определения основных параметров волн продольных колебаний в колонне штанг / А.Ш. Янтурин, И.И. Ахметзянов, И.И. Гилязова [и др.] // Нефтепромысловое дело. - 2015. - № 9. - С. 21-31.
13. Зайнуллин А.Ф., Янтурин Р.А. Потери осевой нагрузки в колонне штанг на трение от локального искривления ствола скважины // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. - 2011. - № 1. - С. 56-60. 14. Биргер И.А., Шорр Б.В., Шнейдерович Р.М. Расчет на прочность деталей машин. Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1966. - 616 с.
15. Орлов П.И. Основы конструирования. - М.: Машиностроение, 1968. - 568 с.
16. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Справочник по сопротивлению материалов. - Киев: Наукова думка, 1975. - 704 с.
17. Янтурин А.Ш., Янтурин Р.А., Зайнуллин А.Ф. Расчеты штанговых колонн на усталостную прочность, долговечность (эксплуатационный ресурс штанг) и самораскрепление резьбовых соединений в наклонных и горизонтальных скважинах. - Уфа: УГНТУ, 2012. - 86 с.
18. Янтурин А.Ш. Серия "Механика системы "колонна - скважина - пласт". Т. 1. Эксплуатация, расчет и проектирование бурильных колонн и их элементов. Кн. 2. Расчеты и проектирование бурильных колонн и их элементов. - Уфа: УГНТУ, 2012. - 327 с.
19. Об анализе динамограмм осевых нагрузок на колонну штанг и плунжер насоса в наклонных скважинах / А.Ш. Янтурин, И.И. Ахметзянов, Р.А. Янтурин, А.Х. Габзалилова // Нефтепромысловое дело. - 2017. - № 11. - С. 47-54.
20. Валов В.М. Концентрация напряжений и деформация при растяжении насосных штанг и бурильных труб, имеющих геометрические несовершенства // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - М.: ОАО "ВНИИОЭНГ", 1994. - № 8. - С. 17-24.
21. Валов В.М. Растяжение насосных штанг и бурильных труб при наличии искривления // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - М.: ВНИИОЭНГ, 1992. - № 11-12. - С. 22-27.
22. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. - М.: Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. - 816 с.
23. Люстрицкий В.М., Щуров И.В. Коэффициент подачи установки и деформация штанговых колонн // Нефтепромысловое дело. - 2002. - № 8. - С. 17-20.