«Нефтепро-
мысловое дело»

УСТАЛОСТНАЯ ПРОЧНОСТЬ ШТАНГ С УЧЕТОМ РАЗНИЦЫ ЧАСТОТЫ ПРОДОЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ КОЛОННЫ И ЧИСЛА КАЧАНИЙ БАЛАНСИРА СТАНКА-КАЧАЛКИ

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

Авторы:

¹ ФГБОУ ВО "Уфимский государственный нефтяной технический университет", г. Уфа, Россия
² ООО "Солтуби", г. Уфа, Россия
³ ПАО "Сургутнефтегаз", г. Сургут, Тюменская обл., Россия
⁴ НГДУ "Фёдоровскнефть"
⁵ ООО "РН-БашНИПИнефть", г. Уфа, Россия

Ключевые слова: штанги; прочность; перемещения колонны; продольные колебания; амплитуда осевых нагрузок; частота.

Аннотация:

В статье приводится методика расчета колонн штанг на усталостную прочность с одновременным учетом основных переменных нагрузок растяжения, периодического сжатия (над плунжером насоса) и изгиба, инициируемых доминирующими причинами, влияющими на интенсивность усталостного разрушения штанг и аварийность на различных интервалах стволов наклонных скважин, в том числе: - осевых нагрузок и частот перемещения колонн штанг вверх-вниз, предопределяемых режимом эксплуатации станка-качалки, динамическим уровнем жидкости в скважине и рядом других факторов; - амплитуд и частот продольных колебаний колонн с кратно большей частотой, возникающих из-за периодических изменений величин и направлений упругих удлинений (по Гуку) колонн штанг и насосно-компрессорных труб (НКТ) после открытия и закрытия клапанов плунжерного насоса. Представлены формулы для определения влияния этих факторов на пределы выносливости материала штанг и на допустимый межремонтный период эксплуатации колонн штанг при различных динамических уровнях жидкости между колоннами НКТ и обсадной.

Список литературы:

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.