Совершенствование насосной штанги и метода расчета её усталостной характеристики

• Автор: Ризванов, Рамиль Рифович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
1. Этапы совершенствования насосных штанг
1.1.Насосные штанги в ранний период их развития
1.2.Металлические штанги
1.3.Обзор исследований в области насосных штанг
1.4.Обзор ограничений циклических напряжений по И.А. Одингу и модифицированной диаграмме Гудмана
1.5.Вывод ы
2. Моделирование и оптимизация насосной штанги
2.1.Стандартная насосная штанга
2.2.Моделирование стандартной конструкции
2.3.Разработка конструкции новой составной насосной штанги
2.4.Сравнение полученной зарезьбовой канавки с стандартизованной
2.5.Оценка адекватности компьютерного моделирования технического состояния насосной штанги
2.6.Вывод ы
3. Моделирование напряженного состояния сборной насосной штанги
3.1.Предварительные расчеты
3.2.Взаимосвязь усилия в зарезьбовой канавке и внешнего усилия
3.3.Обеспечение фиксации упорного кольца
3.4.Предотвращение отворота резьбовой головки
3.5.Расчет требуемого момента завинчивания резьбовой головки
3.6.Вывод ы
4. Метод расчета допустимого приведенного напряжения

4.1 .Сравнение методов ограничения напряжений на насосную штангу
4.2.Метод конвертации
4.3.Вывод ы
Основные выводы и результаты
Приложение 2. Листинг исходных кодов для метода получения
приведенного напряжения в ПК MAXIMA
Литература

Введение
Актуальность темы
Установки скважинного штангового насоса имеют по-прежнему лидирующую популярность. Такими установками оборудовано до 60% фонда скважин в России и до 90% в США. В таких установках колонна насосных штанг является одним из ключевых элементов, определяющих продолжительность межремонтного периода. Большая глубина спуска насоса, искривление скважин, повышенная вязкость и высокая коррозионная агрессивность добываемой жидкости повышают нагрузку на штанговую колонну и снижают её усталостную прочность. Сочетание указанных факторов с ограниченной несущей способностью штанг приводит к их преждевременным обрывам. Причинами низкого качества штанг являются особенность конфигурации головки и существующая технология её производства.
Нынешняя форма головки насосной штанги известна со времен начала промышленной скважинной эксплуатации и имеет недостатки, обусловленные значительными перепадами диаметров и переходов квадратно-круглых сечений, что приводит к повышенным концентрациям напряжений и гидравлическому сопротивлению. Изготовление насосной штанги производится высадкой головки штанги при высокотемпературном нагреве в 5 переходов, приводя к снижению технической характеристики штанг в связи с нарушением исходной микроструктуры металла и повышению стоимости производства.
В связи с этим разработка насосной штанги новой конструкции и совершенствование метода расчета приведенных напряжений с использованием механической характеристики материала штанг являются актуальной задачей.

начальным вариантом, за счет исключения основных областей высокого напряжения первого варианта. Однако, области высокого напряжения возникли на разгрузочной канавке тела штанги и сохранились на разгрузочной канавке переводника, увеличение радиуса закругления на 1 мм, второй итерации оказалось недостаточным, в связи с этим, возникла необходимость:
- Увеличение радиуса закругления на разгрузочной канавке переводника
- Увеличение радиуса закругления на разгрузочной канавке тела штанги
- Увеличение ширины разгрузочной канавки тела штанги
Анализ решений приведен в третьем варианте конструкции.
Финальный вариант
Рисунок 27 - Финальный вариант: распределение напряжений внутри узла
Рисунок 28 - Финальный вариант: распределение внешних напряжений