Попередження самовідгвинчування різьб насосних штанг

Abstract

У процесі опускання у свердловину та під час роботи насосної установки в колонах труб і штанг виникають напруження розтягу і згину. В просторово викривлених свердловинах на колону штанг діє крутний момент, максимальне значення якого зосереджується в зоні набору кривизни стовбура свердловини. На практиці мають місце численні випадки самовідгвинчування різьбових з’єднань насосних штанг не тільки з причин порушення правил згвинчування обслуговуючим персоналом, а і через перевищення значень крутних моментів, вібрацій тощо. Існуючі способи та засоби запобігання самовідгвинчуванню мають недоліки, на основі аналізу яких пропонується встановлення в зарізьбову канавку різьбового з’єднання насосних штанг розрізного пружного кільця, геометричні параметри якого отримані з допомогою моделювання методом кінцевих елементів. Для підтвердження працездатності запропонованої конструкції фіксуючого кільця проведено експериментальні дослідження та підібрано матеріал. Запропонований спосіб фіксації різьбових з’єднань насосних штанг є досить простим і надійним. Крім цього, кільце сприяє рівномірному розподілу навантажень по витках різьби та запобігає потраплянню пластової рідини в різьбу.

При спуске в скважину или при работе насосной установки в колоннах труб и штанг возникают напряжения растяжения и изгиба . В пространственно искривленных скважинах на колонну штанг воздействует крутящий момент, максимальное значение которого сосредотачивается в зоне набора кривизны ствола скважины. На практике имеют место многочисленные случаи самоотвинчивания резьбовых соединений насосных штанг, возникающие не только по причине нарушения правил свинчивания обслуживающим персоналом, а и из-за превышения значений крутящих моментов, вибраций и т.п. Существующие способы и средства предотвращения самоотвинчивания имеют недостатки, на основе анализа которых предлагается установление в зарезьбовой канавке резьбового соединения насосных штанг разрезного упругого кольца, геометрические параметры которого получены с помощью моделирования методом конечных элементов. Для подтверждения работоспособности предложенной конструкции фиксирующего кольца проведены экспериментальные исследования и подобран материал. Предложенный способ фиксации резьбовых соединений насосных штанг является достаточно простым и надежным. Кроме этого, кольцо способствует равномерному распределению нагрузок по виткам резьбы и предотвращает попадание пластовой жидкости в резьбу.

In practice, there are numerous cases of sucker rod thread joints self-unscrewing, which are not only due to the violation of screwing rules by the service personnel, but also due to higher values of torque, vibration, etc. Existing methods and means for self-unscrewing prevention have some drawbacks by analyzing which it is recommended to install the sucker rod threaded connection of the split resilient ring into the clearance groove. The geometrical parameters of the split resilient ring are obtained using finite element modeling. In order to confirm the efficiency of the proposed design of the locking ring, the experimental studies and material withdrawal are conducted. The proposed method of the sucker rod threaded connection fixing is rather simple and reliable one. Moreover, the ring promotes the uniform load distribution on the thread coils and prevents penetration of fluid to the thread.