ПРОМТЕХКОМПЛЕКТ - промышленная группа
426034 г. Ижевск ул. Лихвинцева д. 70
Тел.: +7 (3412) 631-710, 631-711, 631-712, 631-713

e-mail: info@promtk.com

Штанга насосная стеклопластиковая (ШНС)

АКТУАЛЬНОСТЬ

ОТЛИЧИЯ СТАЛИ И СТЕКЛОПЛАСТИКА

ПРЕИМУЩЕСТВА ВНЕДРЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ШТАНГ


АКТУАЛЬНОСТЬ

Для многих не секрет, что подавляющее большинство крупных месторождений эксплуатируются в режиме падающей добычи. Данному режиму характерно снижение дебита и повышение обводненности скважины. Снижается экономическая эффективность извлечения продуктов пласта. Актуальными направлениями можно выделить комплексы мер по снижению энергетических затрат на подъём продукции и увеличение МРП.

Изучая статистику отказов по узлам УШГН, видно что в среднем 20-30% отказов УШНГ происходит по вине обрыва штанг насосных. В 70-80% случаев обрыв колонны штанг проходи по телу штанги. Основными причинами является коррозия тела штанги и высокие нагрузки на штанговую колонну.

Компания "Промтехкомплект", в рамках производства и поставки нефтяного оборудования, в настоящее время осуществляет производство и поставку штанг насосных стеклопластиковых (ШНС) совместного производства с ООО "Бийский заводом стеклопластиков", предназначенных для передачи движения от станков-качалок к плунжерным скважинным насосам.


ОТЛИЧИЯ СТАЛИ И СТЕКЛОПЛАСТИКА

Физические отличия стеклопластикового стержня и условного стального стержня, применяемых для изготовления насосных штанг, указаны в Таблице №1.

Таблица №1
Физические отличия стеклопластика и стали
Наименование показателяЗначение
СтеклопластикСталь
Плотность, кг/м320007850
Прочность на разрыв, МПа1600900
Модуль упругости, МПа50 000210 000
Теплопроводность, Вт/м×К0,1550
Коэффициент шероховатости, усл. ед.0,00150,03
Рабочая температура, °Сдо 130до 300
Морозостойкость, °С-60-
Коррозионная стойкостьочень высокаянизкая
Стойкость к кручениюнизкаявысокая
Стойкость к истираниюнизкаявысокая
Характер деформацииупругаяупругая и пластическая

ПРЕИМУЩЕСТВА ВНЕДРЕНИЯ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ШТАНГ

Описанные выше физические отличия стеклопластикового стержня от стального, определяют основные преимущества и ограничения при внедрении стеклопластиковых насосных штанг.

  • снижения максимальной нагрузки на головку балансира при ходе вверх штанговой колонны;
  • возможность углубления подвески ШГН до 2500 метров;
  • снижение амплитудных и динамических нагрузок;
  • отсутствие влияния коррозийной среды;
  • снижение влияния АСПО на штанговую колонну;
  • уменьшение энергоемкости наземного оборудования;


В отличии от стальных насосных штанг (ШН) выполненных согласно ГОСТ Р 51161-2002, гарантийный срок эксплуатации штанг насосных стеклопластиковых (ШНС) в настоящее время увеличен в 2 раза (с 6 до 12 месяцев), а количество базовых циклов при вероятности безотказной работы не менее 0.995 - с 5 млн. до 7.5 млн.


Штанга насосная стеклопластиковая ТУ 3665‑023‑20994511‑2010 соответствуют (сертифицирована) требованиям:

  • ГОСТ Р 51161-2002;
  • ГОСТ 12.2.003-91;
  • Технический регламент "О безопасности машин и оборудования";
  • (требования ГОСТа и ТУ гармонизированы с API Specification 11 B).



Возможность снижения затрат при добычи нефти с применении ШНС.
Из российских и зарубежных источников известно, что основными преимуществами применения ШНС являются:

  • снижение веса штанговой колонны;
  • высокая коррозийная стойкость;
  • увеличение срока эксплуатации в 5-6 раз;
  • увеличение подачи, в среднем до 75%;
  • снижение максимальной нагрузки на полированный шток, в среднем на 30%;
  • возможность устанавливать ГШН на глубина 2000 м и более.

Предлагаем ШНС следующей конструкции.
Штанга насосная стеклопластиковая состоит из тела (стеклопластиковый стержень с центраторами), запрессованного в головку (стальная часть). Для соединения насосных штанг в колонну используется соединительная муфта (стальная). Металлическая головка может быть выполнена из материала по прочностным характеристикам соответствующего классу прочности — Д.

Основные преимущества применения штанг насосных стеклопластиковых (ШНС) в сравнении со стальным насосными штангами (ШН)

  • увеличение добычи;
  • уменьшение обрывности, за период проведенных ОПИ обрывов по вине ШНС не было;
  • уменьшение отложений парафинов;
  • экономии электроэнергии, по результатам прошедших ОПИ более 1кВт/ч на скважину;
  • возможность применять стеклопластиковые НКТ;
По окончанию ОПИ предоставлен подробный отчет, срок окупаемости применения штанги стеклопластиковой составляет 0,96 года.

Опытно-промысловые испытания штанги насосной стеклопластиковой на месторождениях ОАО "Удмуртнефть"
Критерии оценки эффективности.

  • Увеличение наработки на отказ скважины по причине обрыва насосных штанг в сравнение с ранее применяемыми стандартными металлическими штангами;
  • Уменьшение нагрузки на головку балансира станка-качалки;
  • Возможность увеличения глубины спуска насоса ШГН, в пределах допустимых приведенных напряжений на колонну ШСН, в сравнении с ранее применяемыми стандартными металлическими штангами;
  • Отсутствие отказов по причине обрыва ШСН в течении срока опытно-промысловых испытаний.


Меньший в 3 раза вес стеклопластиковой насосной штанги в сравнении со стальной насосной штангой и проработанная упаковка позволяют перевезти в стандартной «еврофуре» до 1000 штанг ШНС 25-8000 (диаметр тела штанги 25мм, длинной штанги 8 метров). Грузоподъемные операции не требуют специального оборудования или приспособлений.

Типоразмеры штанг насосных стеклопластиковых по ТУ 3665‑023‑20994511‑2010;

РазмерыУсловный размер штанги
19222529
Длина штанги L±50, мм8000; 6200 (6100*); 7620 (7518*); 9140 (9042*)
Длина укороченной штанги L±50, мм450; 610; 915; 1220 (1118*); 1500; 1830 (1727*); 2440 (2337*); 3050 (2946*); 3660
* Размеры по API Specification 11 B;

Масса штанг насосных стеклопластиковых;

в сравнении со стальными штангами.
Условный размерМасса штанга, кг. при длине, мм.
76208000914011000
197,1/17,97,3/18,77,9/21,39,0/-
229,0/24,49,3/25,310,2/29,011,8/-
2510,6/32,111,0/33,112,1/38,014,2/-
2913,2/41,313,7/43,215,2/49,017,8/-
Числитель- масса штанги насосной стеклопластиковой, кг.
Знаменатель- масса штанги насосной стальной, кг.

Характеристики штанг насосных стеклопластиковых по ТУ 3665‑023‑20994511‑2010;

Классы и прочностные характеристики материала головок штанг
Класс прочностиПредел текучести
σT, МПа, не менее.
Временное сопротивление
σB, МПа.
К414620...793
С414620...793
Д586793...965

Механические характеристики стержней штанг
Предел прочности
при растяжении
σВ, МПа, не менее.
Модуль упругости
Е, МПа, не менее.
Рабочая
температура, °С
Морозостойкость, °С
800 48000...53000 100...130 -60


Видео материал внедрения штанг насосных стеклопластиковых.

Согласно договора ООО «УК «Промтехкомплект» (производитель) с ОАО «Удмуртнефть» о сопровождении поставки стеклопластиковых штанг (ШНС), представители предприятия-изготовителя должны присутствовать при подъеме колонны оборудованной стеклопластиковыми штангами (ШНС). Таким образом специалисты нашего предприятия присутствовали 14 июня 2011г при ремонтном подъеме колонны насосных штанг на скважине №1205. В ходе расследования после визуального осмотра было выявлено, что обрыв колонны произошел по стальной насосной штанге ШН22, возможной причиной обрыва послужила сильная коррозия тела штанги. Место обрыва и состояние тела штанги стальной ШН22, см. рис. 1. Дата производства и класс прочности, см. рис. 6-7.

Стеклопластиковые штанги эксплуатировавшиеся на данной скважине более 220 суток совместно со стальными (одинаковый период времени) в компоновке (50/50), остались без видимых изменений. Осмотр показал отсутствие АСПО, а также отсутствие видимого износа составных частей ШНС (оконцеватель, тело, центратор), см. рис. 2-5. Обслуживающий персонал КРС выразил желание поставок ШНС.

28 Марта 2012 года представители нашего предприятия присутствовали на аварийном подъеме колонны насосных штанг на скважине оборудованной стеклопластиковыми и стальными насосными штангами в компоновке 50/50. При подъеме глубинно-насосного оборудования было установлено и заактировано отсутствие повреждений и нарушений целостности стеклопластиковых насосных штанга в отличие от стальных насосных штанг имеющие значительные повреждения коррозионного характера.