ООО Управляющая компания "Промтехкомплект"
г. Ижевск, проезд Дерябина 2/62, литер А, офис 16
Тел.+7 (3412) 230-210, 230-211, 230-212
email:info@promtk.com

Штанга насосная стеклопластиковая (ШНС)

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 показателя
Значение

Стеклопластик
Сталь
Плотность, кг/м3 2000 7850
Прочность на разрыв, МПа 1600 900
Модуль упругости, МПа 50 000 210 000
Теплопроводность, Вт/м×К 0,15 50
Коэффициент шероховатости, усл. ед. 0,0015 0,03
Рабочая температура, °С до 130 до 300
Морозостойкость, °С -60 -
Коррозионная стойкость очень высокая низкая
Стойкость к кручению низкая высокая
Стойкость к истиранию низкая высокая
Характер деформации упругая упругая 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.

Размеры Условный размер штанги
19                      22                        25                         29                
Длина штанги L±50, мм 8000; 6200 (6100*); 7620 (7518*); 9140 (9042*)
Длина укороченной штанги L±50, мм 450; 610; 915; 1220 (1118*); 1500; 1830 (1727*); 2440 (2337*); 3050 (2946*); 3660

Масса штанг насосных стеклопластиковых;

в сравнении со стальными штангами.

Условный размер
Масса штанга, кг. при длине, мм.
7620
8000
9140
11000
19
7,1/17,9
7,3/18,7
7,9/21,3
9,0/-
22
9,0/24,4
9,3/25,3
10,2/29,0 11,8/-
25 10,6/32,1 11,0/33,1 12,1/38,0 14,2/-
29 13,2/41,3 13,7/43,2 15,2/49,0 17,8/-


Числитель- масса штанги насосной стеклопластиковой, кг.

Знаменатель- масса штанги насосной стальной, кг.

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

Класс прочности Предел текучести
σT, МПа, не менее.
Временное сопротивление
σB, МПа.
Классы и прочностные характеристики материала головок штанг
К 414 620...793
С 414 620...793
Д 586 793...965


Предел прочности
при растяжении
σВ, МПа, не менее.
Модуль упругости
Е, МПа, не менее.
Рабочая
температура, °С
Морозостойкость, °С
Механические характеристики стержней штанг
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.