Спосіб ремонту насосних штанг

Власники патенту UA 2346135:

Винахід відноситься до нафтовидобутку, зокрема до технології ремонту насосних штанг, що використовуються для передачі руху у складі колони насосних штанг від наземного приводу до свердловинного штангового насоса і працюють в умовах зносу та корозійно-втомного руйнування. Спосіб ремонту насосних штанг, що складаються з тіла та різьбових головок по кінцях, включає видалення дефектних ділянок, заміну їх на справні, з'єднання справних ділянок зварюванням, попередню обробку поверхонь та стиків до необхідних розмірів ділянок, термообробку та чистову обробку поверхонь та стиків до номінальних розмірів ділянок із необхідною чистотою обробки. Перед зварюванням у всіх ділянках, у тому числі і в справних ділянках тіла насосної штанги, виконують наскрізні осьові отвори при їх відсутності, а після чистової обробки через осьовий отвір пропускають попередньо напружений стрижень розтягуванням з фіксацією його кінців в головках штанги. Таким чином, пропонований спосіб ремонту насосних штанг дозволяє вирішити задачу повного відновлення початкових властивостей та отримати ряд додаткових техніко-економічних якостей: зменшення деформацій у напрямку впливу робочих навантажень, що дозволяють підвищити продуктивність установки глибинного штангового насоса при інших однакових параметрах; підвищення показника утилізації вийшли з ладу (дефектних) насосних штанг за рахунок повторного максимального використання бездефектних ділянок тіла насосних штанг.

З доступних джерел нам не відомий спосіб ремонту насосних штанг, що повністю відновлює їх первісні властивості.

За ТУ 3665-032-00217515-04 існує спосіб часткового відновлення первісних властивостей насосної штанги шляхом обрізання дефектних головок насосної штанги для отримання з її тіла укороченої заготовки прутка відповідної якості, який використовується для виготовлення існуючими методами нової насосної штанги.

Недоліком зазначеного способу ремонту насосних штанг є неможливість відновлення геометричних розмірів насосної штанги, а також складність і затратність попереднього відновлення процесу відбору дефектних насосних штанг, придатних до відновлення, низька ефективність технології ремонту через значну частку відбракованих насосних штанг, які не можуть бути цілях відновлення цим способом.

За ГОСТ 13877-96 та ТУ 14-1-5408-2000 ВАТ "Металургійний завод" ім. А.К.Серова існує спосіб виготовлення насосної штанги з приварними головками, який можна використовувати як спосіб ремонту насосної штанги, при цьому окремо виготовлені елементи насосної штанги (тіло і головки) з'єднуються між собою методом зварювання тертям з подальшим видаленням грата механічною обробкою.

Найбільш близьким є "Спосіб ремонту виробів нафтопромислового обладнання з різьбовими з'єднаннями" (див. пат. SU №1229302, Е21В 17/00, В23Р 6/00, опубл. 07.05.1986. Бюл. №17), що включає відрізку непридатного до експлуатації з'єднання з наполегливим буртом і приварювання тертям нової заготовки з подальшою її механічною обробкою, при цьому з метою відновлення працездатності насосної штанги відрізкунепридатного до експлуатації різьбового з'єднання виробляють по завзятому бурту, причому відношення ширини частини бурта, що залишилася, до його діаметру становить 0,22-0,27, а після приварювання нової заготовки механічну обробку завзятого бурта виконують ступінчастою з діаметром малого ступеня, меншим діаметра більшого ступеня на величину подвоєного значення допустимого зношування бурта штанги.

Недоліками перерахованих способів із застосуванням зварювання є те, що вони не дозволяють відновити початкові властивості міцності суцільнометалевої штанги через негативний вплив зварних швів на витривалість конструкції при змінних навантаженнях. З іншого боку, штанги деформуються під впливом робочих навантажень, що знижує продуктивність насосного устаткування.

Технічною задачею винаходу є розробка способу ремонту насосних штанг методом зварювання, що дозволяє повністю відновити початкові властивості штанг, а також надати додаткову якість, а саме підвищення жорсткості конструкції в напрямку впливу робочого навантаження, при цьому підвищити показник утилізації вийшли з ладу (дефектних) насосних.

Поставлене завдання вирішується способом ремонту насосних штанг, що складаються з тіла і різьбових головок по кінцях, що включає видалення дефектних ділянок, заміну їх на справні, з'єднання справних ділянок зварюванням, попередню обробку поверхонь і стиків до необхідних розмірів ділянок, термообробку та чистову обробку поверхонь і стиків номінальних розмірів ділянок із необхідною чистотою обробки.

Новим є те, що перед зварюванням у всіх ділянках, у тому числі і у справних ділянках тіла насосної штанги, виконують наскрізні осьові отвори за їх відсутності, а після чистової обробки черезосьовий отвір пропускають попередньо напружений розтягуванням стрижень з фіксацією його кінців у головках штанги.

Спосіб ремонту насосних штанг за пропонованим методом виконують наступним чином.

З тіл насосних штанг, відбракованих за відомими методами діагностики, проводиться вибірка придатних до ремонту та подальшої експлуатації мірних ділянок, достатніх для формування головок насосних штанг або тіла насосної штанги.

З отриманих мірних ділянок існуючими способами формують головки насосних штанг, в яких виконують наскрізні осьові отвори заданого діаметра при їх відсутності.

Отримані головки насосних штанг приварюються до тіла насосної штанги, виготовленої з труби необхідного розміру з поздовжнім наскрізним отвором. А у разі відсутності труби необхідного розміру з наскрізним поздовжнім отвором тіло насосної штанги формують з отриманих мірних ділянок шляхом виконання в них наскрізного поздовжнього отвору та подальшого з'єднання за допомогою зварювання, наприклад, тертям.

Отриману насосну штангу піддають необхідної обробки поверхонь і стиків до необхідних розмірів ділянок, термообробку та чистову обробку поверхонь і стиків до номінальних розмірів ділянок з необхідною чистотою обробки.

Після закінчення обробки у внутрішню порожнину відремонтованої насосної штанги на всю її довжину встановлюється попередньо напружений розтягуванням елемент, кінці якого закріплюються в головках насосної штанги будь-яким відомим способом, наприклад, за допомогою роз'ємного (різьбового) або нероз'ємного (запресованого) з'єднань.

Таким чином, пропонований спосіб ремонту насосних штанг дозволяє вирішити задачу повного відновлення початкових властивостей іотримати низку додаткових техніко-економічних якостей:

- зменшення деформацій у напрямку впливу робочих навантажень, що дозволяють підвищити продуктивність установки глибинного штангового насоса при інших однакових параметрах;

- Підвищення показника утилізації вийшли з ладу (дефектних) насосних штанг за рахунок повторного максимального використання бездефектних ділянок тіла насосних штанг.

Спосіб ремонту насосних штанг, що складаються з тіла та різьбових головок по кінцях, що включає видалення дефектних ділянок, заміну їх на справні, з'єднання справних ділянок зварюванням, попередню обробку поверхонь та стиків до необхідних розмірів ділянок, термообробку та чистову обробку поверхонь та стиків до номінальних розмірів ділянок з необхідною чистотою обробки, який відрізняється тим, що перед зварюванням у всіх ділянках, у тому числі і в справних ділянках тіла насосної штанги, виконують наскрізні осьові отвори за їх відсутності, а після чистової обробки через осьовий отвір пропускають попередньо напружений розтягуванням стрижень з фіксацією його кінців. у головках штанги.