ГОСТ Р 55849—2013
Приложение J
(справочное)
Выбор и применение колонны привода
J.1 Общие положения
Даннов приложение описывает принципы, относящиеся к применению приводных колонн в ротационных на
сосных системах, которые обычно включают винтовые насосные системы с наземным приводом.
ГО С Т Р 51161. ГО
С Т 13877
содержат технические требования к насосным штангам, используемым в поршневых насосных си
стемах. Применение насосных штанг для передачи вращения в системе ВН также описывается в настоящем
стандарте.
J.2 Справочная информация
Системы ВН, как правило, используют наземный привод для передачи энергии (крутящего момента) от си
стемы наземного привода к внутрискважинному насосу. Несмотря на то. что приводные колонны традиционно со
стоят из насосных штанг, применяется и другое оборудование, например, полые штанги и непрерывная колонна
насосных штанг.
Система ВН подвергает приводную колонну смешанной крутящей и осевой нагрузке, которая обуславлива
ет наличие следующих индивидуальных особенностей, относящихся к эксплуатации приводной колонны, но не
наблюдаемых в поршневых насосных системах:
a) нагрузка приводной колонны включает в себя суммарный эффект крутящей и осевой нагрузки:
b
) искривление из-за кривизны ствола скважины может привести к миллионам циклов напряжения на при
водной колонне в течение нескольких дней, вследствие чего усталость материала может стать потенциальной
неисправностью:
c) монтаж приводной колонны является чрезвычайно важным. Если крутящий момент при свинчивании мень
ше. чем применяемая рабочая крутящая нагрузка, то это может привести к дополнительному докрвплению. что
способно повредить соединения приводной колонны:
d) износ приводной колонны и НКТ может усиливаться из-за того, что соединительные элементы вращаются
в том же месте, где сконцентрированы боковые нагрузки при максимальном диаметре приводной колонны, а также
в связи с возможным присутствием абразивных примесей в жидкости;
e) обратное вращение происходит в результате движения жидкости в НКТ. когда наземный привод останав
ливается. Во время обратного вращения действует обратный крутящий момент, что может привести к разьедине
нию приводной колонны.
Эти вопросы рассмотрены в J.3—J.9.
J.3 Загрузка приводной колонны
J.3.1 Общие положения
В системе ВН предназначением приводной колонны является восприятие заданной осевой нагрузки и пере
дача крутящего момента внутрискважинному насосу. Осевая нагрузка и крутящий момент на любом участке вдоль
всей поверхности приводной колонны состоят из нескольких различных компонентов, как указано на рисунке J.1.
Некоторые компоненты основной нагрузки применяются к приводной колонне насоса (например, гидравлический
крутящий момент насоса и осевая нагрузка насоса), тогда как другие компоненты распределены вдоль всей длины
приводной колонны (например, момент сопротивления и вес приводной колонны). Почти во всех случаях осевая
нагрузка приводной колонны и крутящий момент являются наибольшими в соединении полированного штока на
поверхности.
Во многих системах ВН эксплуатационные условия подвергают приводную колонну серьезным колебаниям
нагрузки. Изменения давления на выходе насоса, вызванные пульсацией газа, выделение газа из добытой жидко сти
в НКТ или увеличение трения насоса из-за попадания песка, жидких шлаков, или же разбухание эластомера — все
это может приводить к значительными колебаниям крутящего момента насоса и осевой нагрузки. В наклонных
скважинах приводная колонна подвергается циклическим напряжениям изгиба при вращении ротора насоса. При
стандартных рабочих скоростях ВН число циклов загрузки может достигать несколько миллионов за несколько
дней.
Если комбинированная осевая нагрузка и крутящий момент вызывают комбинированное напряжение, превы
шающее допустимую нагрузку для определенного размера и уровня приводной колонны, то может произойти отказ
оборудования. К тому же совокупные циклические напряжения могут привести к поломке, вызванной усталостью
материала. Следование рекомендациям по выбору соответствующей конструкции, правильной установке и экс
плуатации может предотвратить возможные неисправности и продлить срок службы приводной колонны.
70