ГОСТ Р 55849—2013
J.4 Показатели приводной колонны
Напряжение основной части приводной колонны может быть представлено теоретической нагрузкой по фон
Мизесу (эффективное напряжение о0). которое рассматривает комбинацию осевой нагрузки и крутящего момента. В
системах ВН это напряжение зависит, в первую очередь, от крутящего момента, тогда как осевая нагрузка оказы вает
меньший эффект. Считается, что это напряжение происходит в самом неблагоприятном месте (наружная сто рона)
колонны штанги и в связи с доминированием скручивающего компонента напряжение во внутренней части корпуса
намного ниже. Эффективное напряжение ое. МПа. может определяться по формуле
где
Fk
— осевая нагрузка приводной колонны, Н:
Т,
— крутящий момент приводной колонны. Н м;
dr
— диаметр приводной колонны, мм.
В отличие от циклических напряжений приводной колонны, происходящих при откачивании станком-качалкой,
напряжения приводной колонны в системах ВН относительно постоянны. В результате эквивалентные напряжения
приводной колонны могут приблизиться к пределу пластичности материала приводной колонны, не вызывая по
вреждения систем ВН. Усталость материала, вызванного отклонением, может стать серьезной проблемой для на
клонных и горизонтальных скважин.
При расчете ресурса по усталости рекомендуется учитывать как высокочастотные воздействия (искривле
ние). так и низкочастотные воздействия (газовая пульсация). Общепринято, что механические компоненты, подвер
гающиеся изменению нагрузки, восприимчивы к усталости металла. В приводных колоннах систем ВН это может
быть результатом нескольких факторов, включающих аккумуляцию циклов вращения, испытывающих скручиваю
щую нагрузку, и вариации между максимальной и минимальной растягивающими нагрузками. Поломка, вызванная
усталостью, может произойти, если уровень напряжения материала гораздо ниже предельной прочности материа
ла. Большинство сталей имеют предел выносливости с максимальным переменным действующим
напряжением, который приводит к так называемой «безграничной» долговечности материала. Разработка
приводных колонн с альтернативным уровнем напряжения ниже предела выносливости или внедрение
коэффициентов перегрузки мог ло бы стать эффективным проектным подходом.
J.5 Проектные и эксплуатационные факторы приводной колонны
При установке допустимого напряжения (нагрузки) необходимо учитывать, что на предельную устойчивость
приводной колонны влияют два фактора — проектный и эксплуатационный факторы. Проектный фактор обыч но
используется поставщикамиУизготовителями к конструкции приводной колонны для обеспечения возможности
изменения свойств материала в допустимых производственных отклонениях приводной колонны. Например, по-
ставщию’производигель приводной колонны может рекомендовать установку требования эксплуатации приводной
колонны, на уровне, не превышающем 90 % номинального предела прочности материала приводной колонны.
Эксплуатационный фактор обычно применяется потребителем/заказчиком. чтобы учитывать факторы каждой си
стемы. направленные на уменьшение предельной нагрузки приводной колонны, что ведет к снижению эксплуата
ционных показателей в сравнении с официально установленными уровнями. Указанные факторы включают;
- коррозийную и абразивную среду, вызывающую стремительные потери металла;
- сероводородную среду, вызывающую хрутоость/ломкость материала;
- скважинные системы, имеющие большие искривления, ведущие к чрезмерному изгибу;
- сильные колебания напряжения, вызывающие нарастающую нестабильность применимой нагрузки.
Рекомендуется, чтобы потребителызаказчик обсудил методологию оценки нагрузки на колонну привода, кото
рую использовал поставщик/изготовитель. прежде чем выбрать колонну привода для специфического применения.
J.6 Монтаж соединительных устройств
J.6.1 Общие положения
Монтаж соединительных устройств является важным моментом для систем ВН. так как применимая торси
онная нагрузка во время работы насоса может вызвать необходимость дополнительного монтажа тех соединений, в
которых применимый крутящий момент превышает сопротивление кручению в соединении. Для того чтобы обе
спечить соответствующую установку без повреждения работающей приводной колонны, необходимо обязательно
очистить поверхность торца муфты и соединительные выступы от каких-либо покрытий или загрязнителей, и вни
мательно следовать инструкциям поставщика/изготовителя по установке. В инструкциях содержатся рекомендации по
используемому количеству соответствующей смазки для резьбы, которая обычно применяется для наружной
резьбы.
Сопротивление кручению монтированных соединений определяется статическим коэффициентом трения в
резьбе и плече крутящего момента. Статический коэффициент трения и последующий крутящий момент, переда
ваемый соединению, находится под влиянием неровности торца муфты и крутящего момента приводной колонны.
Также на них влияют присутствие или использование смазок, коррозионных протекторов, примесей и др. Если ве-
(J1)
72