Вдосконалення та дослідження різьбового з'єднання насосних штанг

Abstract

На основі аналізу літературних джерел встановлено, що відмови різьбового з‘єднання насосних штанг є найбільш розповсюдженими і перевищують третину від загальної кількості відмов елементів штангової колони. Це пов‘язано з тим, що в різьбовому з‘єднанні насосних штанг навантаження по витках різьби розподіляється нерівномірно. Виконано імітаційне моделювання стандартної конструкції з’єднання насосних штанг та побудовано графічні залежності розподілу напружень по впадинах різьби ніпеля. Проведено огляд способів зменшення нерівномірності навантаження по витках різьби з’єднання насосних штанг. Запропоновано конструкцію з’єднання насосних штанг, в якій різьба ніпеля має змінний середній діаметр, що реалізується за допомогою додаткового елементу, встановленого з натягом в отвір тіла ніпеля. Порівняння залежностей розподілу напружень по впадинах різьби ніпеля стандартної та запропонованої конструкцій з’єднань показує спад напружень у першій впадині витка ніпеля на величину близько 60 МПа, а в третьому та наступних витках напруження зростають та вирівнюються за величиною. Така зміна напружень по впадинах витків позитивно впливатиме на роботу з’єднання насосних штанг при дії циклічного навантаження під час його експлуатації у свердловині.

On the basis literary sources analysis, it was defined, that failures of the pump rod threaded connections are the most common exceed one-third of the total number of the rod string failures. It is due to non-uniform load distribution across thread turns of the pump rod threaded connections. The simulation modelling of standard design of pump rods was performed and graphic dependencies of stress distribution were developed on the gaps the pump rod threaded connections. The methods to reduce load non-uniformity across thread turns of the pump rod threaded connections were considered. The design of the pump rod connection was proposed; it shall have the variable mean diameter of the nipple thread by adding one more element, fitted in the nipple body hole. The comparison of stress distribution dependencies on the gaps the pump rod nipple of the standard and proposed design showed that stress decrease in the first gap of the thread turn by 60 MPa, and in the third and next turns stresses increases and become uniform by the value. This change of stresses on turn gap, when it is operated in the well.