Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ РЕМОНТА НАСОСНЫХ ШТАНГ

Изобретение относится к нефтедобыче, в частности к технологии ремонта насосных штанг, используемых для передачи движения в составе колонны насосных штанг от наземного привода к скважинному штанговому насосу и работающих в условиях износа и коррозионно-усталостного разрушения.

Из доступных источников нам не известен способ ремонта насосных штанг, полностью восстанавливающий их первоначальные свойства.

По ТУ 3665-032-00217515-04 существует способ частичного восстановления первоначальных свойств насосной штанги путем обрезки дефектных головок насосной штанги для получения из ее тела укороченной заготовки прутка соответствующего качества, который используется для изготовления существующими методами новой насосной штанги укороченной длины.

Недостатком указанного способа ремонта насосных штанг является невозможность восстановления геометрических размеров насосной штанги, а также сложность и затратность предшествующего восстановлению процесса отбора дефектных насосных штанг, пригодных к восстановлению, низкая эффективность технологии ремонта из-за значительной доли отбракованных насосных штанг, которые не могут быть использованы в целях восстановления этим способом.

По ГОСТ 13877-96 и ТУ 14-1-5408-2000 ОАО "Металлургический завод" им. А.К.Серова существует способ изготовления насосной штанги с приварными головками, который можно использовать в качестве способа ремонта насосной штанги, при этом отдельно изготовленные элементы насосной штанги (тело и головки) соединяются между собой методом сварки трением с последующим удалением грата механической обработкой.

Наиболее близким является "Способ ремонта изделий нефтепромыслового оборудования с резьбовыми соединениями" (см. пат. SU №1229302, Е21В 17/00, В23Р 6/00, опубл. 07.05.1986. Бюл. №17), включающий отрезку непригодного к эксплуатации резьбового соединения с упорным буртом и приварку трением новой заготовки с последующей ее механической обработкой, при этом с целью восстановления работоспособности насосной штанги отрезку непригодного к эксплуатации резьбового соединения производят по упорному бурту, причем отношение ширины оставшейся части бурта к его диаметру составляет 0,22-0,27, а после приварки новой заготовки механическую обработку упорного бурта выполняют ступенчатой с диаметром малой ступени, меньшим диаметра большей ступени на величину удвоенного значения допустимого износа бурта штанги.

Недостатками перечисленных способов с применением сварки является то, что они не позволяют восстановить первоначальные прочностные свойства цельнометаллической штанги из-за отрицательного влияния сварных швов на выносливость конструкции при переменных нагрузках. Кроме того, штанги деформируются под воздействием рабочих нагрузок, что снижает производительность насосного оборудования.

Технической задачей изобретения является разработка способа ремонта насосных штанг методом сварки, позволяющего полностью восстановить первоначальные свойства штанг, а также придать дополнительное качество, а именно повышение жесткости конструкции в направлении воздействия рабочей нагрузки, при этом повысить показатель утилизации вышедших из строя (дефектных) насосных штанг.

Поставленная задача решается способом ремонта насосных штанг, состоящих из тела и резьбовых головок по концам, включающим удаление дефектных участков, замену их на исправные, соединение исправных участков сваркой, предварительную обработку поверхностей и стыков до необходимых размеров участков, термообработку и чистовую обработку поверхностей и стыков до номинальных размеров участков с необходимой чистотой обработки.

Новым является то, что перед сваркой во всех участках, в том числе и в исправных участках тела насосной штанги, выполняют сквозные осевые отверстия при их отсутствии, а после чистовой обработки через осевое отверстие пропускают предварительно напряженный растяжением стержень с фиксацией его концов в головках штанги.

Способ ремонта насосных штанг по предлагаемому методу выполняют следующим образом.

Из тел насосных штанг, отбракованных по известным методам диагностики, производится выборка пригодных к ремонту и последующей эксплуатации мерных участков, достаточных для формирования из них головок насосных штанг или тела насосной штанги.

Из полученных мерных участков существующими способами формируют головки насосных штанг, в которых затем выполняют сквозные осевые отверстия заданного диаметра при их отсутствии.

Полученные головки насосных штанг привариваются к телу насосной штанги, изготовленной из трубы необходимого размера со сквозным продольным отверстием. А в случае отсутствия трубы необходимого размера со сквозным продольным отверстием тело насосной штанги формируют из полученных мерных участков путем выполнения в них сквозного продольного отверстия и последующего соединения их при помощи сварки, например, трением.

Полученную насосную штангу подвергают необходимой обработке поверхностей и стыков до необходимых размеров участков, термообработку и чистовую обработку поверхностей и стыков до номинальных размеров участков с необходимой чистотой обработки.

По окончании обработки во внутреннюю полость отремонтированной насосной штанги на всю ее длину устанавливается предварительно напряженный растяжением элемент, концы которого закрепляются в головках насосной штанги любым известным способом, например с помощью разъемного (резьбового) или неразъемного (запрессованного) соединений.

Таким образом, предлагаемый способ ремонта насосных штанг позволяет решить задачу полного восстановления первоначальных свойств и получить ряд дополнительных технико-экономических качеств:

- уменьшение деформаций в направлении воздействия рабочих нагрузок, позволяющих повысить производительность установки штангового глубинного насоса при прочих одинаковых параметрах;

- повышение показателя утилизации вышедших из строя (дефектных) насосных штанг за счет повторного максимального использования бездефектных участков тела насосных штанг.