Rozdzielanie prętów pozostaje jednym z najkosztowniejszych rodzajów awarii w studniach pompowanych belkami-, zwykle objawiającym się pęknięciem zmęczeniowym na kołnierzu sworznia po miesiącach cyklicznego obciążania rozciągającego. Ponieważ sznur pręta ssącego przebiega wewnątrz rury produkcyjnej bez zbędnej ścieżki obciążenia, jednoczęściowe złącze wymusza pełną przeróbkę w celu wyciągnięcia sznurka i odzyskania pompy. Szacuje się, że pompowanie wiązką nadal zasila około dwie-trzecie z około miliona sztucznie wydobywanych studni na całym świecie, zatem metalurgia i geometria prętów bezpośrednio regulują niezawodność wydobycia na dojrzałych polach.
Gatunki prętów ssących i metalurgia materiałów
API Spec 11B definiuje główne gatunki - K, C, D i H -, które wyróżniają się minimalną granicą plastyczności, wytrzymałością na rozciąganie i odpornością na korozję. Stale węglowe i stopowe są hartowane i odpuszczane w celu uzyskania jednolitej mikrostruktury odpuszczonego martenzytu, równoważącej wytrzymałość z wytrzymałością potrzebną do pochłaniania obciążeń udarowych przy zmianie skoku. Dodatki chromu i molibdenu poprawiają hartowność i reakcję na odpuszczanie, umożliwiając producentowi uzyskanie wymaganej kombinacji wytrzymałości-ciągliwości w sposób powtarzalny w różnych temperaturach. Materiał klasy D zapewnia minimalną plastyczność 115 ksi (793 MPa) i minimalną wytrzymałość na rozciąganie 140 ksi (965 MPa), podczas gdy gatunek H zwiększa granicę plastyczności do 140 ksi (965 MPa) w przypadku-głębokiego obciążenia.
Korpusy wędek produkowane są w długościach 25- i 30 stóp (7,62 m i 9,14 m), a wędziska kucykowe o długości od 2 do 10 stóp w celu regulacji odstępu.
Standardowe średnice korpusu wahają się od 5/8 cala do 1-1/8 cala, co umożliwia projektowanie zwężających się strun, które odpowiadają obciążeniu na każdej głębokości.
Wyższe klasy, takie jak H, są zarezerwowane dla studni, w których ekstremalna głębokość lub duże obciążenia powodują, że klasa D przekracza dopuszczalny zakres naprężeń.
Trwałość zmęczeniowa i inżynieria powierzchni
Dominującym reżimem naprężeń jest całkowicie odwrócone obciążenie osiowe przy częstotliwości pompowania od 6 do 12 uderzeń na minutę, więc zmęczenie wpływa na trwałość pręta w większym stopniu niż wytrzymałość statyczna. Śrutowanie powierzchni korpusu tworzy ściskającą warstwę resztkową, która zapobiega inicjacji pęknięć, a precyzyjne prostowanie i polerowanie minimalizuje mikro-nacięcia, które działają jako miejsca inicjacji. Wykończenie powierzchni korpusu utrzymywane jest z niewielką tolerancją, ponieważ ślady szlifowania pozostawione podczas produkcji mogą stać się miejscami inicjacji zmęczenia pod wpływem cyklicznego obciążenia. Naprężenie struny jest oceniane na podstawie zmodyfikowanego wykresu Goodmana, utrzymując szczytowe naprężenie eksploatacyjne bezpiecznie poniżej granicy wytrzymałości dla wybranego gatunku i stosując współczynniki obniżające wartości znamionowe dla utrudnionych warunków pracy. Badania na dynamometrze prętowym są zwykle przeprowadzane po instalacji, aby potwierdzić, że obciążenia szczytowe mieszczą się w granicach projektu.
Połączenie pręta ssącego i integralność sprzęgła
Spękane kute końcówki zwiększają-przekrój poprzeczny sworzni, zmniejszając lokalną koncentrację naprężeń w miejscu przejścia korpusu w połączenie gwintowe. Gwinty są-walcowane na zimno, a nie obrabiane maszynowo, a proces, który działa-utwardza stopę gwintu i poprawia odporność zmęczeniową samego złącza. Równie decydujący jest prawidłowy-moment dokręcania: zbyt małe-dokręcenie sprzęgieł luzuje się pod cyklicznym obciążeniem, podczas gdy nadmierne-dokręcanie powoduje odkształcenie sworzni i może inicjować pęknięcia u nasady gwintu. Łączniki są dostarczane w profilach standardowych i-z wąskimi otworami, a ich wytrzymałość na rozciąganie jest równa lub większa od korpusu pręta, dzięki czemu wszelkie uszkodzenia pojawiają się w pręcie, gdzie łatwiej je wykryć i wyciągnąć.
Rozmiar strun i zarządzanie korozją
Struny prętów to zazwyczaj pręty zwężające się o - większej-średnicy w pobliżu powierzchni i o mniejszych rozmiarach w kierunku pompy -, dzięki czemu każde złącze działa w podobnym oknie naprężeń. W odwiertach produkujących siarkowodór specjalne pręty klasy K lub DS-o podwyższonej zawartości niklu są odporne na pękanie naprężeniowe siarczkowe, a operatorzy często dodają inhibitory korozji lub wybierają pręty powlekane do cieczy z dominacją dwutlenku węgla i chloru. Powłoki konwersyjne fosforanowe poprawiają smarowność podczas-uzupełniania, podczas gdy powłoki-metalizowane natryskowo lub powłoki polimerowe zwiększają odporność na korozję w wodzie bogatej-w chlorki. W praktyce projektowej stosuje się współczynnik serwisowy od 0,8 do 0,9 dla odwiertów z inhibicją i niższe wartości, w przypadku niekontrolowanego narażenia na korozję, odpowiednio zmniejszając dopuszczalne okno naprężeń.
Testy rozciągania, udarności i twardości oraz ultradźwiękowa lub magnetyczna kontrola cząstek weryfikują każde ciepło przed wysyłką.
Pełne oznaczenia identyfikujące umożliwiają prześledzenie uszkodzonego złącza aż do jego liczby cieplnej w celu analizy- pierwotnej przyczyny.
W przypadku studni pompowanych belką, w których głębokość i obciążenie przekraczają granice, żerdź ssąca pozostaje krytycznym ogniwem między jednostką powierzchniową a pompą odwiertową, a wybór gatunku, obróbka powierzchni i jakość połączenia decydują o trwałości tego połączenia. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z China Vigor pod adresem info@vigorpetroleum.com lub zadzwoń pod numer +0086 29 81161513.
