Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
В.В. Семёнов, Ю.Г. Матвеев
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕПРОЦЕССЫИТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВАДЛЯГЛУБИННО-НАСОСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИНЕФТЯНЫХСКВАЖИН
Монография
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2012
УДК622.276.054:620.179.1+622.276.64/.65+622.245.513/.514 C30
Рецензент:
д-р техн. наук, профессор М.Д. Валеев
(ОАО «АК ОЗНА», г. Октябрьский, Pеспублика Башкортостан); канд. техн. наук, профессор Б.П.Свешников (Пермский национальный исследовательский
политехнический университет); канд. техн. наук, доцент В.Е. Калугин (Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Семёнов, В.В.
С30 Технологические процессы и технические средства для глу- бинно-насосной эксплуатации нефтяных скважин : монография / В.В. Семёнов, Ю.Г. Матвеев. – Пермь : Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 300 с.
ISBN 978-5-398-00882-1
Рассмотрены причины разрушения насосных штанг, эксплуатируемых на промыслах нефтегазодобывающих предприятий Пермского края. Изложены обладающие существенной новизной концепции, методы неразрушающего и разрушающего контроля и определения физико-механических и эксплуатационных свойств материала штанг, бывших в эксплуатации.
Приведены характеризующиеся новизной способы изготовления штанг, методы ремонта бывших в эксплуатации насосных штанг и теоретически обоснованные режимы восстановления первоначальной геометрии и упрочнения материала тела насосных штанг, бывших в эксплуатации. Также рассмотрены технические средства, обеспечивающие магнитное и тепловое воздействие на добываемую жидкость и снижающие величину силового воздействия на колонну насосных штанг в процессе их эксплуатации.
Предназначено длянаучныхиинженерно-техническихработниковнаучно- исследовательских и проектных институтов, специалистов нефтедобывающих
имашиностроительных предприятий, а также для преподавателей, аспирантов
истудентовнефтяныхвузовифакультетовРФ, дальнегоиближнегозарубежья.
УДК 622.276.054:620.179.1+622.276.64/.65+622.245.513/.514
ISBN 978-5-398-00882-1 |
© Семёнов В.В., 2012 |
Дорогому учителю, другу Вассерману Николаю Натановичу посвящается
3
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение..................................................................................................................... |
7 |
Глава 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИЧИН ПРЕЖДЕВРЕМЕННОГО |
|
РАЗРУШЕНИЯ НАСОСНЫХ ШТАНГ ОТЕЧЕСТВЕННОГО |
|
ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ НЕФТЕДОБЫЧИ........................................................... |
11 |
1.1. Механические характеристики, химический состав материала насосных |
|
штанг, преждевременно разрушившихся в процессе эксплуатации. ............. |
11 |
1.2. Макро-, микроструктура материала насосных штанг, |
|
разрушившихся в процессе эксплуатации..................................................... |
21 |
1.3. Работоспособность насосных штанг во взаимосвязи со структурой |
|
материала длинномерного изделия................................................................ |
31 |
1.4. Послойное исследование механических свойств материала наружной |
|
поверхности тела насосной штанги и показатели, |
|
существенно определяющие ее долговечность ............................................ |
36 |
1.5. Изготовление насосной штанги из горячедеформированной |
|
заготовки низкотемпературной термической обработкой........................... |
46 |
1.6. Химико-термическое упрочнение концевых участков насосной |
|
штанги, обеспечивающее ее восстанавливаемость...................................... |
54 |
1.7. Холоднаяправкаиконтрольнасосных штангпродольнымнагружением. |
|
Техническиесредства, обеспечивающие правкуиконтроль.............................. |
63 |
1.8. Исследование возможности упрочнения длинномерных |
|
цилиндрических изделий действием продольной растягивающей |
|
нагрузки и кручения........................................................................................ |
76 |
1.8.1. Аналитическое представление остаточных напряжений в теле |
|
фрагмента насосной штанги по результатам его пластического |
|
деформирования растяжением и кручением ....................................... |
84 |
1.8.2.Определение остаточных напряжений в теле фрагмента насосной штанги по теории малых упругопластических
деформаций............................................................................................. |
86 |
1.8.3. Определение остаточных напряжений в теле фрагмента |
|
насосной штанги по теории течения.................................................... |
87 |
1.9.Промышленная реализация процессов восстановления пространственной геометрии, упрочнения, установления прочностных характеристик, устранения биения концевых участков
насосных штанг и их неразрушающий контроль ......................................... |
90 |
4
1.10. Механические и эксплуатационные характеристики полых насосных |
|
штанг для нефтедобычи с проходным сечением более 260 мм², |
|
конструкций ООО ПКТБ «Техпроект» и ЗАО «Элкамнефтемаш» ........... |
101 |
1.10.1. Характеристики исследуемого объекта со скважины № 652 |
|
Баклановского месторождениянефтиООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» ...... |
102 |
1.10.2. Характеристика исследуемого объекта со скважины № 742 |
|
Павловского месторождения нефти ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» ..... |
110 |
1.10.3.Причины разрушения полых штанг насосных в скважине № 652
и№ 742 Баклановского и Павловского месторождений нефти
ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» ................................................................... |
118 |
1.10.4. Оценка коррозионной стойкости фрагментов полых штанг |
|
насосных при эксплуатации в нефтяных скважинах |
|
ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь». .................................................................. |
122 |
Глава 2. НЕРАЗРУШАЮЩИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ |
|
НАСОСНЫХ ШТАНГ НА ПРЕДМЕТ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ, |
|
НАРУШАЮЩИХ ИХ СПЛОШНОСТЬ И ОДНОРОДНОСТЬ |
|
СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛА ТЕЛА.................................................................... |
126 |
2.1. Магнитолюминесцентный метод неразрушающего контроля |
|
концевых участков насосных штанг............................................................. |
126 |
2.2.Неразрушающийконтрольсостоянияповерхности иподповерхностного слояконцевогоучастка штангиметодомизмеренияшумовБаркгаузена
приеекоррозионно-усталостномиспытании...................................................... |
131 |
2.3. Магнитоиндукционный контроль насосной штанги при напряжении |
|
в ее теле, превосходящем эксплуатационное.............................................. |
138 |
2.4. Неразрушающий контроль структуры металла протяженного изделия |
|
растяжением и кручением (на примере насосной штанги) ........................ |
156 |
2.5. Неразрушающий контроль насосных штанг при их правке....................... |
163 |
Глава 3. УСТАЛОСТНЫЕ ПРОЦЕССЫ В МАТЕРИАЛЕ |
|
НАСОСНЫХ ШТАНГ ДЛЯ НЕФТЕДОБЫЧИ.................................................. |
166 |
3.1.Способы и технические средства для разрушающего
инеразрушающего контроля природы дефектов и установления эксплуатационных характеристик насосных штанг
(как новых, так и бывших в эксплуатации) ................................................. |
170 |
3.2. Выбор среды для коррозионно-усталостных испытаний |
|
фрагментов штанг .......................................................................................... |
179 |
3.3.Неразрушающий метод определения предела пропорциональности материала насосных штанг (предела микротекучести) по кривым
магнитоупругого размагничивания при растягивающем напряжении........ |
188 |
5