книги / Технологические процессы и технические средства для глубинно-насосной эксплуатации нефтяных скважин
..pdf
Излом фрагмента 4–1, представленный на рис. П.1.4, характеризуется многоочаговым характером усталостного разрушения. Зона собственно усталостного разрушения характеризуется наличием рубцов и складок, занимает площадь порядка 70 %. Долом – хрупкий транскристаллитный.
Рис. П.1.3. Внешний вид усталостного |
Рис. П.1.4. Внешний вид |
излома фрагмента 1–1 насосной |
усталостного излома фрагмента |
штанги ШН22 (× 4) |
4–1 насосной штанги ШН22 (× 4) |
Макроструктура, представленная на рис. П.1.5, по месту излома фрагментов 1–1 и 4–1 плотная, величина действительного аустенитного зерна как по месту разрушения, так и в других зонах фрагментов 1–1 и 4–1 не крупнее 6-го номера.
Механические свойства материала фрагментов, установленные при растяжении, приведены в табл. П.1.1. Для испытания материала фрагментов на растяжение стандартные образцы выполнены как из высаженной части штанги, так и средней ее части.
Прочностные характеристики материала тела фрагмента 4–1 штанги выше, чем у фрагмента 1–1 штанги, по-видимому, вследствие большего наклепа при усталостных испытаниях под действием приложенного напряжения, равного 300 МПа.
271
а б
Рис. П.1.5. Макроструктура фрагментов насосной штанги ШН22 по месту разрушения: а – фрагмент 1–1; б – фрагмент 4–1
Таблица П. 1 . 1
Механические свойства материала фрагментов 1–1, 4–1
№ фраг- |
Участок |
Предел |
Предел |
Относительное |
Относительное |
|
мента |
вырезки |
текучести, |
прочности, |
удлинение, |
сужение, |
|
образца |
МПа |
МПа |
% |
% |
||
|
||||||
1–1 |
тело штанги |
774 |
892 |
15,0 |
58,0 |
|
высаженная |
775 |
872 |
12,5 |
49,0 |
||
|
головка |
|||||
|
|
|
|
|
||
4–1 |
тело штанги |
794 |
911 |
15,0 |
58,0 |
|
высаженная |
755 |
872 |
13,0 |
49,0 |
||
|
головка |
|||||
|
|
|
|
|
Примечание. Механические свойства материала фрагментов штанг соответствуютхарактеристике металла, используемого для штангкласса Д.
Металлографические данные разрушившихся частей фрагментов 1–1, 4–1 насосных штанг после максимального и минимального числа циклов до разрушения, а также результаты усталостных испытаний свидетельствуют о том, что изломы обоих фрагментов имеют типичный усталостный характер. Микро- и макроструктура фрагментов в зоне разрушения, твердость поверхности фрагментов, равная 262–269 НВ, механические свойства материала фрагмента соответствуют характеристикам штанг класса Д. Результаты усталостных ис-
272
пытаний, а именно – кривые коррозионной усталости материала с вероятностью разрушения 10 %, 50 %, 90 % фрагментов насосных штанг из стали 20ХГН1М представлены на рис. П.1.6.
Рис. П.1.6. Кривые коррозионной усталости материала фрагментов насосных штанг ШН22 из стали 20ХГН1М
Исходя из геометрии кривых, представленных на рис. П.1.6, и величины средневероятностного значения ограниченного предела выносливости равного 143 МПа, установленного по результатам усталостных испытаний фрагментов и с учетом принятого коэффициента запаса по надежности изделия от 1,46 до 1,62, величина допустимого приведенного напряжения для штанг, изготовленных из стали 20ХГН1М, не должна превышать следующие значения:
– 98 МПа – некоррозионная продукция нефтяной скважины;
– 88 МПа – среднекоррозионная (в присутствии Н2S) продукция нефтяной скважины.
273
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
Технические характеристики компьютеризованного стенда (КШ-01) для восстановления прямолинейности, упрочнения, установления механических характеристик насосных штанг и неразрушающего их контроля
Технические характеристики стенда
Параметры |
Показатели |
|
Размеры штанг: |
|
|
длина, м |
7,4±0,1; 9±0,1 |
|
диаметр, мм |
19,22 |
|
Номинальное усилие растяжения, кН |
240 |
|
Номинальный момент кручения, Нм |
1500 |
|
Величина продольной деформации штанги при |
15…500 |
|
растяжении, мм |
||
|
||
Чувствительность дефектоскопа на искусственных |
|
|
дефектах, нарушающих сплошность тела штанги: |
|
|
– пропил |
1,5–0,5 мм(дляштанги22 мм) |
|
– сверление (глубина), мм |
2,8–0,3 |
|
– утонение симметричное, мм |
1 мм на сторону |
|
Чувствительность дефектоскопа на дефектах со |
перегрев |
|
структурной неоднородностью материала штанги |
||
|
Технические характеристики компьютерной системы управления
|
Параметры |
Показатели |
Регистрация, запоминание и графическое представления сле- |
|
|
дующих величин: |
|
|
– |
усилия нагружения штанг в диапазоне |
0–300 кН |
|
с приведенной погрешностью не более |
±2 % |
– |
момента силы при закручивании штанги в диапазоне |
0–1000 Нм |
|
с приведенной погрешностью не более |
±2 % |
– |
удлинения штанги в процессе продольной деформации |
|
|
с приведенной погрешностью не более |
±0,5 % |
– |
угла закручивания штанги |
0±1080° |
|
с приведенной погрешностью не более |
±0,2 % |
– |
аналоговых сигналов по двум измерительным каналам |
±1 В |
|
дефектоскопа с приведенной погрешностью не более |
±1 % |
Измерение предела пропорциональности при продольной |
60–300 кН |
|
деформации штанги в диапазоне |
|
|
Автоматическая разбраковка штанг по категориям прочности |
– |
|
в соответствии с технологическим процессом |
|
|
Формирование текста протокола с результатами упрочнения |
– |
|
и неразрушающего контроля |
|
|
274
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Режим восстановления пространственной геометрии, упрочнения и неразрушающего контроля тела насосной штанги с условным обозначением квадрата
22Н7Б 544
Сталь: 20Н2М Маркировка: Н Изготовитель: Бакинский машзавод им. л-та Шмидта, г. Баку
Товарный знак: Ш
Шифр штанги |
Изм., dF/dx, % |
|
Мин. раст. F, кГс |
22Н7Б544 ЗнакШ |
17 |
||
Маркастали |
ИзменениеdF, % |
|
Мин. Fкл. C, кГс |
20Н2М |
15 |
||
Термообработка |
Выдержка раст., с |
|
Мин. Fкл. К, кГс |
Нормализация |
12 |
||
Завод-изготовитель |
Выдержка вращ., с |
|
Мин. Fкл. D, кГс |
Бакинский заводим. |
10 |
||
л-та Шмидта |
|
|
|
Годвыпуска |
Пласт. удл., % |
|
Мин. М, кГм |
1987 |
0,00 |
||
Типоразмер(мм) |
Коэфф. запаса |
|
Умен. dM/du, % |
22 |
2,5 |
||
|
Коэфф. ассимм. |
|
Доп. биен., мм |
|
0,5 |
||
|
Перегиб, % |
|
Котс. шум. |
|
|
||
|
Кусил. кан., 1 |
|
Протяж. деф, мм |
|
|
||
|
Кусил. кан., 2 |
|
Коэфф. А1/АО |
|
|
||
|
Кусил. кан., 3 |
|
Коэфф. А2/АО |
|
|
||
|
Кусил. кан., 4 |
|
Коэфф. А3/АО |
|
|
||
|
Усил. раст., кг |
|
Кбраковоч. |
|
2400 |
||
г. Нефтекамск, |
|
|
|
завод нефтепромыслового оборудования, |
|
|
|
комплекс КШ 02. 20 ноября 2000 г.
0
9700
13400
20017
10,00
100
275
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Режим восстановления пространственной геометрии, упрочнения и неразрушающего контроля тела насосной штанги с условным обозначением квадрата
19Н8Г 526
Сталь: 20Н2М Маркировка: Н Изготовитель: Очёрский машзавод, г. Очёр, Пермская область
Товарный знак:
Шифр штанги |
Изм., dF/dx, % |
|
Мин. раст. F, кГс |
|
19Н8Г 526 Очёр |
14 |
0 |
||
Знак |
|
|
|
|
Марка стали |
Изменение dF, % |
|
Мин. Fкл. C, кГс |
|
20Н2М |
15 |
7700 |
||
Термообработка |
Выдержка раст., с |
|
Мин. Fкл. К, кГс |
|
Нормализация |
10 |
12500 |
||
Завод-изготовитель |
Выдержка вращ., с |
|
Мин. Fкл. D, кГс |
|
Очёрский машзавод |
10 |
14700 |
||
Год выпуска |
Пласт. удл., % |
|
Мин. М, кГм |
|
1985 |
0,00 |
5.00 |
||
Типоразмер (мм) |
Коэфф. запаса |
|
Умен. dM/du, % |
|
19 |
2,5 |
100 |
||
|
Коэфф. ассимм. |
|
Доп. биен., мм |
|
|
0,5 |
|
||
|
Перегиб, % |
|
К отс. шум. |
|
|
|
|
||
|
К усил. кан., 1 |
|
Протяж. деф, мм |
|
|
|
|
||
|
К усил. кан., 2 |
|
Коэфф. А1/АО |
|
|
|
|
||
|
К усил. кан., 3 |
|
Коэфф. А2/АО |
|
|
|
|
||
|
К усил. кан., 4 |
|
Коэфф. А3/АО |
|
|
|
|
||
|
Усил. раст., кг |
|
К браковоч. |
|
|
1700 |
|
||
г. Нефтекамск, |
|
|
|
|
завод нефтепромыслового оборудования, комплекс КШ 02.
20 ноября 2000 г.
276
ПРИЛОЖЕНИЕ 5
Режим восстановления пространственной геометрии, упрочнения и неразрушающего контроля тела насосной штанги с условным обозначением квадрата
22Н5Б 527
Сталь: 20Н2М Маркировка: Н Изготовитель: Очёрский машзавод, г. Очёр, Пермская область
Товарный знак:
Шифр штанги |
Изм., dF/dx, % |
|
Мин. раст. F, кГс |
22Н5Б527 ОчёрЗнак |
17 |
||
ОМ |
|
|
|
Маркастали |
ИзменениеdF, % |
|
Мин. Fкл. C, кГс |
20Н2М |
12 |
||
Термообработка |
Выдержка раст., с |
|
Мин. Fкл. К, кГс |
Улучшение |
10 |
||
Завод-изготовитель |
Выдержка вращ., с |
|
Мин. Fкл. D, кГс |
ОАООчёрский маш- |
10 |
||
завод |
|
|
|
Годвыпуска |
Пласт. удл., % |
|
Мин. М, кГм |
1995 |
0,00 |
||
Типоразмер(мм) |
Коэфф. запаса |
|
Умен. dM/du, % |
22 |
2,3 |
||
|
Коэфф. ассимм. |
|
Доп. биен., мм |
|
0,5 |
||
|
Перегиб, % |
|
Котс. шум. |
|
|
||
|
Кусил. кан., 1 |
|
Протяж. деф, мм |
|
|
||
|
Кусил. кан., 2 |
|
Коэфф. А1/АО |
|
|
||
|
Кусил. кан., 3 |
|
Коэфф. А2/АО |
|
|
||
|
Кусил. кан., 4 |
|
Коэфф. А3/АО |
|
|
||
|
Усил. раст., кг |
|
Кбраковоч. |
|
2400 |
||
г. Нефтекамск, |
|
|
|
завод нефтепромыслового оборудования, комплекс КШ 02.
20 ноября 2000 г.
0
9700
13400
20017
10,00
90
277
ПРИЛОЖЕНИЕ 6
Режим восстановления пространственной геометрии, упрочнения и неразрушающего контроля тела насосной штанги с условным обозначением квадрата
З 19 06 98 БТ 015 - БЕЛКАМ Сталь: 15Х2ГМФ Маркировка: З
Изготовитель: ООО «Белкам», ОАО «Мотовилихинские заводы», г. Пермь
Товарный знак: Б
Шифр штанги |
Изм., dF/dx, % |
|
Мин. раст. F, кГс |
|
З19 0698 БТ015 Знак |
12 |
0 |
||
Б |
|
|
|
|
Маркастали |
ИзменениеdF, % |
|
Мин. Fкл. C, кГс |
|
15Х2ГМФ |
6 |
7700 |
||
Термообработка |
Выдержка раст., с |
|
Мин. Fкл. К, кГс |
|
Улучшение |
10 |
12500 |
||
Завод-изготовитель |
Выдержка вращ., с |
|
Мин. Fкл. D, кГс |
|
ООО«Белкам», Пермь |
12 |
14700 |
||
Годвыпуска |
Пласт. удл., % |
|
Мин. М, кГм |
|
1998 |
0,00 |
5,00 |
||
Типоразмер(мм) |
Коэфф. запаса |
|
Умен. dM/du, % |
|
19 |
2,0 |
80 |
||
|
Коэфф. ассимм. |
|
Доп. биен., мм |
|
|
0,5 |
|
||
|
Перегиб, % |
|
Котс. шум. |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 1 |
|
Протяж. деф, мм |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 2 |
|
Коэфф. А1/АО |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 3 |
|
Коэфф. А2/АО |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 4 |
|
Коэфф. А3/АО |
|
|
|
|
||
|
Усил. раст., кг |
|
Кбраковоч. |
|
|
1700 |
|
||
г. Нефтекамск, |
|
|
|
|
завод нефтепромыслового оборудования, |
|
|
|
|
комплекс КШ 02. 20 ноября 2000 г.
278
ПРИЛОЖЕНИЕ 7
Режим восстановления пространственной геометрии, упрочнения и неразрушающего контроля тела насосной штанги с условным обозначением квадрата
З 22 11 97 БТ 063
Сталь: 15Х2ГМФ Маркировка: З Изготовитель: ООО «Белкам»,
ОАО «Мотовилихинские заводы», г. Пермь Товарный знак: Б
Шифр штанги |
Изм., dF/dx, % |
|
Мин. раст. F, кГс |
|
З22 1197 БТ063 Знак |
14 |
0 |
||
Б |
|
|
|
|
Маркастали |
ИзменениеdF, % |
|
Мин. Fкл. C, кГс |
|
15Х2ГМФ |
6 |
9700 |
||
Термообработка |
Выдержка раст., с |
|
Мин. Fкл. К, кГс |
|
Улучшение |
10 |
13400 |
||
Завод-изготовитель |
Выдержка вращ., с |
|
Мин. Fкл. D, кГс |
|
ООО«Белкам», Пермь |
10 |
20017 |
||
Годвыпуска |
Пласт. удл., % |
|
Мин. М, кГм |
|
1997 |
0,00 |
10,00 |
||
Типоразмер(мм) |
Коэфф. запаса |
|
Умен. dM/du, % |
|
22 |
2,1 |
90 |
||
|
Коэфф. ассимм. |
|
Доп. биен., мм |
|
|
0,5 |
|
||
|
Перегиб, % |
|
Котс. шум. |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 1 |
|
Протяж. деф, мм |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 2 |
|
Коэфф. А1/АО |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 3 |
|
Коэфф. А2/АО |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 4 |
|
Коэфф. А3/АО |
|
|
|
|
||
|
Усил. раст., кг |
|
Кбраковоч. |
|
|
2400 |
|
||
г. Нефтекамск, |
|
|
|
|
завод нефтепромыслового оборудования, комплекс КШ 02.
20 ноября 2000 г.
279
ПРИЛОЖЕНИЕ 8
Режим восстановления пространственной геометрии, упрочнения и неразрушающего контроля тела насосной штанги с условным обозначением квадрата
19М7Б З 058Г
Сталь: 15Х2ГМФ Маркировка: З Изготовитель: ОАО «Мотовилихинские заводы», г. Пермь Товарный знак: М
Шифр штанги |
Изм., dF/dx, % |
|
Мин. раст. F, кГс |
|
19М7БЗ058ГЗнакМ |
11 |
0 |
||
Маркастали |
ИзменениеdF, % |
|
Мин. Fкл. C, кГс |
|
15Х2ГМФ |
8 |
7700 |
||
Термообработка |
Выдержка раст., с |
|
Мин. Fкл. К, кГс |
|
Улучшение |
12 |
12500 |
||
Завод-изготовитель |
Выдержка вращ., с |
|
Мин. Fкл. D, кГс |
|
ОАО«Мотовилиха» |
12 |
14700 |
||
Годвыпуска |
Пласт. удл., % |
|
Мин. М, кГм |
|
1997 |
0,00 |
5,00 |
||
Типоразмер(мм) |
Коэфф. запаса |
|
Умен. dM/du, % |
|
19 |
2,2 |
90 |
||
|
Коэфф. ассимм. |
|
Доп. биен., мм |
|
|
0,5 |
|
||
|
Перегиб, % |
|
Котс. шум. |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 1 |
|
Протяж. деф, мм |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 2 |
|
Коэфф. А1/АО |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 3 |
|
Коэфф. А2/АО |
|
|
|
|
||
|
Кусил. кан., 4 |
|
Коэфф. А3/АО |
|
|
|
|
||
|
Усил. раст., кг |
|
Кбраковоч. |
|
|
1700 |
|
||
г. Нефтекамск, |
|
|
|
|
завод нефтепромыслового оборудования, |
|
|
|
|
комплекс КШ 02. 20 ноября 2000 г.
280