МИНИСТЕРСТВО HEOTHHOrl ПРОМЫиЛЕННОСТИ ВСВССЮЕШЙ НВФТЕГАЭОШЯ НШН(>-ИССЛВДОВАТШЙКИЙ ИНСТИТУТ (ШИ)

АЗЕРБАЙДЖАНСКИЙ ПКУДАРСТВШШЙ НАтО-ИССЛЕДОНАТЕ"ЫЖИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ НЕФТ>ШОЙ ПРСШ1ШЕННОСТИ (АзШШнефть)

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА ШИННСНАСССНЫХ ШТАНГ

РД 39-1-439-00

Москва-1960

МИНИСТЕРСТВО НЕФТННОЙ ПРа&1ЛШЮСТИ

илзсошша НШЕГАЭОШ'Л НАУЧНО-ИССЛВДОВАТЕЯШМЙ институт (ВНИИ)

АЗЕРБА11ДШСЮЫ ПХЯДАРСТШШй НАУЧНО-иЗОВДОВАТТЧЬСКИЙ И ПРОЕКТНЫЙ ИНСТИТУТ НЕ*ТВШ0»1 ШШАШШННОСТИ (АзНИЛИнефть)

МЕТОДИКА РАСЧЕТА НОШ РАСХОДА ГЛУШШОНАСОСНЫХ ШТАНГ

РД 39- 1-439-80

Москва-1980

Для приведенного случая такой величиной предельного оо-отояння является II-I2 иды.циклов (или около 3-х лет работы)*

3.6. При статистическом анализе отказом следует очитать напуление целостности (обрыв) штанги в любом меоте (в теле или оезьбовом оое/ннении)» в т.ч. по причине окрытого ааводокого брака. Отвороты муфт» в большинстве случаев» являются результатом недостаточной затяхки при свинчивании итаяг следовательно. не характеризует качество последних. Отвороты мВ вклю-чаотоя в указанный выие анализ» но служат основанием для проведения соответствующих оогтехмероприятий для их устранения*

4. НОШ РАСХОДА ЯГГАНГ ПРИ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

4.1.    Норма раохода ятанг лря жх эксплуатации окладываетоя ■а двух составляющих:

-    ва текущую ааыану оборвавшихоя штанг»

-    ва полную замену изношенных штанговых колонн.

4.2.    Норма раохода ятанг уотанавливаетя в штуках на оква-хнну (в i от наличного парна штанг).

4*3* Основой для определения нормы является график яли таблица*"параметра потока отказов" однотипных колонн по категориям скважины (п. 2.2) о учетом экономических показателей.

4.4» Норма раохода втавг на планируемый год определяется по формуле;

(*>

(V)

- бредня! папаметр потока отказов за анализируемый период* оОр/скв. I млн. циклов» л - ореднее число штанг в колонне данной категории, ят; Тс* - еров службы штанг пря мяяяяуме затрат на их эксплуатацию, млн. циклов»

^ - планируемое число циклов работы, млн. циклов в год.

где rit_r - среднее число кач/мин для планируемого года;

Я> - планируемый коэффициент эксплуатации окважмн данной категории.

В формуле (4). тервое слагаемое представляет ообой текущую вамену» а второе - полную замену колонны*

4.4*1» Потребности иредпрмятия (объединения) в итангах П на планируемы# год определяется числом скважин Jh и нормой раохода Р

П" />'Л**

4*5» Критерием при определении иорм расхода втанг являет-оя минимум расходов на эксплуатацию, которые окладываютоя ив отоимооти колонны штанг и стоимости восстановления (подземного ремонта)•

4.6. Порядок определения норм раохода состоит ив ряда последовательных операций» которые покажем ..а примере*

4.6Л. Походные данные для анализа работы штанг приведены в табл. П.З.

5.6*2* Составляется таблица (ом. табл* П.4) для определения минимума раоходов для эксплуатации штанг. По таблице П.4 определяется минимальная отоимооть эксплуатации штанг (м*т.л и соответствующая ей наработка до откаэа.

(6)

• \ />

где Cj* - отоимооть эксплуатации штанг* руб/млн.циклobi С\н ~ отоимооть колонны штанг* руб.|

- затраты на I подземный ремонт* pyo.j ⁷⁹ - принимаемый срок службы штанг (Т-1**.*3... млн.циклов .

Значение "наработки до откаэа" при<^^,₄ приниыаетоя на ноомативный орок службы станг.

Если четко выпаженное ©качение <****//* отсутствует» то ©а орок службы итаиг'принимается 24 иди. циклов (или 6 л т работы). Одновременно определяется оредний "параметр потока отказов" ва вое время аналиаиоуемого периода*

4*6*3. Аналогично таолице П.4» можно построить график (ом. пио. 4.1). Наносится линия стоимости штанг cZ+ в вави-оимостя от ппинимаемого срока службы штанг Т (Т-Т»2»3.».мдн.ц)• далее на базе статистических данных *<> (i)наносится ли-, ния паоходов на подземный ремонт С_А***._%

Значение величин по этим кпивым оумммруытоя и отроитоя ли** имя стоимости эксплуатации штанг Cjm* * по которой оппеделяет-оя минимум- Наработка при атом минимуме ппиниаается ва нормативный срок службы штанг.

4.6.4. Данные по тао»л. П.5 и П.4 сводятся в табл. П.5 о учетом расчетной формулы (4 4 Норма расхода штанг равна (для категории I)

Р

4.7. Потпебвость поедппиятия (объединения) в итангах будет гавна (для категопии I)

П-ЛкуР • f* Зь- /4*    = 72С4 _{ШТв в    го;}

Из пах ва текуяуд вамену необходимо

Р^?:    ?    i    *    г    "У' 4S-    ИТ* в    год

и на полиуо замену

/7_а *    AT'/JJT*    9#<$& вт. _ъ год#

4.6» Общая потребность предприятия (объединения) в штангах на планируешь год равна суш» потребностей по воем категориям окважин»

4.9» Потребность на ятакгя определенной иаоки оталя штанг и нк днаиетрн определяется в зависимости от группы оква-хин и конструкций колонн штанг.

5. РАСЧЕТ НОРУ ИСХОДА НАСОСНЫХ ШТАНГ НА ОБОРУДОВАНИЕ СКВАЫАН, ВВОДИМЫХ В ЭКСПЛУАТАЦИЮ ИЗ ДУРЕНИЯ» БЕЗДЕЙСТВИЯ И ПЕРЕВОДИМЫХ НА ГЛУБИННО-НАСОСНЫЙ СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ С ДРУГИХ СПОСОБОВ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Норма расхода измеряется в «туках на окважину. Расчет норм раохода «а планируемый год производятся на основании данных о количестве оборудуемых сквахян ■ средней глубине опуока «тактовых насосов по формуле (см. табл. П.6):

jy_{r л} £л_л > Ул-*л +У> *л

^    //•,+    ) • £    (в)

где    -    норма раохода штанг, it/qkb.s

t

У/    проектиоувмая средняя глубина подвеохи «тангового

насооа для сквахкн» вводимых из бурения» м$

Уд - средняя глубина опуока штангового насоса дли скважин» вводимых нз бездействия» mi 2*3 - средняя глубина опуока насоса для оквахня* переводимых на глубиннонасосный опоооб эксплуатацм о других способов эксплуатации» м>

Л * ^*1    -    количество скважин* вводимых соответственно из бу

рения» бездействия и переводимых на эксплуатация ятактовыми насосами)

✓

. - номинальная мина штанги» м.

Средня гдуоина спуска «тэнговых насосов оппеделкетоя кохо-дя из действующего папка втанг (в метпах) и количества окважяя» оборудованных шгангсвымп насосами» на конец отчетного года (дп|1СОенЦ1'.ооэянно г.с эксплуатационным объектам).

Охветствеьзшй исполнитель,с.н.с.    Далтон    В.У.

Зам.директора ВНИИ 'folUAMAAU^ — Маятов Р.П.

ЛИТЕРАТУРА

1.    А.Н. Адонин. Добыча нефти штанговыми насосами.

Ми "Недпа", Т979.

2.    А.С. Вирновокий. Теопия и практика гдубикнонаоооной добычи нефти. Труды ВНИИ. И.» выл. УП» 1971.

3.    Инструкция по окоплуатации насооных штанг. И.» "Нед-na", Т968.

4.    Я.А. Грувинов. Методика раочета штанговых колонн на выносливость. Баку» 1965.

5.    Справочная книга по добыче нефти. М«, "Недра*¹. 1974.

6.    Методические указания по разработке норм расхода на-оооных штанг и насосов глубинных штанговых на оборудование сквахин. М.« ВНИИОЭНГ, 1968.

7.    И.С. Степанова. Определение потерь напора в клапанах глубинного наоооа. Нефтепромысловое дело» 1969, Ч» I.

8.    Таблицы подбора констпукции колонны штанг. ЦНИЛ "Башнефть", 1969.

9.    Руководство к использованию "Поибора для расчетов штанивой глубинно-насосной эксплуатации", 1976.

РД 39 - 1-1Э9-Я0 отр 17

I. РАСЧЕТ И ПОДБОР КОНСТРУКЦИИ ШТАНГОВОЙ КСШОННЫ

1Л. Основными факторами, характеризующими условия работы насосных штанг» являются:

-    характер и величина нагоуэки» действующей на штанговую колонну|

-    величина напряжении» возникающих в оечениях колонны!

~ внешняя среда, в которой работают штанги.

Повторно переменная нагрузка о несимметричным циклом изменения требует раочета штанговой колонны но на отатическую» а на циклическую прочность.

Учитывая зтя соображения, напряжения в штангах определяют-* оя по "приведенному" напряжению:

Лю ¹ /

I

* _ //*%•'*-6 А -     ....    -

2

)    о

где: б,***- максимальное напряжение» кго/umS

са - амплитуда напряжения» кго/мм^.

Максимальная (/’^*) и минимальная (/%*,,*) нагрувка определяется по формулам А.С. Вирновокого C^J ^{йли по} уппощенн м фопмулам А.Н. Адониаа £~lJ. Полученная величина с,_¥* должна быть меньше или равна допуокаемому "приведенному¹¹ натяжению для итонг данной маоки стали CbJ.

Допускаемые ■приведенные¹¹ напряжения и область применения штанг приведены в табл. ПЛ.

Приводим расчет чонструкции итавговой колонны. Мспольвуем для этого упроченную фоомулу А.Н. Адонина,

Р»иГ -Pic    -    ЮС)

/00 (2)

где; - вео отолба жидкоотн высотой от динамичеокого уровня

до уотья скважин, кге» ^см - площадь сечения плунжера, м^|

/ - плотность откачиваемой жидкости, кг/м⁸» Ж - высота подъема жидкости', м»

PU - вео колонны штанг в жидкости, кге»

- вес колонны штанг в воздухе, кго» id, диаметры насоса и штанг, mmi ^ - число качаний в минуту!

Л - длина хода точки подвеса штанг, mi 1*i - удлинение штанг от веса столба жидкости» mi £ - модуль упругости для стали, равный 2,1 *10⁶ кго/ом²» /ш. - площадь сеченая птанг, мм^|

1 - глубина подвески штанг, м»

Бели расчет ведется для ступенчатой колонны, то вместо нудно брать

Ооновмой целью работы является ооздание л отрасли него-дичеокмх указаний по нормам расхода иаоосмых втааг на ооыоьа обоснованных данных параметров потоми отказов (обрывов) штанг по твхнмко-экоиоыичвсноыу критерию минимума ватрат на икопдуа-тацню штанг*

иаотояцая методика содержит способы и катоды нормировав ния расхода глубимнонаооомых штанг в различных колониях нх эксплуатации и экономических показателей о учетом нагрузок на штанга, а также конструирования штанговых колонн и оценки работы штанг.

Руководство предназначено для использования маучмо-иоове-довательокими, проектным! организациями и производственными объединениями, ооуцествляюдими проектирование и эксплуатацию штаигоъого насосного способа доомчи ме<рти.

||ри составлении методики использованы способы расчета штанговых колоны, разработанные А.И.Адонимым, А.С.Вирнотюким,

Я .А .Груз ивовым.

Работа выполнена коллективом авторов BttrlwuatpTb в составе: двлиыова Ь.У., Дергунова Ь.В.₉ Каплана Л'., Чубанова О.Ь., и АэНИЬЫнофть в составе: Алиева ш.п., Джабнр-Заде /.А., 11ир-вордш А .И.

где:    •••*    доли    ступеней* £,+£*+ •• +£*• 'J

f/ш), _е    - площади оечений штанг.

Кроме этого, в формулах (I) и (2) вмеото надо под-о ;влять

7    (5)

Припер: Насоо диаметром Д-52 мм опущон на штангах диаиет-dom T9 мм на глубину J г 1402 м на трубах диаметром 75 х 5*5* Высота подъема «идкоотш H-I375 м* длина хода -С — I*80 м* чиоло качаний в мин. & = 6,2* хидкооть - дегазированная ). ;фть плотноотью у⁷ - 900 кг/м⁸ (беэ корповионных признаков)

Рж °    0,000804 ' 900 * 1375 г IOOQkto

Л/, Т fig ш 2,11 • 1402 « 2960 кто (    -    вео    I м штанги в хидкооти)

г		IQOO 'ЦЯ2. . 0,236 „
		2.rio'6,2,8'*
. £ .	11,7	« о,8| а »*■/= г.зэтАог = зззд кго
*'А	11,7+2,84	(у*- вес штанги в воздухе)

IИХ г 2960*0.11    -    6,2    у    0,8*1,8-0,236^в3340*100з4482    кго

7 р    _

&»*л * 2960-0,011    6»2у0»8^,Т»8-О,236*3340    -    100    *    2425    кго

^ * 15ь8 кго/мм²*    *з.б    кго/м*.“

294    2    • 284

Jry * у 15,8 ^в 3.6 Я ?,5 кго/мм^

Следовательно. выбираем (см. табл. П.1) колонну штанг с маркой стали 20Н2М. Чиоло штанг 2: 175 вт. Следует г.оедусиот-

РУКОВОДЯЩЕЙ ДОКУМЕНТ МЕТОДОКА РАСЧЕТА НОРМ РАСХОДА ГЛУБИННСНАСОНЫХ ВГАНГ

Вводится впервые

Приказом Мияиотерогва нефтяной промышленности Ъ 460

от 26.09.80

Срок введения

о I5.II.60

I. ОБЩЕЕ П01СКЕШЕЯ

1.1.    Настоящая методика предназначена для определения норм раохода наоооных нтанг при штанговой гдубинно-наоооной эксплуатации при планировании и организации материально-технического снабжения» учета я контроля за экономичным расходованием наоооных отанг.

1.2.    Основой расчета и подбора колонны штанг является дебит добываемой жидкости» глубина опуска наоооа» а также параметры откачки (длина хода» число качаний» диаметр наоооа) и условия эксплуатации скважин.

1.3.    Конструкция ступенчатых штанговых колонн должны быть равнопрочными» при этом приведенные напряжения не должны превышать допустимого значения для данной марк* стали штанг и данных условий эксплуатации.

1.4.    Колонна должна иметь по возможности меньший вес о цельи снижения ивтаЛоемкоотк. штанговой установки.

1.5.    Пои расчетах штанговых колонн необходимо учитывать потеои хода плунаепа от растяжения штанг» а также определять

необходимую кесткооть колонны (в нижней ее части).

1.6.    В отупенчатых колоннах чиоло ступеней должно быть огпаничено (не более трех).

1.7.    Колонна штанг должна быть экономически рациональной| т.е. суммарные расходы на приобретение и эксплуатацию штанг должны быть минимальны.

1.8.    Определение орока службы штанг и норы раохода их при эксплуатации для конкретного нефтедобывающего предприятия (объединения) проводится на оонове статистических данных об обрывах штанг.

1.9.    Параметры надежности определяются по отатиотичеоким данным для однотипных колонн для каждой категории скважин (о примерно равными уоловияыи эксплуатации) в течение воего опока ол^жбы штанг. Для этого соответствующие службы предприятия (объединения) ведут полную и достоверную документацию о работе штанг» начиная оо дня их опуока в скважину и кончая описанием.

T.IO. Однотипными колоннами называются колонны 1итанг одинаковой конструкции (диаметра) одной и той же марки стали.

ВД 39-1-439-80 птр.5

2. КЛАССИФИКАЦИЯ УСЛОВИИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШТАНГ

2.1* Для анализа статистических данных по обрывам итанг необходимо огруплмровать оквахины о однотипны** колоннами штанг по одинаковым уоловиям эксплуатации.

2*2* Категория окьахнны может определяться по следующим признакам:

-    условный размер глубинного наоооа» mmi

-    глубина спуожа насоса* м*

-    кривизна отвода оквахины* град.*

-    коррозионная активность добываемой хндкооти

-    обводненность* £•

2*3* Одинаковым! условиями экоплуатацвв являотоя совпадения всех перечисленных признаков. Диапазон изменения каждого признака определяется по отепени его влияния на работу мтанг на основе отатнстичеокнх данных эксплуатации.

2.3.1.    Одной группой условного размера глубинного насооа следует считать кахдый условный размер (диаметр) наоооа по ОСТу 26-0? 1424-76-"Насосы скважинные штанговые"! однако разрешается группировать их на группы: 28. 32. 38. 43 мм * 55. 68.

82, 93 ми*.

2.3.2.    Одной группой глубины опуока насооа рекомендуется очитать ее среднюю глубину о диапазоном отклонения от вредней величины в пределах +20£.

2.3.3*. В одну группу по кривизне ствола сквахинм рекомендуется включать сквэепны с кривизной др 5° (вертикальные)! далее через каждые 5-10?

^условный размер (диаметп) глуоинного насооа в тексте может бчть роддчним в запас иное :• и от исходных документов.

Кривизне отвода окваживы определяется углом между прямой»

соединяющей точку забоя о точкой устья и вертикальной линией.

2.3.4.    Для скважин, не содержащих в продукции Н₂ S и С0₂» по* определении коррозионной активнооти рекомендуется иопользо-вагь диаграмму по обводненноотн и минерализации (например. А и Б по рио. П.З).

2.3.5.    Одной группой по обводненности рекомендуется считать диапазон ее изменения в 0 - 30} 30 - 70| 70 - IOC# (можно О - 30| 50 - 100£).

3. АНАЛИЗ ПОКАЗАТЕЛЕЙ НАДШОСТИ РАБОТЫ ЛАНГ

3.1.    Весь фонд пубиннонаоооных окважия распределяется по типам коюнн втанг в них (по I.IO) и по уоловиям эксплуатации (по 2.2).

Однотипяие колонны о равными уо/овиями эксплуатации определяется в одну категорию оквахкн для анализа.

3.2.    В общем случае в лроцеоое эксплуатации охвакнн некоторые ив признаков (п. 2.2) могут изменяться до появления отказа (обрыва) - колонна переходит иэ категория "С" в категорию

■J3«.

Такую скважину (колонну) следует (предварительно) исключить из отатяотнчеокого анализа.

Пос. пооведевия анализа по категориям (беэ иоключенны/ скважин) определяется средний по ним нормативный срок олухбы штанг* порядок определения которого описан нкже.

Воли исключенные окв: хины находились не ыенее 2/3 времени (наработки) от нормативного срока службы втанг без изменения признака* их рассматривают в соответствующей категории. При этом статистический анализ по смежным категориям "С" и "2" повторяется.и результаты соответствующим обоазом корректируются*

Пример. Имеется группа однотипных колонн категории "С^в в количестве 120. Через 3 млн. циклов в 4 скважинах произошло изменение одного признака* вследствие увеличения диаметпа насоса ^с на ^2 - скважина пвоешда в категорию *Ъ ^в* а еще через 4 млн. циклов,.по той же причине 6 скважин песешли в ту же категорию. В категории ".3 " панее было 2С5 колонн. Предварительный

статистический анализ ло двум категориям, иоходя на количеств колонн 120-(4*6) * ПО (катег. "С^-) и 205 (категория *J) ") локааал, что колонну следует омонить черва 20 млн. циклов. Так как максимальный орок перехода колонн И8 одной категории в другую (7 млн. циклов) меньие, чем вдвое* расчетного срока омены колонн (20 ш-н. циклов), то переае_мшмв 10 кодона (4+6) иа категории “С" в "3" должны быть полностью отнеоены к последней. При повторном анализе в категории ^аЛ^ш должно быть 205+10*215 колонн.

Повторный аналиэ по категории "С"» очевидно, не производится. ВтипиИ вариант пасчета (равнозначный с первым) заключа-етоя в том» что независимо от перехода группы скважин из категории "С* в категория ^UJ)" раочет по первой производится по первоначальному чиолу колонн: категория    "С"    -    120    колонн!

категория    -    205    колонн.

Раочет производится после соответствующего отатиотичеокого анализа, а именно в данном лонмепе по откорректированным количествам колонн:

категория    "С"    -    ПО    колонн»

категория    "iУ’    -    215    колонн.

3.3.    По иыеювюйоя документации для данной категории анализа (не менее 25 отказов иди 5-6 лет эксплуатации) ооставляетоя таблица или отроится график ’•параметр потока отказов - нара-бог а*. Исходные данные этого графика (чиоло окважин и чис..о отказов) внооятоя в таол. П.4.

3.4.    Наработку штанг до отказа неооходимо определять в млн. циклах работы. При отсутствии данных о среднем числе хо-

дов (за пооведшее время) для этой группы анализа ва 1 млн. циклов рекомендуется принимать X квартал года работы итанг (из расчета - 8 кач/мин.).

3-5* Параметр потока отказов ■ tUi) " можно определять как отноиенне числа отказов однотипных колонн Ч но воему фонгу колонн ■ Л ^и, взятых в данный момент времени для анализа по рассматриваемой категории оквахин за единицу времени * At ⁹ (I млн. циклов* квартал)

(D

Пои этом число отковавших итанг будет равно

/I a    л    Л    (*)

Общая оумма отказавших колонн будет равна (по объединению)

Jt*i •£*>(+)£ ч ^л*,    (J)

—ч

где:    l) - число категории.

Типичный график для условий Бавкирии показан ва рио. 2. Анализ указанного графика показывает* что наблюдаются трн периода эксплуатации итанг: I) приработка* 2) ноомальная эксплуатация. ?) наступление усталости (кооровионной). Из графика оле-дует. что предельным состоянием работоспособности итанг следует считать наступление усталости, когда число отказов начинает резко возрастать.

Дальнейшая эксплуатация такой колонны штанг отановитоя эко

номически нецелесс-сопазнсй г она подлежит списанию