ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ЦЕНТРУВАННЯ ВЕРСТАТА-КАЧАЛКИ НА СТАН УСТЬОВОГО САЛЬНИКА

Анотація

Більшість нафтових свердловин в Україні експлуатується штанговими насосними установками. Під час їх роботи спостерігаються прискорений вихід з ладу свердловинних устьових сальників, а саме, внаслідок нерівномірного зносу їх ущілювальних елементів. На це значно впливає неспіввісність осі головки балансира верстата-качалки із віссю свердловини, що стає причиною виникнення радіальних зусиль. У результаті відбувається скорочення терміну експлуатації елементів устьового сальника, втрата герметичності свердловини та підвищення  екологічних ризиків, пов’язаних з видобутком продукції свердловини. У статті проаналізовано  конструкції свердловинних устьових сальників, умови їх роботи, недоліки та вплив неспіввісності осі головки балансира верстата-качалки із віссю свердловини на роботу їх ущільнень. Встановлено, що для устьових сальників на термін їх експлуатації також негативно впливають вода та механічні домішки, які знаходяться у продукції свердловини. Для аналізу роботи полірованого штока та елементів устьового сальника розроблена його твердотільна тривимірна модель. Обґрунтування навантажень на шток та устьовий сальник здійснено, виходячи з аналітичних розрахунків проведених для верстата-качалки СК-10. Імітаційне моделювання виконано в програмі Ansys Workbench з урахуванням матеріалів елементів свердловинного устьового сальника та полірованого штока, схем навантаження при їх робот, тощо. Результати показали, що максимальне напруження в ущільнюючих елементах сальника досягали 4 МПа, а максимальне напруження у вкладці сальника – 42 МПа. У результатів проведених досліджень виявлено, що навіть невелика неспіввісність (1,2 мм) викликає перерозподіл контактних напружень між полірованим штоком та ущільнюючими елементами устьового сальника, прискорюючи їх знос, та, як наслідок, скорочення терміну їх служби. Для підвищення терміну експлуатації устьового сальника та полірованого штока важливо зосередитися на центруванні верстата-качалки, а також в подальшому дослідити вплив ґрунту, фундаменту і кліматичних умов на зміщення верстата-качалки відносно свердловини та порушення центрування.