Аналіз та вдосконалення конструкції безрізьбового з’єднання насосних штанг

Анотація

Згідно промислових даних відбуваються численні відмови свердловинного обладнання штангових свердловинних насосних установок, особливо колон насосних штанг. Вони зазнають корозії, зношування та дії змінних навантажень. Напружено-деформований стан елементів різьбового з’єднання визначається характером розподілу навантажень по витках різьби, який є нерівномірним і залежить від багатьох чинників. Зважаючи на це, розроблення нових конструкцій з’єднань насосних штанг і заходів з метою підвищення ефективності експлуатації та їх дослідження є актуальним завданням, що потребує вирішення. Окрім різьбових з’єднань насосних штанг існував ряд конструкцій безрізьбових, які не використовувались на промислах, проте пройшли певні випробовування. У статті наведено ці конструкції з’єднань та розглянуто їх переваги і недоліки порівняно із стандартними різьбовими з’єднаннями. Імітаційне моделювання стандартного з’єднання насосних штанг дало змогу дослідити його напружено-деформований стан та визначити небезпечні зони (концентратори напружень). Досліджено напружено-деформований стан безрізьбового з’єднання насосних штанг, вдосконалено конструкцію цього з’єднання та встановлено, що порівняно із стандартним різьбовим з’єднанням насосних штанг досліджуване має певні переваги. Встановлено, що із збільшенням кількості виступів і впадин в безрізьбовому з’єднанні зменшуються напруження, що концентруються в небезпечних перерізах і по площинах контакту. Виконання площин контакту опуклої форми також дозволяє зменшити напруження, особливо біля поверхні з’єднання. З результатів дослідження випливає, що напруження, які виникають у безрізьбовому з’єднанні насосних штанг, є меншими порівняно з напруженнями, що виникають в з’єднанні стандартної насосної штанги і муфти. Хоча різниця між цими напруженнями є незначною, слід провести коригування геометричних параметрів безрізьбового з’єднання насосних штанг, що дасть змогу зменшити цим самим максимальні напруження.