Метою дисертаційної роботи є вдосконалення методів оцінки довговічності колони насосних штанг з урахуванням впливу суттєвих експлуатаційних факторів. Для досягнення цієї мети сформульовані наступні задачі: - Здійснити статистичний аналіз аварійності елементів КНШ і визначити вплив експлуатаційних факторів на їх довговічність. - Розробити методику аналітичного розрахунку напружень і зусилля притискання КНШ до стінки насосно-компресорних труб (НКТ) на викривлених ділянках - Удосконалити засоби для вимірювання зусиль у верхній частині штангової колони. - Провести експериментальні дослідження з оцінки навантаженості КНШ в експлуатаційних умовах та розробити розрахунково-експериментальний метод раціонального вибору довжини ходу та числа качань верстата-качалки. - Удосконалити розрахункові методики оцінки навантаженості КНШ. - Розробити методику прогнозування довговічності КНШ в конкретних умовах експлуатації. ЗМІСТ ВСТУП 5 1. СТАН ПРОБЛЕМИ ТА ВИБІР НАПРЯМКУ 11 ДОСЛІДЖЕННЯ 1. 1. Експлуатаційні фактори аварійності колони насосних 13 штанг 1. 2. Навантаження, що діють на штангову колону, та методи 26 їх розрахунку 1. 3. Основні фактори корозійної втоми насосних штанг 34 1. 4. Шляхи підвищення довговічності НШ під час їх 39 експлуатації 1. 5. Методи розрахунку довговічності та залишкового 44 ресурсу КНШ 2. МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ 49 ДОСЛІДЖЕНЬ НАВАНТАЖЕНОСТІ ТА ДОВГОВІЧНОСТІ НАСОСНИХ ШТАНГ 2. 1. Методика експериментальних досліджень 49 навантаженості КНШ в експлуатаційних умовах 2. 1. 1. Обґрунтування методу експериментального визначення 49 навантаженості штангової колони 2. 1. 2. Розробка вдосконаленої конструкції гідравлічного 56 динамографа 2. 2. Методика експериментальних досліджень корозійно- 64 втомної довговічності НШ 2. 3. Методика фрикційних корозійно-втомних досліджень 66 насосних штанг Висновки до розділу 2 69 3. ТЕОРЕТИЧНІ ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ 70 ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ФАКТОРІВ НА ДОВГОВІЧНІСТЬ НАСОСНИХ ШТАНГ 3. 1. Вплив параметрів газорідинної суміші на 70 навантажування КНШ 3. 2. Визначення сил та напружень в насосних штангах на 77 викривленій ділянці свердловини 3. 3. Вплив параметрів навантажування КНШ на її 84 довговічність 3. 3. 1. Моделювання накопичення втомних пошкоджень при 84 випадковому навантажуванні 3. 3. 2. Врахування напружень низького рівня при розрахунках 91 довговічності КНШ 3. 3. 3. Оцінка впливу параметрів двочастотного процесу 98 навантажування на довговічність деталей машин 3. 4. Розроблення удосконаленої методики прогнозування 109 довговічності та залишкового ресурсу НШ в типових умовах експлуатації Висновки до розділу 3 118 4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ 120 НАВАНТАЖЕНОСТІ ТА ДОВГОВІЧНОСТІ НШ 4. 1. Оцінка навантаженості КНШ в експлуатаційних умовах 120 4. 2. Вдосконалена методика обробки результатів 125 вимірювань 4. 3. Визначення довговічності та залишкового ресурсу НШ 132 4. 3. 1. Визначення залишкового ресурсу насосних штанг в 132 типових умовах експлуатації 4. 3. 2. Дослідження впливу тертя НШ по НКТ на їх 138 довговічність 4. 4. Прогнозування довговічності НШ з урахуванням 144 експлуатаційної навантаженості Висновки до розділу 4 150 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 153 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 155 ДОДАТКИ 170