Причины отворотов штанг на скважинах

Разбираемся, что заставляет штангу «отвернуться» и как остановить подземный «саботаж»

Отворот штанг — это аварийное развинчивание резьбовых соединений в колонне штангового глубинного насоса (ШГН). Это явление приводит к падению всей колонны штанг в ствол скважины, внезапному прекращению добычи и к дорогостоящему ремонту. Ниже приведён подробный разбор основных причин, механизмов возникновения и профилактических мер.

Механические причины

Кривизна и трение о стенки НКТ

Кривизна ствола скважины — главный фактор появления дополнительных боковых нагрузок. При работе насоса колонна штанг совершает возвратно-поступательные движения и постоянно трётся о колонну НКТ. В местах изгиба возникает:

  • Истирание резьбовых соединений;
  • Накопление асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО), усиливающих трение;
  • Повышенный изгибающий момент, приводящий к «раскручиванию» муфт.

Динамические перегрузки

Резкие изменения скорости ходового вала на поверхности или неправильная настройка балансировки вызывают:

  1. Резонансные колебания, при которых крутящий момент внезапно меняет знак.
  2. «Ударные» усилия (водяные молоты), которые передаются по колонне штанг и могут развинтить муфты.

Отложение солей и АСПО

Солевые отложения и АСПО приводят к:

  • Уменьшению внутреннего диаметра НКТ и повышенному трению;
  • Приклиниванию плунжера в цилиндре, что вызывает резкий рост тяги и перекручивание соединений.

Конструктивные и эксплуатационные причины

Недостаточный натяг в резьбовых соединениях

Муфты и штанги заводятся вручную или с помощью гидроключа. Если:

  • Натяг меньше расчётного, — соединение самопроизвольно отворачивается;
  • Натяг чрезмерный, — возникают микротрещины и раннее изнашивание.

Газонасыщение эластомера статора

Винтовые штанговые насосы с эластичным статором могут столкнуться с:

насыщением эластомера газами → разбуханием стенок → заклиниванием ротора → разрушением штанги или полированного штока.

Горизонтальное и направленное бурение

В горизонтальных или наклонных скважинах:

  • Увеличивается площадь контакта штанги со стволом;
  • Возникает «эффект прижатия» к своду скважины, особенно при диаметре более 500 мм;
  • Растёт вероятность транспортирования бурового шлама на подъёмных участках, где он может оседать и блокировать движение штанги.

Коэффициент наполнения и его влияние

В скважинных условиях нефть насыщена газом и занимает больший объём, чем на поверхности. Поэтому:

  1. Коэффициент наполнения (во время всасывания) ≠ коэффициент подачи (на поверхности).
  2. Недостаточное заполнение камеры насоса вызывает гидроударные» усилия в обратном ходе, которые могут «открутить» муфты.

Признаки надвигающегося отворота

  • Аномальное падение динамического уровня жидкости;
  • Нестабильный ток потребления электродвигателя;
  • Появление «рывков» и вибраций на ходовом валу;
  • Увеличение времени простоя насоса при работе в автоматическом режиме.

Профилактические мероприятия

Контроль геометрии скважины

  • Регулярные калибровочные прогоны с геофизическими измерительными приборами (ГИС);
  • Использование центраторов и стабилизаторов на штангах в кривых участках.

Правильная затяжка резьбовых соединений

  • Применение динамометрических ключей и таблиц натягов;
  • Использование антифрикционных смазок с добавками меди или графита для снижения коррозии.

Удаление АСПО и солей

  • Химическая обработка: растворы растворителей парафинов и ингибиторов солеотложения;
  • Механическая очистка: скребковые насосы или ультразвуковые генераторы.

Мониторинг и диагностика

  • Экспресс-диагностика по кривым нагрузки: анализ кардиограмм динамографа для обнаружения «скачков» крутящего момента;
  • Установка датчиков вибрации и крутящего момента на наземном агрегате для раннего выявления начала отворота.

Что делать при возникновении отворота

  1. Остановить насос и отключить питание;
  2. Измерить глубину свободного падения колонны штанг (эхолотом или глубиномером);
  3. Использовать устройство для отворота насосных штанг (гидроключ или «отвёртку») для захвата верхней штанги и её выкручивания;
  4. Если штанга оборвалась ниже муфты, провести рыболовно-обсадные работы с использованием оверсhot-лайна или клешней-трипперов.

Отвороты штанг — многофакторное явление. Ключ к его предотвращению — комплексный подход: точная геометрия скважины, правильная эксплуатация, регулярный контроль и своевременная очистка от отложений. Применение современных средств диагностики позволяет в 70–80 % случаев предотвращать аварию на ранней стадии.


05 апреля 2026