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:
- Резонансные колебания, при которых крутящий момент внезапно меняет знак.
- «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:
- Коэффициент наполнения (во время всасывания) ≠ коэффициент подачи (на поверхности).
- 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
- Остановить насос и отключить питание;
- Измерить глубину свободного падения колонны штанг (эхолотом или глубиномером);
- Использовать устройство для отворота насосных штанг (гидроключ или «отвёртку») для захвата верхней штанги и её выкручивания;
- 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