Актуальность. На 05 апреля 2026 г. доля скважин с штанговыми глубинными насосами (ШГН)‚ находящихся в простое из-за отвора-то-обрыва колонны штанг‚ остаётся одной из самых болевых точек нефтедобывающих компаний. По данным Технической библиотеки Neftegaz.RU‚ только 9 % ремонтов приходится на обрывы‚ но 7 % – на отвороты‚ и каждый такой случай ведёт к простою скважины в среднем на 7–15 суток. Ниже разберёмся‚ что стоит за этим явлением и как сократить потери.
Что такое отворот штанг и почему он критичен
Отворот штанг – это раскручивание резьбовых соединений колонны насосных штанг под действием крутящего момента‚ возникающего при циклическом‚ переменном и пространственном профиле нагрузок. В отличие от внезапного обрыва‚ отворот развивается постепенно‚ но результат один и тот же: потеря герметичности циркуляции жидкости‚ остановка насоса и необходимость ПРС (подземного ремонта скважин).
Экономические потери
- Прямые: стоимость подъёма/спуска‚ рихтовки или замены штанг‚ ремонт УШГН.
- Косвенные: недобор нефти‚ рост удельных эксплуатационных расходов‚ срыв планов по добыче.
Причины отвора-обрыва: комплекс факторов
Геометрия скважины
При горизонтальном и направленном бурении участки ствола с углом подъёма более 60° создают точки контакта штанг с обсадной колонной. Это вызывает:
- возникновение крутящего момента из-за пространственного профиля скважины (данные РУ190606U1);
- появление несоосности в вертикальной плоскости‚ если диаметр скважины превышает 500 мм (Альбрехт).
Эксплуатационные факторы
- Свободный газ в цилиндре насоса. Газовые подушки уменьшают гидравлический демпфер‚ усиливая резонансные колебания штанг.
- Оседание бурового шлама и механических примесей. Частицы изнашивают резьбу‚ снижают коэффициент трения и способствуют заклиниванию ротора в статоре (Bulletin TPU‚ 2018).
- Несоосность УШГН. Отклонение оси станка-качалки от оси ствола >2 мм приводит к циклическому изгибу штанги и дополнительному крутящему моменту.
Конструктивные и технологические огрехи
- Смешение в колонне новых и старых штанг разных производителей (Forward‚ 2022).
- Отсутствие противоотворотных муфт или их неисправность.
- Нарушение момента затяжки резьбовых соединений при спуске.
Диагностика: как выявить проблему до аварии
Динамограмма – основной инструмент оперативной диагностики. По её форме можно определить:
- Резкие скачки нагрузки – предвестник отвора.
- Смещение «нулевой» линии – указывает на начало закручивания колонны.
- Двухпетлевая динамограмма – сигнал полного отвора или обрыва (данные 2016 г.).
Экспресс-технологии
- Акустическая рефлектометрия: фиксирует изменение частоты собственных колебаний на участке раскручивания.
- Инклинометрия: позволяет точно определить место контакта штанги со стволом.
Методы предупреждения отвора-обрыва
Инженерные решения
- Роликовые штанги: снижают трение о стенку скважины‚ выравнивают нагрузку.
- Компенсаторы крутящего момента: опыт СНГДУ-1 показал 100 % отсутствие остановок по отвороту с 2000 г.
- Уменьшенное вредное пространство насоса для снижения газовой подушки.
Технологические мероприятия
- Контроль момента затяжки: использование динамометрических ключей‚ соблюдение ГОСТ 13877-2016.
- Однотипность оборудования: не допускать смешение штанг разных заводов.
- Повышение уровня погружения насоса минимум на 50 м ниже динамического уровня жидкости для вытеснения свободного газа.
Оптимизация режима эксплуатации
Расчёт оптимального хода плунжера и частоты качаний позволяет выйти на безрезонансный режим‚ снижая переменные нагрузки на штанги.
Кейсы и цифры
- НП4К1179 СКВ 27200: после установки компенсаторов крутящего момента простой по отвороту снизился с 12 до 0 случаев/год.
- Куст СНГДУ-1: экономия от предотвращенных простоев – ≈ 48 млн руб. за 25 лет (учёт средней добычи 8 т/сут.‚ цена Urals 70 $/барр).
Отворот штанг – не «неизбежное зло»‚ а управляемый риск. Комплексный подход включает:
- Обязательную динамометрию каждую смену.
- Внедрение противоотворотных муфт и роликовых штанг на скважинах с углом отклонения >45°.
- Единый стандарт на штанги и резьбовые соединения по всему фонду.
- Обучение бригад ПРС контролю момента затяжки и использованию инклинометрии.
Такой набор мер позволяет снизить простой фонда по отвороту до <1 %‚ что эквивалентно дополнительной добыче десятков тысяч тонн нефти ежегодно.