Насосні штанги є складовою одиницею свердловинного обладнання штангових свердловинних насосних установок і використовуються для передачі зворотно-поступального руху від верстата-качалки до плунжера заглибного насоса. Насосні штанги експлуатуються в складних умовах знакозмінних навантажень розтягу/стискання, згину, тертя до внутрішньої поверхні колони насосно-компресорних труб, впливу корозійно-активного середовища, формування асфальто-смоло-парафінових відкладів. З метою підвищення ресурсу колони насосних штанг пропонується замість сталевих використовувати штанги з полімерно-композиційних матеріалів (склопластиковий, вуглепластиковий, гібридний стрижень з двома сталевими головками). Застосування гібридних насосних штанг дає чимало економічних й експлуатаційних переваг в порівнянні зі сталевими та склопластиковими штангами Із збільшенням глибини спуску колони насосних штанг зростає навантаження на штангу, аотже, і на з’єднання сталевої головки із полімерно-композиційним стрижнем. Вплив пружних характеристик матеріалу гібридного стрижня (параметра ортотропії, параметра зсувної податливості, величини зчеплення) та особливостей контактної взаємодії його зі сталевою головкою на величину та розподіл тиску і, як наслідок цього, на міцність та працездатність розглянутого конструктивного з'єднання, має практичний інтерес при проєктуванні з’єднання. Ставиться задача підвищення міцності з’єднання гібридної насосної штанги та його надійності. В роботі за-пропоновано використання скінченно-елементного аналізу в програмному середовищі SolidWorks методом кінцевих елементів при проєктуванні оптимальної конструкції з’єднання сталевої головки з композиційним тілом гібридної насосної штанги. На основі проведеного аналізу пропонується до застосування конструкція з’єднання з циліндричною частиною сталевої головки змінної товщини, з прорізами у цій циліндричній частині у вигляді пелюсток та виконання галтелі на виході з контакту головки та стрижня штанги
Отримано 11.05.2022
Доопрацьовано 28.09.2022
Прийнято 28.11.2022
[1] Yvanovskyi V. N., Daryshchev V. Y., Sabyrov A. A., Kashtanov V. S., Pekyn S.S. Oborudovanye dlia dobuchy nefty y haza: V 2 ch. M: «Neft i haz», RHU nefti i haza im. I.M. Hubkyna, 2002. Ch. 1. 768 p. [in Russian]
[2] HOST 31825-2012. Shtanhy nasosnue, shtoky ustevue y muftu k nym. Tekhnycheskye uslovyia. [in Russian]
[3] Kopei I.B. Otsinka, prohnozuvannia ta pidvyshchennia nadiinosti obladnannia shtanhovykh sverdlovynnykh nasosnykh ustanovok. Rukopys. Dys. kand. tekhn. nauk: 05.05.12, m. Ivano-Frankivsk, 2020. [in Ukrainian]
[4] API Spec 11B: Specification for Sucker Rods, Polished Rods and Liners, Couplings, Sinker Bars, Polished Rod Clamps, Stuffing Boxes, and Pumping Tees.
[5] HOST R 51161-98 Shtanhy nasosnue stekloplastykovue. Tekhnycheskye uslovyia. [in Russian]
[6] TU U 29.5-13741713-002:2006. Shtanhy nasosni metaloplastykovi. Tekhnichni umovy. Vved. 19.04.2007. Bez obmezhennia terminu dii. Ivano-Frankivsk, 2006. [in Russian]
[7] Iui Shuanzhui. Pidvyshchennia pratsezd tnosti nasosnykh shtanh z polimernykh kompozytnykh materialiv. Rukopys. Dys. kand. tekhn. nauk: 05.05.12, Ivano-Frankivsk, 2018. [in Ukrainian]
[8] Kopei B. V., Kopei V. B. Kopei I. B. Nasosni shtanhy sverdlovynnykh ustanovok dlia vydobuvannia nafty. Monohrafiia. Ivano-Frankivsk: IFNTUNH, 2009. 406 p. [in Ukrainian]
[9] Nasosni shtanhy ta truby z polimernykh kompozytiv: proektuvannia, rozrakhunok, ta vyprobuvannia [Tekst] / B. V. Kopei [ta in.] ; Instytut prykladnykh problem mekhaniky i matematyky im. Ya.S.Pidstryhacha NAN Ukrainy, Ivano-Frankivskyi natsionalnyi tekhnichnyi un-t nafty i hazu. L.: [b.v.], 2003. 352 p.: rys. Bibliohr.: p. 349-350. - ISBN 966-02-3071-0 [in Ukrainian]
[10] Patent Ukrainy No 35751A Sposib ziednannia stalnoi holovky z polimernym kompozytsiinym tilom hlybynno-nasosnoi shtanhy / Kopei B.V., Kopei V.B., Kopei I.B. Zaiavl. No 98042004 vid 22.04.98. [in Ukrainian]
[11] Patent Ukrainy № 35781A Sposib skladannia vuzla kriplennia polimernoho sterzhnia / Kindrachuk S.B., Kopei B.V., Popovych O.M. Zaiavl. No 98084478 vid 18.08.98. Biul. No 3, 16.04.01. [in Ukrainian]
[12] Patent Ukrainy № 50094A. Ziednannia stalnoi holovky z polimerno-kompozytsiinym tilom nasosnoi shtanhy / Kryzhanivskyi Ye.I., Kopei B.V., Steliha I.I., Kopei V.B. Zaiavl. No 200107 5462 vid 31.07.01. Biul. No 10, 15.10.02. [in Ukrainian]
[13] Patent Ukrainy № 50093A. Ziednannia holovky nasosnoi shtanhy z skloplastykovym tilom / Kopei B.V., Steliha I.I., Kopei V.B., Petryna Yu.D. Zaiavl. No 2001075460 vid 31.07.01. Biul. No 10, 15.10.02. [in Ukrainian]
[14] Shcherbyna N.M. Metody rozviazuvannia kontaktnykh zadach dlia pruzhnykh anizotropnykh sharuvatykh tsylindrychnykh obolochok. Prepr. NAN Ukrainy. In-t prykl. problem mekhaniky i matematyky im. Ya.S.Pidstryhacha, No 7, 1994. 58 p. [in Ukrainian]
[15] Pelekh B.L., Sukhorolskyi M.A. Kontaktnue zadachy teoryy upruhykh anyzotropnukh obolochek. K.: Nauk. dumka, 1980. 216 p. [in Russian]
[16] Hryholiuk Z.Y., Tolkachev V.M. Kontaktnue zadachy teoryy plastyn y obolochek. M.: Mashynostroenye, 1980. 416 p. [in Russian]
[17] Pelekh B.L., Maksymu A.V., Shcherbyna N.N. Kontaktnaia zhestkost sloystukh tsylyndrycheskykh obolochek. Matrychnui metod reshenyia kontaktnykh zadach dlia mnohosloinykh obolochek. Mekhanyka kompozytnukh materyalov. 1986. No 2. P. 276-280. [in Russian]
[18] Popov H.Ia., Tolkachev V.M. Problema kontakta tel s tonkostennumy elementamy. Yzv. AN SSSR. Mekhanyka tverdoho tela. 1980. No 4. P. 192-206. [in Russian]
[19] Doslidzhennia kontaktnykh napruzhen u ziednanni stalevoi holovky z skloplastykovoiu shtanhoiu / Kopei B. V., Maksymuk O. V., Shcherbyna N. M., Kopei I. B. Rozvidka ta rozrobka naftovykh i hazovykh rodovyshch. 1996. No 33. P. 166-178. [in Ukrainian]
[20] Development of steel head joints with fiberglass sucker rod on the base of contact stresses investigation / Kopey B. V., Kopey I. B., Maksymuk A. V., Shcherbyna N. M. VTT SYMPOSIUM : Proceedings of Int. Symp. Fatigue Design 1998. (Espoo, Finland. 26-29 May 1998). 1998. 182. Vol. II. P. 603-612. ISSN 0357-9387.