۱. تعریف و اصول پمپ لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی:
پمپ لوله رابط برنامه‌نویسی کاربردیلوله پمپ به انتهای پایینی لوله متصل است و میله مکنده، پیستون را به جلو و عقب می‌راند تا مکش و تخلیه انجام شود. در مقایسه با پمپ‌های اینسرت (که در آنها لوله پمپ و پیستون می‌توانند به صورت یک واحد واحد کشیده و جمع شوند)، پمپ‌های لوله رابط برنامه‌نویسی کاربردی لوله‌های ضخیم‌تری دارند، در برابر فشار مقاوم‌تر هستند و در برابر سایش مقاوم‌ترند. با این حال، این به قیمت نیاز به کشیدن لوله برای تعمیر و نگهداری تمام می‌شود که باعث می‌شود دسترسی به آنها کمتر شود.
تفاوت بین پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی و پمپ‌های میله‌ای مکنده سنتی:
موقعیت ساختاری: بدنه پمپ به لوله (پمپ لوله رابط برنامه‌نویسی کاربردی) ثابت شده است در حالی که بدنه پمپ با میله (پمپ داخلی) کشیده و جمع می‌شود.
ظرفیت فشار و استحکام:پمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردیمقاومت فشاری بالاتری ارائه می‌دهند و در چاه‌های پرفشار و عمیق پایدارتر هستند.
استراتژی نگهداری و تعمیرات:پمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردیهزینه‌های نگهداری نسبتاً بالاتری دارند اما چرخه‌های نگهداری طولانی‌تری دارند.
۲. مکانیسم‌های شوک مایع و تداخل گاز:
شوک مایع: جریان متناوب گاز-مایع/اسلاگ وارد محفظه پمپ می‌شود. اثرات ترکیبی باز و بسته شدن آنی شیر و اینرسی سیال باعث ایجاد جهش‌های فشار می‌شود که بر اجزای شیر و سطوح اتصال پیستون-بشکه تأثیر می‌گذارد و باعث سایش زودرس، خرابی و از کارافتادگی می‌شود.
تداخل گاز/قفل گاز: جی ال آر بالا در ورودی پمپ باعث هوادهی در محفظه پمپ می‌شود و منجر به فشرده‌سازی به جای جابجایی می‌شود که منجر به یک ضربه بدون مایع و کاهش قابل توجه راندمان پمپ می‌شود.
تأثیر برپمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردی:در چاه‌های عمیق، فشارهای بالا و کاربردهای جی ال آر بالا، عدم رسیدگی به شوک گاز/مایع می‌تواند به راحتی منجر به شوک شیر، کرنش پیستون، نوسانات راندمان و خاموش شدن مکرر پمپ شود.
۳. اصول عملکرد و طراحی پمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردی:
لوله با دیواره ضخیم + فواصل دقیق: حفظ تمرکز و آب‌بندی تحت فشار بالا، نشتی را کاهش می‌دهد.
نصب ثابت: بدنه با میله حرکت رفت و برگشتی ندارد، که منجر به استحکام ساختاری بالا و مقاومت بهبود یافته در برابر سایش ناهموار می‌شود. تطبیق منیفولد شیر: ویژگی‌های باز و بسته شدن، مواد و اجزای الاستیک شیرهای ایستگاه/تراول با محیط ضربه تطبیق داده می‌شوند.
ساختار بافر اختیاری: در شرایط افزایش شدید ولتاژ، می‌توان یک محفظه بافر یا عنصر تنظیم‌کننده فشار برای کاهش گرادیان فشار اضافه کرد.
جنس و سطح: مقاوم در برابر خوردگی (H₂S/شرکت₂)، مقاوم در برابر سایش (حاوی شن) و مقاوم در برابر دما (چاه با دمای بالا) - همراه با عملیات سطحی (مانند سخت‌کاری/آبکاری) برای افزایش عمر مفید.
۴. محاسبه انتخاب پمپ لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردی:
هدف: با توجه به Q_target (تولید هدف)، قطر پمپ D، ضربه S، نرخ ضربه اس پی ام و راندمان حجمی η_vol را مطابقت دهید.
فرمول تخمین جابجایی و تولید (امپریال)
جابجایی در هر ضربه (بشکه/استراکچر):
V_str = (π · D² / 4) · (S / (231 × 42))
که در آن D و S بر حسب اینچ هستند؛ ۲۳۱ اینچ مکعب = ۱ گالن، ۴۲ گالن = ۱ بشکه
تولید روزانه (بشکه در روز):
Q ≈ V_str · اس پی ام · 1440 · η_vol
راندمان حجمی ηvol:
جی ال آر بالا: ηvol↓، که نیاز به اضافه کردن جداکننده هوا/گاز یا اصلاح استراتژی شیر دارد.
ویسکوزیته بالا/مقدار زیاد شن: افزایش هیسترزیس و نشتی سوپاپ، ηvol↓.
سایش خارج از مرکز/هم‌مرکزی ضعیف: افزایش لقی منجر به نشتی می‌شود، ηvol↓.
نکات کلیدی برای انتخاب قطر پمپ لوله رابط برنامه‌نویسی کاربردی:
اولویت‌بندی تولید: قطر کوچک پمپ + نرخ ضربه بالا/ضربه طولانی در مقابل قطر بزرگ پمپ + نرخ ضربه پایین. مقایسه جامعی از بار میله، سایش و مصرف انرژی مورد نیاز است. تناسب لوله: قطر داخلی/خارجی لوله را با قطر خارجی پمپ مطابقت دهید، با در نظر گرفتن فرآیند بلند کردن/پایین آوردن و فضای موجود برای ساختار کنترل شن.
دینامیک: فرکانس ضربه و میزان ضربه بر رزونانس رشته میله و عمر خستگی آن تأثیر می‌گذارد. توصیه می‌شود فرکانس ضربه را همراه با یک درایو فرکانس متغیر (وی اف دی) بهینه کنید.
۵. محدودیت‌های عملیاتی و حالت‌های خرابی رایج پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی:
ضربه سوپاپ/افزایش ناگهانی مایع: با فرسایش نشیمنگاه سوپاپ، آسیب صفحه سوپاپ و جهش/اعوجاج در نمودار توان مشخص می‌شود.
قفل گاز/باد کردن ناکافی: پر شدن کم پمپ، که منجر به نمودار قدرت ضعیف و نوسانات قابل توجه تولید می‌شود.
سایش و کرنش خارج از مرکز: انحراف چاه، سایش خارج از مرکز و ذرات شن باعث ایجاد خراش‌های طولی روی بدنه پیستون/پمپ شده و نشتی را افزایش می‌دهند.
چسبندگی شن و ماسه: شن و ماسه دریچه شیر یا فاصله اتصالات را مسدود می‌کند و باعث چسبندگی پمپ/خرابی متناوب می‌شود.
خوردگی و ترک خوردگی ناشی از تنش: یون‌های H₂S/شرکت₂ + کلرید + محیط‌های با تنش بالا نیاز به مواد هماهنگ و استراتژی‌های ضد خوردگی دارند.
مواد پمپ لوله رابط برنامه‌نویسی کاربردی/اقدامات متقابل ساختاری:
میزان شن و ماسه: شیرهای سخت، بافرهای تنظیم کننده جریان، تنظیم منطقی جریان ورودی و صفحات کنترل شن و ماسه/بسته‌های شن.
خوردگی: آلیاژها/آبکاری‌های مقاوم در برابر خوردگی و بازدارنده‌های خوردگی؛ آب‌بندها باید از مواد مقاوم در برابر حرارت و اسید ساخته شوند.
سایش خارج از مرکز: متمرکزکننده‌ها/کاهش‌دهنده‌های اصطکاک، راهنماهای بهبود یافته و فرکانس ضربه بهینه شده برای کاهش بارهای جانبی روی رشته میله.
۶. ادغام پمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردی با راهکارهای پیشگیری از شوک گاز/مایع:
ضد گاز: لنگرهای گاز درون چاهی/جداکننده‌های گاز، پیستون‌های دو مرحله‌ای/طراحی زمان‌بندی خاص سوپاپ، و نسبت‌های بهینه قطر پیستون بالایی/پایینی.
هدف: افزایش سطح سوخت پمپ و رفع قفل بنزین.
شوک ضد مایع: محفظه‌های بافر/تنظیم فشار، الاستیسیته بهینه شیر، کیفیت پیستون و نسبت‌های لقی، و گرادیان‌های فشار کنترل شده.
هدف: کاهش شوک‌های گذرا و افزایش عمر اجزای شیر و سطوح اتصال. در پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی، دو فناوری می‌توانند به صورت موازی ادغام شوند: اول تثبیت جریان گاز و سپس کاهش شوک، که معمولاً راندمان و طول عمر پمپ را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد.
۷. نظارت و عیب‌یابی در محل پمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردی:
نمودارهای دینامومتر: میزان پر شدن پمپ، نشتی شیر، افزایش ناگهانی مایع و پنجره‌های بار رشته میله را تعیین کنید.
ثبت سطح مایع/پارامترهای سرچاهی: تخمین فشار ورودی پمپ و تغییرات جی ال آر، تصحیح دینامیکی نرخ ضربه و میزان استفاده از ضربه.
بهینه‌سازی مصرف انرژی و نرخ ضربه: استراتژی اشتراک‌گذاری زمان ضربه وی اف دی + از ایجاد نواحی رزونانس جلوگیری کرده و خستگی رشته میله را کاهش می‌دهد.
نمودار درخت خطا و چرخش قطعات یدکی: عیوب رایج (شیرآلات، نصب، خوردگی، گرفتگی شن و ماسه) را در یک روش استاندارد (روش استاندارد عملیاتی (SOP)) با الگو-علامت-عملکرد، دسته‌بندی کنید.
۸. مقایسه کمی پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی با سایر فناوری‌های فرازآوری مصنوعی:
مقایسه با پمپ‌های اینسرتی: پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی در مقاومت در برابر فشار و پایداری برتری دارند؛ پمپ‌های اینسرتی نگهداری آسانی ارائه می‌دهند و زمان خاموشی چاه را به حداقل می‌رسانند. در مقایسه با ESPها (پمپ‌های شناور برقی): ESPها برای نرخ تولید فوق‌العاده بالا و حجم مایع بالا مناسب هستند، اما هزینه‌های نگهداری کابل، مبدل فرکانس و موتور بالا است. پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی برای چاه‌های عمیق با تولید متوسط اقتصادی‌تر هستند.
در مقایسه با PCPها (پمپ‌های حفره پیش‌رونده): PCPها در شرایط ویسکوزیته بالا و مملو از مواد جامد پایدارتر هستند، اما به مواد الاستیک استاتور و دما حساس هستند. پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی مزایایی در سازگاری با فشار بالا/دمای بالا و عمر آب‌بندی فلزی ارائه می‌دهند.
۹. سوالات متداول:
سوال ۱: چگونه یک مورد را انتخاب کنیم؟پمپ لوله رابط برنامه‌نویسی کاربردیدر مقابل پمپ اینسرت؟
الف) پمپ‌های لوله‌ای رابط برنامه‌نویسی کاربردی برای چاه‌های عمیق، فشارهای بالا و اختلاف ارتفاع زیاد ترجیح داده می‌شوند. اگر محل چاه، نگهداری سریع و صرفه‌جویی در زمان از کارافتادگی را در اولویت قرار دهد، پمپ‌های اینسرت ترجیح داده می‌شوند. استراتژی‌های تولید و نگهداری هدف را در اولویت قرار دهید، سپس مواد و بارهای دینامیکی را ارزیابی کنید.
سوال ۲: اگر جی ال آر بالا منجر به راندمان پایین پمپ شود، چه باید کرد؟
الف) یک لنگر هوا/جداکننده گاز در ورودی پمپ قرار دهید. در صورت لزوم، از یک طراحی زمان‌بندی شیر پیستونی/ویژه دو مرحله‌ای، همراه با بهینه‌سازی ضربه و نظارت بر سطح مایع، برای بهبود نرخ پر شدن و ηvol استفاده کنید.
س ۳: چگونه می‌توان ضربه زدن مکرر مایع را برطرف کرد؟ ج: بافرینگ/تروتلینگ را معرفی کنید و خاصیت ارتجاعی را در منیفولد شیر و بدنه پمپ بهینه کنید تا جهش‌های فشار کاهش یابد؛ همزمان، از طریق فناوری فرآیند (تروتلینگ، تثبیت‌کننده‌های جریان و فرکانس پمپاژ معقول) ضربه زدن را سرکوب کنید.
سوال ۴: آیا می‌توان از پمپ‌های لوله‌کشی رابط برنامه‌نویسی کاربردی در چاه‌های مملو از شن استفاده کرد؟
الف) بله، اما استراتژی‌های کنترل شن و مقاومت در برابر سایش مورد نیاز است: صفحات/یکسوکننده‌های ورودی، اجزای شیر با روکش سخت، لقی‌ها و عملیات سطحی بهینه شده و چرخه‌های کوتاه‌تر تعمیر اساسی شیر.
سوال ۵: آیا روش سریعی برای محاسبه تولید وجود دارد؟
برای تخمین از Q ≈ (π·D² / 4) · (S / (231×42)) · اس پی ام · 1440 · ηvol استفاده کنید؛ ηvol نیاز به تصحیح دینامیکی بر اساس نمودارهای توان/آزمایش سطح مایع دارد.