مقدمه
بیشتر افرادی که تکانهای آرام جک پمپ را در یک میدان نفتی میبینند، به آنچه در عمق ۳۰۰۰ پایی زمین اتفاق میافتد فکر نمیکنند. حرکت قابل مشاهده در سطح - آن قوس ثابت بالا و پایین رفتن تیر متحرک - تنها نیمی از داستان است. مهندسی واقعی در داخل چاه اتفاق میافتد، جایی که یک مجموعه پمپ دقیق، حرکت مکانیکی را به بالابردن سیال، چرخه به چرخه، تحت فشار بالا، سیال ساینده، گاز محلول و دماهای شدید تبدیل میکند.
درک اینکه چگونه یکپمپ میله ای مکندهاین آثار فقط یک موضوع مورد علاقه آکادمیک برای مهندسان تولید نیست. بلکه پایه و اساس هر تصمیم معناداری در فرازآوری مصنوعی است: اینکه کدام نوع پمپ را انتخاب کنید، چگونه نرخ ضربه و طول را پیکربندی کنید، کارت دینامومتر چه چیزی در مورد شرایط درون چاه به شما میگوید، و چگونه تفاوت بین تداخل گاز، سایش شیر و پوند سیال را قبل از اینکه یکی از آنها به یک تعمیر برنامهریزی نشده تبدیل شود، تشخیص دهید.
این راهنما، مکانیسم کامل کار - از محرک اصلی در سطح از طریق رشته میلهای تا پمپ درونچاهی - را بررسی میکند و عملکرد هر جزء را به نتایج عملی که تعیین میکند آیا یک چاه به طور کارآمد تولید میکند یا با مشکلات قابل اجتناب دست و پنجه نرم میکند، مرتبط میسازد. همچنین طرحهای پمپ تخصصی مهندسی شده برای شرایط دشوار چاه - گاز، شن، نفت سنگین، دمای بالا و عمق زیاد - را پوشش میدهد که پیکربندیهای استاندارد پمپ نمیتوانند به طور قابل اعتمادی از عهده آنها برآیند.
چه در حال ارزیابی گزینههای سیستم بالابر برای تکمیل یک چاه جدید، عیبیابی افت تولید در یک چاه موجود یا تهیه تجهیزات پمپاژ برای استقرار در میدان باشید، محتوای فنی که در ادامه میآید، مبانی دقیقی را که نیاز دارید در اختیار شما قرار میدهد.
پمپ میلهای مکنده چیست؟
الفپمپ میله ای مکندهیک پمپ رفت و برگشتی با جابجایی مثبت است که برای بالا کشیدن نفت خام و مایعات تولیدی از چاه به سطح زمین، زمانی که فشار مخزن برای جریان طبیعی چاه کافی نیست، استفاده میشود. این سیستم، گستردهترین سیستم بالابر مصنوعی در صنعت نفت و گاز جهان است که در بیش از ۷۵۰،۰۰۰ چاه در سراسر جهان فعالیت میکند - بزرگترین پایگاه نصب شده از هر فناوری بالابر بر اساس تعداد چاه.
این سیستم بر اساس اصلی کار میکند که از زمان اولین استقرار تجاری آن در میادین نفتی پنسیلوانیا در دهه ۱۸۶۰ از نظر مکانیکی ثابت مانده است: یک پمپ درون چاهی توسط یک رشته میلهای رفت و برگشتی متصل به یک واحد پمپاژ سطحی به حرکت در میآید. آنچه در طول ۱۶۰ سال تغییر کرده است، دقت در ساخت قطعات، طیف وسیعی از شرایط چاه که طراحی به آن میپردازد و پیچیدگی سیستمهای نظارت و تشخیصی است که به مهندسان میگوید در پمپ چه اتفاقی میافتد.
مشخصات API 11AX موسسه نفت آمریکا، استاندارد جهانی ابعاد و جنس را برای پمپهای میلهای مکنده زیرسطحی ارائه میدهد. این استاندارد تضمین میکند که اجزای پمپ از تولیدکنندگان مختلف، تلرانسهای تعریفشده برای قطر داخلی، فاصله پیستون، الزامات هندسه شیر و مشخصات سختی مواد را برآورده میکنند - که امکان تعویضپذیری در میدان و ایجاد حداقل کیفیت پایه برای کاربردهای حرفهای پمپ در میدان نفتی را فراهم میکند.
دو دنیای سیستم: سطحی و درون چاهی
یک سیستم بالابر میلهای در دو محیط فیزیکی مجزا که توسط یک لینک انتقال مکانیکی به هم متصل شدهاند، عمل میکند. درک هر محیط و آنچه در آن اتفاق میافتد، کلید درک دلیل رفتار سیستم به شیوهای است که انجام میدهد - و اینکه چرا مشکلات به این شکل بروز میکنند.
تجهیزات سطحی: تبدیل حرکت چرخشی به رفت و برگشتی
واحد پمپاژ سطحی - که معمولاً پمپ جک، پمپ پرتو یا خر سرکش نامیده میشود - یک عملکرد اساسی واحد را انجام میدهد: حرکت چرخشی یک موتور الکتریکی یا موتور گازی را به حرکت رفت و برگشتی بالا و پایین مورد نیاز برای کار پمپ درون چاهی تبدیل میکند.
محرک اصلی منبع توان مکانیکی را فراهم میکند. در اکثر تأسیسات مدرن، این یک موتور الکتریکی است؛ در مناطقی که برق شبکه در دسترس نیست یا قابل اعتماد نیست، یک موتور گاز طبیعی یا موتور دیزلی همان عملکرد را انجام میدهد. اندازه موتور با حداکثر بار میله صیقل داده شده و سرعت ضربه مورد انتظار نصب مطابقت دارد.
کاهنده دنده، چرخش پرسرعت شفت موتور - معمولاً ۱۲۰۰ تا ۱۸۰۰ دور در دقیقه - را میگیرد و آن را به سرعت میللنگ عملیاتی واحد پمپاژ کاهش میدهد، که بسته به شرایط چاه و اهداف تولید، تقریباً از ۲ تا ۲۵ ضربه در دقیقه متغیر است. کاهنده دنده همزمان گشتاور را تا سطوح مورد نیاز برای غلبه بر بار رشته میله و وزن ستون سیال افزایش میدهد.
مجموعه میللنگ و بازوی پیتمن، نیروی چرخشی کاهنده دنده را به حرکت گهوارهای تیر متحرک تبدیل میکند. بازوهای میللنگ روی شفت خروجی کاهنده دنده نصب شدهاند؛ بازوهای پیتمن، پینهای میللنگ را به عقب تیر متحرک متصل میکنند. با چرخش میللنگها، بازوهای پیتمن، عقب تیر را به صورت قوسی فشار داده و میکشند و باعث میشوند قسمت جلویی - جایی که سر اسب و آویز میله صیقلی قرار دارند - به بالا و پایین حرکت کند.
تیر متحرک بر اساس اصل چرخش اهرمی در یک ستون مرکزی سامسون عمل میکند. هنگامی که انتهای عقب (که توسط میل لنگ به حرکت در میآید) بالا میرود، انتهای جلو پایین میآید و برعکس. هندسه تیر، موقعیت میل لنگ و طول میل لنگ، طول کورس حرکت - کل مسافت عمودی که میله صیقل داده شده در یک چرخه کامل طی میکند - را تعیین میکنند.
سر اسب در انتهای جلویی تیر، افسار - معمولاً طناب سیمی یا کابل فایبرگلاس - را حمل میکند که به آویز میله صیقلی متصل میشود. شکل منحنی سر اسب تضمین میکند که میله صیقلی، علیرغم حرکت قوسی انتهای تیر، در یک خط عمودی مستقیم در سراسر قوس حرکت میکند.
میله صیقل داده شده، میلهای است که با دقت ماشینکاری شده و از میان محفظه آببندی در دهانه چاه عبور کرده و مستقیماً به بالای رشته میله مکنده در زیر آن متصل میشود. این میله با هدف دستیابی به تلرانسهای سطح دقیق ساخته میشود، زیرا باید هزاران بار در روز از میان آببندی محفظه آببندی عبور کند، بدون اینکه اجازه دهد سیالات تولید شده به جو فرار کنند. میله صیقل داده شده، رابط مکانیکی بین واحد پمپاژ سطحی و رشته میله است.
محفظه آببندی که در دهانه چاه نصب شده است، آببندی دینامیکی را در اطراف میله صیقلی فراهم میکند. عناصر پکینگ داخل محفظه آببندی در برابر سطح میله فشرده میشوند تا فشار چاه را مهار کنند و در عین حال به میله اجازه میدهند آزادانه حرکت رفت و برگشتی داشته باشد. شرایط محفظه آببندی مستقیماً بر مهار محیطی و نرخ سایش میله صیقلی تأثیر میگذارد.
وزنههای تعادل روی بازوهای میللنگ یا روی خود تیر نصب میشوند تا بخشی از بار رشته میله و ستون سیال را متعادل کنند. بدون وزنه تعادل، موتور باید در حرکت رو به بالا، کل بار میله و سیال را بلند کند، در حالی که در حرکت رو به پایین هیچ بار مفیدی دریافت نمیکند. وزنه تعادل مناسب، گشتاور اوج را در گیربکس کاهش میدهد و با بازیافت انرژی پتانسیل از حرکت رو به پایین برای کمک به حرکت رو به بالا، راندمان انرژی سیستم را بهبود میبخشد.
سیم راد: انتقال مکانیکی در عمق
رشته میله مکنده، رابط مکانیکی است که حرکت رفت و برگشتی را از میله صیقل داده شده در سطح به پیستون پمپ درون چاهی منتقل میکند. در واقع، این یک ستون بلند و انعطافپذیر از فولاد تحت کشش و فشار متناوب است - و هیچ شباهتی به یک شفت صلب ندارد.
میلههای مکنده استاندارد در طولهای ۲۵ یا ۳۰ فوت با اتصالات پین رزوهدار در هر انتها تولید میشوند. میلههای API با درجه D، K، C و درجه مقاومت بالای HS (و سایر موارد) رتبهبندیهای مقاومت کششی متفاوتی را برای عمق و بار مورد نیاز مختلف ارائه میدهند. در چاههای عمیق یا کاربردهای سیال سنگین، رشته میله ممکن است چندین درجه را در یک طراحی رشته مخروطی ترکیب کند، به طوری که میلههای درجه بالاتر در بالا که بیشترین کشش را دارند و میلههای درجه استاندارد در پایین قرار میگیرند.
رشته میلهای در یک چاه تولیدی در هر حرکت، تحت دو شرایط تنش اولیه قرار دارد: تنش کششی در حرکت رو به بالا، زیرا بار پیستون و وزن ستون سیال را تحمل میکند، و یک تغییر جهت به سمت فشار در حرکت رو به پایین، زیرا رشته کوتاه میشود تا پیستون را به پایین هل دهد. این تغییر جهت چرخهای تنش، علت اصلی خستگی میله است - تجمع تدریجی آسیب در نقاط تمرکز تنش (اتصالات، حفرههای خوردگی، خراشها) که در نهایت منجر به جدا شدن میله میشود، اگر رشته بازرسی و طبق برنامه مناسب تعویض نشود.
رشته میلهای نیز کشیده میشود. یک رشته میلهای فولادی در یک چاه ۶۰۰۰ فوتی تحت بار کامل سیال ممکن است نسبت به طول بدون بار خود ۱۲ تا ۲۴ اینچ افزایش طول داشته باشد. این خاصیت ارتجاعی پیامدهای مهمی برای رفتار پمپ دارد: حرکت پمپ در پیستون با حرکت سطحی در میله صیقل داده شده یکسان نیست. هنگامی که میله صیقل داده شده شروع به حرکت به سمت بالا میکند، بالای رشته میلهای قبل از پایین حرکت میکند - این حرکت به صورت یک موج مکانیکی در امتداد رشته منتشر میشود. پیستون پمپ ممکن است حرکت خود را کمی دیرتر شروع کند و طول واقعی حرکت پمپ بسته به دینامیک میله ممکن است کوتاهتر یا بلندتر از حرکت سطحی باشد. درک این رفتار برای بهینهسازی پر شدن پمپ و راندمان تولید ضروری است.
متمرکزکنندهها دستگاههایی هستند که در فواصل مشخصی در چاههای انحرافی یا جهتدار، روی رشته میلهای نصب میشوند تا از تماس فلز به فلز بین کوپلینگهای میلهای و دیواره لوله جلوگیری کنند. یک متمرکزکننده با طراحی خوب از هندسه سه سطح منحنی استفاده میکند که سطح تماس میلهای با لوله را افزایش داده و فشار تماس واحد را کاهش میدهد و به طور قابل توجهی میزان سایش را هم در کوپلینگهای میلهای و هم در داخل لوله کاهش میدهد. در چاههایی با انحراف قابل توجه، انتخاب و فاصلهگذاری متمرکزکننده برای طول عمر رشته میلهای بسیار مهم است.
مونتاژ پمپ درون چاهی: محل انجام کار
پمپ درون چاهی قطعهای است که مستقیماً بر روی سیال تولیدی عمل میکند. وظیفه آن ایجاد اختلاف فشار است که سیال را از حلقه چاه به داخل حفره پمپ میکشد و آن را از طریق لولههای تولیدی به سمت بالا جابجا میکند. هر کاری که واحد سطح و رشته میلهای انجام میدهند در خدمت به حرکت درآوردن این پمپ است.
یک مجموعه پمپ درون چاهی استاندارد شامل پنج جزء اصلی است:
بشکه پمپ (که بشکه کاری نیز نامیده میشود) یک استوانه با دقت صیقل داده شده است که بدنه ثابت پمپ را تشکیل میدهد. این استوانه از آلیاژ فولاد با استحکام بالا ساخته شده و تا تلرانسهای دقیق سوراخکاری شده است. سطح داخلی سوراخ، سطح حرکت پیستون است - پرداخت سطح، سختی و دقت ابعادی آن مستقیماً راندمان و عمر مفید پمپ را تعیین میکند. طرحهای پیشرفته بشکه، پوشش چند لایه مقاوم در برابر سایش را روی سوراخ داخلی قرار میدهند تا اصطکاک را کاهش دهند، فواصل سرویس را افزایش دهند و مقاومت در برابر خوردگی را در محیطهای سیال تولید شده حاوی سولفید هیدروژن یا دی اکسید کربن فراهم کنند.
پیستون عنصر رفت و برگشتی است که درون لوله پمپ حرکت میکند. فاصله بین قطر خارجی پیستون و سوراخ لوله یکی از مهمترین پارامترهای ابعادی در طراحی پمپ است. فاصله کمتر، لغزش - نشت سیال به عقب از پیستون در حرکت رو به بالا - را کاهش میدهد، اما اصطکاک را افزایش میدهد و نیاز به تلرانسهای تولید دقیقتری دارد. فاصله کمتر، اصطکاک را کاهش میدهد، اما اجازه میدهد سیال بیشتری از پیستون عبور کند و راندمان حجمی را کاهش دهد. API 11AX محدوده فاصله مجاز را برای اندازههای مختلف لوله و محیطهای تولید مشخص میکند.
طرحهای مدرن پیستون اغلب شامل یک پوشش اسپری فلزی هستند - یک پوشش سخت اسپری حرارتی که روی سطح بیرونی پیستون اعمال میشود. این پوشش سختی سطح را افزایش میدهد تا در برابر سایش ناشی از شن و ذرات رسوب در سیال تولید شده مقاومت کند، ضریب اصطکاک در برابر سوراخ بشکه را کاهش میدهد و سطحی مقاوم در برابر خوردگی در محیطهای سیال تولید شده از نظر شیمیایی تهاجمی فراهم میکند. پیستون اسپری فلزی یکی از مقرون به صرفهترین پیشرفتهای موجود برای افزایش عمر مفید پمپ در شرایط چاه چالش برانگیز است.
شیر متحرک، یک شیر یکطرفه است که درون بدنه پیستون نصب شده است. این شیر اجازه میدهد سیال در حرکت رو به پایین از طریق پیستون به سمت بالا جریان یابد و در حرکت رو به بالا، آببندها بسته میشوند تا از بازگشت ستون سیال بالا به پایین جلوگیری شود. شیر متحرک، جزئی است که تحت بیشترین تنش دینامیکی در پمپ قرار دارد - در هر حرکت و با هر فرکانسی که واحد سطحی کار میکند، باز و بسته میشود، که احتمالاً هزاران بار در روز است. انتخاب جنس نشیمنگاه و گوی شیر بسیار مهم است: گویها و نشیمنگاههای استاندارد از جنس فولاد کربنی برای چاههای تمیز و با سیال متوسط کافی هستند. نشیمنگاهها و گویهای کاربید تنگستن در محیطهای ساینده و خورنده استفاده میشوند.
شیر ایستاده، یک شیر یکطرفه است که در پایین بدنه پمپ نصب میشود. این شیر به سیال تولید شده از چاه اجازه میدهد تا در حرکت رو به بالا وارد پمپ شود و در حرکت رو به پایین، آببندها بسته میشوند تا از جریان برگشتی به داخل حلقه جلوگیری شود. برخلاف شیر متحرک، شیر ایستاده فقط در پایین مجموعه پمپ، در ناحیه جریان ورودی سیال که شن، رسوب و بقایای چاه بیشترین غلظت را دارند، حرکت میکند. ذرات شنی که بین هر حرکت روی نشیمنگاه شیر ایستاده ته نشین میشوند، میتوانند از بسته شدن کامل شیر جلوگیری کرده و باعث جریان برگشتی و کاهش قابل توجه راندمان شوند.
مجموعه نشیمنگاه (نگهدارنده) پمپ را در رشته لوله در عمق تنظیم شده طراحی شده لنگر میاندازد. API 11AX دو نوع نشیمنگاه اصلی را تعریف میکند: نوع فنجانی (مبتنی بر اصطکاک، با استفاده از فنجانهای الاستومری) و مکانیکی (درگیری چفت مثبت). مجموعه نشیمنگاه باید پمپ را محکم در برابر نیروی هیدرولیکی رو به بالا که توسط ستون سیال در بالا ایجاد میشود، نگه دارد و در عین حال اجازه دهد پمپ در صورت نیاز به سرویس، آزاد و با رشته میلهای بازیابی شود.
چگونه کار میکند: چرخه سکته مغزی توضیح داده شده است
با مشخص شدن وظایف اجزا، چرخه کاری کامل پمپ درون چاهی را میتوان دقیقاً درک کرد.
وقتی واحد پمپاژ سطحی حرکت صعودی خود را آغاز میکند - میله صیقلی به سمت بالا حرکت میکند - نیروی مکانیکی از طریق رشته میله به سمت پیستون حرکت میکند و آن را به سمت بالا در داخل بشکه میکشد.
با بالا آمدن پیستون، حجم فضای زیر پیستون و بالای شیر ایستاده افزایش مییابد. این امر باعث ایجاد ناحیهای با فشار کمتر در داخل بشکه پمپ میشود. فشار در حلقه چاه، که توسط ستون هیدرواستاتیک سیال تولیدی و فشار جریان ورودی سازند حفظ میشود، بیشتر از فشار داخل بشکه است.
این اختلاف فشار روی شیر ایستاده تأثیر میگذارد. از آنجایی که شیر ایستاده یک شیر یکطرفه است که وقتی فشار پایین از فشار بشکه بیشتر شود، به سمت داخل (به سمت بشکه) باز میشود، باز میشود. سیال تولید شده - نفت، آب و هر گاز محلول یا آزاد موجود - از طریق شیر ایستاده جریان مییابد و فضای ایجاد شده توسط پیستون بالارونده را پر میکند.
همزمان، شیر متحرک (که روی پیستون نصب شده است) توسط وزن و فشار ستون سیال بالای آن در لوله تولید بسته نگه داشته میشود. شیر متحرک نمیتواند در طول حرکت رو به بالا باز شود زیرا اختلاف فشار در خلاف جهت آن عمل میکند.
ضربه کامل رو به بالا، بشکه را با سیال تولیدی پر میکند و آن را از حلقه چاه بیرون میکشد. حجم سیال ورودی به بشکه در هر ضربه رو به بالا، میزان پر شدن پمپ را تعیین میکند - درصد جابجایی نظری پمپ که واقعاً توسط مایع اشغال شده است. چاههایی با فشار مخزن کم، نسبت گاز به نفت بالا یا تولید کمتر از نرخ اقتصادی پمپ، اغلب پر شدن ناقص بشکه را نشان میدهند، وضعیتی که خود را به وضوح در امضای کارت دینامومتر نشان میدهد.
حرکت رو به پایین: فشردهسازی و جابجایی
وقتی واحد سطح به بالای کورس خود میرسد و کورس پایین را آغاز میکند، میله صیقلی - و به همراه آن رشته میله و پیستون - شروع به حرکت به سمت پایین میکند.
با پایین رفتن پیستون به داخل بشکه پر از سیال، سیال زیر آن فشرده میشود. این عمل بلافاصله شیر ایستاده را میبندد: فشار داخل بشکه اکنون از فشار حلقه چاه بیشتر میشود و از جریان برگشتی به سازند جلوگیری میکند.
همچنان که پیستون به سمت پایین حرکت میکند، فشار سیلندر افزایش مییابد تا زمانی که از فشار ستون سیال در لوله تولیدی بالا بیشتر شود. در این مرحله، شیر متحرک باز میشود. سیال جابجا شده توسط پیستون نزولی از طریق شیر متحرک جریان مییابد و به ستون سیال در لوله بالایی اضافه میشود.
سیال موجود در لوله نیازی به بالا آمدن به سطح در هر حرکت ندارد - این یک ستون تراکمناپذیر است که به سادگی به اندازه حجم جابجا شده توسط هر حرکت رو به پایین به سمت بالا حرکت میکند. اثر خالص هر حرکت کامل این است که معادل حجم پیستون از سیال از حلقه چاه، از طریق پمپ و به سمت سطح بالا میرود.
با سرعت ضربه ۱۰ ضربه در دقیقه با کورس پمپ ۶۰ اینچی و پیستون با قطر داخلی ۲ اینچی، جابجایی نظری تقریباً ۴۰ تا ۵۰ بشکه در روز است - رقمی که تولید واقعی بسته به راندمان حجمی به آن نزدیک میشود.
رفتار الاستیک رشته میله، شکافی بین آنچه در سطح فرمان داده میشود و آنچه در پمپ اتفاق میافتد، ایجاد میکند. این یک نقص نیست - این یک قانون فیزیکی است - اما پیامدهای عملیاتی مهمی دارد.
در حرکت رو به بالا، قسمت بالای رشته میله قبل از قسمت پایین شروع به حرکت میکند. میله ابتدا باید کشیده شود تا بار سیال (وزن ستون سیال بالای پیستون) را قبل از اینکه پیستون واقعاً بالا برود، تحمل کند. این کشیدگی - که میتواند در چاههای عمیق تحت بار کامل به ۱۲ تا ۲۴ اینچ برسد - به این معنی است که حرکت رو به بالای مؤثر پیستون کوتاهتر از حرکت سطحی است. به این حالت، کشش زیر حرکت میله میگویند.
برعکس، در سرعتهای بالای حرکت، تکانه رشته میلهای در حال پایین آمدن در حرکت رو به پایین میتواند باعث شود که پیستون کمی فراتر از حرکت اسمی پمپ حرکت کند - وضعیتی که به آن حرکت بیش از حد میگویند. در چاههایی که بشکه پمپ کاملاً از مایع پر نشده است (پر شدن ناقص)، پیستون میتواند در پایین حرکت رو به پایین به سطح سیال در بشکه ضربه بزند و یک شوک هیدرولیکی به نام پوند سیال ایجاد کند که تنش لحظهای بالایی را به اتصالات رشته میلهای و تجهیزات سطحی وارد میکند.
درک و مدیریت کشش میله، چالش تحلیلی اصلی در طراحی و بهینهسازی پمپ میلهای است و به همین دلیل است که کارتهای دینامومتر سطحی به جای اندازهگیری مستقیم نیروی درون چاهی، از طریق لنزهای مدلهای مکانیکی تفسیر میشوند.
خواندن کارت دینامومتر: پمپ شما چه چیزی به شما میگوید
کارت دینامومتر سطحی - نموداری از بار میله صیقلی در مقابل موقعیت میله صیقلی در طول یک کورس کامل - قدرتمندترین ابزار تشخیصی موجود برای اپراتور پمپ میلهای است. این کارت دریچهای به شرایط درون چاهی فراهم میکند که در غیر این صورت بدون فشارسنجهای گرانقیمت یا حسگرهای درون چاهی قابل مشاهده نبود.
یک پمپ با عملکرد خوب و پر شدن کامل بشکه، شکل کارت مانندی ایجاد میکند: بار در شروع حرکت رو به بالا به سرعت افزایش مییابد، زیرا میله ستون سیال را بالا میکشد، تقریباً در اواسط حرکت رو به بالا ثابت میماند، سپس در بالا با شروع بسته شدن شیر متحرک و انتقال بار به لوله، افت میکند. انحراف از این شکل ایدهآل، شرایط خاص درون چاه را نشان میدهد:
برداشت بار به صورت گرد یا تدریجی در ابتدای حرکت رو به بالا، نشان دهنده فشرده سازی گاز قبل از باز شدن شیر ایستاده است - بشکه حاوی گاز آزاد است که باید قبل از شروع جریان مایع فشرده شود. این نشانه اولیه تداخل گاز است.
افت شدید بار و به دنبال آن افزایش بار ثانویه در اواسط حرکت رو به پایین، همراه با لرزش با فرکانس بالا، نشان دهنده پوند سیال است - برخورد پیستون به سطح مایع در یک بشکه ناقص پر شده.
شکل متوازی الاضلاع با گوشههای گرد نشان دهنده یک پمپ کاملاً پر و با عملکرد عادی است.
کوچک شدن تدریجی کارتها با گذشت زمان، نشاندهنده کاهش پر شدن پمپ است که معمولاً ناشی از کاهش جریان ورودی چاه یا افزایش لقی پمپ در اثر سایش است.
بارگذاری نامتقارن در حرکت رو به بالا و پایین میتواند نشاندهنده مشکلات شیر باشد - نشتی شیر ایستاده که باعث جریان برگشتی از طریق پمپ در حرکت رو به بالا میشود، یا فرسودگی شیر متحرک که اجازه عبور سیال در حرکت رو به پایین را میدهد.
توانایی تشخیص شرایط درون چاهی از سطح - بدون کشیدن پمپ - یکی از مهمترین مزایای عملیاتی بالابر میلهای نسبت به ESP و سایر روشهای بالابری است. این روش امکان مداخله پیشگیرانه را قبل از تبدیل مشکلات به خرابی فراهم میکند و سابقهای مداوم از سلامت پمپ را فراهم میکند که برنامهریزی تعمیر و نگهداری را اطلاع میدهد.
دو نوع استاندارد پمپ و تفاوت آنها در عملکرد
استاندارد API 11AX دو طبقهبندی اصلی را به رسمیت میشناسد:پمپ های میله ای مکندهو انتخاب بین آنها بر ویژگیهای عملیاتی، هزینه خدمات و مناسب بودن کاربرد تأثیر میگذارد.
پمپ اینسرت: سرعت و هزینه سرویس
پمپ اینسرت (که در نامگذاری API با حرف R مشخص شده است) به صورت یک مجموعه کامل درون لوله تولیدی کار میکند. کل پمپ - بشکه، پیستون و شیرها - به پایین رشته میلهای متصل شده و تا عمق تنظیم خود به داخل لوله پایین میرود، جایی که در یک نیپل نشیمنگاه که به عنوان بخشی از رشته تکمیل نصب شده است، لنگر انداخته میشود.
وقتی پمپ اینسرت نیاز به سرویس دارد، کل مجموعه پمپ با کشیدن رشته میلهای به سادگی بازیابی میشود. لوله تولید در چاه باقی میماند. این بدان معناست که چاهی که پمپ اینسرت آن خراب شده است را میتوان با یک واحد کشیدن میلهای سرویس کرد - عملیاتی بسیار ارزانتر و سریعتر از یک دکل تعمیر کامل. زمان لازم برای انجام این کار از تصمیم به کشیدن تا شروع مجدد تولید پمپ معمولاً ۱۲ تا ۲۴ ساعت است.
نکتهی قابل توجه، قطر داخلی پمپ است. از آنجا که پمپ باید درون لولهی تولید قرار گیرد، حداکثر قطر پیستون - و بنابراین حداکثر جابجایی پمپ - توسط قطر داخلی لوله محدود میشود. این امر، پمپهای اینسرتی را به انتخاب ارجح برای چاههای با نرخ تولید کم تا متوسط تبدیل میکند، جایی که مزیت هزینهی سرویس بر محدودیت ظرفیت غلبه میکند.
در چاههای عمیق که تغییر اندازه سوراخ پمپ نیاز به کشیدن و تنظیم مجدد رشته لوله تولیدی دارد، طراحی پمپ اینسرت API یک مزیت عملیاتی قابل توجه ارائه میدهد: اتصال تکیهگاه نشیمنگاه با لوله یکسان است، بنابراین تغییر به اندازه سوراخ پمپ متفاوت نیازی به تنظیم رشته لوله ندارد. فقط خود پمپ تغییر میکند.
پمپ لولهای: حداکثر ظرفیت جابجایی
پمپ لولهای (که در نامگذاری API با حرف T مشخص شده است) از خود لوله تولیدی به عنوان لوله پمپ استفاده میکند. لوله مستقیماً به رشته لوله متصل میشود؛ پیستون روی رشته میلهای حرکت کرده و در لوله قرار میگیرد.
از آنجا که لولهی لولهای، لولهی تمامعیار است، یک پمپ لولهای میتواند قطر پیستون بسیار بزرگتری را نسبت به یک پمپ اینسرت با همان اندازه لوله، در خود جای دهد. برای طول کورس و نرخ کورس مشخص، این امر مستقیماً به حجم تولید بالاتر منجر میشود. پمپ لولهای انتخاب مناسبی برای چاههای با نرخ تولید بالا است که در آنها حداکثر جابجایی پمپ در هر کورس مورد نیاز است.
عیب سرویس پمپ لولهای این است که هر عملیاتی که نیاز به بازرسی یا تعویض بشکه داشته باشد، مستلزم کشیدن کل رشته لوله تولیدی است - یک عملیات تعمیر کامل دکل. برای چاههای با نرخ تولید بالا و ارزش بالا، این هزینه با قابلیت تولید توجیه میشود. برای چاههای بالغ و با نرخ تولید پایین، عدم تقارن هزینه سرویس معمولاً پمپ اینسرت را به انتخاب اقتصادیتری تبدیل میکند.
طرحهای ویژه پمپ: راهکارهای مهندسی برای چاههای دشوار
طرحهای استاندارد پمپ API - شامل اینسرت و تیوبینگ - در چاههایی با سیال تمیز، نسبت گاز به نفت متوسط و شرایط عملیاتی مساعد، عملکرد خوبی دارند. بخش قابل توجهی از چاههای ساحلی پربار جهان این معیارها را برآورده نمیکنند. طرحهای پمپهای تخصصی دقیقاً به این دلیل وجود دارند که طرحهای استاندارد نمیتوانند به طور قابل اعتمادی حالتهای خرابی خاصی را که شرایط چالشبرانگیز چاه تحمیل میکنند، برطرف کنند.
طراحی ضد گاز: غلبه بر قفل گاز قبل از توقف تولید
قفل گازی یکی از شایعترین علل کاهش تولید در چاههای پمپاژ شده با میله مکشی است، به ویژه در مخازن شکافدار طبیعی، چاههایی که بالاتر از نقطه حباب تولید میکنند و سازندهایی با نسبت گاز به نفت بالا.
مکانیسم قفل گاز ساده است اما پرداختن به آن با طرحهای استاندارد شیر دشوار است: وقتی گاز آزاد وارد بشکه پمپ میشود، بدون اینکه در بالا بردن سیال نقشی داشته باشد، حجمی را اشغال میکند. در حرکت رو به پایین، گاز به جای انتقال نیرو به ستون سیال بالا، فشرده میشود. اگر حجم گاز در بشکه به اندازه کافی بزرگ باشد، شیر متحرک هرگز باز نمیشود - و چرخه به چرخه بدون هیچ جابجایی سیالی عبور میکند.
طراحی پمپ ضد گاز این مشکل را از طریق یک ساختار شیر ورودی روغن باز و بسته شونده مکانیکی برطرف میکند که مستقل از شرایط اختلاف فشار حاکم بر شیرهای یکطرفه استاندارد عمل میکند. هنگامی که گاز وارد حفره پمپ میشود، شیر به طور خودکار از طریق حرکت رفت و برگشتی میله پمپ باز و بسته میشود - به جای اینکه منتظر اختلاف فشار برای هدایت عملکرد شیر باشد، گاز را به صورت فیزیکی از بشکه خارج میکند. این امر فاز گاز را در هر ضربه از بشکه خارج کرده و پمپاژ فاز مایع را بازیابی میکند.
این طرح با مشخصات قطر پمپ Φ44 میلیمتر و Φ57 میلیمتر موجود است و اندازههای سوراخ مورد استفاده با لولههای استاندارد 2 و 3/8 اینچ، 2 و 7/8 اینچ و 3 1/2 اینچ را که در اکثر قریب به اتفاق تکمیلهای ساحلی یافت میشوند، پوشش میدهد. نتیجه، تداوم تولید پایدار از چاههایی است که در غیر این صورت تداخل گاز باعث برنامههای عملیاتی متناوب، برنامههای تزریق سورفکتانت یا تبدیل به گزینههای بالابر گرانتر میشود.
آنکنترل ماسه پیستونی: عملکرد پایدار در سازندهای ساینده
تولید شن و ماسه از طریق دو مکانیسم به اجزای استاندارد پمپ آسیب میرساند: سایش ساینده بین سطوح پیستون و بشکه، و تجمع شن و ماسه در بشکه پمپ که به طور فیزیکی حرکت پیستون را مسدود میکند.
در سازندهایی با برش ماسهای قابل توجه، عمر مفید یک پمپ اینسرت استاندارد میتواند از عملکرد چند ساله قابل دستیابی در چاههای سیال تمیز به چند هفته کاهش یابد. فاصله بین پیستون و بشکه به سرعت کاهش مییابد زیرا ذرات ساینده هر دو سطح را فرسایش میدهند؛ همزمان، شن و ماسه تهنشین شده در ته بشکه میتواند اطراف شیر ایستاده و پیستون را احاطه کند و یک گرفتگی مکانیکی ایجاد کند که منجر به گیر کردن پمپ و جدا شدن میله میشود.
طراحی پمپ کنترل شن با پلانجر بلند، هر دو حالت خرابی را از طریق هندسه ورودی روغن جانبی برطرف میکند. به جای اینکه سیال از پایین مجموعه پمپ - جایی که شنهای تهنشین شده متمرکز میشوند - وارد شود، طراحی ورودی جانبی، نقطه ورود سیال را در کنار پمپ، بالای ناحیه تجمع شن قرار میدهد. این امر از جمع شدن شن در اطراف شیر ایستاده و مسدود شدن حرکت پلانجر جلوگیری میکند.
طول بیشتر پیستون، بار سایشی ناشی از سایش را در سطح تماس بزرگتری بین پیستون و بدنه توزیع میکند. به جای تمرکز سایش روی یک بخش کوتاه پیستون، سطح تماس طولانیتر، نرخ سایش واحد را کاهش میدهد و زمان لازم برای کاهش راندمان پمپ به زیر آستانه اقتصادی را افزایش میدهد. در سازندهای ماسهای زیاد، این تفاوت طراحی مستقیماً به افزایش قابل اندازهگیری عمر مفید پمپ منجر میشود.
اینسرت دیواره ضخیم RXB: پایداری تحت فشار درون چاهی
طراحی پمپ اینسرت RXB چالش خاص حفظ پایداری ابعادی بشکه را تحت فشارهای دیفرانسیلی بالای پایدار در عملیات چاههای متوسط تا عمیق هدف قرار میدهد.
در یک لوله تک جداره استاندارد در عمق، بارگذاری فشار چرخهای - که در حرکت رو به پایین تا فشار تفاضلی کامل افزایش مییابد و در حرکت رو به بالا به تقریباً صفر برمیگردد - باعث میشود دیواره لوله در هر حرکت کمی خم شود. این اثر دمیدن باعث ایجاد تغییرات ریزبعدی در لوله میشود که به تدریج تطابق پیستون و لوله را مختل کرده و سایش را در انتهای لوله که گرادیان فشار در بیشترین حالت خود است، تسریع میکند.
بشکه با دیواره ضخیم در طراحی RXB، دامنه این تغییر شکل چرخهای را با افزایش مقاومت دیواره بشکه در برابر بارگذاری فشار شعاعی کاهش میدهد. ساختار کف ثابت، اثر تنفس را در پایه بشکه - مکانی که بیشترین آسیبپذیری را در برابر بیثباتی ابعادی دارد - از بین میبرد و پایداری عملیاتی را در مقایسه با طرحهای بشکه استاندارد در شرایط چاه معادل، بیش از 30٪ بهبود میبخشد.
تمام اجزای مسیر جریان در پمپ RXB از فولاد ضد زنگ با پوشش مقاوم در برابر سایش ساخته شدهاند. این مشخصات مواد، مکانیسم خوردگی را که باعث سایش مکانیکی در محیطهای سیال تولید شده حاوی H₂S، CO₂ یا آب سازند با محتوای کلرید بالا میشود، مورد توجه قرار میدهد. ترکیب پایداری ابعادی و مقاومت در برابر خوردگی، عمر مفید یک تا سه برابر بیشتر از طرحهای سنتی در شرایط چاه مشابه را ارائه میدهد - کاهش قابل توجهی در دفعات تعمیر و هزینههای مرتبط با آن.
طراحی RXB برای استقرار در عمق ۱۰۰۰۰ فوت (تقریباً ۳۰۵۰ متر) طراحی شده است و محدوده عمق اکثر سازندهای نفتی ساحلی تولیدی در سطح جهان را پوشش میدهد.
پمپ بازیابی حرارتی تزریق بخار: کارکرد در جایی که الکترونیک نمیتواند
عملیات بازیابی حرارتی - شامل تحریک بخار چرخهای و زهکشی ثقلی با کمک بخار - شرایط دمایی پایین چاه را ایجاد میکنند که از محدودیتهای عملیاتی اکثر اجزای سیستم بالابر فراتر میرود. سیمپیچهای موتور پمپهای شناور برقی در دمای بالاتر از 250 درجه فارنهایت (121 درجه سانتیگراد) شروع به تخریب میکنند. آببندهای الاستومری استاندارد در بسیاری از اجزای تکمیل، محدودیتهای دمایی مشابهی دارند.
طراحی پمپ بازیابی حرارتی این مشکل را از طریق یک اتصال مکانیکی که حرکت پیستون را با چرخه تزریق بخار هماهنگ میکند، بدون تکیه بر هیچ قطعه الکترونیکی یا الاستومری درون چاهی، برطرف میکند. هنگامی که رشته میله مکنده با یک گام مشخص بالا میرود، پیستون بالا میرود تا مسیر تزریق بخار را از طریق لوله آببندی به لوله تولید متصل کند - یک عمل کاملاً مکانیکی که نیازی به حسگر، قطعه الکترونیکی و مواد حساس به دما در مسیر جریان ندارد.
مشخصات مادهای که این طرح را در محیطهای تزریق بخار فعال قابل اجرا میکند، بوش آلیاژی اینکونل ۶۲۵ است که در کانال بخار استفاده میشود. اینکونل ۶۲۵ یک آلیاژ نیکل-کروم-مولیبدن است که برای کاربردهایی که نیاز به عملکرد پایدار در دمای بسیار بالا دارند، توسعه یافته است - این آلیاژ در اجزای بخش داغ موتور جت، قطعات داخلی راکتور هستهای و رایزرهای انعطافپذیر اعماق دریا استفاده میشود. مقاومت آن در برابر اکسیداسیون و خوردگی در دماهای بالا به آن اجازه میدهد تا در برابر شستشوی مداوم بخار در دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد (۶۶۲ درجه فارنهایت) بدون تخریب ابعادی مقاومت کند.
آزمایش میدانی در میدان نفتی لیائوهه در منطقه اصلی تولید نفت سنگین شمال شرقی چین، نرخ حفظ خشکی بخار ۸۵٪ یا بالاتر را در طول چرخه تزریق بخار تأیید کرد - به این معنی که طراحی پمپ، راندمان حرارتی فرآیند بازیابی را به خطر نمیاندازد.
بشکه دو لایه چاه عمیق: حفظ دقت در عمق
با افزایش عمق تولید بیش از ۲۶۰۰ متر (تقریباً ۸۵۰۰ فوت)، نیازهای مکانیکی روی لوله پمپ به طور قابل توجهی افزایش مییابد. اختلاف فشار هیدرواستاتیک در دیوارههای لوله افزایش مییابد، بار رشته میله افزایش مییابد و هرگونه بیثباتی ابعادی در لوله باعث کاهش نامتناسب راندمان میشود زیرا ستون سیالی که بالا برده میشود، بلندتر و سنگینتر است.
طراحی بشکه پمپ دولایه این مشکل را از طریق ساختار بشکه داخلی-خارجی که بارهای شعاعی را مؤثرتر از طراحی تک جداره توزیع میکند، برطرف میکند. بشکه داخلی که برای کاهش تلرانسهای قطر داخلی برای تماس مستقیم با پیستون ساخته شده است، توسط بشکه خارجی پشتیبانی میشود که استحکام ساختاری را تحت فشارهای تفاضلی بالای پایدار ناشی از عملکرد چاههای عمیق فراهم میکند. این پیکربندی، یکپارچگی ابعادی قطر داخلی را در شرایطی که یک بشکه تک جداره اعوجاج قابل اندازهگیری نشان میدهد، حفظ میکند.
طراحی پمپ چاه عمیق برای محدوده عمق ۲۶۰۰ تا ۳۵۰۰ متر طراحی شده است و افق تولید بسیاری از سازندهای عمیق ساحلی بالغ را پوشش میدهد.
مشکلات عملیاتی رایج: معنی آنها و نحوه پاسخگویی
درک نحوه عملکرد پمپ، تفسیر مشکلاتی را که هنگام عدم کارکرد صحیح آن رخ میدهد، ممکن میسازد.
قفل گازی: قاتل خاموش تولید
قفل گاز زمانی رخ میدهد که گاز آزاد در لوله پمپ مانع از باز شدن شیر متحرک در حرکت رو به پایین شود. گاز بدون جابجایی به سمت بالا فشرده و منبسط میشود و پمپ با وجود ادامه حرکت واحد سطح، هیچ چیزی تولید نمیکند. نمودار دینامومتر، الگوی بار گرد و به تدریج در حال تغییر را بدون تغییرات شدید جابجایی عادی سیال نشان میدهد.
واکنش فوری اغلب کند کردن پمپ است - که زمان بیشتری در هر ضربه برای خروج گاز از اطراف شیر فراهم میکند - یا نصب یک لنگر گازی در زیر ورودی پمپ برای جدا کردن گاز از مایع قبل از ورود به پمپ. راه حل دائمی برای چاههایی با نسبت بالای گاز به نفت، طراحی پمپ ضد گاز است که در بالا توضیح داده شد.
پوند سیال: فشار روی تک تک اجزا
پوند سیال زمانی رخ میدهد که بشکه به طور ناقص پر شده باشد - حالت خاموش بودن پمپ - و پیستون قبل از پایان حرکت رو به پایین به سطح مایع برسد. ضربه ناگهانی پیستون به مایع باعث ایجاد شوک هیدرولیکی میشود که به صورت یک ضربه شدید بار در قسمت حرکت رو به پایین کارت دینامومتر و به صورت صدای ضربه از جک پمپ ظاهر میشود.
پوند مایع مکرر، خستگی در اتصالات میله را تسریع میکند، به قطعات داخلی پمپ آسیب میرساند و میتواند باعث خرابی کوپلینگ در رشته میله شود. کنترلکنندههای پمپ که پر شدن ناقص را از طریق بار یا حسگرهای حرکتی تشخیص میدهند و به طور خودکار سرعت ضربه را کاهش میدهند - به بشکه اجازه میدهند بین هر ضربه دوباره پر شود - ابزار مدیریت استاندارد هستند. پوند مایع در درازمدت به عدم تطابق بین جابجایی پمپ و جریان ورودی چاه اشاره دارد که نیاز به تغییر اندازه پمپ یا تنظیم پارامترهای ضربه دارد.
فرسودگی و نشتی سوپاپ: کاهش تدریجی و نامرئی راندمان
شیرهای فرسوده یا آسیبدیده در هر حرکت، سیال را از نشیمنگاه شیر یکطرفه به عقب نشت میدهند. نشت شیر ایستاده اجازه میدهد سیال در حرکت رو به پایین از بشکه به داخل حلقه چاه برگردد و جابجایی خالص رو به بالا را کاهش دهد. نشت شیر متحرک اجازه میدهد ستون سیال در حرکت رو به بالا از طریق پیستون به عقب برگردد و برداشت بار و بالابری خالص را کاهش دهد.
هر دو حالت خرابی شیر به صورت تغییر در الگوی بار - کاهش حداکثر بار در حرکت رو به بالا برای مشکلات شیرهای متحرک، و کاهش حداقل بار در حرکت رو به پایین برای مشکلات شیرهای ایستاده - روی کارت دینامومتر ظاهر میشوند، اما این تغییرات اغلب تدریجی هستند و تا زمانی که تولید به طور قابل توجهی کاهش نیافته باشد، به راحتی قابل چشمپوشی هستند. نظارت منظم بر کارت دینامومتر، به صورت ماهانه یا فصلی، روش استاندارد برای تشخیص تخریب شیر قبل از رسیدن به مرحله خرابی است.
سوالات متداول
س: چقدر عمیق میتواندپمپ میله ای مکندهبه طور مؤثر عمل کنند؟
الف) پمپهای استاندارد API در پیکربندیهای معمولی تا عمق تقریبی ۱۴۰۰۰ فوت (۴۲۷۰ متر) مؤثر هستند. طرحهای چاههای عمیق تخصصی با استفاده از ساختار بشکه دولایه، بهطور خاص برای محدوده ۲۶۰۰ تا ۳۵۰۰ متر (تقریباً ۸۵۰۰ تا ۱۱۵۰۰ فوت) طراحی شدهاند، جایی که طرحهای بشکه تک جداره تحت فشار تفاضلی بالا و پایدار، ناپایداری ابعادی نشان میدهند. فراتر از ۱۵۰۰۰ فوت، وزن رشته میله و بار خستگی معمولاً روشهای دیگر بالابری را کاربردیتر میکند.
س: راندمان طبیعی پمپ چقدر است و چگونه میتوانم بفهمم که پمپ من خیلی پایین است؟
الف) راندمان حجمی پمپ - نسبت تولید واقعی به حداکثر جابجایی نظری - معمولاً در تاسیسات بهینه شده از 70٪ تا 90٪ متغیر است. راندمانهای زیر 60٪ عموماً نشان دهنده مشکلی هستند که ارزش بررسی دارد: تداخل گاز که باعث کاهش پر شدن بشکه میشود، فرسودگی شیر که باعث جریان برگشتی میشود، فرسودگی فاصله بین پیستون و بشکه که فراتر از محدوده قابل قبول است، یا عدم تطابق اندازه پمپ با جریان ورودی چاه. کارتهای دینامومتر سطحی، دادههای تشخیصی اولیه را برای شناسایی اینکه کدام یک از این شرایط مسئول است، ارائه میدهند.
س: اجزای پمپ هر چند وقت یکبار باید بازرسی یا تعویض شوند؟
الف) در چاههای با سیال تمیز که در محدوده پارامترهای طراحی کار میکنند، میتوان سالانه از طریق آنالیز کارت دینامومتر، شیرهای پمپ و لقی پیستون را بدون کشیدن پمپ ارزیابی کرد. در چاههایی با شن، سیالات خورنده یا دمای عملیاتی بالا، فواصل بازرسی باید بر اساس روند تولید مشاهده شده کوتاه شود. هنگامی که تولید 15 تا 20 درصد نسبت به خط پایه پمپ کاهش مییابد، بدون اینکه تغییر متناظری در جریان ورودی مخزن ایجاد شود، کشیدن و بازرسی ضروری است. شیرهای فرسوده و لقی پیستون-بشکه رایجترین یافته هستند.
س: آیا پمپ میلهای مکنده میتواند همزمان گاز و شن را جابجا کند؟
الف) یک پمپ استاندارد نمیتواند هر دو شرایط را به طور قابل اعتمادی مدیریت کند. طرحهای پمپ تخصصی که هندسه ورودی جانبی روغن پیکربندی کنترل ماسه را با ساختار شیر ضد گاز مکانیکی ترکیب میکنند، میتوانند هر دو شرایط را به طور همزمان برطرف کنند. نیاز کلیدی، توصیف دقیق سیال چاه - دادههای برش ماسه، اندازهگیریهای GOR و تجزیه و تحلیل ترکیب سیال - قبل از انتخاب نوع پمپ است، نه پس از اولین خرابی پمپ.
س: واحد پمپاژ سطحی به چه تعمیر و نگهداری نیاز دارد؟
الف) واحد سطحی نیاز به روانکاری منظم گیربکس، یاتاقانهای میله متحرک و یاتاقانهای پین میللنگ دارد؛ بازرسی دورهای از تعادل وزنه تعادل نسبت به بار واقعی میله صیقلی (اندازهگیری شده با دینامومتر)؛ تعویض پکینگ جعبه آببندی در صورت ساییدگی یا شروع نشت پکینگ؛ و بازرسی ساختاری دورهای از ستون، تیر و پایه سامسون برای ترک خوردگی ناشی از خستگی. بیشتر این کارها را میتوان با ابزارهای استاندارد خدمه میدانی و بدون تجهیزات تخصصی انجام داد. اندازهگیری بار میله صیقلی توسط دینامومتر، ارزشمندترین فعالیت نگهداری است، زیرا دادههای پایه مورد نیاز برای تفسیر وضعیت پمپ درون چاهی را در طول زمان فراهم میکند.
نتیجهگیری
The پمپ میله ای مکندهیک ماشین ساده نیست. این یک سیستم مکانیکی است که در دو محیط از نظر فیزیکی جدا - سطح و ته چاه - که توسط یک عنصر انتقال که نه صلب است و نه بدون جرم، در شرایط بارگذاری چرخهای، اختلاف فشار، سیال ساینده و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، با نرخ چرخهای که در یک چاه با ده ضربه در دقیقه به بیش از پنج میلیون ضربه در سال میرسد، متصل میشود، کار میکند.
آنچه این روش را قابل توجه میکند این است که این کار را به طور قابل اعتماد، اقتصادی و با سطحی از شفافیت تشخیصی انجام میدهد که هیچ روش فرازآوری مصنوعی دیگری نمیتواند با آن برابری کند. کارت دینامومتر - که در سطح با تجهیزات میدانی استاندارد تولید میشود - یک پنجره در زمان واقعی به رفتار پمپ درون چاهی ارائه میدهد که تصمیمات تعمیر و نگهداری را قبل از تبدیل شدن مشکلات به خرابی هدایت میکند.
توسعه طرحهای پمپهای تخصصی برای کاربردهای مستعد گاز، مملو از شن، نفت سنگین، دمای بالا و چاههای عمیق، دامنه بالابری موثر میله را به طور قابل توجهی گسترش داده است. اینها اصلاحات تدریجی نیستند - آنها راهحلهای مهندسیشده هدفمند برای حالتهای خرابی خاصی هستند که شرایط چالشبرانگیز چاه بر طرحهای استاندارد پمپ تحمیل میکند، که مطابق با استانداردهای API 11AX و ISO 9001 ساخته شدهاند که کیفیت حرفهای را در تجهیزات میدان نفتی تعریف میکنند.
درک نحوه عملکرد پمپ - چرخه ضربه، مکانیک شیر، اثرات ارتجاعی میله، علائم تشخیصی - پایه و اساس تصمیمگیری بهتر در مورد انتخاب پمپ، بهینهسازی پارامترهای عملیاتی و برنامهریزی تعمیر و نگهداری است. این درک، که در طراحی پمپ مناسب برای شرایط خاص هر چاه اعمال میشود، همان چیزی است که یک نصب را که سالها کار میکند از نصبی که در عرض چند ماه از کار میافتد، متمایز میکند.