در طول بهرهبرداری از سیستمهای پمپاژ نفت، پوند سیال یکی از رایجترین مسائلی است که هم بر راندمان تولید چاه و هم بر عمر مفید تجهیزات تأثیر میگذارد. بسیاری از اپراتورهای میدان نفتی مشاهده کردهاند که نوسانات غیرعادی در بارهای واحدهای پمپاژ، کاهش نرخ تولید و افزایش ارتعاش تجهیزات اغلب با پدیده پوند سیال مرتبط هستند.
پوند سیال نه تنها راندمان عملیاتی را کاهش میدهدپمپهای لولهایاما همچنین میتواند سایش میلههای مکنده، پیستونها و مجموعههای شیر را تسریع کند و در نتیجه دفعات تعمیر و نگهداری و هزینههای عملیاتی را افزایش دهد. در نتیجه، درک علل ریشهای پوند سیال و اجرای اقدامات اصلاحی هدفمند برای تضمین تولید پایدار چاه نفت بسیار مهم است.
این مقاله تجزیه و تحلیل دقیقی از علل، اثرات مضر و راهحلهای رایج مرتبط با پوند مایع در ... ارائه میدهد.پمپهای لولهایبا هدف کمک به مهندسان میدان نفتی و پرسنل تدارکات در بهینهسازی عملکرد سیستمهای پمپاژ آنها.
چکش سیال پمپ تیوبینگ چیست؟
چکش سیال به پدیدهای اطلاق میشود که در حین کار یک ... رخ میدهد.پمپ لوله ایکه در آن - به دلیل پر شدن ناکافی سیال درون لوله پمپ - پیستون در حین حرکت رفت و برگشتی خود، نیروی ضربهای در برابر ستون سیال ایجاد میکند.
در شرایط تولید عادی، سیال سازند به طور مداوم به داخل بشکه پمپ جریان مییابد و به پیستون اجازه میدهد تا در هر حرکت رفت و برگشتی، عمل بالابری پایدار را انجام دهد. با این حال، هنگامی که ظرفیت تأمین سیال چاه نفت ناکافی باشد، بشکه پمپ نمیتواند به طور کامل با سیال پر شود. در نتیجه، با حرکت پیستون، بار ضربهای بر ستون سیال وارد میشود و در نتیجه باعث ایجاد ضربه قوچ سیال میشود.
به عبارت ساده، یک چکش سیال اساساً نتیجه عدم تطابق بین ...پمپ لوله ایظرفیت جابجایی سازند و ظرفیت تأمین سیال سازند.
ضربه قوچ در پمپ تیوب چگونه رخ میدهد؟
تشکیل یک چکش سیال معمولاً از این فرآیند پیروی میکند:
عدم تأمین کافی سیال از سازند.
لوله پمپ به طور کامل پر نمیشود؛
پیستون طبق کورس تنظیم شده خود به کار خود ادامه میدهد.
پیستون به ستون سیال ضربه میزند.
بارهای سیستم دچار نوسانات غیرعادی میشوند.
چکش سیال رخ میدهد.
در این شرایط، حتی اگر واحد پمپاژ به طور عادی به کار خود ادامه دهد، راندمان تولید واقعی چاه نفت به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت.
پنج علت رایج ضربه قوچ در پمپهای تیوبینگ
۱. ظرفیت ناکافی تأمین سیال سازند
این شایعترین علت چکش سیال است.
با طولانی شدن تولید یک چاه نفت، فشار سازند به تدریج کاهش مییابد و سرعت ورود سیال به دهانه چاه کند میشود. اگر جابجایی سیستم پمپاژ از ظرفیت واقعی تأمین سیال سازند بیشتر شود، لوله پمپ به طور کامل از سیال پر نمیشود.
سناریوهای رایج عبارتند از:
کاهش فشار مخزن نفت
نفوذپذیری کم سازند
کاهش بهرهوری در چاههای قدیمی
جریان ناکافی مایعات
چکش سیال زمانی رخ میدهد که نرخ جایگزینی سیال توسط سازند نتواند با نرخ پمپاژ هماهنگ باشد.
۲. انتخاب پمپ تیوبینگ بزرگ
بسیاری از اپراتورهای میدان نفتی معتقدند که پمپ لولهای بزرگتر به معنای خروجی تولید بالاتر است.
در واقع، اگر خود چاه ظرفیت محدودی برای تأمین سیال داشته باشد، قطر بیش از حد بزرگ پمپ باعث میشود که جابجایی نظری پمپ از ظرفیت واقعی تأمین سیال سازند فراتر رود.
نتایج عبارتند از:
لوله پمپ به طور کامل پر نمیشود
راندمان پر شدن پمپ کاهش مییابد
چکش سیال اغلب رخ میدهد
بنابراین، انتخاب مدل پمپ لولهای باید بر اساس ارزیابی جامع از عمق چاه، حجم تولید روزانه سیال و ظرفیت تأمین سیال سازند تعیین شود، نه اینکه صرفاً به دنبال مشخصات بزرگتر باشیم.
۳. سرعت پمپاژ بیش از حد (میزان ضربه)
سرعت پمپاژ (SPM) بیش از حد بالا یکی دیگر از عوامل مهم در ایجاد ضربه قوچ است.
وقتی واحد پمپاژ خیلی سریع کار میکند، سیال زمان کافی برای ورود کامل به لوله پمپ را قبل از شروع چرخه کاری بعدی پیستون ندارد.
این منجر به:
زمان کافی برای پر کردن مایع وجود ندارد
پر شدن جزئی لوله پمپ
کاهش راندمان پمپ
افزایش وقوع چکش سیال
در نتیجه، در چاههایی که کمبود جزئی در تأمین سیال دارند، کاهش مناسب سرعت پمپاژ اغلب میتواند به طور مؤثر مشکل ضربه قوچ را کاهش دهد.
۴. تداخل گاز
چاههای نفت با نسبت بالای گاز به مایع، مستعد تجربه هر دو مشکل چکش سیال و قفل گازی هستند.
وقتی حجم زیادی از گاز آزاد وارد پمپ تیوبینگ میشود، فضای داخل محفظه پمپ را اشغال میکند و در نتیجه، اثربخشی پر شدن سیال را به خطر میاندازد.
عواقب رایج عبارتند از:
کاهش راندمان پر شدن پمپ
کاهش جابجایی مایع
افزایش وقوع چکش سیال
شروع پدیده قفل گازی
بنابراین، چاههایی با محتوای گاز بالا معمولاً نیاز به توجه همزمان به هر دو مسئله تداخل گاز و ضربه قوچ دارند.
۵. ساییدگی یا خرابی اجزای شیر
پس از کارکرد طولانی مدت پمپ تیوب، اجزای شیر آن ممکن است علائم فرسودگی را نشان دهند. به عنوان مثال:
سایش شیرهای توپی
سایش نشیمنگاه سوپاپ
عملکرد آببندی تخریبشده
وقتی شیر محکم بسته نشود، جریان برگشتی سیال رخ میدهد و در نتیجه حجم واقعی سیال بالا کشیده شده کاهش مییابد.
این وضعیت همچنین منجر به پر شدن ناکافی لوله پمپ شده و در نتیجه باعث ایجاد پدیده ضربه قوچ میشود.
اثرات مضر چکش مایع چیست؟
تأثیر بر سیستم میله مکنده
بارهای ضربهای ایجاد شده توسط چکشکاری مایع، تنش پیوستهای را بر روی رشته میله مکنده اعمال میکنند.
کار طولانی مدت تحت این شرایط ممکن است منجر به موارد زیر شود:
خستگی سیم میله
سایش در نقاط اتصال
افزایش خطر شکستگی میله
تأثیر بر پمپ لوله
چکشکاری مکرر مایع، سرعت فرسودگی اجزای حیاتی پمپ را افزایش میدهد،
از جمله:
پیستون
بشکه پمپ
شیر مسافرتی
شیر ایستاده
در نتیجه، عمر مفید تجهیزات میتواند به طور قابل توجهی کاهش یابد.
تأثیر بر راندمان تولید
چکش کاری مایع مستقیماً عملکرد تولید چاه نفت را به خطر میاندازد.
این به صورت زیر آشکار میشود:
کاهش راندمان پمپ
کاهش تولید واقعی
افزایش مصرف انرژی
هزینههای نگهداری بالاتر
بنابراین، تشخیص و رسیدگی سریع به مشکلات مربوط به چکش مایع بسیار مهم است.
چگونه مشکلات پوند سیال در پمپهای تیوبینگ را حل کنیم؟
۱. سرعت پمپاژ را به طور مناسب کاهش دهید
برای چاههای نفتی که سیال کافی ندارند، کاهش سرعت پمپاژ (میزان ضربه) معمولاً مستقیمترین و مؤثرترین روش است.
پس از کاهش سرعت پمپاژ:
زمان پر شدن مایع افزایش مییابد.
راندمان پر کردن پمپ بهبود مییابد.
پدیده پوند مایع کاهش مییابد.
بسیاری از چاههای بالغ این رویکرد را برای بهبود وضعیت تولید خود اتخاذ میکنند.
۲. اندازه پمپ لولهای را دوباره ارزیابی کنید
اگر پوند سیال برای مدت طولانی ادامه یابد، باید بررسی شود که آیا مشخصات پمپ لوله فعلی به درستی با شرایط چاه مطابقت دارد یا خیر.
ارزیابی باید موارد زیر را پوشش دهد:
عمق چاه
حجم تولید روزانه سیال
ظرفیت تأمین سیال سازند
میزان/شرایط گاز
تطبیق مناسب اندازه پمپ تیوبینگ میتواند به طور مؤثر راندمان عملیاتی سیستم را افزایش دهد.
۳. بهینه سازی رژیم پمپاژ
تنظیم پارامترهای پمپاژ همچنین میتواند به کاهش مشکلات مربوط به پوند مایع کمک کند.
برای مثال:
تنظیم طول ضربه
تنظیم سرعت پمپاژ
پیادهسازی تولید متناوب
این اقدامات به بهبود اثربخشی پر شدن سیال در داخل لوله پمپ کمک میکند.
۴. تداخل گاز را به حداقل برسانید
برای چاههایی که محتوای گاز بالایی دارند، باید اقداماتی برای کاهش ورود گاز به داخل لوله پمپ انجام شود.
روشهای رایج عبارتند از:
نصب لنگر گازی
بهینه سازی عمق تنظیم پمپ
بهبود راندمان جداسازی گاز-مایع
هنگامی که ورود گاز آزاد به پمپ کاهش مییابد، راندمان پر شدن سیال معمولاً بهبود مییابد.
۵. اجزای شیر را بررسی و نگهداری کنید
بررسی منظم وضعیت اجزای شیر بسیار مهم است.
مناطق کلیدی برای بازرسی عبارتند از:
توپ های شیر
نشیمنگاه سوپاپها
سطوح آب بندی
تعویض سریع قطعات فرسوده میتواند از مشکلات ناشی از برگشت سیال جلوگیری کند.
۶. پمپهای لولهکشی قابل اعتماد و مطابق با استانداردهای API را انتخاب کنید
طراحی ساختاری و کیفیت تولید خود پمپ تیوبینگ نیز به طور قابل توجهی بر پایداری عملیاتی طولانی مدت آن تأثیر میگذارد.
پمپهای لولهای نوع TH مطابق با استاندارد API 11AX تولید میشوند و دارای ساختار بدنه پمپ با دیواره ضخیم هستند که آنها را برای طیف وسیعی از شرایط چاه مناسب میکند. مشخصات محصول از 1.25 اینچ تا 3.75 اینچ متغیر است که امکان انتخاب و پیکربندی متناسب با شرایط خاص چاه را فراهم میکند.
علاوه بر این، ترکیب مواد محصول را میتوان بر اساس شرایط خاص چاه مشتری سفارشیسازی کرد تا الزامات مقاومت در برابر سایش، استحکام و قابلیت اطمینان مورد نیاز محیطهای مختلف میدان نفتی را برآورده سازد.
برای سیستمهای پمپاژی که نیاز به عملکرد طولانی مدت و پایدار دارند، انتخاب پمپ تیوبی که به طور مناسب با شرایط خاص چاه مطابقت داشته باشد، به کاهش خطر خرابی تجهیزات و افزایش پایداری کلی تولید کمک میکند.
چگونه تشخیص میدهید که چاه دچار پوند مایع شده است؟
در طول عملیات میدانی، اگر پدیدههای زیر رخ دهد، احتمال مشکل پوند مایع باید در نظر گرفته شود:
کارت دینامومتر ویژگیهایی را نشان میدهد که نشاندهندهی کمبود مایعات است.
راندمان پمپ به طور قابل توجهی کاهش می یابد.
حجم تولید کاهش مییابد.
نوسانات بار در واحد پمپاژ افزایش مییابد.
لرزش تجهیزات تشدید میشود.
مصرف انرژی به طور غیرطبیعی افزایش مییابد.
هنگامی که شرایط فوق پیش میآید، توصیه میشود که به موقع شرایط چاه را تجزیه و تحلیل کرده و تجهیزات را بازرسی کنید.
تفاوت بین پوند مایع و قفل گازی چیست؟
بسیاری از مردم پوند مایع را با قفل گازی اشتباه میگیرند.
در واقع، علل اساسی این دو پدیده متفاوت است.
پوند مایع در درجه اول ناشی از تأمین ناکافی سیال است که منجر به عدم پر شدن کامل بشکه پمپ از مایع میشود و متعاقباً بارهای ضربهای ایجاد میکند.
برعکس، قفل گاز در درجه اول ناشی از ورود حجم زیادی از گاز به داخل لوله پمپ است که در نتیجه با بالا آمدن طبیعی مایع تداخل ایجاد میکند.
اگرچه هر دو حالت میتوانند منجر به کاهش تولید و کاهش راندمان پمپ شوند، اما اقدامات اصلاحی مربوطه یکسان نیستند؛ بنابراین، شناسایی دقیق علت اصلی مشکل ضروری است.
سوالات متداول:
آیا فشار مایع در پمپ تیوبینگ به ناچار منجر به خرابی میله میشود؟
نه لزوماً؛ با این حال، قرار گرفتن طولانی مدت در معرض فشار مایع، خطر خستگی زه چوب را افزایش میدهد و در نتیجه احتمال خرابی چوب را بالا میبرد.
آیا پوند مایع نیاز به تعویض فوری پمپ تیوبینگ دارد؟
نه لزوماً. ابتدا باید ظرفیت تأمین سیال، تنظیمات نرخ ضربه و شرایط چاه را قبل از تعیین اینکه آیا تنظیم مشخصات پمپ مورد نیاز است یا خیر، تجزیه و تحلیل کرد.
چرا چاههای با برش گاز بالا مستعد پوند مایع هستند؟
گاز با راندمان پر شدن مایع از لوله پمپ تداخل میکند، سرعت پر شدن پمپ را کاهش میدهد و در نتیجه احتمال وقوع پوند مایع را افزایش میدهد.
آیا کاهش میزان سکته مغزی میتواند تمام مشکلات پوند مایع را حل کند؟
خیر. کاهش نرخ ضربه صرفاً یکی از راهحلهای رایج است؛ تجزیه و تحلیل جامعی از شرایط خاص چاه نیز مورد نیاز است.
چگونه میتوان از عود پوند مایع جلوگیری کرد؟
انتخاب مناسب تجهیزات، بهینهسازی رژیم پمپاژ، کنترل تداخل گاز و نگهداری منظم اجزای شیر، از اقدامات کلیدی برای جلوگیری از ریزش مایع هستند.
پوند مایع در یک پمپ لولهای صرفاً یک خرابی واحد تجهیزات نیست، بلکه نتیجهی تعامل ترکیبی بین ظرفیت تأمین سیال سازند، اندازه پمپ انتخاب شده، پارامترهای پمپاژ و شرایط خاص چاه است. پوند مایع میتواند هر زمان که تأمین سیال سازند ناکافی باشد، قطر پمپ به طور نامناسب انتخاب شده باشد، نرخ ضربه بیش از حد بالا باشد، یا اجزای شیر خراب شوند، رخ دهد.
با انتخاب مناسب مشخصات پمپ لولهای، بهینهسازی رژیم پمپاژ، کاهش تداخل گاز و بهبود نگهداری تجهیزات، میتوان به طور مؤثر مشکلات مربوط به پوند مایع را کاهش داد و در نتیجه راندمان تولید چاه را بهبود بخشید و هزینههای عملیاتی بلندمدت را کاهش داد. برای چاههایی که تحت شرایط پیچیده فعالیت میکنند، انتخاب پمپ لولهای نوع TH که مطابق با استاندارد API 11AX باشد و به خوبی با شرایط خاص چاه مطابقت داشته باشد، به افزایش پایداری و قابلیت اطمینان سیستم پمپاژ نفت نیز کمک میکند.