راهنمای پمپ میله‌ای مکنده در مقابل لوله‌ای

مقدمه

هرپمپ میله ای مکندهنصب با انتخابی آغاز می‌شود که مهندسان تولید، تیم‌های تکمیل و متخصصان تهیه تجهیزات معمولاً آن را دست کم می‌گیرند: پمپ اینسرت یا پمپ تیوبینگ؟ این دو پیکربندی پنج جزء اصلی یکسان دارند و بر اساس یک اصل فیزیکی کار می‌کنند - اما اساساً در نحوه نصب، نحوه سرویس‌دهی و میزان تولیدی که می‌توانند برای یک اندازه تیوب مشخص به دست آورند، متفاوت هستند.

اگر این تصمیم را درست بگیرید، سیستمی خواهید داشت که با نرخ تولید، اقتصاد مداخله و محدودیت‌های عملیاتی چاه شما مطابقت دارد. اگر اشتباه کنید، یا با یک پمپ کوچک‌تر از حد انتظار، تولید را از دست می‌دهید یا هزینه‌های تعمیراتی را متحمل می‌شوید که اقتصاد تأسیسات را در کل طول عمر مفید آن از بین می‌برد.

این راهنما هر دو پیکربندی را به تفصیل بررسی می‌کند: نحوه عملکرد هر کدام، مقایسه آنها بر اساس پارامترهای فنی مهم، و نحوه ساختاردهی تصمیم انتخاب برای شرایط مختلف چاه و زمینه‌های عملیاتی. هدف، برتری دادن یک نوع بر دیگری نیست - بلکه ارائه پایه فنی به مهندس، سرپرست میدان و ارزیاب تجهیزات برای انتخاب صحیح در هر موقعیت خاص است.

اساس: آنچه هر دو نوع پمپ به اشتراک می‌گذارند

قبل از بررسی تفاوت‌ها، مهم است که مشخص کنیم پمپ‌های اینسرت و پمپ‌های تیوبینگ چه وجه اشتراکی دارند - زیرا اصول مشترک آنها چیزی است که هر دو را به عنوان ... تعریف می‌کند.پمپ های میله ای مکنده.

هر دو نوع پمپ، پمپ‌های رفت و برگشتی جابجایی مثبت هستند که در یک رشته لوله تولیدی برای بالا بردن سیال از چاه به سطح زمین عمل می‌کنند. هر دو طبق مشخصات API 11AX ساخته شده‌اند - استانداردی که تلرانس‌های ابعادی، الزامات مواد، مشخصات هندسی شیر و محدوده‌های فاصله پیستون تا بشکه را برای همه مجموعه‌های پمپ‌های میله‌ای مکنده زیرسطحی تعریف می‌کند. و هر دو شامل پنج جزء عملکردی یکسان هستند:

بشکه پمپ (بشکه کار) بدنه استوانه‌ای ثابت پمپ است. سوراخ داخلی آن سطح حرکت پیستون است. قطر سوراخ، ضخامت دیواره و سطح داخلی از مهمترین پارامترهای تولید هستند - آنها مستقیماً راندمان پمپ، عمر مفید و محدوده شرایط چاهی که پمپ می‌تواند تحمل کند را تعیین می‌کنند.

پیستون عنصر رفت و برگشتی درون سیلندر است. فاصله بین قطر خارجی پیستون و سوراخ سیلندر تعیین می‌کند که در هر حرکت چه مقدار سیال از پیستون عبور می‌کند - یک مکانیسم اتلاف به نام "slippage" که راندمان حجمی را کاهش می‌دهد. طرح‌های مدرن پیستون شامل پوشش‌های اسپری فلزی سخت روی سطح خارجی هستند تا میزان سایش را در محیط‌های سیال تولید شده با مواد ساینده و خورنده کاهش دهند.

شیر اطمینان یک شیر یکطرفه است که درون بدنه پیستون نصب شده است. در حرکت رو به پایین، باز می‌شود تا سیال فشرده شده در بشکه از طریق پیستون به سمت بالا عبور کند. در حرکت رو به بالا، بسته می‌شود و توسط وزن ستون سیال بالا نگه داشته می‌شود و از جریان برگشتی جلوگیری می‌کند.

شیر ایستاده، یک شیر یکطرفه در پایه مجموعه پمپ است. در حرکت رو به بالا، تحت اختلاف فشار ایجاد شده توسط پیستون رو به بالا باز می‌شود و به سیال تولید شده از حلقه چاه اجازه می‌دهد تا بشکه را پر کند. در حرکت رو به پایین، بسته می‌شود و از بازگشت سیال به حلقه چاه با افزایش فشار بشکه جلوگیری می‌کند.

نگهدارنده (مجموعه نشیمنگاه) پمپ را در عمق تنظیم شده طراحی شده لنگر می‌اندازد. API 11AX دو نوع نگهدارنده را تعریف می‌کند: نوع فنجانی (با استفاده از فنجان‌های الاستومری که یک آب‌بندی اصطکاکی در برابر لوله یا نوک نشیمنگاه ایجاد می‌کنند) و مکانیکی (مکانیسم چفت مثبت). انتخاب نگهدارنده هم بر نیروی مورد نیاز برای آزاد کردن پمپ برای بازیابی و هم بر قابلیت اطمینان لنگر تحت بارگذاری هیدرولیکی رو به بالا از ستون سیال تأثیر می‌گذارد.

این پنج جزء عملکرد یکسانی را در هر دو پیکربندی اینسرت و تیوبینگ انجام می‌دهند. تفاوت بین این دو نوع پمپ کاملاً در نحوه ارتباط بشکه با رشته تیوبینگ نهفته است - و این تفاوت ساختاری به تفاوت‌های قابل توجهی در اندازه سوراخ، ظرفیت تولید، هزینه خدمات و انعطاف‌پذیری عملیاتی منجر می‌شود.

پمپ اینسرت: خودکفا، قابل بازیابی، و ساخته شده برای کارایی عملیاتی

طراحی سازه: مونتاژ کامل درون چاهی

پمپ اینسرت - که با حرف R در نامگذاری API 11AX مشخص شده است - یک واحد مستقل است. بشکه، پیستون، شیرها و نگهدارنده آن، همگی قبل از ورود پمپ به چاه، مونتاژ می‌شوند. مجموعه کامل به پایین رشته میله مکنده متصل شده و در داخل لوله تولید تا عمق تنظیم پایین آورده می‌شود، جایی که نگهدارنده در یک نیپل نشیمنگاه که به عنوان بخشی از تکمیل لوله نصب شده است، قرار می‌گیرد.

این طراحی به این معنی است که کل پمپ - بدنه و همه چیز - درون لوله قرار می‌گیرد. پمپ باید به گونه‌ای طراحی شود که در حین نصب و بازیابی از سوراخ لوله عبور کند، که این امر حداکثر قطر پیستون را نسبت به اندازه لوله محدود می‌کند. به عنوان مثال، یک پمپ اینسرت که در لوله 2 و 7/8 اینچی کار می‌کند، قطر پیستونی در محدوده 1.75 تا 2.00 اینچ خواهد داشت. پمپ لوله‌ای معادل در همان لوله، پیستونی با قطر تقریبی 2.25 اینچ را در خود جای می‌دهد - تفاوتی که مستقیماً به ظرفیت تولید مربوط می‌شود.

پس از قرارگیری، پیستون به رشته میله متصل می‌شود و واحد پمپاژ سطحی آن را در چرخه رفت و برگشتی به حرکت در می‌آورد. بشکه ثابت می‌ماند و به نوک نشیمنگاه متصل می‌شود؛ پیستون درون بشکه حرکت می‌کند و اختلاف فشار ایجاد می‌کند که سیال را از طریق شیرها و لوله‌های تولید به بالا می‌راند.

نصب و بازیابی: مزیت عملیاتی اصلی

مشخصه عملیاتی تعیین‌کننده پمپ اینسرت، روش بازیابی آن است. هنگامی که پمپ به هر دلیلی نیاز به بازرسی، سرویس یا تعویض دارد، با کشیدن رشته میله مکنده بازیابی می‌شود. لوله تولید در چاه باقی می‌ماند.

این عملیات کشش میله به یک واحد کشش میله نیاز دارد: یک وینچ نصب شده روی کامیون که رشته میله را به تدریج بلند می‌کند و واحد سطحی را به هر اتصال میله هنگام خروج از سوراخ متصل می‌کند. این یک عملیات میدانی استاندارد و نسبتاً ساده است. نیازی به دکل تعمیر کامل ندارد. معمولاً به دو تا سه پرسنل نیاز دارد و می‌تواند در عرض ۱۲ تا ۲۴ ساعت از زمان تصمیم‌گیری تا شروع مجدد تولید پمپ با یک واحد جایگزین تکمیل شود.

اهمیت اقتصادی این موضوع قابل توجه است و اغلب در انتخاب اولیه نوع پمپ، دست کم گرفته می‌شود. هزینه عملیات کشیدن میله، کسری از هزینه تجهیز کامل دکل حفاری است. در میدانی که چندین چاه در آن فعال است، تفاوت هزینه مداخله بین سرویس پمپ اینسرتی و سرویس پمپ تیوبینگ به سرعت در یک افق تولید پنج تا ده ساله انباشته می‌شود.

لوله‌ها همچنین از عدم آسیب‌دیدگی سود می‌برند. لوله‌گذاری مکرر خطر آسیب به رزوه، تخریب آب‌بندی در اتصالات لوله و ورود آوار به چاه را به همراه دارد. نصب پمپ اینسرتی که در طول عمر مفید خود فقط به کشش میله نیاز دارد، رشته لوله را از سایش ناشی از عملیات نصب و بازیابی مکرر محافظت می‌کند.

آشنایی با سیستم نامگذاری API 11AX برای پمپ‌های اینسرتی

کد نوع پمپ سه حرفی در سیستم نامگذاری API 11AX حاوی اطلاعات فنی خاصی در مورد ضخامت دیواره بشکه و موقعیت نگه داشتن آن است - که هر دو بر شرایط چاه مناسب پمپ تأثیر می‌گذارند.

ضخامت دیواره بشکه:

• H (دیواره سنگین): دیواره بشکه به اندازه کافی ضخیم است که بشکه استحکام ساختاری خود را فراهم می‌کند. بشکه‌های دیواره سنگین هندسه چاه را تحت فشارهای تفاضلی بالاتر حفظ می‌کنند و در چاه‌های عمیق‌تر و کاربردهایی که پایداری بشکه مهم است، استفاده می‌شوند.

• L (دیواره سبک): دیواره بشکه نازک‌تری که برای پشتیبانی شعاعی به لوله‌های اطراف متکی است. بشکه‌های دیواره سبک معمولاً برای اندازه لوله مشخص، به قطر داخلی بزرگتری دست می‌یابند (زیرا ضخامت دیواره کمتر به معنای قطر داخلی بیشتر است)، اما آنها نیاز دارند که لوله به عنوان تکیه‌گاه ساختاری وجود داشته باشد و دست نخورده باقی بماند. آنها در چاه‌های کم‌عمق‌تر که فشار تفاضلی کمتر است، استفاده می‌شوند.

• W (دیواره نازک / نرم-پک‌دار): از مواد نرم بین لوله و سیلندر برای پیکربندی آب‌بندی متفاوت استفاده می‌کند - که در کاربردهای استاندارد کمتر رایج است.

موقعیت نگه داشتن:

• A (لنگر بالایی): نگهدارنده در بالای بدنه پمپ قرار دارد. در این پیکربندی، بدنه زیر نشیمنگاه نیپل آویزان است. طرح‌های لنگر بالایی، پیکربندی‌های عمومی هستند که برای اکثر شرایط چاه مناسب می‌باشند.

• ب (لنگر پایینی): محل نگه‌داری در زیر بشکه قرار دارد. این امر ورودی پمپ را در زیر نقطه لنگر قرار می‌دهد که در چاه‌های گازی مزایایی دارد: سیال از زیر محل نگه‌داری وارد پمپ می‌شود و جداسازی مایع/گاز را قبل از رسیدن سیال به شیر ایستاده بهبود می‌بخشد. طرح‌های لنگر پایینی همچنین فشار ورودی پمپ پایین‌تری را نشان می‌دهند که برای کاربردهای با افت فشار بالا مفید است.

بنابراین، چهار نام اصلی پمپ اینسرت عبارتند از:

درک ترکیب چهارگانه ضخامت دیواره و موقعیت لنگر، امکان انتخاب را با عمق، GOR و الزامات نرخ تولید چاه خاص - به جای پیش‌فرض قرار دادن یک پیکربندی واحد برای همه کاربردها - فراهم می‌کند.

اتصال نشیمنگاه جهانی: تعویض سوراخ بدون لمس لوله

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های طراحی سیستم پمپ اینسرت API، نشیمنگاه جهانی نیپل است. مفصل نگهدارنده نشیمنگاه که در تکمیل پمپ‌های اینسرت استفاده می‌شود، از نظر ابعادی در اندازه‌های مختلف سوراخ پمپ استاندارد شده است. این بدان معناست که وقتی شرایط عملیاتی تغییر می‌کند - نرخ تولید کاهش می‌یابد و سوراخ کوچکتر مناسب‌تر است، یا تغییرات فشار لوله، اندازه سوراخ متفاوتی را بهینه می‌کند - می‌توان سوراخ پمپ را بدون تنظیم، کشیدن یا تعویض رشته لوله تغییر داد.

فقط خود پمپ تغییر می‌کند. محل قرارگیری نیپل در لوله، پمپ جدید را در خود جای می‌دهد. این انعطاف‌پذیری به ویژه در میدان‌های قدیمی که بهره‌وری چاه با گذشت زمان تغییر می‌کند و توانایی تطبیق اندازه پمپ بدون متحمل شدن هزینه تعمیر لوله، ارزش اقتصادی قابل توجهی دارد، ارزشمند است.

پمپ تیوبینگ: حداکثر جابجایی برای کاربردهای با نرخ جریان بالا

طراحی سازه: بشکه به عنوان بخشی از تکمیل

پمپ لوله‌ای - که با حرف T در نامگذاری API 11AX مشخص شده است - رویکردی اساساً متفاوت برای قرار دادن بشکه اتخاذ می‌کند. به جای اینکه بشکه به عنوان بخشی از یک قطعه‌ی داخلی مستقل، درون لوله قرار گیرد، بشکه‌ی پمپ لوله‌ای مستقیماً به رشته‌ی لوله‌ی تولیدی رزوه می‌شود و به عنوان بخشی از تکمیل لوله، تا عمق مورد نظر امتداد می‌یابد.

وقتی پمپ لوله‌ای نصب می‌شود، رشته لوله با قرار گرفتن بشکه پمپ در موقعیت صحیح - معمولاً نزدیک به پایین رشته، بالای سوراخ‌ها - ساخته می‌شود. کل رشته لوله، شامل بخش بشکه پمپ، با یک دکل تعمیر به داخل چاه فرستاده می‌شود. پس از قرار گرفتن و تنظیم لوله، پیستون به طور جداگانه روی رشته میله مکنده قرار می‌گیرد و از طریق لوله پایین می‌رود تا در داخل بشکه پمپ قرار گیرد.

پیستون از بالا به رشته میله‌ای متصل می‌شود و از پایین به بشکه آویزان است. واحد پمپاژ سطحی، رشته میله‌ای و پیستون را در یک سیکل رفت و برگشتی استاندارد به حرکت در می‌آورد. بشکه، که بخشی از رشته لوله است، ثابت می‌ماند در حالی که پیستون درون آن حرکت می‌کند.

چرا پمپ لوله‌ای به ظرفیت تولید بیشتری دست می‌یابد؟

تفاوت ساختاری بین دو نوع پمپ، تفاوت فوری و قابل توجهی در حداکثر اندازه سوراخ قابل دستیابی ایجاد می‌کند. بدنه پمپ اینسرت باید درون لوله قرار گیرد - باید بین قسمت بیرونی بدنه پمپ و دیواره لوله فاصله وجود داشته باشد تا پمپ بتواند از آن عبور کند. این الزام فاصله، اندازه سوراخ لوله را محدود می‌کند.

لوله پمپ، خود لوله است - یا به طور دقیق‌تر، یک بخش مخصوص از لوله با سوراخ دقیق صیقل داده شده است که جایگزین بخشی از رشته لوله استاندارد می‌شود. سوراخ آن می‌تواند تمام قطر داخلی موجود آن بخش لوله را پر کند، که تنها توسط قطر داخلی خود لوله و محدودیت‌های تولید سوراخ صیقل داده شده محدود می‌شود.

نتیجه این است که برای هر اندازه لوله مشخص، پمپ لوله‌ای به طور معنی‌داری قطر پیستون بزرگتری نسبت به پمپ اینسرت به دست می‌آورد. این تفاوت بسته به اندازه لوله، تقریباً از 0.25 تا 0.50 اینچ در قطر پیستون متغیر است. از آنجا که جابجایی پمپ در هر کورس متناسب با مجذور شعاع پیستون ضربدر طول کورس است، این تفاوت در قطر داخلی به جابجایی به نسبت بزرگتر در هر کورس - و مستقیماً به حجم تولید بالاتر در نرخ کورس و طول کورس یکسان - تبدیل می‌شود.

برای مثال:

• در لوله‌های ۲ و ۷/۸ اینچی: یک پمپ اینسرت تقریباً به قطر داخلی ۱.۷۵ تا ۲.۰۰ اینچ و یک پمپ تیوبینگ تقریباً به قطر داخلی ۲.۲۵ اینچ دست می‌یابد. جابجایی پمپ تیوبینگ در هر ضربه تقریباً ۲۷ تا ۶۵ درصد بیشتر است.

  
  

• در لوله‌های ۳ و نیم اینچی: یک پمپ اینسرتی تقریباً به قطر داخلی ۲.۲۵ تا ۲.۵۰ اینچ و یک پمپ تیوبینگ تقریباً به قطر داخلی ۲.۷۵ اینچ دست می‌یابد. باز هم، یک مزیت جابجایی قابل توجه در هر کورس.

برای چاه‌هایی که با نرخ‌هایی تولید می‌کنند که حداکثر قطر داخلی پمپ درج نمی‌تواند بدون کار با نرخ‌های ضربه‌ای غیرعملی بالا، جریان ورودی را برآورده کند، پمپ لوله‌ای پیکربندی‌ای است که هدف تولید را قابل دستیابی می‌کند.

بازیابی و خدمات: بده‌بستان حیاتی

هزینه سرویس پمپ تیوبینگ مستقیم و مهم است: از آنجا که بدنه پمپ بخشی از رشته تیوبینگ است، سرویس بدنه نیاز به کشیدن کل رشته تیوبینگ دارد.

این یک عملیات تعمیر کامل دکل است. دکل باید به محل چاه منتقل شود. ابتدا رشته میله مکنده برای بازیابی پیستون کشیده می‌شود. سپس رشته لوله - کل رشته تولید، که ممکن است هزاران فوت لوله باشد - باید مفصل به مفصل کشیده شود، بشکه پمپ سرویس یا تعویض شود و رشته لوله دوباره به کار بیفتد. در بیشتر موارد، چاه نیز باید قبل از کشیدن لوله کشته شود - فرآیندی که شامل تزریق مایع کشنده به داخل چاه برای متعادل کردن فشار سازند و توقف موقت جریان سیال است.

زمان لازم برای سرویس پمپ لوله‌ای از یک تا چند روز بسته به عمق چاه، قابلیت دکل و وضعیت اتصالات لوله متغیر است. هزینه هر رویداد مضربی از هزینه معادل کشیدن میله پمپ اینسرت است.

برای چاه‌هایی که به دلیل تولید شن، سیال خورنده، دمای بالای عملیاتی یا هر عامل دیگری که عمر مفید پمپ را کاهش می‌دهد، نیاز به سرویس مکرر پمپ دارند، این تفاوت در هزینه سرویس، عامل غالب در محاسبه کل هزینه مالکیت می‌شود.

مقایسه فنی پهلو به پهلو

مزایای پمپ اینسرت: جایی که بدنه قوی‌تر است

تفاوت هزینه مداخله، عامل غالب برای اکثر چاه‌ها است

برای اکثر چاه‌های نفت خشکی جهان - که با نرخ تولید کم تا متوسط، شرایط میدان بالغ و اقتصاد تولید حساس به هزینه‌های عملیاتی مشخص می‌شوند - مدل سرویس کشش میله‌ای پمپ اینسرت، مهمترین مزیت عملی است.

هزینه تجهیز کامل دکل حفاری، چه از نظر هزینه تجهیزات و چه از نظر زمان، چندین برابر عملیات کشیدن میله‌ای است. در مناطق دورافتاده، در دسترس بودن دکل می‌تواند زمان بین تصمیم به سرویس پمپ و اولین روز بازیابی تولید را به هفته‌ها افزایش دهد - که در طی آن چاه هیچ تولیدی ندارد یا کمتر از ظرفیت تولید می‌کند. در مقابل، یک واحد کشیدن میله‌ای اغلب می‌تواند در مدت زمان کوتاهی مستقر شود، سرویس را ظرف یک روز کاری تکمیل کند و چاه را در همان بعد از ظهر به تولید بازگرداند.

این مزیت اقتصاد مداخله زمانی بیشتر خود را نشان می‌دهد که چاه‌ها به طور مکرر نیاز به سرویس داشته باشند - که دقیقاً همین شرایط در سازندهای چالش‌برانگیز است. چاهی که سیال شنی، سیال خورنده یا مخلوط با GOR بالا تولید می‌کند، نسبت به یک چاه تمیز و ساده، به سرویس پمپ مکررتری نیاز دارد. مدل سرویس کم‌هزینه پمپ اینسرت، انعطاف‌پذیری لازم برای سرویس چاه‌ها را در صورت نیاز به سرویس، بدون محدودیت‌های هزینه و زمان‌بندی مرتبط با عملیات وابسته به دکل، فراهم می‌کند.

اجرای عمیق‌تر با پیکربندی درج

در اکثر کاربردهای عملی، پمپ اینسرت می‌تواند عمیق‌تر از پمپ تیوبینگ کار کند. این امر تابعی از استقلال ساختاری طراحی پمپ اینسرت است: بدنه یک مجموعه جدار سنگین مستقل است که برخلاف بدنه پمپ تیوبینگ با دیواره سبک، برای پشتیبانی شعاعی به لوله‌های اطراف متکی نیست.

برای کاربردهای تخصصی چاه‌های عمیق که در ادامه با جزئیات بیشتری توضیح داده شده است، پیکربندی اینسرت - به ویژه طرح‌های دیواره سنگین - یکپارچگی لوله را تحت فشارهای تفاضلی بالای پایدار ناشی از کار سازند عمیق حفظ می‌کند، در حالی که طرح‌های دیواره سبک با تکیه‌گاه لوله شروع به تغییر شکل می‌کنند.

طراحی‌های ویژه اینسرت برای شرایط سخت چاه

پیکربندی پمپ اینسرتی، پلتفرمی است که پیچیده‌ترین طرح‌های پمپ‌های تخصصی بر روی آن توسعه یافته‌اند - دقیقاً به این دلیل که مدل سرویس‌دهی با میله، تطبیق طراحی پمپ با شرایط خاص چاه را بدون تحمیل هزینه تعمیر کامل دکل در هر بار نیاز به سرویس، از نظر اقتصادی عملی می‌کند.

پمپ اینسرت دیواره ضخیم RXB نمایانگر پیشرفته‌ترین تکنولوژی در این دسته از طراحی‌های تخصصی است. بدنه آن از فولاد آلیاژی با استحکام بالا با پوشش چند لایه مقاوم در برابر سایش بر روی سطح داخلی سوراخ ساخته شده است. ساختار دیواره ضخیم، هندسه سوراخ را تحت فشارهای چرخه‌ای با اختلاف فشار بالا در چاه‌های متوسط ​​تا عمیق حفظ می‌کند، در حالی که طرح‌های بشکه تک جداره، اثر تنفس "ddhhh را نشان می‌دهند - خم شدن چرخه‌ای دیواره تحت فشار متناوب که به تدریج تطابق پیستون-بشکه را مختل می‌کند. با حذف این چرخه ابعادی از طریق استحکام ساختاری، طرح RXB پایداری عملیاتی را در مقایسه با طرح‌های معمولی بیش از 30٪ بهبود می‌بخشد و در شرایط معادل چاه، عمر مفید را یک تا سه برابر افزایش می‌دهد.

تمام اجزای مسیر جریان در پمپ RXB از فولاد ضد زنگ با پوشش مقاوم در برابر سایش ساخته شده‌اند - مشخصاتی از مواد که خوردگی در محیط‌های سیال تولید شده حاوی سولفید هیدروژن، دی اکسید کربن یا آب سازند با کلرید بالا را که در آن اجزای استاندارد فولاد کربنی به تدریج بین فواصل سرویس تخریب می‌شوند، مورد توجه قرار می‌دهد. این طرح برای استقرار تا عمق ۱۰۰۰۰ فوت طراحی شده است و طیف عمقی اکثریت قریب به اتفاق سازندهای نفتی ساحلی تولیدی در سطح جهان را پوشش می‌دهد.

از آنجا که RXB یک پمپ اینسرتی است، در صورت نیاز به سرویس، با کشش میله‌ای بازیابی می‌شود. طراحی پمپ ممتاز با طول عمر کارکرد عالی، در پیکربندی که هزینه مداخله سرویس را به حداقل می‌رساند - این ترکیب، توجیه اقتصادی برای انتخاب پمپ اینسرتی با مهندسی خوب در کاربردهای چالش‌برانگیز را تعریف می‌کند.

پمپ ضد گاز از طریق یک ساختار دریچه ورودی نفت باز و بسته مکانیکی که گاز را با هر ضربه از بشکه خارج می‌کند، چاه‌های با نسبت بالای گاز به نفت را هدف قرار می‌دهد و شرایط قفل گاز را که طرح‌های استاندارد شیر نمی‌توانند به طور قابل اعتمادی از آن جلوگیری کنند، از بین می‌برد. این طرح که در مشخصات قطر داخلی Φ44 میلی‌متر و Φ57 میلی‌متر موجود است، با لوله‌های 2 3/8 اینچی، 2 7/8 اینچی و 3 1/2 اینچی سازگار است و ترکیبات اندازه قطر داخلی و لوله مورد نیاز برای اکثر تکمیل‌های گازی در خشکی را پوشش می‌دهد.

پمپ اینسرت کنترل ماسه با پلانجر بلند، از هندسه ورودی روغن جانبی برای جلوگیری از تجمع ماسه در ورودی پمپ استفاده می‌کند، که با طول پلانجر بلندتر ترکیب شده تا سایش ساینده را در سطح تماس بزرگتری توزیع کند. هر دو مکانیسم مستقیماً عمر پمپ را در سازندهای تولیدکننده ماسه افزایش می‌دهند، جایی که یک پمپ اینسرت استاندارد نیاز به تعویض مکرر دارد - و هر تعویض، در این پیکربندی، به جای یک عملیات وابسته به دکل، یک کشش میله‌ای کم‌هزینه باقی می‌ماند.

مزایای پمپ لوله‌ای: جایی که حداکثر جابجایی، بده‌بستان را توجیه می‌کند

وقتی نرخ تولید، تفاوت اندازه سوراخ را تعیین می‌کند

یک آستانه نرخ تولید وجود دارد که بالاتر از آن، حداکثر جابجایی قابل دستیابی پمپ اینسرت نمی‌تواند بدون نرخ‌های ضربه‌ای غیرعملی بالا، جریان ورودی چاه را برآورده کند. در نرخ‌های ضربه‌ای بالاتر از تقریباً ۱۵ تا ۲۰ ضربه در دقیقه، بارگذاری خستگی رشته میله‌ای به شدت افزایش می‌یابد، سایش واحد سطحی تسریع می‌شود و سیستم شروع به کار خارج از محدوده طراحی خود می‌کند. اگر حداکثر جابجایی پمپ اینسرت با نرخ ضربه‌ای معقول برای مدیریت تولید چاه کافی نباشد، پمپ تیوبینگ یک ترجیح نیست - بلکه یک ضرورت فنی است.

برای چاه‌هایی که تقریباً بالای ۸۰۰ تا ۱۰۰۰ بشکه سیال در روز تولید می‌کنند، دهانه بزرگتر پمپ لوله‌ای، ظرفیت جابجایی لازم برای مدیریت آن جریان ورودی را در محدوده پارامترهای عملیاتی عادی فراهم می‌کند. برای تولیدکنندگان با نرخ تولید بالا - چاه‌های جدید تکمیل‌شده در سازندهای با نفوذپذیری بالا، چاه‌های پروژه‌های بازیابی ثانویه با برش آب بالا و حجم سیال بالا - پمپ لوله‌ای پیکربندی‌ای است که هدف تولید را از نظر فنی قابل دستیابی می‌کند.

جابجایی سیالات چسبناک: مزیت دهانه بزرگ

قطر بزرگ پیستون پمپ لوله‌ای، مقاومت کمی در برابر جریان درون پمپ ایجاد می‌کند، زیرا ستون سیال برای ورود و خروج از پمپ نیازی به شتاب گرفتن با سرعت بالا از طریق مجاری باریک ندارد. در چاه‌هایی که نفت خام سنگین با ویسکوزیته بالا تولید می‌کنند، این مزیت هندسه جریان، افت فشار درون پمپ را کاهش می‌دهد و به پمپ اجازه می‌دهد تا سیال ویسکوز را با اتلاف انرژی کمتری نسبت به یک پمپ اینسرت با قطر کوچکتر در همان چاه، جابجا کند.

برای کاربردهای نفت سنگین با نرخ بالای استخراج - که در آن چاه حجم زیادی از سیال نفت خام چسبناک تولید می‌کند - ترکیبی از حداکثر قطر داخلی و ویژگی‌های جریان با قطر داخلی بزرگ، پمپ لوله‌ای را علیرغم هزینه خدمات بالاتر، به گزینه‌ای کاربردی‌تر تبدیل می‌کند.

محاسبه اندازه سوراخ: مقایسه را ملموس کنید

تصمیم گیری در مورد انتخاب بین پیکربندی پمپ اینسرتی و تیوبینگ اغلب به یک محاسبه ساده نرخ تولید ختم می‌شود. در اینجا نحوه ساختاردهی آن آمده است:

مرحله ۱: تعیین هدف تولید سیال مورد نیاز روزانه (BFPD)

مرحله ۲: محدوده نرخ ضربه عملی برای نصب را تعیین کنید (معمولاً ۶ تا ۱۴ ضربه در دقیقه برای اکثر کاربردها)

مرحله 3: حجم جابجایی مورد نیاز پمپ را در هر کورس محاسبه کنید:

• جابجایی مورد نیاز (بشکه/ضربه) = BFPD هدف ÷ تعداد ضربات در روز (ضربه در دقیقه × ۱۴۴۰)

مرحله ۴: قطر پیستون مورد نیاز برای آن جابجایی در طول کورس انتخاب شده را محاسبه کنید:

• مساحت پیستون (اینچ مربع) = جابجایی (بشکه در هر کورس) × ۲۳۱ (اینچ مکعب در هر گالن) × ۴۲ (گالن در هر بشکه) ÷ طول کورس (اینچ)

• قطر مورد نیاز = ۲ × √(مساحت پیستون ÷ π)

مرحله ۵: قطر پیستون مورد نیاز را با حداکثر قطر قابل دستیابی برای پمپ‌های اینسرت و تیوبینگ در اندازه تیوبینگ موجود مقایسه کنید.

اگر قطر مورد نیاز در محدوده قطر داخلی قابل دستیابی پمپ اینسرت برای اندازه لوله قرار گیرد، پمپ اینسرت یک پیکربندی مناسب است. اگر از حداکثر قطر داخلی پمپ اینسرت بیشتر باشد اما در محدوده پمپ اینسرت قرار گیرد، پمپ اینسرت مورد نیاز است. اگر از هر دو بیشتر باشد، پارامترهای اندازه پمپ، اندازه لوله یا کورس باید دوباره بررسی شوند.

این محاسبه، آستانه نرخ تولید برای انتقال پمپ از چاه ورودی به لوله را متناسب با طول ضربه، نرخ ضربه و اندازه لوله هر چاه تعیین می‌کند - به جای اینکه یک قانون کلی را اعمال کند که ممکن است با شرایط واقعی چاه مطابقت نداشته باشد.

راهنمای انتخاب مبتنی بر سناریو

نرخ پایین تا متوسط، خوب در یک مزرعه بالغ (زیر ۶۰۰ BFPD)

این کاربرد اصلی پمپ اینسرت است. برای چاهی که کمتر از ۶۰۰ بشکه سیال در روز تولید می‌کند، اندازه سوراخ پمپ اینسرت در هر لوله استاندارد، جابجایی کافی را با نرخ ضربه معمولی فراهم می‌کند. مزیت اقتصادی خدمات - کشش میله در مقابل کشش لوله - عامل انتخاب غالب است. پیکربندی اینسرت را انتخاب کنید و بر اساس عمق و GOR، نام مناسب (RHA، RHB، RLA یا RLB) را انتخاب کنید.

چاه تکمیل جدید یا بازیابی ثانویه با نرخ بالای تولید (بالای ۸۰۰ بشکه در روز)

برای چاهی که روزانه بیش از ۸۰۰ بشکه سیال تولید می‌کند - چه چاه تولیدکننده اولیه با نفوذپذیری بالا و چه چاهی که در سیلاب‌زنی با برش آب بالا قرار دارد - بررسی کنید که حداکثر قطر داخلی پمپ برای اندازه لوله برنامه‌ریزی شده می‌تواند جابجایی مورد نیاز را با نرخ ضربه قابل قبول انجام دهد. در غیر این صورت، پمپ لوله از نظر فنی انتخاب صحیحی است. هزینه خدمات بالاتر در هر مداخله، معامله‌ای پذیرفته شده برای ظرفیت تولیدی است که کاربرد مورد نیاز دارد.

چاه گازدار با نرخ متوسط

یک پمپ اینسرت با پیکربندی لنگر کف (RHB یا RLB) انتخاب کنید تا از فشار ورودی پایین‌تر پمپ و جداسازی بهبود یافته گاز-مایع که موقعیت‌یابی لنگر کف فراهم می‌کند، بهره‌مند شوید. اگر GOR به اندازه‌ای بالا باشد که طرح‌های استاندارد شیر باعث ایجاد قفل گاز در چاه‌های مشابه شوند، طرح اینسرت مخصوص ضد گاز را در نظر بگیرید. مدل سرویس کشش میله‌ای پیکربندی اینسرت به ویژه در چاه‌های گازدار ارزشمند است، جایی که مشکلات تولید مرتبط با پمپ نیاز به مداخله مکرر بیشتری نسبت به چاه‌های سیال تمیز دارند.

سازند شنی با طول عمر نامشخص

از پمپ اینسرت با طراحی کنترل ماسه با پلانجر بلند استفاده کنید. هندسه ورودی جانبی نفت و طول تماس پلانجر افزایش یافته، عمر مفید را در شرایط سایشی افزایش می‌دهد و مدل سرویس با کشش میله تضمین می‌کند که در صورت نیاز به سرویس، هزینه مداخله قابل مدیریت است. اگر همین چاه از پمپ لوله‌ای استفاده می‌کرد و به دلیل آسیب ماسه به بشکه، هر 12 تا 18 ماه نیاز به سرویس داشت، هزینه انباشته تعمیر دکل در طول پنج سال، وضعیت اقتصادی را به طور قابل توجهی تغییر می‌داد.

چاه عمیق بالای ۸۰۰۰ فوت

از پیکربندی پمپ اینسرتی دیواره سنگین - RHA یا RHB - با طراحی ویژه RXB استفاده کنید که در آن عمق چاه و اختلاف فشار، پایداری بشکه را به یک عامل حیاتی تبدیل می‌کند. بشکه اینسرتی دیواره سنگین، هندسه چاه را تحت فشار اختلاف فشار بالا و پایدار حفظ می‌کند. پیکربندی اینسرتی به پمپ اجازه می‌دهد در صورت نیاز به سرویس، بدون ایجاد اختلال در رشته لوله‌ای که با دقت برای مدیریت تکمیل چاه عمیق اجرا شده است، با کشیدن میله بازیابی شود.

میدانی با چندین چاه و دسترسی محدود به دکل حفاری

برای عملیات میدانی در مکان‌های دورافتاده یا مناطقی با دسترسی محدود به دکل، مدل سرویس پمپ اینسرت، صرف نظر از میزان تولید، مزیت عملیاتی قابل توجهی را ارائه می‌دهد. قابلیت سرویس‌دهی به هر چاه در میدان با یک واحد کشش میله‌ای - بدون انتظار برای برنامه‌ریزی دکل - هم هزینه‌های نگهداری برنامه‌ریزی‌شده و هم مدت زمان از کارافتادگی برنامه‌ریزی‌نشده در هنگام خرابی غیرمنتظره پمپ‌ها را کاهش می‌دهد.

اشتباهات رایج در انتخاب

انتخاب پمپ لوله‌ای برای همه کاربردهای با نرخ بالا بدون تأیید اینکه قطر داخلی پمپ اینسرت در واقع کافی نیست. این فرض خودکار که تولید بالا به پمپ اینسرت نیاز دارد، همیشه درست نیست. در لوله‌های 3 و نیم اینچی یا بزرگتر، قطر داخلی پمپ اینسرت می‌تواند جابجایی قابل توجهی ایجاد کند. قبل از استفاده از مدل سرویس وابسته به دکل، محاسبه اندازه قطر داخلی را انجام دهید.

انتخاب پمپ اینسرتی برای همه چاه‌ها به منظور به حداقل رساندن هزینه خدمات، بدون بررسی اینکه آیا چاه به اندازه کافی بزرگ است یا خیر. پمپ اینسرتی که نتواند با نرخ ضربه معقول به نرخ تولید چاه برسد، با نرخ ضربه بالا کار خواهد کرد و باعث افزایش بار خستگی میله و تسریع سایش واحد سطح می‌شود. یک پمپ کوچک‌تر از اندازه واقعی که سریع کار می‌کند، تصمیمی برای صرفه‌جویی در هزینه نیست - بلکه یک خرابی تسریع‌شده است.

نادیده گرفتن مشخصه نگهدارنده (لنگر بالایی در مقابل لنگر پایینی) در انتخاب پمپ ورودی. پیکربندی‌های لنگر بالایی و پایینی در چاه‌های گازدار و چاه‌هایی با فشار ورودی بالای پمپ، رفتار متفاوتی دارند. انتخاب موقعیت نگهدارنده صحیح هیچ هزینه‌ای ندارد - این بخشی از مشخصات پمپ است. انتخاب موقعیت نادرست در یک چاه گازدار، مشکلات تداخل گاز ایجاد می‌کند که به نظر می‌رسد خرابی پمپ هستند، در حالی که در واقع خطاهای پیکربندی هستند.

دست کم گرفتن دفعات تعمیر پمپ لوله در چاه‌های چالش‌برانگیز. در یک چاه با سیال تمیز که طبق پارامترهای طراحی کار می‌کند، یک لوله پمپ لوله ممکن است چندین سال قبل از نیاز به سرویس کار کند. در یک چاه شنی، گازدار یا خورنده، این عمر مفید می‌تواند به طور چشمگیری کاهش یابد. اگر شرایط چاه نشان دهنده نیازهای مکرر به سرویس باشد، مدل هزینه تعمیر دکل پمپ لوله به عامل غالب در کل هزینه مالکیت تبدیل می‌شود - و پیکربندی پمپ درج، حتی با دهانه کوچکتر، ممکن است هزینه عملیاتی کل کمتری را در طول عمر چاه ایجاد کند.

عدم در نظر گرفتن انعطاف‌پذیری تغییر اندازه چاه در برنامه‌ریزی بلندمدت. محل قرارگیری عمومی پمپ اینسرت، امکان تنظیم اندازه چاه را بدون نیاز به کشش لوله و همچنین تغییرات بهره‌وری در طول زمان فراهم می‌کند. پمپ اینسرت این انعطاف‌پذیری را ارائه نمی‌دهد. برای چاه‌هایی که انتظار می‌رود تغییرات قابل توجهی در نرخ تولید در طول عمر مفید خود داشته باشند، تطبیق‌پذیری پمپ اینسرت دارای ارزشی است که تعیین کمیت آن در انتخاب اولیه دشوار است، اما با بلوغ میدان آشکار می‌شود.

سوالات متداول

س: آیا می‌توانم بدون کشیدن لوله، پمپ اینسرت را به پمپ تیوبینگ تغییر دهم؟

الف) خیر. تبدیل از پمپ اینسرتی به پمپ تیوبینگ نیاز به تعمیر کامل تیوبینگ دارد، زیرا لوله پمپ تیوبینگ باید به رشته تیوبینگ متصل شود. تبدیل معکوس - از پمپ تیوبینگ به پمپ اینسرتی - نیز نیاز به کشیدن تیوبینگ برای جدا کردن لوله پمپ از رشته و نصب یک نیپل نشیمنگاه به جای آن دارد. این هزینه تبدیل یکی از دلایلی است که انتخاب نوع اولیه پمپ بسیار مهم است - تغییر نوع در اواسط عمر چاه پرهزینه است.

س: حداکثر نرخ تولید قابل دستیابی با پمپ اینسرت چقدر است؟

الف) این به اندازه لوله، طول کورس موجود و نرخ کورس قابل قبول بستگی دارد. در لوله‌های 3 و نیم اینچی با پمپ اینسرت 2.50 اینچی، کورس 144 اینچی با 14 کورس در دقیقه، جابجایی نظری به 1000 بشکه سیال در روز نزدیک می‌شود. در عمل، راندمان حجمی 70 تا 85 درصد این رقم را به 700 تا 850 بشکه در روز می‌رساند. برای اکثر چاه‌ها در این محدوده نرخ، یک پمپ اینسرت با اندازه مناسب، نیاز تولید را در محدوده پارامترهای عملیاتی عادی پوشش می‌دهد.

س: چرا پمپ تزریق لنگر از پایین (RHB) در چاه‌های گازدار عملکرد بهتری دارد؟

الف) پیکربندی لنگر پایینی، ورودی پمپ را زیر مجموعه نگهدارنده قرار می‌دهد. این امر شیر ایستاده را به سوراخ‌های تولیدی نزدیک‌تر و در نقطه‌ای با فشار پایین‌تر در چاه قرار می‌دهد که باعث بهبود جداسازی مایع/گاز قبل از ورود سیال به پمپ می‌شود. حباب‌های گاز تمایل به بالا آمدن دارند؛ قرار دادن ورودی پمپ در جایی که فشار هیدرواستاتیک بالاترین و گاز کمترین غلظت را دارد، به شیر ایستاده بهترین شانس را برای ورود مایع به جای گاز می‌دهد. طرح‌های لنگر بالایی عمومی‌تر هستند؛ طرح‌های لنگر پایینی به طور خاص در کاربردهای گازدار یا با افت زیاد، مزیت دارند.

س: در کاربردهای عادی، هر چند وقت یکبار باید انتظار سرویس پمپ اینسرت را داشته باشم؟

الف) در چاهی با سیال تمیز و شرایط عملیاتی در محدوده طراحی پمپ، اجزای پمپ اینسرت می‌توانند دو تا چهار سال یا بیشتر قبل از نیاز به سرویس کار کنند. در چاه‌های چالش‌برانگیز - تولید شن، سیال خورنده، دمای عملیاتی بالا - فواصل سرویس می‌تواند به ۱۲ تا ۱۸ ماه کاهش یابد. مزیت پیکربندی اینسرت این است که وقتی سرویس مورد نیاز است، عملیات کشش میله‌ای نسبت به هر جایگزین وابسته به دکل، سریع و ارزان است. این امر سرویس پمپ‌های اینسرت را در هنگام بروز علائم اولیه کاهش راندمان - که از طریق تجزیه و تحلیل کارت دینامومتر اندازه‌گیری می‌شود - به جای انتظار برای خرابی کامل، عملی می‌کند.

س: آیا گواهینامه API 11AX هم برای پمپ‌های اینسرتی و هم برای پمپ‌های تیوبینگ اعمال می‌شود؟

بله. مشخصات API 11AX هر دو نوع پمپ اینسرتی (با نماد R) و تیوبینگ (با نماد T) را به همراه تمام اجزای آنها پوشش می‌دهد. این استاندارد تلرانس‌های ابعادی برای قطر داخلی بشکه، قطر خارجی پیستون، هندسه نشیمنگاه شیر و الزامات سختی مواد را برای هر دو پیکربندی مشخص می‌کند. گواهینامه API 11AX تضمین می‌کند که اجزا مشخصات تعریف شده را برآورده می‌کنند و مبنای ابعادی استانداردی را برای قابلیت تعویض بین تأمین‌کنندگان فراهم می‌کند. گواهینامه مدیریت کیفیت ISO 9001 در سطح تولید، اطمینان بیشتری در مورد ثبات فرآیندهای تولید ارائه می‌دهد - هر دو گواهینامه در کنار هم نشان دهنده استاندارد کیفیت برای تهیه پمپ‌های حرفه‌ای میدان نفتی هستند.

نتیجه‌گیری

انتخاب بین پیکربندی‌های پمپ اینسرت و پمپ تیوبینگ یکی از مهم‌ترین تصمیمات در طراحی یک ...پمپ میله ای مکندهنصب - و این نصبی است که اغلب بر اساس عادت یا قوانین کلی انجام می‌شود، نه بر اساس تجزیه و تحلیل سیستماتیک الزامات تولید و زمینه عملیاتی خاص چاه.

این پمپ اینسرت، جایگاه خود را به عنوان پرکاربردترین پیکربندی در صنعت، از طریق ترکیبی از انعطاف‌پذیری فنی و هزینه پایین خدمات، به دست آورده است. مدل بازیابی میله‌ای آن - بدون دکل، بدون کشتن چاه، ۱۲ تا ۲۴ ساعت برای بازیابی تولید - یک مزیت اقتصادی خدماتی ایجاد می‌کند که در هر مداخله‌ای در طول عمر مفید چاه، با هم ترکیب می‌شوند. نیپل نشیمنگاه جهانی، انعطاف‌پذیری در اندازه چاه و تغییرات بهره‌وری در طول زمان را فراهم می‌کند. طیف وسیعی از طرح‌های ویژه اینسرت - دیواره سنگین برای عمق، لنگر کف برای گاز، شیر ضد گاز برای GOR بالا، پیستون بلند برای شن و ماسه، دیواره ضخیم RXB برای پایداری چاه‌های عمیق - به این معنی است که پیکربندی اینسرت می‌تواند با شرایط خاص چاه که طرح‌های استاندارد را به چالش می‌کشد، مطابقت داشته باشد.

پمپ لوله‌ای جایگاه خود را در کاربردهای با نرخ تولید بالا که در آن حداکثر قطر داخلی قابل دستیابی پمپ درج نمی‌تواند الزامات تولید را در پارامترهای عملیاتی قابل قبول برآورده کند، به دست می‌آورد. برای چاه‌هایی که بالاتر از سقف نرخی که اندازه پمپ درج می‌تواند پوشش دهد، تولید می‌کنند، حداکثر قطر داخلی پمپ لوله‌ای برای یک اندازه لوله مشخص یک ترجیح نیست - بلکه یک ضرورت فنی است. هزینه خدمات بالاتر در هر مداخله، هزینه پذیرفته شده ظرفیت تولیدی است که کاربرد مورد نیاز دارد.

رویکرد صحیح برای این تصمیم، سیستماتیک است: محاسبه جابجایی مورد نیاز پمپ از هدف تولید و پارامترهای عملیاتی، مقایسه آن با قطر داخلی قابل دستیابی برای هر نوع پمپ در اندازه لوله برنامه‌ریزی شده، در نظر گرفتن فراوانی سرویس مورد انتظار برای شرایط سیال چاه، و محاسبه کل هزینه مالکیت در طول افق تولید برنامه‌ریزی شده. این تحلیل - که بر روی داده‌های خاص چاه اعمال می‌شود، نه بر روی قوانین کلی - به طور مداوم پاسخ صحیح را ارائه می‌دهد.

الفپمپ میله ای مکندهسیستمی که از تصمیم اولیه پیکربندی به درستی طراحی شده باشد، نسبت به سیستمی که بعداً اصلاح شده است، عملکرد بهتری دارد. سرمایه‌گذاری مهندسی انجام شده در مرحله انتخاب، در زمان آماده به کار تولید، هزینه عملیاتی و سادگی مداخله در کل عمر نصب، سودمند است.

برای مشاوره فنی در مورد انتخاب نوع پمپ، تطبیق مشخصات API 11AX یا طراحی پمپ‌های اینسرت مخصوص برای شرایط خاص چاه خود، با تیم مهندسی ما تماس بگیرید و اطلاعات مربوط به عمق چاه، اندازه لوله، میزان تولید هدف و مشخصات سیال خود را ارائه دهید.