Majoritatea defecțiunilor șirului tijei de ventoză nu sunt cauzate de depășirea sarcinii statice; sunt fracturi de oboseală care se acumulează pe parcursul a milioane de cicluri de pompare, deseori începând de la o rădăcină a firului sau un defect de suprafață invizibil cu ochiul liber. Coarda de tijă funcționează ca o coloană elastică lungă sub sarcină inversată constant, iar comportamentul său la pompă poate diferi dramatic de ceea ce arată unitatea de suprafață, în special în puțurile cu adâncimi de pompă care depășesc 10.000 de picioare. Înțelegerea acestui comportament dinamic, mai degrabă decât simpla selectare a unui grad mai puternic, este ceea ce separă cursele lungi de tijă de despărțirile repetate. Pomparea cu tije rămâne metoda dominantă de ridicare artificială în câmpurile mature de pe uscat, alimentând o mare parte din puțurile producătoare din lume, astfel încât dinamica șirurilor influențează direct economia de ridicare la scară globală. Cheltuielile globale pentru ridicarea artificială, evaluate aproape 7 miliarde USD anual, se extind la o rată de creștere anuală compusă de aproximativ 5%, menținând economia pompei tijei în centrul planificării mature-de dezvoltare a câmpului.
Modelarea cu ecuații de undă a comportamentului șirului de tijă
Analiza șirului de tijă de astăzi începe cu ecuația de undă uni-dimensională care descrie vibrația axială de-a lungul tijei, relaționând deplasarea la orice adâncime cu mișcarea suprafeței și cu sarcina distribuită a greutății tijei, frecarea fluidului și rezistența pompei. Rezolvarea acestei ecuații dă sarcină și stres la fiecare articulație, nu doar la tija lustruită, dezvăluind compresia în apropierea pompei, care poate trage tijele ușoare chiar și atunci când încărcările de suprafață arată sănătoase. Ieșirea modelului este comparată cu măsurătorile dinamometrului pentru a calibra factorii de amortizare pentru fluidul și profilul de abatere al fiecărei sonde, transformând o analiză generică într-una-specifică puțului. Același model prezice efectul modificărilor lungimii cursei și vitezei înainte ca acestea să fie efectuate pe teren.
Diagnosticarea dinamometrului și verificarea sarcinii
Un dinamometru de suprafață înregistrează sarcina tijei lustruite în funcție de poziție pentru fiecare cursă, oferind datele adevărului-solului care validează modelul ecuației undei. Formele caracteristice ale cardului identifică pompa-oprită, interferența cu gazul și scurgerile supapei de mișcare înainte ca acestea să devină defecțiuni. Cardurile de foraj, calculate prin propagarea cardului de suprafață la adâncimea pompei, arată sarcina reală la pompă; compararea valorilor calculate și măsurate indică supape blocate, șiruri despărțite și frecare excesivă într-o singură trecere. Studiile periodice după instalare confirmă că sarcinile de vârf rămân în limitele de proiectare pe măsură ce presiunea din rezervor scade, iar datele despre tendințe evidențiază deteriorarea condițiilor suficient de devreme pentru intervenția planificată.
Design cu corzi conice și evitarea rezonanței
Corzile sunt conice, cu tije cu diametru mai mare-la suprafață și dimensiuni progresiv mai mici către pompă, astfel încât fiecare îmbinare să funcționeze într-un interval de tensiuni similar, mai degrabă decât să supraîncărce partea superioară și sub-folosind partea inferioară. Selecția conică echilibrează greutatea tijei cu capacitatea unității de pompare, deoarece corzile mai grele consumă mai mult cursa și capacitatea de încărcare a unității. Selectarea vitezei pompei are, de asemenea, o constrângere dinamică: funcționarea în apropierea frecvenței naturale a șirului amplifică oscilația sarcinii și poate crește stresul efectiv cu mai mult de 50% la rezonanță, astfel încât vitezele sunt setate pentru a menține frecvența de pompare departe de modurile critice de vibrație. Instrumentele de proiectare bazate pe computer-optimizează programul de conicitate în raport cu datele din puțuri măsurate, mai degrabă decât cu reguli-de-tabele generale.
Sarcina maximă a tijei lustruite este de obicei menținută sub 90 la sută din capacitatea nominală a tijei conform ghidului API RP 11BR.
Rate de cursă de 6 până la 10 curse pe minut sunt comune în puțurile adânci pentru a menține frecvența de pompare sub primul mod natural.
Monitorizarea coroziunii la coroziune și a tijei de ventuză
În fluidele corozive, durata de viață la oboseală se prăbușește cu mult sub valorile prezise de testele cu aer. Hidrogenul sulfurat promovează fisurarea prin stres de sulfură, în timp ce dioxidul de carbon și clorurile determină pitting care transformă semnele benigne de suprafață în inițiatori de fisuri. Tipurile de rulmenți de nichel-și tratamentele de suprafață prelungesc durata de viață în funcționare acru, dar monitorizarea contează la fel de mult: verificările periodice ale dinamometrului, inspecția tijelor trase pentru pitting și fretting și urmărirea duratei de funcționare de către put permit operatorilor să detecteze o tendință de deteriorare înainte ca o despărțire să forțeze o muncă costisitoare de pescuit. Programele de inspecție a tijelor includ de obicei teste cu particule magnetice sau cu ultrasunete pentru a detecta defectele de sub-suprafață pe care verificările vizuale le scapă.
Coarda tijei de ventuză este cea mai-componentă încărcată de oboseală dintr-o grindă-pompată bine, iar durata sa de viață este guvernată atât de dinamică, cât și de metalurgie. Analiza ecuației undelor, verificarea dinamometrului și selecția disciplinată a conicității și a vitezei mențin fiecare articulație în interiorul ferestrei sale de stres, iar aceasta este ceea ce oferă o ridicare artificială de încredere, de lungă durată-.
Pentru mai multe informații, contactați China Vigor la info@vigorpetroleum.com sau sunați la +0086 29 81161513.
