¿Qué es la recuperación de aceite de bombas sin vástago?
1. Bomba sumergible La bomba sumergible eléctrica (en lo sucesivo denominada bomba sumergible, bomba sumergible eléctrica o bomba eléctrica) es una de las bombas sin vástago más utilizadas en el país y en el extranjero. El suministro de energía de superficie transmite energía eléctrica al motor subterráneo a través del transformador, el panel de control y el cable. El motor hace girar el impulsor de la bomba centrífuga de etapas múltiples, convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica y elevando el líquido en el. bien a la superficie.
1. Composición del sistema El sistema de bomba sumergible se compone principalmente de motor, protector, separador gas-líquido, bomba centrífuga multietapa, cables, panel de control, transformador y caja de conexiones, como se muestra en la Figura 6-. 37 .
Figura 6-37 Sistema típico de bomba sumergible eléctrica
1) Motor El motor sumergible se utiliza para impulsar la bomba centrífuga y su principio de funcionamiento es el mismo que el del motor de superficie. Cuando la frecuencia del motor sumergible es de 60 Hz, la velocidad de rotación es de 3500 r/min y el rango de potencia es de 5,6 a 745,7 kW, la potencia requerida se puede obtener usándolo en serie. El aceite lubricante que contiene se utiliza para la lubricación y el calor generado por el funcionamiento del motor se transfiere al fluido del pozo para enfriar el motor. Se deben instalar motores sumergibles donde fluyen los fluidos del pozo.
2) Protector El protector desempeña la función de conectar el motor y la bomba, aislar el aceite del motor y el fluido del pozo y equilibrar la presión dentro del eje y el motor. Durante el funcionamiento, el aceite lubricante del motor se expande debido al aumento de la temperatura. Hay suficiente espacio en el protector para almacenar el aceite lubricante que se desborda y evitar que la presión del motor sea demasiado alta cuando la temperatura del aceite baja y el volumen se reduce. El aceite del protector se repone en el motor. La carcasa protectora puede servir como superficie de enfriamiento adicional para el aceite lubricante y puede cubrir el cojinete de empuje que soporta la gravedad del eje de la bomba y diversas fuerzas desequilibradas.
3) Cuando la relación gas-líquido de succión de la bomba separadora de gas-líquido excede el 10%, las características de la bomba se deteriorarán e incluso se producirá una bolsa de aire. Como puerto de succión de la bomba, el separador de gas y líquido puede controlar el gas aspirado por la bomba dentro del rango permitido de la bomba y reducir el impacto del gas en la bomba. El separador de sedimentación solo puede manejar fluidos de pozo con una proporción de gas a líquido inferior al 10% y la eficiencia de separación es inferior al 37%. El separador rotativo puede manejar fluidos de pozo con una proporción de gas a líquido inferior al 30% y la eficiencia de separación alcanza más del 90%. El separador se puede seleccionar en función de la cantidad de aire libre en la entrada de succión de la bomba, y la presión de succión mínima y la salida de la bomba también se pueden determinar mediante la capacidad del separador.
Para pozos con alto contenido de gas, los dispositivos avanzados de procesamiento de gas pueden mezclar uniformemente gas y líquido en la bomba como un flujo monofásico, evitando el bloqueo de gas y mejorando en gran medida la capacidad de procesamiento de gas de la bomba.
4) Existen cables redondos y cables planos para la transmisión subterránea de potencia de motores. Los cables planos se utilizan en pozos con pequeños anillos para motor y casing. Puede haber varios hilos de alambres de cobre o alambres de aluminio en el cable, y la capa de aislamiento entre los alambres y los alambres externos debe ser resistente a la temperatura, a la presión y a la corrosión. El aislamiento está cubierto por una funda de plomo y protegido por una armadura metálica. Los distintos tipos de cables tienen diferentes caídas de tensión.
5) Panel de control El panel de control puede controlar automáticamente el inicio y la parada del sistema, y tiene funciones de inicio automático de cortocircuito, sobrecarga, protección contra baja carga y retardo de baja carga. Puede medir corriente y voltaje en cualquier momento y rastrear el estado operativo del sistema. El panel de control de conversión de frecuencia puede cambiar arbitrariamente la frecuencia y velocidad del motor subterráneo dentro del rango de 30 ~ 90 Hz y ajustar de manera flexible el desplazamiento de la bomba, pero no transmitirá transitorios de energía en el fondo del pozo. La función de arranque suave puede reducir el daño a la unidad. El voltaje del panel de control está entre 600 y 4900 voltios
6) Transformador El transformador utiliza el principio de inducción electromagnética para convertir el voltaje de la red en el voltaje requerido por el motor subterráneo y el sistema de superficie.
7) Se debe instalar una caja de conexiones entre el cabezal del pozo de la caja de conexiones y el panel de control. Su función es descargar el gas natural que sube hasta la boca del pozo a lo largo del núcleo del cable para evitar que el gas natural ingrese directamente al panel de control y cause una explosión cuando el panel de control genera chispas eléctricas.
La válvula unidireccional, la válvula de drenaje de aceite, el centralizador, el sensor y el variador de velocidad son accesorios opcionales. La función de la válvula unidireccional es mantener la tubería de aceite llena de fluido cuando la bomba está parada, lo que facilita el arranque de la bomba y reduce el consumo de energía. Evite que el reflujo de líquido haga que el dispositivo se invierta, queme el motor y dañe el eje y los cojinetes. Al retirar el tubo de aceite, la válvula de drenaje de aceite puede evitar que el líquido del tubo fluya al suelo. La válvula de drenaje de aceite se instala encima de la válvula unidireccional y se usa junto con la válvula unidireccional. El centralizador centra la bomba y el motor en el pozo, enfriando eficazmente el motor y evitando daños por fricción del cable. Los sensores se utilizan para medir la presión y la temperatura del fondo del pozo para el control automático.
2. La composición y el propósito de los sistemas de bombas sumergibles con diferentes métodos de instalación son diferentes.
El método de instalación estándar (Figura 6-37) se utiliza principalmente para la producción de pozos petroleros e incluye motores, protectores, separadores de gas y líquido, bombas centrífugas multietapa y otros componentes auxiliares de abajo hacia arriba. Los métodos de montaje estándar permiten que el fluido producido fluya a través del motor para enfriarlo.
El método de instalación del puerto de succión inferior de abajo hacia arriba es puerto de succión, bomba, puerto de descarga, protector y motor. El fluido ingresa a la bomba desde un revestimiento insertado en el fondo del pozo y se descarga desde el espacio anular. El método de instalación del puerto de succión inferior puede mejorar el desplazamiento y la eficiencia, y es adecuado para pozos con gran fricción en la tubería de petróleo o gran diámetro de bomba.
El método de instalación del puerto de descarga inferior de abajo hacia arriba es el puerto de descarga, la bomba, el puerto de succión, el protector y el motor.
El fluido ingresa a la bomba desde el espacio anular entre el aceite y la carcasa y se descarga desde el tubo de escape a un nivel inferior. El método de instalación de fondo de pozo es adecuado para el desarrollo de inyección de agua en campos petroleros o para el drenaje y producción de gas de pozos de gas.
3. Características de trabajo de las bombas centrífugas Las bombas centrífugas multietapa de fondo de pozo están compuestas por bombas centrífugas de una sola etapa conectadas en serie y son componentes clave para levantar líquidos. Una bomba centrífuga de una etapa consta de un impulsor montado en el eje de la bomba y una rueda guía fijada en la carcasa de la bomba. El principio de funcionamiento de la bomba centrífuga multietapa subterránea es el mismo que el de la bomba centrífuga multietapa de superficie: la fuerza centrífuga de la rotación del impulsor presuriza y acelera el líquido en el canal de flujo y luego lo descarga por la salida, convirtiendo la mecánica energía en energía de presión y energía cinética del fluido. El área de flujo de la rueda guía aumenta gradualmente, convirtiendo parte de la energía cinética en presión estática. Luego, el fluido ingresa al impulsor y la rueda guía de la siguiente etapa. Repita este proceso hasta alcanzar la presión deseada en la salida de la bomba.
Las características de una bomba centrífuga se refieren a la relación entre cilindrada, altura, potencia, eficiencia y velocidad. El desplazamiento se refiere al volumen de fluido entregado por la bomba por unidad de tiempo. La carga de presión se refiere a la energía obtenida por unidad de masa de fluido, también conocida como carga de presión efectiva o carga. La potencia se refiere a la potencia transmitida por el motor al impulsor, que se denomina potencia del eje de la bomba. La potencia efectiva se refiere a la potencia obtenida por el fluido en la bomba. La relación entre la potencia efectiva y la potencia del eje de la bomba es la eficiencia. El número de revoluciones del eje de la bomba por unidad de tiempo se llama velocidad de rotación.
La curva característica de la bomba es generalmente una velocidad fija, medida en agua clara con una densidad relativa de 1 y una viscosidad de 1 MPa·s. Se denomina curva característica estándar de la bomba y representa. las características de funcionamiento de una bomba de una sola etapa. Como se muestra en la Figura 6-38. Cuando la relación gas-líquido inhalado por la bomba es inferior al 10%, se puede utilizar la curva característica estándar de la bomba. De lo contrario, es necesario reducir el gas libre que ingresa a la bomba o adoptar las características de dos. Bomba de fase para diseño. Las características operativas reales de las bombas centrífugas son muy complejas.
Figura 6-38 Curva característica estándar de la bomba
Debido a varios factores, la altura de presión real es generalmente menor que la altura de presión teórica. La resistencia a lo largo del canal del impulsor provocará pérdidas hidráulicas; la fuga de líquido a alta presión a través del espacio entre el impulsor y la rueda guía provocará pérdidas de volumen y la fricción provocará pérdidas mecánicas.
El gas ocupa parte de la cámara de la bomba, reduciendo la cantidad de líquido que entra en la bomba. El gas reduce la densidad del fluido, afecta la potencia de la bomba y diversas pérdidas de energía, empeora las características de la bomba y se desvía de las características de los líquidos monofásicos. El exceso de gas impedirá que se descargue el fluido de la bomba, provocando que se interrumpa la descarga. Este fenómeno se llama esclusa de aire. Detener la bomba puede hacer que el gas en la bomba suba y elimine la bolsa de aire.
Cuando la presión del fluido en la bomba es inferior a la presión del vapor saturado, se generarán pequeñas burbujas. Después de que las burbujas fluyan hacia el área de alta presión, se condensarán y explotarán, produciendo una gran fuerza de impacto. Este fenómeno es similar al golpe de ariete y se llama cavitación. La cavitación dañará la bomba, empeorará sus características de trabajo y reducirá su desplazamiento y eficiencia. Una presión de succión de bomba adecuada evita la obstrucción de vapor y la cavitación.
4. Gestión del pozo de la bomba eléctrica sumergible Para mejorar la eficiencia operativa y extender la vida útil del sistema, la bomba eléctrica sumergible debe funcionar cerca del punto de eficiencia más alto y el desplazamiento nominal y la altura de presión de la bomba deben coordinarse con; la capacidad de producción del pozo; la potencia del motor debe satisfacer las necesidades de fluido de elevación. Si la predicción de la productividad del pozo petrolero es inexacta, la dinámica del yacimiento cambia y la bomba se selecciona incorrectamente, la producción del pozo petrolero no estará coordinada, lo que resultará en una operación con sobrecarga o subcarga. Se deben obtener datos de producción como producción total, producción precisa, contenido de humedad, relación de producción de gas-petróleo, presión de aceite, presión de la carcasa, tarjeta actual, nivel de líquido dinámico, posición del nivel de líquido estático, etc. Controle la diferencia de presión de producción razonable para garantizar el funcionamiento eficiente de la bomba. Cuando la salida del pozo de petróleo está dentro del rango de desplazamiento óptimo de la bomba, debe operarse continuamente. Este es el sistema de trabajo óptimo de la bomba sumergible. Si el desplazamiento de la bomba es mayor que la capacidad de suministro de líquido del pozo petrolero, se puede reemplazar con una bomba de pequeño desplazamiento para inyectar parte del líquido desde el suelo, o se puede utilizar la función de reinicio retardado con carga del panel de control. para lograr una producción intermitente automática. Sin embargo, los arranques y paradas frecuentes reducirán el rendimiento de la vida útil de la bomba sumergible.
Los pozos petroleros con bombas eléctricas sumergibles de pequeño desplazamiento y alto contenido de cera pueden acumular cera. El anti-cera de tuberías de aceite de vidrio, el raspador de cera, la circulación de aceite caliente, el cable calefactor y la eliminación de cera química pueden garantizar la producción normal de los pozos de bombas eléctricas sumergibles. Entre ellos, los más eficaces son los tubos de vidrio y los productos químicos. Preste atención a la profundidad del raspador de cera para eliminar la cera. El método de calentamiento provocará ampollas en el cable y acelerará el envejecimiento de la capa de aislamiento del cable.
Para garantizar el funcionamiento normal a largo plazo de la bomba sumergible y reducir las fallas, la unidad de bomba de agua debe recibir mantenimiento regularmente. Cuando se descubre un problema, es necesario determinar con precisión la causa, eliminar la falla lo antes posible, mejorar el tiempo de operación del pozo de la bomba eléctrica sumergible y lograr mejores beneficios económicos.
2. Bomba de pistón hidráulica La bomba de pistón hidráulica es un equipo de bombeo de aceite sin vástago que depende de la presión hidráulica para transmitir potencia. Inyecta fluido motor a alta presión desde el suelo al pozo para impulsar el motor de fondo de pozo. El pistón del motor impulsa el émbolo de la bomba en movimiento alternativo, transfiriendo energía mecánica al fluido producido para que pueda obtener suficiente energía para llegar al suelo. El sistema consta principalmente de un tanque de fluido motor, una bomba de superficie, un colector de control, una válvula de control de boca de pozo y una bomba de fondo de pozo, como se muestra en la Figura 6-39.
Figura 6-39 Sistema de bomba de pistón hidráulico
a-Tanque de fluido de potencia; b-Bomba de alta presión de tres cilindros; d-Válvula de control del cabezal de pozo; -Bomba de fondo de pozo 1. Sistema de fluido de potencia El sistema de fluido de potencia terrestre se divide en sistema de pozo único y sistema de pozos múltiples de estación central según el número de pozos administrados según el modo de descarga del fluido de potencia, se divide en tipo abierto y tipo cerrado; Los diferentes sistemas tienen diferentes equipos, procesos terrestres y capacidades de procesamiento, por lo que al seleccionar los equipos existentes, el sitio y los costos de inversión se deben considerar.
En un sistema cerrado, los fluidos de potencia y los fluidos de formación no se mezclan. El costo de agregar productos químicos al fluido de potencia es bajo y el equipo de separación del suelo es simple, pero es necesario devolver el fluido de potencia a la tubería. El fluido de potencia no puede diluir ni reducir la viscosidad del petróleo pesado. Los sistemas cerrados se utilizan principalmente en aplicaciones marinas y urbanas.
En un sistema abierto, el fluido de potencia y el fluido de formación se mezclan y regresan a la superficie a través del mismo canal, por lo que la estructura del pozo es simple. El fluido térmico puede diluir el fluido de formación viscoso, pero la lubricación agregada, la anticorrosión, la eliminación de oxígeno y otras sustancias químicas serán diluidas por el fluido de formación, provocando grandes pérdidas.
La calidad del fluido de potencia tiene un gran impacto en el coste de mantenimiento y la vida útil del sistema. El uso de petróleo crudo como fluido motriz tiene mejor lubricidad, requiere menos mantenimiento, requiere menos productos químicos y es menos costoso. El uso de agua como fluido motriz tiene poca contaminación ambiental y buena seguridad, pero no tiene efecto lubricante y es propenso a la corrosión y fugas, lo que requiere desoxidación. Los fluidos de potencia se pueden seleccionar según las condiciones del sitio y los costos de inversión.
2. Los dispositivos de bomba de fondo de pozo se pueden dividir en sistemas de circulación directa y sistemas de circulación inversa según la dirección del flujo del fluido de potencia. En un sistema de circulación positiva, el fluido de potencia se inyecta desde la tubería de aceite con una bomba y se devuelve desde el canal de flujo sin bomba. En un sistema de circulación inversa, el fluido de potencia se inyecta desde el canal de flujo sin bomba y regresa desde la tubería de aceite con una bomba para proteger la carcasa y reducir la fricción.
Según el método de instalación, los dispositivos de bomba de fondo de pozo se pueden dividir en tipo libre y tipo fijo. La invención es simple y conveniente de operar y puede completar la operación de bombeo cambiando la dirección del flujo del fluido motriz. La bomba es bombeada hasta el fondo del pozo mediante el líquido de energía de circulación directa, y la bomba es bombeada hacia afuera mediante la circulación inversa para mantenimiento, lo que reduce el tiempo de inactividad de la bomba y los costos operativos. El manómetro instalado en la parte inferior de la bomba se puede utilizar para pruebas de capacidad y pruebas a mitad del proceso para facilitar la gestión automatizada. Después de arrancar la bomba, se pueden realizar diversas medidas y operaciones en la formación. El diámetro de la bomba de fondo de pozo en una instalación independiente está limitado por el tamaño de la tubería. La bomba de fondo de pozo fija se instala en la parte inferior de la tubería de petróleo. El diámetro de la bomba no está limitado por el tamaño de la tubería de petróleo, pero la tubería de petróleo se debe tirar hacia arriba y hacia abajo al inspeccionar y reemplazar la bomba. Los accesorios se utilizan principalmente en pozos de alta producción.
Según el método de terminación del pozo, los dispositivos de bomba de fondo de pozo se dividen en tipo de carcasa y tipo paralelo. El dispositivo de manguito se utiliza en sistemas abiertos de fluido motor y el espacio anular entre el aceite y el manguito sirve como canal de flujo. Si el volumen de gas es demasiado grande, se puede instalar un tubo de escape en el espacio anular. El dispositivo de carcasa de inserción de tubo concéntrico se puede utilizar para carcasas grandes. El espacio anular entre los dos tubos de petróleo sirve como canal de flujo, y el espacio anular entre el tubo de petróleo exterior y la carcasa descarga gas. En el sistema abierto, el dispositivo paralelo utiliza dos tuberías paralelas para completar el pozo; el sistema cerrado también agregará una tubería de descarga de fluido de potencia. El gas sale por canales fuera del tubo y dentro de la carcasa. Las unidades paralelas se utilizan principalmente en pozos donde es necesario ventilar el gas y donde es necesario proteger la carcasa o donde la carcasa ha resultado dañada.
En correspondencia con el sistema de fluido de potencia de superficie, los dispositivos de fondo de pozo también se dividen en tipos abiertos y cerrados. Actualmente, se utilizan comúnmente el dispositivo de sistema hidráulico de energía abierta de circulación positiva de superficie de forma libre de la carcasa y el dispositivo de sistema hidráulico de energía abierta de circulación positiva de superficie de forma libre paralela.
3. Principio de funcionamiento: la bomba de pistón hidráulica de fondo de pozo incluye motor, bomba y vástago de pistón hueco que los conecta. Puede haber varios motores y bombas. Las bombas de simple efecto descargan líquido al suelo sólo en la carrera ascendente o descendente, mientras que las bombas de doble efecto descargan líquido al suelo tanto en la carrera ascendente como en la descendente. La Figura 6-40 muestra un conjunto de bomba de fondo de pozo de simple efecto.
Figura 6-40 Dispositivo de bomba de fondo de pozo de simple efecto
El fluido de alta presión inyectado en el pozo impulsa el motor de la bomba de pistón hidráulico para que actúe de forma alternativa, convirtiendo el potencial de alta presión en energía en energía mecánica. El motor acciona la bomba, que convierte la energía mecánica en presión estática del líquido, de modo que el líquido producido tenga suficiente energía para fluir hacia el suelo.
El motor consta de una camisa de cilindro del motor, un pistón del motor, una válvula del motor, un vástago de la válvula y una salida del motor. Durante la carrera descendente, la válvula del motor se mueve hacia abajo, el fluido de potencia de alta presión ingresa a la cámara superior del pistón del motor y el fluido de potencia de baja presión en la cámara inferior del pistón se descarga desde la salida del motor. Al final de la carrera descendente, la válvula del motor se mueve hacia arriba y el fluido motor fluye en la dirección opuesta. Durante la carrera ascendente, el fluido motor a alta presión ingresa a la cámara inferior del pistón del motor y se descarga el fluido motor a baja presión en la cámara superior del pistón del motor. Al final de la carrera ascendente, la válvula eléctrica se mueve hacia abajo y el fluido motor regresa para comenzar el siguiente ciclo.
Las válvulas eléctricas, también llamadas válvulas de inversión, cambian la dirección del flujo del fluido motriz durante cada media carrera alterna. La válvula del motor inyecta alternativamente el fluido de potencia en las cámaras superior e inferior del pistón del motor a través de la transposición, empujando el pistón del motor para que se mueva alternativamente y haciendo que el émbolo de la bomba se mueva.
Los componentes principales de la bomba son la camisa del cilindro, el émbolo, la válvula de succión, la válvula de descarga y el tubo de equilibrio. Durante la carrera descendente, el pistón del motor impulsa el émbolo de la bomba para que se mueva hacia abajo, la presión en la cámara inferior del émbolo de la bomba aumenta, la válvula de succión se cierra, la válvula de descarga se abre y la bomba descarga fluido a alta presión. Al mismo tiempo, la presión en la cámara superior del émbolo de la bomba cae y la válvula de descarga se cierra. Cuando la presión en la cámara de la bomba cae hasta la presión de apertura de la válvula de succión, el fluido de formación es aspirado. En la carrera ascendente, el pistón del motor impulsa el émbolo de la bomba hacia arriba. De manera similar, al cambiar el volumen de las cámaras superior e inferior de la bomba, controlar el aumento y la caída de presión en la cámara de la bomba, abrir y cerrar la válvula de succión y la válvula de descarga, el líquido subterráneo se eleva a la superficie.
Cuanto mayor sea el área del pistón del motor, mayor será la altura de descarga de la bomba; cuanto mayor sea el área del émbolo de la bomba, mayor será el desplazamiento de la bomba.
Las bombas de pistones hidráulicos también tienen holgura y esclusas de aire. Cuando el fluido de succión contiene gas libre, el gas se comprime en el fluido en el espacio al final de la carrera de descarga de la bomba. Cuando el émbolo de la bomba se mueve en la dirección opuesta, el gas en el espacio se expande, la presión cae lentamente, la apertura de la válvula de succión de la bomba se retrasa y la carrera efectiva de la bomba disminuye. En casos severos, la válvula de succión no se puede abrir y la bomba no puede bombear aceite. Esta es la esclusa de aire.
4. Desplazamiento Si el fluido de potencia que impulsa el motor se considera un fluido incompresible, el desplazamiento real del motor es igual al caudal del fluido de potencia. El desplazamiento efectivo del motor es el caudal a la salida del motor. La relación entre el desplazamiento efectivo y el desplazamiento real es la eficiencia del motor, que está relacionada con las fugas.
Las fugas dependen de la holgura de ajuste, la viscosidad del fluido de potencia, el desgaste, etc. Cuando el desplazamiento real del motor es mucho menor que el desplazamiento nominal, la acción de la válvula del motor no está coordinada; cuando el desplazamiento real está cerca del desplazamiento nominal, la vida útil del motor es corta;
El desplazamiento efectivo de una bomba es el caudal volumétrico del fluido de formación descargado por la bomba en condiciones de succión. El gas libre ocupa espacio y el gas disuelto hace que el líquido se expanda, lo que hace que el desplazamiento sobre el suelo difiera del desplazamiento subterráneo de la bomba. El desplazamiento real de una bomba se refiere al flujo volumétrico del fluido de formación a través de la bomba en condiciones de succión. La relación entre el desplazamiento efectivo y el desplazamiento real es la tasa de fuga. La eficiencia de fuga se utiliza para describir el efecto combinado de las fugas, el gas que reduce la carrera efectiva o la causa de bolsas de aire intermitentes. El desplazamiento nominal de la bomba es el desplazamiento real en condiciones de succión y velocidad nominal. El desplazamiento real debe ser menor que el desplazamiento nominal. La selección de la bomba de pistón hidráulico de desplazamiento nominal debe cumplir con los requisitos de desplazamiento y coordinarse con la productividad del pozo de petróleo; debe haber suficiente presión de elevación para garantizar la presión residual requerida en la boca del pozo;
3. Bomba de chorro hidráulica La bomba de chorro hidráulica se conoce como bomba de chorro. Su sistema de producción consta de un tanque de almacenamiento de líquidos en superficie, una bomba de alta presión en superficie y una bomba de chorro subterránea. Los componentes de fondo de pozo de las bombas de chorro y las bombas de pistón hidráulico son intercambiables. Los dispositivos de fondo de pozo con bomba de chorro también se dividen en tipos libres y fijos, los cuales utilizan sistemas abiertos de fluido de potencia.
La bomba de chorro no tiene partes móviles en el fondo del pozo y es altamente adaptable a pozos profundos de alta temperatura, pozos de alto rendimiento, medios corrosivos que contienen arena, petróleo pesado y petróleo con alta proporción de gas a petróleo. pozos. Su estructura compacta también es adecuada para pozos inclinados y pozos horizontales. La bomba de chorro se puede recuperar libremente, es flexible y conveniente, se puede utilizar para pruebas de productividad y tiene bajos costos de mantenimiento.
1. La estructura y principio de funcionamiento de la bomba de inyección. Las bombas de chorro transfieren energía mediante el intercambio de impulso entre dos fluidos. En la Figura 6-41 se muestra una típica bomba de chorro de fondo de pozo sin carcasa, que consta principalmente de una boquilla, una garganta y un difusor. La boquilla es equivalente al motor de la bomba de inyección y convierte la energía potencial de alta presión del líquido de potencia en energía cinética de alta velocidad. La garganta es un cilindro largo con un diámetro mayor que la salida de la boquilla, en el que el fluido de potencia de alta velocidad y el fluido de producción de baja velocidad se mezclan completamente e intercambian impulso. La sección transversal del tubo de difusión aumenta gradualmente a lo largo de la dirección del flujo, convirtiendo la energía cinética en presión estática, de modo que el fluido mezclado obtiene suficiente energía para ascender al suelo.
Figura 6-41 Bomba de chorro de fondo de pozo sin revestimiento
2. Pérdida de presión de la bomba de chorro incluye pérdida por fricción y pérdida por mezcla, y su tamaño depende de las propiedades del fluido. caudal, presión y relacionados con los parámetros estructurales de la bomba. Las pérdidas por fricción se producen en la boquilla, la cámara de succión, la garganta y el difusor. Un diseño adecuado puede eliminar las pérdidas por fricción en la cámara de succión. Las pérdidas por mezcla ocurren principalmente en la laringe y rara vez en otras localizaciones. La longitud de la garganta es el principal parámetro que afecta las pérdidas por mezcla. Estos factores deben considerarse al seleccionar una bomba. La mejor opción es minimizar la suma de las pérdidas por fricción y las pérdidas por mezcla. Al mismo tiempo, la bomba seleccionada debe cumplir con los requisitos del pozo en cuanto a desplazamiento y altura de elevación, y es más eficiente cuando no ocurre cavitación.
3. El gas afecta al volumen ocupado por el gas, reduciendo así el desplazamiento del líquido de la bomba. Los gases también afectan la pérdida de presión en la bomba. La caída de presión en la cámara de succión provocará desgasificación y deslizamiento. El gas provoca una velocidad de mezcla y una distribución de la concentración extremadamente desiguales, lo que reduce la eficiencia de la bomba. Los efectos del gas varían mucho según la construcción de la bomba. Al mismo tiempo, el efecto de elevación del gas es beneficioso para reducir la pérdida de presión en la tubería de descarga.
La cavitación tiene un gran impacto en el funcionamiento normal de la bomba de inyección. El área anular entre la boquilla y la garganta es el área de succión del líquido producido en la bomba. Cuanto más pequeña sea el área anular, mayor será la velocidad de succión del líquido y menor será la presión en la garganta. Cuando la presión de succión es menor que la presión de vapor del fluido, se producirán pequeñas burbujas. Cuando las burbujas entran en el área de alta presión de la garganta, se condensarán y estallarán, corroyendo así la bomba. Este fenómeno se llama cavitación. Cuando ocurre cavitación, aumentar el flujo de fluido motriz no aumenta la producción. Para una determinada presión de salida y succión, el área anular que puede evitar la cavitación se denomina área mínima de cavitación.
La bomba jet requiere una alta presión de succión para evitar la cavitación, por lo que su aplicación es limitada. Cuando la bomba de chorro funciona en el punto de mayor eficiencia, generalmente requiere un grado de hundimiento mayor. Para evitar la cavitación bajo presión de succión baja, las bombas de chorro se pueden usar en pozos más profundos de baja presión a expensas de la eficiencia de la bomba. Por lo tanto, las bombas de chorro tienen una eficiencia de bomba menor y requieren mayor potencia de entrada que las bombas de pistón hidráulico.
4. La bomba de tornillo es un nuevo tipo de dispositivo mecánico de recuperación de aceite. Funciona de manera confiable, tiene una alta eficiencia volumétrica y buena resistencia al desgaste, y es adecuado para la extracción de petróleo crudo con alta viscosidad, alto contenido de arena y alto contenido de gas. Con el desarrollo del caucho sintético y la tecnología de cementación, la recuperación de petróleo con bombas de tornillo se ha convertido en el principal método de elevación para la recuperación en frío de petróleo pesado y la inundación de campos petrolíferos con polímeros.
Los dispositivos de bomba de cavidad de procesamiento se pueden dividir en dos tipos: de superficie y subterráneos. La bomba de tornillo de superficie se compone principalmente de un sistema de accionamiento, conectores, una sarta de varillas de bombeo y una bomba de fondo de pozo. La sarta de varillas de bombeo gira para impulsar la bomba de tornillo de fondo de pozo. El motor, el protector y la bomba de tornillo utilizados para impulsar la bomba de tornillo subterránea están instalados bajo tierra. Un sistema típico se muestra en la Figura 6-42.
Figura 6-42 Bomba de tornillo accionada en fondo de pozo
La bomba de tornillo consta de un único tornillo giratorio (rotor) y un casquillo fijo (estator). Como se muestra en la Figura 6-43, e es la excentricidad del tornillo y la superficie interior del casquillo es de goma. El tornillo rueda a lo largo de la superficie interior del casquillo, lo que hace que el eje del tornillo gire alrededor del eje del casquillo, por lo que el tornillo y el eje de transmisión deben conectarse con un eje universal o un acoplamiento excéntrico.
Figura 6-43 Diagrama estructural de la bomba de tornillo
El cable transmite energía al motor subterráneo, y el motor hace girar la bomba de tornillo, de modo que el líquido producido obtenga suficiente energía que se descargará a la superficie. A medida que el tornillo gira excéntricamente en el casquillo, forma una serie de cavidades selladas.
Cuando aumenta el volumen de la cámara de sellado en el extremo de succión de la bomba, la presión en la cámara disminuye y entra fluido. A medida que el tornillo gira, la cámara comienza a cerrarse y moverse hacia el puerto de descarga, y la presión continúa aumentando. Cuando una cavidad de sellado desaparece, se forma otra cavidad de sellado idéntica, por lo que el desplazamiento es muy uniforme. Para la misma serie de bombas de tornillo, el desplazamiento disminuye a medida que aumenta la altura. Los diferentes tipos de bombas de tornillo tienen diferentes características, que generalmente se obtienen mediante pruebas de selección y diseño con agua limpia.
Reflexiones sobre las preguntas del examen
1. ¿Por qué queremos más utilizar la producción de aceite autoinyectable?
2. ¿Cuál es la relación dinámica de entrada? ¿Cuáles son las curvas IPR para flujo monofásico y inundación con gas en solución?
3. ¿Cuáles son las características de la curva IPR adimensional? ¿Qué relación describe la ecuación de Vogel?
4. ¿Qué es el índice de producción de petróleo? ¿Cuáles son las similitudes y diferencias en el índice de producción de petróleo entre la filtración monofásica y la filtración bifásica de petróleo y gas?
Cuando r=pb=20MPa y la presión de flujo de fondo del pozo es de 12MPa, la producción de petróleo es de 60m3/d. (1) Calcule la producción máxima de este pozo (2) Calcule el flujo de fondo de pozo; La presión debe ser de 10 MPa. En la salida, dibuje la curva IPR. (3) Si FE=0,8, ¿cómo cambiarán los resultados?
6. Describir el patrón de flujo y las características del flujo de tubería vertical de dos fases.
En una tubería de petróleo con un diámetro interior de 7,62 mm, el caudal de líquido, el caudal de gas y la tasa de retención de líquido son 0,8 m3/s, 0,6 m3/s y 0,7 respectivamente, y la velocidad de deslizamiento es calculado.
8. ¿Cuál es la función del estrangulador? ¿Cuáles son las características de la resistencia al flujo?
9. ¿Cómo alcanzar el estado de flujo crítico?
10. ¿Qué es un punto de trabajo coordinado? ¿Cómo lograr una producción coordinada de pozos petroleros?
11.¿Qué tipos de nodos existen? ¿Cuál es la idea básica del método de análisis de nodos?
12.¿Qué piezas incluye el sistema básico de elevación a gas?
13. Describa el tipo, función y principio de funcionamiento de la válvula de elevación de gas.
14. Describir brevemente los tipos de dispositivos de elevación por gas y sus condiciones aplicables.
15. Describa el proceso de descarga del levantamiento continuo de gas.
16. ¿En qué etapas se puede dividir cada ciclo de levantamiento de gas intermitente convencional?
17. Describe brevemente las similitudes y diferencias entre el levantamiento aéreo continuo y el levantamiento aéreo intermitente.
18. ¿Cuál es la presión inicial y la presión de trabajo del elevador de gas?
19. ¿Qué tipos de unidades de bombeo de petróleo existen?
20. ¿Cuáles son los principales componentes de una unidad de bombeo de vigas? ¿Cuál es el número de modelo?
21. Describa el tipo, la estructura básica y el principio de funcionamiento de la bomba de aceite.
22. ¿El pozo petrolero producirá petróleo durante las carreras media e inferior de la bomba de varilla? ¿Cuánto cuesta? ¿Cómo calcular el desplazamiento teórico de una bomba?
=Wr+WL .
24. Profundidad de la bomba de fondo de pozo Lp=1200 m, diámetro de la bomba D=56 mm, carrera S=3 m, número de carrera n=12 min-1, varilla de bombeo The El diámetro es de 22 mm, el diámetro interior de la tubería de aceite es de 62 mm, el diámetro exterior es de 73 mm y la densidad promedio del líquido producido es ρ L = 850 kg/. Calcule las cargas máxima y mínima en los puntos de suspensión.
25. ¿Por qué es necesario equilibrar la unidad de bombeo? ¿Cuáles son algunos métodos de equilibrio? ¿Cuáles son los principios básicos del equilibrio?
26. Analizar los principales factores que afectan a la eficiencia de la bomba y las medidas para mejorarla.
27. ¿Cuáles son las similitudes y diferencias entre los diagramas típicos del dinamómetro de influencia de gas y suministro insuficiente de líquido?
28. Explique las características típicas del dinamómetro de bombeo e inyección continuos, fugas severas de la válvula fija y fractura de la varilla de bombeo.
¿Cómo distinguirlos?
29. ¿Cuáles son la potencia de la varilla pulida, la potencia hidráulica y la eficiencia del sistema de bombeo de aceite de la bomba de varilla?
30. ¿Qué métodos se incluyen en la recuperación de aceite de bombas sin vástago? ¿Cuáles son las características de cada uno?
31.¿Qué piezas incluye el sistema de bomba sumergible?
32. En un pozo con bomba sumergible, ¿por qué el líquido producido debe salir del motor?
33. ¿Por qué necesitamos utilizar separadores de gas y líquido de fondo de pozo de alta eficiencia para pozos con bombas sumergibles?
34. ¿Cuáles son las características del sistema abierto y del sistema cerrado de la bomba de pistón hidráulico?
35. ¿Cuáles son los métodos de recuperación del petróleo? ¿Cuáles son sus respectivos principios de recuperación de petróleo?