Väčšina porúch struny prísavky nie je spôsobená prekročením statickej únosnosti; sú to únavové zlomeniny, ktoré sa hromadia v priebehu miliónov čerpacích cyklov, pričom často začínajú pri koreni vlákna alebo pri povrchovom defekte, ktorý je voľným okom neviditeľný. Tyčový reťazec funguje ako dlhý elastický stĺpik pri neustále sa otáčajúcom zaťažení a jeho správanie pri čerpadle sa môže dramaticky líšiť od toho, čo ukazuje povrchová jednotka, najmä v studniach s hĺbkou čerpadla presahujúcou 10 000 stôp. Pochopenie tohto dynamického správania, namiesto jednoduchého výberu silnejšej triedy, je to, čo oddeľuje dlhé dráhy prútov od opakovaných rozchodov. Pumpovanie tyčou zostáva dominantnou metódou umelého zdvíhania na vyspelých pobrežných poliach, ktoré poháňa veľkú časť svetových ťažobných vrtov, takže dynamika strún priamo ovplyvňuje ekonomiku zdvíhania v globálnom meradle. Globálne výdavky na umelé výťahy v hodnote takmer 7 miliárd USD ročne rastú zloženým ročným tempom rastu približne 5 percent, vďaka čomu je ekonomika čerpania tyčí v centre vyspelého{8}}plánovania rozvoja poľa.
Modelovanie vlnovej rovnice správania sa tyče
Analýza struny tyče dnes začína jednorozmernou vlnovou rovnicou, ktorá opisuje axiálne vibrácie pozdĺž tyče, pričom posunutie v akejkoľvek hĺbke súvisí s povrchovým pohybom a rozloženým zaťažením hmotnosti tyče, trením kvapaliny a odporom čerpadla. Vyriešenie tejto rovnice dáva zaťaženie a napätie na každom kĺbe, nielen na leštenej tyči, čo odhaľuje kompresiu v blízkosti pumpy, ktorá môže vykĺbiť ľahké tyče, aj keď povrchové zaťaženie vyzerá zdravo. Výstup modelu sa porovnáva s meraniami na dynamometri, aby sa nakalibrovali tlmiace faktory pre tekutinu a profil odchýlky každej jamky, čím sa generická analýza zmení na konkrétnu -vrtu. Rovnaký model predpovedá vplyv zmien dĺžky zdvihu a rýchlosti ešte predtým, ako sa vykonajú v teréne.
Diagnostika dynamometra a overenie zaťaženia
Povrchový dynamometer zaznamenáva zaťaženie leštenej tyče v závislosti od polohy pri každom zdvihu a poskytuje tak{0}}pravdivé údaje o zemi, ktoré potvrdzujú model vlnovej rovnice. Charakteristické tvary kariet identifikujú-vypnutie pumpy, rušenie plynu a únik ventilu skôr, ako dôjde k poruche. Karty s otvormi, vypočítané prenesením povrchovej karty do hĺbky čerpadla, ukazujú skutočné zaťaženie čerpadla; porovnanie vypočítaných a nameraných hodnôt signalizuje zaseknuté ventily, roztrhané struny a nadmerné trenie v jednom prechode. Pravidelné prieskumy po inštalácii potvrdzujú, že špičkové zaťaženia zostávajú v rámci projektovanej obálky, keď tlak v nádrži klesá, a údaje o trendoch poukazujú na zhoršujúce sa podmienky dostatočne skoro na plánovaný zásah.
Dizajn kužeľovej struny a zamedzenie rezonancie
Struny sú zúžené, s väčším{0}}priemerom tyčí na povrchu a postupne menšími veľkosťami smerom k čerpadlu, takže každý kĺb funguje v podobnom rozsahu namáhania a nepreťažuje hornú časť a nevyužíva spodnú časť-. Voľba kužeľa vyvažuje hmotnosť tyče so schopnosťou čerpacej jednotky, pretože ťažšie struny spotrebujú viac zdvihu a nosnosti jednotky. Voľba rýchlosti čerpadla tiež nesie dynamické obmedzenie: prevádzka v blízkosti vlastnej frekvencie struny zosilňuje osciláciu záťaže a môže zvýšiť efektívne namáhanie o viac ako 50 percent pri rezonancii, takže rýchlosti sú nastavené tak, aby frekvencia čerpania bola bez kritických vibračných režimov. Počítačové-nástroje na navrhovanie optimalizujú plán zúženia na základe nameraných údajov studne, a nie na základe pravidla--minimálnych tabuliek.
Špičkové zaťaženie leštenej tyče sa zvyčajne udržiava pod 90 percentami menovitej kapacity tyče podľa pokynov API RP 11BR.
Rýchlosti zdvihov 6 až 10 zdvihov za minútu sú bežné v hlbokých vrtoch, aby sa frekvencia čerpania udržala pod prvým prirodzeným režimom.
Monitorovanie únavy korózie a prísavnej tyče
V korozívnych kvapalinách únavová životnosť klesá hlboko pod hodnoty predpovedané vzduchovými testami. Sírovodík podporuje praskanie sulfidovým napätím, zatiaľ čo oxid uhličitý a chloridy poháňajú jamky, ktoré premieňajú nezhubné povrchové stopy na iniciátory trhlín. Niklové-opracovanie ložísk a povrchové úpravy predlžujú životnosť v kyslom prostredí, no rovnako dôležité je aj monitorovanie: pravidelné kontroly na dynamometri, kontrola ťahaných prútov, či nie sú vystavené jamkám a otrasom, a sledovanie životnosti vrtov umožňuje operátorom odhaliť zhoršujúci sa trend skôr, ako si rozlúčka vynúti nákladný rybolov. Programy kontroly tyčí zvyčajne zahŕňajú magnetické časticové alebo ultrazvukové testovanie na zachytenie pod-povrchových chýb, ktoré vizuálne kontroly prehliadnu.
Struna prísavnej tyče je najviac únavou{0}}zaťažený komponent v nosníku-dobre čerpanom a jej životnosť sa riadi rovnako dynamikou, ako aj metalurgiou. Analýza vlnovej rovnice, overenie na dynamometri a disciplinovaný výber kužeľa a rýchlosti udržujú každý kĺb vo svojom stresovom okne, a to je to, čo poskytuje spoľahlivý a dlhodobý-umelý zdvih.
Pre viac informácií kontaktujte China Vigor na čísle info@vigorpetroleum.com alebo zavolajte na číslo +0086 29 81161513.
