پمپ

پمپ : به طور کلی پمپ به دستگاهی گفته می‌شود که انرﮊی مکانیکی را از یک منبع خارجی گرفته و به سیالی که از آن عبور می‌کند، انتقال دهد. در نتیجه، انرﮊی سیال پس از خروج از این دستگاه (پمپ) افزایش می‌یابد. در پمپ‌ها تغییرات انرﮊی سیال همواره به صورت تغییر فشار سیال مشاهده می‌گردد. از پمپ ها برای انتقال سیال به یک ارتفاع معین و یا جابجایی آن در یک سیستم لوله کشی و یا هیدرولیک استفاده می نمایند. به عبارت کلی تر، از پمپ برای انتقال سیال از یک نقطه به نقطه دیگر استفاده می‌کنند.

پمپ آب پایپینگ شیر پروانه ای اینورتر دورپایینپمپ‌های دینامیکی: در این پمپ‌ها انتقال انرژی به سیال به طور دایمی است. انواع پمپ‌های دینامیکی عبارت اند از:

  • پمپ‌های گریز از مرکز
  • پمپ‌های محیطی
  • پمپ‌های خاص

پمپ‌های جابجایی مثبت: در این پمپ‌ها انتقال انرژی به سیال به صورت متناوب یا پریودیک صورت می پذیرد. انواع پمپ‌های جابجایی مثبت عبارت اند از:

  • پمپ‌های رفت و برگشتی
  • پمپ‌های چرخ دنده‌ای

پمپ‌های رفت و برگشتی

  • این نوع پمپها وسایلی هستند که انتقال انرﮊی از آنها به سیال به صورت پریودیک و دوره‌ای می‌باشد
  • نیروی محرکه این نوع پمپها نیز غالبا توسط موتورهای الکتریکی تامین می‌گردد.
  • در این نوع پمپها حرکت چرخشی میل لنگ تبدیل به حرکت رفت و آمدی پیستونی در یک سیلندر می‌شود. با عقب رفتن پیستون در سیلندر ایجاد مکش شده
  • و در نتیجه مایع از طریق یک شیر ورودی داخل سیلندر می‌گردد. با حرکت پیستون به طرف جلو دریچه ورودی بسته و مایع از طریق شیر خروجی به خارج هدایت می‌گردد.
  • شیرهای ورودی و خروجی یکطرفه بوده و طوری ساخته شده اند که در مراحل رفت و آمد پیستون، از ورود مایع داخل سیلندر به قسمت کم فشار و بالعکس ممانعت شود.
  • اگر بجای پیستون، پلانجری در داخل سیلندر رفت و آمد کند در این حالت به آن پمپ پلانجری می‌گویند.
  • در ضمن چنانچه پلانجر دیافراگمی را حرکت دهد پمپ از نوع دیافراگمی است. فرق میان پیستون وپلانجر در این است که طول سر پیستون کوتاه تر از مسافتی است
  • که پیستون درون سیلندر طی می نماید،
  • در حالی که طول پلانجر بیشتر از طول مسافت طی شده توسط آن در داخل سیلندر می‌باشد.
  • از طرفی در پمپهای پیستون از حلقه یا رینگی جهت آب بندی پیستون و سیلندر استفاده شده است
  • که روی بدنه پیستون قرار گرفته و همراه آن حرکت می‌کند،
  • در حالیکه در پمپهای پلانجری این رینگ روی سیلندر قرار دارد و ثابت است. این پمپها معمولاً کم ظرفیت هستند ولی فشار خروجی سیال را می‌توانند تا مقدار زیادی افزایش دهند.
  • بنابراین از این پمپها در جاهایی که نیاز به جا به جا کردن سیالی با حجم کم ولی فشار بالا می‌باشد استفاده می کتتد.
  • در ضمن باید به این نکته نیز توجه داشت که جریان سیال در این پمپها به صورت غیر یکنواخت می‌باشد.
  • نکته بسیار مهم در مورد این پمپ‌ها آن است که هرگز نباید آنها را در حالیکه شیر خروجی پمپ (دیسچارج پمپ) بسته است روشن نمود

پمپ های عمودی

توسط اریک بی. صید ماهی ، که در پمپ های گریز از مرکز (ویرایش دوم) ، 1992

پمپ های برودتی

پمپ های بشکه ای عمودی به ویژه برای کاربردهای برودتی مناسب هستند. ، انقباض و انبساط حرارتی به صورت عمودی به حالت تعلیق درآمده است های مکش و تخلیه، احتیاط منطقی انجام شود فلنج . از آنجا که موتور در بالای سر تخلیه پشتیبانی می شود، به طور خودکار با پمپ تراز می شود. پیکربندی پمپ خارجی ساده است و به راحتی با ژاکت ها یا در “جعبه سرد” عایق حرارتی می شود. یک مانع حرارتی، همچنین به عنوان “جعبه گرم کردن” شناخته می شود، با یک بوش و یک مهر و موم مکانیکی دوگانه یا یک مهر و موم شفت گاز، در سر تخلیه، درست بالای نازل تخلیه قرار دارد. در اینجا مایع برودتی فلاش زده و به منبع مکش باز می ، در حالی که یک پتوی گاز بی اثر در زیر مهر و موم شفت از نشت به اتمسفر جلوگیری می کند. بسته به مایع پمپاژ شده، مواد پمپ با مقاومت ضربه ای کافی عبارتند از برنز، آلومینیوم و فولادهای زنگ نزن آستنیتی. موادی با ضریب انبساط حرارتی مشابه باید در جاهایی که تلورانس ها حیاتی هستند استفاده شوند.

اجزای سیستم پمپاژ میله مکنده و عملکرد آنها

گابور تاکاک ها دکتری ، که در Sucker-Rod Pumping Handbook ، 2015

3.2.3.2.4 پمپ های میله ای بشکه ای مسافرتی

عملکرد هر پمپ پیستونی بر اساس نسبی بین پیستون و سیلندر است. ، همان عمل پمپاژ در پمپ میله ای حاصل بشکه حرکت کند پمپ‌های میله‌ای سیار بر اساس این اصل عمل می‌کنند و در حالی که لوله توسط رشته میله حرکت می‌کند، پیستون در جای خود ثابت نگه داشته می‌شود. موقعیت لنگر یا نگهدارنده همیشه در پایین مجموعه پمپ است.

پمپ های میله ای مسافرتی همه کاره هستند و می توانند در چاه های معمولی، شنی و خورنده استفاده شوند. شکل 3.8 سطح مقطع RHT پمپ توخالی کوتاه به قسمت پایینی متصل می شود لوله کششی که از طریق آن مایعات چاه وارد پمپ می شوند. ، دریچه ایستاده که در بالای پیستون قرار دارد، از اندازه کوچکتر از شیر حرکتی است. پمپ‌های دیواره نازک RWT و پمپ‌هایی که دارای پیستون با بسته‌بندی نرم RST .

پمپ های بشکه ای مسافرتی در مواقعی که شن و ماسه با مشکل مواجه می شود به طور گسترده استفاده می شود. اصلی مزایای آنها در زیر ذکر شده است.

•بشکه در حال حرکت ماسه یا سایر جامدات نشستن بین نوک سینه و نگهدارنده جلوگیری می کند. بنابراین کشیدن مجموعه پمپ معمولاً بدون مشکل است.
•این پمپ برای متناوب چاه های شنی توصیه می شود، زیرا ماسه در هنگام خاموش شدن نمی تواند بین پیستون و بشکه قرار گیرد.
• اتصال بین رشته میله و بشکه در حرکت قوی تر سوپاپ و رشته میله در پمپ های بشکه ثابت است.
•این یک ناهموار با قطعات کمتر نسبت به پمپ های بشکه ای ثابت، با قیمت است.

معایب پمپ های سیار بشکه ای عبارتند از:

•اندازه دریچه ایستاده محدود زیرا باید در بشکه جا شود. این شیر نسبتا کوچکتر مقاومت جریان سیال ارائه می دهد و به گاز اجازه می دهد از محلول خارج شود و باعث عملکرد ضعیف پمپ در چاه های گازدار می شود.
•در چاه های عمیق، فشار هیدرواستاتیک بالایی که بر روی شیر ایستاده در کمانش می کند ممکن است باعث و بیش از حد سایش بین پیستون و بشکه ایجاد شود. این امر طول بشکه ای را که می توان در چاه های عمیق استفاده کرد محدود می کند.
•پمپاژ سیالات با ویسکوز توصیه نمی شود زیرا شیر ایستاده کوچک می تواند باعث افت فشار بیش از حد در ورودی پمپ شود.

پمپ های فرآیند شیمیایی

آر. راینر ، که در کتابچه راهنمای کاربران پمپ (ویرایش چهارم) ، 1995

پمپ های درام یا بشکه ای

پمپ های درام یا بشکه ای بسته به مواد شیمیایی پمپ شده، جنبه های ایمنی و منبع تغذیه انواع مختلفی دارند. خط پمپ توزیع دستی یک فروشنده، انواع پیستون دو اثره، سیفون، چرخشی و دنده ای را ارائه می دهد. خط دیگر همین فروشنده، طراحی بدون مهر و موم با انتخاب موتور الکتریکی یا موتور هوا باطری است. این خط برای اسیدها، قلیاها، حلال های قابل اشتعال، آب، محلول های شیمیایی، محلول های آبکاری و روغن ها استفاده می شود. خط سوم از حفره‌ای گریز از مرکز و پیشرونده که سیالات گسترده‌ای را که دقیقاً در بالا ذکر شد، به علاوه خمیرها و محصولات غذایی با ویسکوزیته تا 300000 ssu را مدیریت می‌کند. هنگام پمپاژ مایعات قابل اشتعال یا قابل احتراق از یک ظرف به ظرف دیگر، هر دو ظرف باید به طور موثر به هم متصل و زمین شوند تا از تخلیه جرقه یا الکتریسیته ساکن که می تواند باعث انفجار شود، جلوگیری شود. انجیر. 20.12 و 20.13 پمپ های بشکه ای درام را نشان می دهد. برای کاهش مقدار سیال باقی مانده در درام در حال تخلیه و اجتناب از نیازهای عمر، پمپ ها اغلب در پایین لوله یا ستون لوله ای که در درام وارد می شود نصب می شوند. این طول های ستون به صورت اختیاری بسته به اینکه از کربوه ها، درام های فلزی یا پلاستیکی یا خمره ها و راکتورهای عمیق تر استفاده می شود، انتخاب می شوند. پمپ ها در طیف وسیعی از مواد استاندارد مانند پلی پروپیلن، PVDF، فولاد ضد زنگ 316 و آلومینیوم موجود هستند. یک دوتایی دیافراگمی نصب شده روی گاری متحرک در شکل 20.14 . این پمپ ها برای انتقال مواد شیمیایی از خطوط تامین مخزن و منابع درام در اطراف کارخانه جابجا می شوند. این یک ترتیب بسیار رایج در صنایع شیمیایی است.

محاسبه پارامترهای عملیاتی

گابور تاکاک ها دکتری ، که در Sucker-Rod Pumping Handbook ، 2015

4.7.3.1 تلفات داون هول

منابع تلفات انرژی پایین پمپ میله رشته و مایع در رشته لوله هستند که در آن تلفات مکانیکی و هیدرولیکی رخ می دهد.

تلفات پمپ

•مکانیکی اصطکاک بین لوله و پیستون پمپ میله مکنده معمولا ناشناخته است و فقط می توان آن را تخمین زد.
•هیدرولیکی در شیرهای با اندازه نامناسب، به ویژه در هنگام پمپاژ مواد خام با چسبندگی بالا، می تواند تلفات چاله را افزایش دهد.

ضرر در رشته میله

•مکانیکی اصطکاک در هر جایی اتفاق می افتد که رشته میله در حین رفت و برگشت در لوله، به دیواره داخلی لوله ساییده شود و به طور قابل توجهی تلفات انرژی را در چاه های بسیار منحرف یا کج یا در چاه هایی که کمانش میله را تجربه می کنند، افزایش می دهد. بزرگی و شدت این نیروهای اصطکاکی را نمی توان به دقت تعیین کرد. فقط می توان بر اساس داده های شیب چاه تخمین زد.
•مکانیکی اصطکاک در جعبه پرکننده معمولاً حداقل است، اما شرایط شدید (جعبه پرکننده خشک شده یا خیلی سفت) ممکن است بزرگی آن را افزایش دهد.

ضرر در ستون مایع

•سیال اصطکاک در حلقه میله لوله به تلفات برگشت ناپذیر می افزاید زیرا عملکرد پمپ باید بر اختلاف فشار حاصله بین عمق تنظیم پمپ و سر چاه . از آنجایی که گذرا جریان مرکز دخیل است و اندازه حلقه با عمق در چاه‌های با رشته‌های میله‌ای مخروطی تغییر می‌کند، محاسبه دقیق افت فشار اصطکاکی و همچنین تلفات انرژی عملاً غیرممکن است.
•چاه تلفات برق اضافی را بر پمپ چاه تحمیل می کند که طبیعتاً نمی توان آن را بخشی از کار مفید انجام شده بر روی سیال چاه در نظر گرفت.
•میرایی با حرکت رشته میله مخالف هستند زیرا مایعات چاه نیروی چسبناکی را به سطح بیرونی میله ها وارد می کنند.

استفاده از پمپ های پرتو برای تخلیه چاه های گاز

جیمز اف. لی جونیور ، لین رولان ، که در Deliquification چاه گاز (نسخه سوم) ، 2019

10.3.4 طراحی با کنترل پمپ کردن

اغلب اگر از پمپ پرتو برای آبگیری یک چاه گاز استفاده شود، باید مقادیر نسبتاً کمی مایع نیز تولید شود تا گاز جریان یابد. روش معمول این است که مایعات را به سمت لوله پمپ می کنند و اجازه می دهند گاز به سمت بالا جریان یابد. از آنجایی که ممکن است میزان کمی مایعات تولید شود، پمپاژ سیستم تیر با سرعتی بالاتر از چاه در طول زمان غیرعادی نیست. هنگامی که یک پمپ پرتو با سرعتی فراتر از ظرفیت مخزن برای تولید مایعات کار می کند، سطح مایع در چاه نزدیک یا زیر ورودی پمپ پمپ می شود و به چاه گفته می شود که “پمپ کردن” است. این شرایط اجازه می دهد تا گاز وارد بشکه پمپ شود و ممکن است شرایط ناکارآمد و آسیب زا وجود داشته باشد.

ادبیات در مورد سیستم های پمپ پرتو در مورد کنترل “پمپ خاموش” وجود دارد. با وجود گاز در بشکه پمپ، پیستون پمپ ابتدا گاز را در پایین پمپ قبل از تماس با مایع فشرده می کند. اگر گاز کافی وارد بشکه شود، پیستون می‌تواند با نیروی کافی با سیال تماس پیدا کند که باعث ایجاد “پوند مایع” می‌شود تا در نهایت به پمپ و رشته میله آسیب برساند. این موضوع در چاه های گاز به دلیل حجم نسبتاً بالای گاز تولید شده با حجم کم مایع معمولی، نگرانی اصلی است.

کنترل کننده پمپ خاموش، پمپ پرتو را قادر می سازد تا با سطح مایع کافی کار کند تا در حین کارکرد پمپ با راندمان بالا از آسیب جلوگیری کند. کنترل کننده اساساً پمپ را هنگامی که چاه پمپاژ شده یا نزدیک به پمپاژ شدن است متوقف می کند. با این حال، برخی از سیستم های پمپاژ اغلب اجازه دارند در شرایط پمپاژ شده با تداخل گاز مداوم در پمپ کار کنند. این منجر به راندمان ضعیف می شود و می تواند منجر به “پوند مایع” شود زیرا پیستون با سیال در بشکه پر از گاز/مایع در پایین حرکت تماس می گیرد. پوند مایع می تواند منجر به آسیب مکانیکی به سیستم شود.

سیستم پمپ پرتو باید طوری طراحی شود که بتواند سطح سیال را در حلقۀ حلقوی تا حداقل مقدار مطابق با عملکرد کارآمد پمپ و جلوگیری از پوند سیال پمپ کند.

برای دستیابی به این هدف طراحی، پمپ باید به گونه ای طراحی شود که با نرخ داده شده توسط

(10.1) طرح نرخ = بیشترین ورودی ظرفیت × 24 ساعت / روز پمپ حجمی بهره وری × ساعت پمپاژ شده / روز

. بازده حجمی پمپ اساساً درصد پر شدن مایعات در بشکه پمپ است برای کنترل موثر پمپ کردن، 20  زمان پمپاژ ساعت در روز یک قانون سرانگشتی خوب است. حداکثر ظرفیت ورودی مخزن باید برای نرخ روزانه مورد نظر استفاده شود. مثال 10.1 این معادله را نشان می دهد.

چاه گاز با حداکثر ظرفیت جریان مایع 300  bfpd قرار است روی بالابر پرتو قرار داده شود تا مایعات را پمپاژ کند. ، پمپ باید با چه نرخی طراحی شود بازده حجمی 80 درصد

(10.2) طرح نرخ = 300 × 24 0.80 × 20 bfpd = 450 bfpd

با استفاده از این تکنیک پمپ به گونه ای طراحی شده است که حدود 20 دستگاه کار کند  ساعت در روز با بازده حجمی 80 درصد. هنگامی که به شرایط پوند سیال برسد، کنترل کننده پمپ خاموش، چاه را خاموش می کند. اپراتور معمولاً زمان خاموشی را بر اساس ملاحظات تولید تنظیم می کند یا برخی از کنترلرها برای زمان خرابی بهینه تنظیمات را به طور خودکار در زمان خاموشی انجام می دهند.

با استفاده از بازده حجمی معمولی 80% و 20  زمان پمپاژ ساعت در روز، یک قانون ساده تر این است که به سادگی سیستم پمپ پرتو را طوری طراحی کنید که نرخی معادل 1.5 برابر حداکثر ظرفیت ورودی مخزن ارائه کند.

طرح نرخ = 1.5 × بیشترین ورودی ظرفیت

کنترل پمپ خاموش درایو با سرعت متغیر

برخی از اپراتورها VSD POC را برای کنترل بهتر سطح تولید و سیال برای کنترل بهتر پمپ ها در چاه های افقی ترجیح می دهند. VSD POC دارای یک نوار مرده در سمت راست کارت پایین سوراخ محاسبه شده است و هنگامی که پر کردن ناقص به سمت چپ باند مرده منحرف می شود (گاز بیشتری در پمپ) آنگاه سرعت VSD کاهش می یابد و اجازه می دهد مایع روی ورودی پمپ پر شود. هنگامی که پرکننده به مقادیر سمت راست باند مرده رسید، دستگاه سرعت و سطح سیال را کاهش می دهد. این در شکل 10.19 .

پمپ های گریز از مرکز

موریس استوارت ، که در عملیات تولید سطحی ، 2019

3.11.1.2.2 پوشش دوتایی

ساختار دولایه شامل دیوارهای متعدد بین سیال و اتمسفر بیرونی است. آنها شامل پمپ های افقی، پمپ های نوع بشکه ای و پمپ های چند مرحله ای عمودی هستند .

محفظه‌های پمپ به دو دسته جامد یا جدا شده طبقه‌بندی می‌شوند. پمپ های تک مرحله ای مکش انتهایی اغلب در محفظه های جامد یک تکه ساخته می شوند. حداقل یک طرف بدنه باید دارای دهانه ای با روکش باشد تا بتوان پروانه را در پمپ مونتاژ کرد. از آنجایی که پوشش یک پوشش جامد واقعی نیست، اما برای دسترسی بر روی محور عمودی خود تقسیم می شود، گاهی اوقات به آن پوشش شعاعی تقسیم می شود. در پمپ های پروانه باز ارزان قیمت، پروانه در فاصله نزدیک بدنه پمپ می چرخد. اگر سرویس مورد نظر شدیدتر باشد، یک صفحه جانبی در داخل محفظه نصب می شود تا یک راهنمای فاصله نزدیک تجدید پذیر برای مایعی که از پروانه باز .

تجزیه و تحلیل تاسیسات پمپاژ میله مکنده

گابور تاکاک ها دکتری ، که در Sucker-Rod Pumping Handbook ، 2015

6.4.2.1 کارت های پمپ ایده آل

قبل از تفسیر کارت های پمپ مشکل ساز، باید ویژگی های کارت های بدست آمده در ایده آل شرایط پمپاژ مشخصات شرایط ایده آل برای پمپ میله مکنده را می توان به شرح زیر خلاصه کرد:

•بشکه و پیستون پمپ کاملا سالم هستند .
•شیرهای ایستاده و متحرک نشتی ندارند .

•تمام نیروهای اصطکاک در طول رشته میله به دلیل ویسکوز میرایی
•تک فاز مایع وارد بشکه پمپ .
•در حین حرکت بالا، بشکه کاملا می شود.

در چنین شرایطی، کارت‌های پمپ محاسبه‌شده از حل معادله موج، اشکال بسیار مشخص و ساده‌ای را نشان می‌دهند که مهم‌ترین پارامترهای پمپاژ را به راحتی می‌توان یافت. یک کارت پمپ ایده آل برای نصب با لنگر رشته لوله شکل 6.27 . بارهای رسم شده می توانند واقعی یا مؤثر بسته به ترجیح تحلیلگر، اکثر محققان از بارهای موثر استفاده می کنند و کارت (متوازی الاضلاع A-B-C-D) روی خط بار . اگر بارهای واقعی در نظر گرفته شود، کارت (که در داخل خط چین مشخص شده است) توسط شناوری که بر روی مخروطی میله تحتانی اعمال می شود به سمت پایین منتقل می شود.

پیستون حرکت (موقعیت، سرعت) در طول سیکل پمپاژ می تواند اطلاعات مفیدی در مورد رفتار پمپ پایین چاله ارائه دهد. شکل 6.28 تغییر موقعیت میله جلا و پیستون را برای یک سیکل پمپاژ کامل برای یک مورد ایده آل با یک لنگر رشته لوله موقعیت میله صیقلی یک تابع بسیار منظم از زمان سپری شده است، همانطور که از سینماتیکی حرکت واحد پمپاژ پیدا شد (به بخش 3.2.5 ). از سوی دیگر، پیستون با دریچه حرکت بسته، در ابتدای حرکت رو به بالا (نقطه A ) شروع به حرکت نمی کند، در حالی که بار روی میله ها افزایش می یابد و رشته میله به تدریج کشیده می شود. به محض اینکه بار روی میله ها بار سیال روی پیستون را به خود گرفت (در نقطه B )، پیستون شروع به حرکت به سمت بالا می کند. ایستاده دریچه همزمان باز می شود. زمان سپری شده برای نقطه B جایی است که موقعیت میله صیقلی برابر با کشش رشته میله به دلیل بار سیال است:

(6.35) ه r = اف در ک r

where:

er = stretch of the rod string due to fluid load, in,

Fo = fluid load on plunger, lb, and

kr = spring constant of the rod string, lb/in.

قسمت رو به بالا حرکت پیستون بین نقاط B و C قرار دارد، جایی که موقعیت پیستون از میله صیقلی پیروی می کند. Downstroke از نقطه C . موقعیت پیستون در این نقطه خالص . این طول ضربه کمتر از طول میله جلا است. کشش تفاوت رشته میله، e r است که قبلا تعریف شده است. در شروع حرکت پایین ، پیستون ثابت در حالی که رشته میله باز می شود و بار سیال از پیستون به آرامی به شیر ایستاده بین نقاط C و D منتقل می شود. در نقطه D دریچه ایستاده بسته می شود و رشته میله کاملاً تخلیه می شود. پیستون می افتد تا پایان ضربه دوباره به نقطه A برسد.

از توضیحات قبلی در مورد حرکت پیستون می توان نتیجه گرفت که در شرایط ایده آل، (1) شیرهای ایستاده و متحرک بدون نشتی، (2) رشته لوله لنگر، و (3) تناسب کامل بین پیستون و بشکه، پیستون نباید بین نقاط A – B و C – D کند. هر گونه تغییر در موقعیت یا سرعت پیستون در آن محدوده ها ممکن است نشان دهنده عدم رعایت برخی از شرایط باشد: دریچه ها ممکن است نشت کنند. لنگر لوله ممکن است بلغزد و غیره

کارت پمپ ایده آل زمانی تغییر می کند که رشته لوله لنگر نیافته همانطور که در شکل 6.29 . از شروع حرکت بالا در نقطه A ، رشته لوله باز می شود زیرا بار سیال از حالت ایستاده به شیر در حال حرکت منتقل می شود. حمل کند، با فاصله ای معادل کشش لوله به سمت بالا حرکت می کند F o را در نقطه B . کشش لوله از فرمول زیر بدست می آید:

(6.36) ه تی = اف در ک تی

جایی که:

و تی  =  کشش رشته لوله به دلیل بار سیال، در

F o  =  بار سیال روی پیستون، پوند، و

k t  =  ثابت فنر رشته لوله، پوند/اینچ.

در پایان حرکت صعودی در نقطه C کشیده می شود، بار سیال به شیر ایستاده منتقل می شود معادله (6.36) ؛ پیستون باید با همان فاصله ای که بین نقاط C و D کند.

مقایسه موقعیت میله و پیستون جلا داده شده در شکل 6.30 . در شروع حرکت بالا، هم لوله و هم پیستون بین نقاط A و B اما در مخالف حرکت می کنند. رشته لوله به تدریج کوتاه می شود زیرا بار مایع روی آن به پیستون منتقل می شود. رشته میله، در همان زمان، کشیده است. به دلیل تعامل این حرکات، پیستون ثابت نسبت به لوله پمپ هنگامی که پیستون حرکت خود را به سمت بالا در نقطه B ، مسافتی برابر با کشش رشته لوله را طی است . کرده حرکت پیستون در نقطه C . موقعیت پیستون در اینجا کمتر از طول حرکت میله صیقلی با کشش رشته میله است، e r ، که از معادله پیدا شده است. (6.35) .

برای دانلود تصویر در اندازه واقعی وارد شوید

شکل 6.30 . مقایسه حرکت میله صیقلی و پیستون برای یک رشته لوله بدون لنگر.

بین نقاط C و D ، پیستون نسبت به لوله حرکت نمی کند، زیرا حرکت رو به پایین آن توسط کشش رشته لوله حذف می شود، e t ، زیرا بار سیال از رشته میله به رشته لوله منتقل می شود. طول خالص پیستون در نقطه D و کمتر از حداکثر حرکت پیستون (نقطه C ) توسط کشش رشته لوله، e t است که از معادله بدست آمده است. (6.36) . از نقطه D به بعد، بار سیال روی پیستون صفر است زیرا بار سیال به شیر ایستاده منتقل شده است. ریسمان میله کاملاً کشیده نشده است و پیستون را در طول بقیه حرکت پایین در هماهنگی با میله صیقلی حرکت می دهد.

بررسی موقعیت پیستون در مقابل زمان، همانطور که قبلا برای شرایط ایده آل نشان داده شد، به تحلیلگر کمک می کند تا مشکلات چاله را ارزیابی و عیب یابی کند. علاوه بر داده های موقعیت، ارزیابی سرعت در طول چرخه پمپاژ می تواند تشخیص مشکلات پمپ را تسهیل کند. این روش‌های تحلیل معمولاً در بسته‌های برنامه معادله موج تجاری موجود هستند [57] .

پمپ پالسی بلند مکنده-میله پمپاژ

گابور تاکاک ها دکتری ، که در Sucker-Rod Pumping Handbook ، 2015

7.1 معرفی

این یک واقعیت پذیرفته شده است که تاسیسات پمپاژ میله مکنده که با سرعت پمپاژ پایین کار می کنند نسبت به آنهایی که با سرعت های بالاتر کار می کنند انرژی کارآمدتری دارند. از دلایل حمایت از این بیانیه، مهمترین آنها عبارتند از: (1) پر شدن سیال بهتر پمپ بشکه در سرعت های پایین تر، و (2) دینامیکی بارهای تلفات انرژی در طول رشته میله. با این حال، سرعت پمپاژ پایین، ظرفیت پمپاژ نصب را محدود می کند. به همین دلیل است که باید از سرعت پمپاژ بالاتر برای بلند کردن حجم مایع بالاتر استفاده کرد. بنابراین، نرخ های پمپاژ بالا معمولاً با تجهیزات پمپاژ میله ای با ظرفیت بالا که با سرعت های پمپاژ بالاتر کار می کنند تولید می شوند. البته زمانی که نرخ‌های افزایش‌یافته مورد نظر باشد، سعی می‌شود از طولانی‌ترین طول ضربه میله جلا استفاده شود. با این حال، پمپاژ حجم شدید مایع معمولاً به سرعت پمپاژ بالا نیاز دارد که باعث کاهش اجتناب ناپذیر راندمان انرژی سیستم می شود.

افزایش طول سکته مغزی واحدهای پمپاژ سنتی برای تسهیل استفاده از سرعت پمپاژ پایین تر برای تولید همان حجم مایع در گذشته انجام شده است و واحدهای پمپاژ با ضربات میله صیقلی بسیار طولانی امروزه در دسترس هستند. واحدهای متعارف با 192  در، واحد Mark II با 216  در و واحدهای متعادل کننده هوا با 240  در طول سکته مغزی ساخته می شوند. با این حال، این واحدها به دلیل طراحی مکانیکی خود به گشتاورهای و باید از بزرگترین اندازه‌های گیربکس API 1824 یا حتی 2560 استفاده کرد. در عین حال، ارتقاء واحد پمپاژ معمولی منجر به ساختارهایی می شود که بسیار بزرگ، سنگین و گران [1] .

مشکلات بالا در افزایش طول کورس عملیات پمپاژ میله مکنده تنها در صورتی قابل حل است که از واحدهای پمپاژ کاملاً متفاوت از مکانیسم های پمپ پرتو سنتی استفاده شود. چنین ماشین هایی معمولاً دارای طول ضربات میله ای صیقلی بیشتر از 24 هستند  فوت و به گشتاور کمتری نسبت به واحدهای پمپاژ پرتو نیاز دارند. برای تولید حجم مایع بالا، می توان آنها را با سرعت های بسیار پایین تر و بنابراین می توان بازده کلی سیستم را افزایش داد: هدف نهایی پمپاژ میله مکنده با سرعت بالا. کلی مزایای پمپاژ طولانی مدت نسبت به پمپاژ سنتی را می توان به این صورت خلاصه کرد: (1) ظرفیت به دست می آید (2) مشکلات پمپ پایین چاله کاهش می یابد و (3) عمر به دلیل کاهش قابل ملاحظه افزایش می یابد. تعداد معکوس های استرس .

این فصل پوشش کاملی از روش‌های پمپاژ میله‌ای دراز مدت امروزی ارائه می‌کند و دو نوع اصلی از فناوری‌های موجود امروزی را مورد بحث قرار می‌دهد: Rotaflex و DynaPump. پس از مروری کوتاه تاریخی بر پمپاژ طولانی مدت، این دو واحد معرفی شده و ویژگی های فنی و عملیاتی آنها به تفصیل شرح داده می شود. در پایان فصل مزایا و محدودیت‌های نسبی تاسیسات Rotaflex و DynaPump برای تسهیل انتخاب آنها برای کاربردهای آسانسور مصنوعی خلاصه می‌شود.

اتوماسیون تولید

جیمز اف. لیا ،… مایک آر. چاه ، که در تخلیه چاه گاز (نسخه دوم) ، 2008

کنترل

ابزار اصلی کنترل خودکار برای میله مکنده چاه های پمپاژ این سیستم تشخیص می‌دهد که پمپ دیگر از مایع پایین ، به این معنی که پمپ به طور کامل در حرکت بالا پر نشده است. این در شکل 15-23 ، که در آن بار روی میله جلا داده شده توسط میله به قسمت پایینی حمل می شود و به لوله منتقل نمی شود. هنگامی که سوپاپ حرکت به سطح سیال در بشکه پمپ به سمت پایین برخورد می کند، ممکن است ضرباتی رخ دهد. به این پوند مایع گفته می شود. طرح کارت بزرگتر (پر کارت) را با طرح کارت نازکتر (پمپ شده) مقایسه کنید. مجموعه بالایی از قطعات در سطح اندازه گیری می شود. این کارت سطح است. مجموعه پایین تر قطعه ها در عمق پمپ پایین چاه محاسبه می شود. این کارت پمپ است. تفاوت طول بین سطح و سوراخ به دلیل کشش میله است.

در بیشتر موارد، تشخیص پمپ کردن بر اساس کارت سطح است. با این حال، برخی از سیستم ها کارت داون هول را در هر ضربه پمپ محاسبه می کنند و این تعیین را بر روی کارت پایین چاه یا پمپ انجام می دهند.

این روش کنترل دارای معایبی است. این بستگی به درجاتی از پمپ کردن دارد که در هر چرخه پمپ رخ می دهد. هنگامی که پمپ کردن رخ می دهد، پمپ سوراخ و میله ها تحت فشار قرار می گیرند. همچنین اگر چاهی در حال تولید گاز باشد که البته در مورد چاه های گاز این گونه است، سیال در بشکه پمپ ممکن است بیشتر گاز باشد و چاه در حالت پمپ کردن مداوم باشد. اگر مایع بسیار کمی در مقایسه با مقدار گاز وجود داشته باشد، ممکن است پمپ گاز قفل شود و اصلاً مایع را پمپاژ نکند.

یک روش جایگزین کنترل با یک درایو با سرعت متغیر است . در این حالت، سرعت پمپ به گونه‌ای تنظیم می‌شود که سطح مایع را درست بالاتر از ورودی پمپ نگه می‌دارد تا پمپ کردن رخ ندهد. در یک چاه گاز با مقدار کمی تولید مایع، حتی استفاده از این روش ممکن است دشوار باشد.

اتوماسیون تولید

جیمز اف. لی جونیور ، لین رولان ، که در Deliquification چاه گاز (نسخه سوم) ، 2019

کنترل

ابزار اصلی کنترل خودکار برای میله مکنده “پمپ خاموش” است. این سیستم تشخیص می‌دهد که پمپ دیگر در زمان پایین پر از مایع نیست ، به این معنی که پمپ به طور کامل در حرکت بالا پر نشده است. این در شکل 14.23 که در آن بار در جاده صیقلی شده توسط میله به قسمت پایینی حمل می شود و به لوله منتقل نمی شود. هنگامی که شیر حرکت به سطح سیال در بشکه پمپ به سمت ، ممکن است مقداری “کوبش” رخ دهد. این به عنوان “پوند مایع” نامیده می شود. طرح سبز (خاکستری در نسخه چاپی) (کارت کامل) را با طرح نارنجی (مشکی در نسخه چاپی) (پمپ شده) مقایسه کنید. مجموعه بالایی از قطعات در سطح اندازه گیری می شود. این کارت “سطح” است. مجموعه پایین تر قطعه ها در عمق پمپ پایین چاه محاسبه می شود. این کارت “پمپ” است. تفاوت طول بین سطح و سوراخ به دلیل کشش میله است.

در بیشتر موارد تشخیص پمپ کردن بر اساس کارت سطحی است. با این حال، برخی از سیستم ها کارت داون هول را در هر ضربه پمپ محاسبه می کنند و این تعیین را بر روی کارت پایین چاه یا پمپ انجام می دهند.

این روش کنترل دارای معایبی است. این بستگی به درجاتی از پمپ کردن دارد که در هر چرخه پمپ رخ می دهد. هنگامی که پمپ کردن رخ می دهد، پمپ سوراخ و میله ها تحت فشار قرار می گیرند. همچنین اگر چاهی در حال تولید گاز باشد که البته در مورد چاه های گاز این گونه است، سیال در بشکه پمپ ممکن است بیشتر گاز باشد و چاه در حالت پمپ کردن مداوم باشد. اگر مایع بسیار کمی در مقایسه با مقدار گاز وجود داشته باشد، پمپ ممکن است «قفل گاز» شود و اصلاً مایع را پمپاژ نکند.

یک روش جایگزین کنترل با درایو سرعت متغیر (VSD) است. در این حالت سرعت پمپ به گونه ای تنظیم می شود که سطح مایع را درست بالاتر از ورودی پمپ نگه دارد تا پمپ کردن رخ ندهد. در یک چاه گاز با مقدار کمی تولید مایع، حتی استفاده از این روش ممکن است دشوار باشد.