Lifting artificielIl s'agit d'un processus où, lorsque l'énergie naturelle de la formation est insuffisante pour maintenir une production par écoulement naturel, ou bien que l'écoulement naturel soit possible mais que le débit de production est insuffisant, un équipement mécanique est installé dans le puits pour agir sur le fluide, lui permettant de remonter à la surface.
Actuellement, les méthodes de levage couramment utilisées dans le développement des champs pétroliers et gaziers comprennent :spompe à tiges de refoulementProduction de pétrole et production de pétrole par pompes sans tiges.Pompes à tiges de pompagesont en outre subdivisées en unités de pompage à balancier et en pompes à vis, tandis que la production d'huile par pompe sans tige comprend le levage par pompe électrique submersible, la production d'huile par pompe à piston hydraulique et la production d'huile par pompe à jet hydraulique.
La section suivante comparera les avantages, les inconvénients, les conditions d'utilisation et les applications actuelles des groupes de pompage, des pompes à vis et des pompes électriques submersibles.
I. Comparaison des principes de fonctionnement :
1. Groupe de pompage :Pompe à tige de pompageLa production de pétrole est une méthode de pompage qui transfère l'énergie de surface au fluide de fond de puits par l'intermédiaire de la tige de pompage et de la pompe.
Le groupe de pompage est le type le plus courant depompe à tiges de pompageProduction de pétrole. Le mouvement alternatif du point de suspension est transmis à la pompe à piston de fond par l'intermédiaire de la tige de pompage.
Principe de fonctionnement : 1. Pompe à vis : Le groupe motopropulseur transmet un mouvement de rotation à grande vitesse au vilebrequin via une courroie et un réducteur, ce qui entraîne la rotation du vilebrequin à basse vitesse. Le vilebrequin, par l’intermédiaire d’une bielle et d’une traverse, actionne le balancier vertical. Le câble de suspension fixé à la tête de pompe entraîne alors la tige de pompage dans un mouvement de va-et-vient.
2. Pompe à vis : Une pompe à vis entraînée en surface est une méthode de production de pétrole dans laquelle le mouvement de rotation de la tête d'entraînement du puits est transmis à la pompe à vis de fond via la tige de pompage.
Principe de fonctionnement : Sur toute la longueur de la pompe à vis, de multiples chambres étanches se forment entre la surface extérieure du rotor et la surface intérieure de la bague en caoutchouc du stator. Lors de la rotation du rotor, ces chambres se forment continuellement entre le rotor et la surface intérieure de la bague en caoutchouc du stator, côté aspiration, puis se déplacent vers le refoulement où elles disparaissent. L’huile est aspirée sous l’effet de la différence de pression à l’aspiration et refoulée de l’aspiration vers le refoulement, la pression augmentant continuellement et le débit restant très régulier.
Le fonctionnement d'une pompe à vis repose essentiellement sur un processus continu de formation, de mouvement et de disparition de chambres étanches.
3. Pompe électrique submersible (ESP) : L’alimentation électrique de surface de l’ESP transmet l’énergie électrique au moteur submersible de fond de puits via un transformateur, un panneau de commande et un câble submersible. Ce moteur entraîne une pompe centrifuge multicellulaire, convertissant l’énergie électrique en énergie mécanique pour remonter le fluide du puits à la surface.
L'unité de production de pétrole ESP se compose principalement de trois parties : l'unité de fond de puits (comprenant le moteur submersible, le protecteur, le séparateur et la pompe centrifuge multi-étages) ; le système de transmission de puissance ; et le système de contrôle de surface (comprenant le panneau de commande, le transformateur et la boîte de jonction).
Principe de fonctionnement : Lorsque le moteur entraîne la roue sur l'arbre de la pompe à grande vitesse, chaque particule de fluide à l'intérieur de la roue est soumise à la force centrifuge. Elle est projetée du centre de la roue vers sa périphérie, le long des canaux d'écoulement situés entre les pales. La pression et la vitesse du fluide augmentent simultanément. Il est ensuite dirigé vers l'étage de roue suivant par les canaux de guidage. Ce processus se poursuit, augmentant progressivement l'énergie du fluide à travers toutes les roues, jusqu'à atteindre une certaine hauteur de refoulement et remonter le fluide à la surface.
La principale différence entrepompe à tiges de pompageLa production de pétrole et la production de pétrole par pompe sans tige reposent sur la méthode de transmission de puissance.Pompe à tige de pompageL'extraction pétrolière traditionnelle utilise une tige de pompage insérée dans le puits depuis la surface pour alimenter la pompe de fond, qui refoule ensuite le pétrole brut vers la surface. L'extraction pétrolière par pompe sans tige, quant à elle, utilise des câbles ou un fluide à haute pression pour transmettre l'énergie de la surface au puits, actionnant ainsi l'unité de fond qui refoule le pétrole brut vers la surface.
II. Comparaison des principaux avantages et inconvénients :
1. Groupe de pompage :
Principaux avantages :
(1) Équipement simple, moins d'étapes d'installation et de démontage par rapport aux pompes à vis et aux pompes électriques submersibles ;
(2) Structure robuste ;
(3) Performances fiables et longue durée de vie ;
(4) Expérience de gestion relativement bien établie.
Principaux inconvénients :
(1) Équipement encombrant, difficile à démonter, à assembler et à déplacer dans la production pétrolière ;
(2) Convient uniquement aux puits peu profonds et moyennement profonds ;
(3) Empreinte importante, difficile pour les puits déviés et les puits de pétrole offshore ;
(4) Mauvaise adaptabilité au sable, à la cire, au sel, à l'eau et aux huiles lourdes.
2. Pompe à vis :
Principaux avantages :
(1) Investissement initial plus faible. Comparées aux pompes électriques submersibles et aux unités de pompage à balancier, les pompes à vis ont une structure plus simple et l'investissement initial le plus faible ;
(2) Rendement élevé, grand débit, économies d'énergie et faibles coûts de maintenance. Les pompes à vis fonctionnent sous charge stable avec des pertes mécaniques minimales, atteignant un rendement de pompe jusqu'à 90 % et un rendement système supérieur à 50 %. L'équipement a une structure simple, une taille réduite et est facile à entretenir ;
(3) Convient à l'extraction de pétrole lourd. Généralement, les pompes à vis conviennent à l'extraction de pétrole brut avec une viscosité inférieure à 8000 mPa·s, elles peuvent donc être utilisées dans la plupart des puits de pétrole lourd ;
(4) Adaptables aux puits à forte teneur en sable. Théoriquement, les pompes à vis peuvent transporter une boue avec une teneur en sable allant jusqu'à 80 %, et peuvent également produire normalement même lorsque la teneur en sable du pétrole brut atteint 40 % ;
(5) Adaptables aux puits à forte teneur en gaz. Les pompes à vis ne subissent pas de blocage par le gaz, elles sont donc plus adaptées au transport de mélanges pétrole et gaz ;
(6) Faible encombrement et installation facile. Convient aux puits groupés et aux puits horizontaux dans les champs pétroliers offshore ;
(7) Permet une contre-pression élevée à la tête de puits, qui peut être contrôlée à 1,5 MPa ou plus, ce qui est bénéfique pour la collecte et le transport dans les puits éloignés ;
(8) Lorsque le moteur s'arrête, le sable se dépose sur la partie supérieure de la pompe, ce qui augmente les chances qu'elle reprenne son fonctionnement.
Principaux inconvénients :
(1) Le stator est en caoutchouc et s'abîme facilement, la pompe doit donc être inspectée fréquemment ;
(2) La pompe nécessite une lubrification par fluide ;
(3) Le caoutchouc du stator n’est pas résistant aux hautes températures et ne convient pas à une utilisation dans les puits d’injection de vapeur ;
(4) Un fonctionnement incorrect peut endommager la pompe ;
(5) La hauteur totale est faible, le couple est élevé, le taux de rupture de tige est élevé et la charge de travail en fond de puits est importante ;
(6) L'usure et la collision entre la tige de pompage et le tube peuvent facilement endommager la tige de pompage et les composants connexes.
3. Pompe électrique submersible
Principaux avantages :
(1) Grand déplacement ;
(2) Fonctionnement simple et gestion pratique ;
(3) Peut être appliqué avec succès aux puits déviés et aux puits horizontaux ainsi qu'à la production pétrolière en mer ;
(4) A un certain effet pour prévenir le dépôt de cire.
Principaux inconvénients :
(1) La profondeur de pompage est limitée par la puissance du moteur, le diamètre du tubage et la température du puits ;
(2) Il est relativement coûteux, avec un investissement initial élevé ;
(3) Les coûts d’exploitation sont élevés et les temps d’arrêt sont trop longs ;
(4) Les moteurs et les câbles sont sujets aux pannes ;
(5) Les exigences d'entretien quotidien sont élevées.
III. Comparaison des conditions applicables et de l'état actuel de la demande :
1. Application des unités de pompage : L'extraction de pétrole par unités de pompage est actuellement la méthode d'extraction de pétrole la plus utilisée dans mon pays, avec environ 60 % ou plus des puits de pétrole utilisant cette méthode de levage.
Avec l'augmentation constante de la profondeur de pompage et du volume de refoulement, des situations telles que la présence de pétrole lourd, une viscosité élevée, une forte teneur en sable, des inondations d'eau et une forte corrosion se produisent fréquemment. Par conséquent, les technologies d'extraction pétrolière exigent des groupes de pompage à longue course, faible fréquence de pompage et grande profondeur d'injection. De nombreux types de groupes de pompage sans poutre ont été développés, tant au niveau national qu'international. En Chine, les groupes de pompage sans poutre actuellement utilisés comprennent principalement les groupes de pompage à chaîne, les groupes de pompage à course étendue et les groupes de pompage à large bande. 2. Applications des pompes à vis :
Champ d'application :
(1) Montez jusqu'à 1800 m ;
(2) Débit jusqu'à 240 m³/j, profondeur de pompage 800 m ;
(3) Propriétés du pétrole : pétrole lourd, sableux, à forte teneur en eau, puits d'injection de polymères, etc. ;
(4) Température du puits jusqu'à 120℃ ;
(5) Puits verticaux ou puits inclinés avec une inclinaison ne dépassant pas 30 degrés.
Les pompes à vis offrent de vastes perspectives d'application et peuvent fonctionner normalement dans la plupart des gisements et puits de pétrole lourd, même dans des conditions d'exploitation complexes, à travers le monde. En tant que dispositif mécanique d'extraction de pétrole, elles présentent des avantages inégalés par les autres équipements de pompage. Des progrès significatifs ont été réalisés dans leur fabrication et leur application en Chine, où les pompes de fond de puits sont désormais largement répandues.
Actuellement, les champs pétrolifères de Jilin, Liaohe, Jidong et de Chine du Nord utilisent tous des pompes à vis pour l'extraction à froid dans les puits de pétrole lourd. Après plusieurs années d'utilisation sur le terrain, de bons résultats ont été obtenus, faisant des pompes à vis la principale méthode de pompage pour l'extraction du pétrole lourd. 3. Application des pompes électriques submersibles (PES) : Grâce à leur important débit et à la simplicité de leur équipement de surface et de leur méthode de transfert d'énergie, les PES sont couramment utilisées dans les puits de pétrole à haut rendement et lors des périodes de teneur en eau moyenne à élevée, comme méthode de pompage artificiel pour augmenter la production de fluides et maintenir le débit de pétrole brut.
Ces dernières années, les principaux gisements pétroliers et les blocs faillés sont entrés dans des phases de forte teneur en eau, ce qui a entraîné une augmentation continue du nombre de puits ESP.
Déterminer correctement la profondeur de pompage et sélectionner la pompe immergée (ESP) appropriée en fonction de la productivité du puits afin d'optimiser l'efficacité, tout comme comprendre en détail les conditions de fonctionnement de l'unité de fond de puits pendant la production, et analyser les causes des dysfonctionnements, sont essentiels pour exploiter pleinement le potentiel du puits, garantir un fonctionnement efficace des équipements et prolonger les cycles de maintenance des pompes. Ces éléments sont cruciaux pour améliorer la gestion de la production des puits à pompe immergée dans l'industrie pétrolière.
Actuellement, les acheteurs sont plus exigeants quant à la qualité, la durée de vie et l'efficacité globale des systèmes d'équipements de fond de puits. Notre entreprise se concentre sur la recherche, le développement et la production de ces équipements.pompe à tiges de pompageet composants associés. Nos produits ont subi de nombreux tests de qualité et nous pouvons fournir des suggestions de configuration fiables ainsi qu'une production stable.
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