Pompe à tige souterraine APILa tige polie et le couplage sont des composants de l'équipement de pompage à tige, qui transmettent la puissance de l'unité de pompage à la pompe de fond.Pompe à tige souterraine APILa colonne est composée de dizaines, voire de centaines, de pompes à tiges subsurface API reliées par des accouplements. Lors du processus de production pétrolière, la colonne de pompes à tiges subsurface API est soumise à des charges cycliques asymétriques. Le fluide de travail est un fluide de puits (pétrole brut et eau minérale), et le fluide de nombreux puits de pompage contient des fluides corrosifs. Par conséquent, la principale cause de défaillance est la corrosion.Pompe à tige APIest une fracture par fatigue ou par fatigue-corrosion. L'accident de rupturePompe à tige souterraine APICela affectera sérieusement la production de pétrole brut, augmentera le coût de réparation des puits et augmentera le coût du pétrole brut.
1. Développement dePompe à tige API:
Afin de répondre aux besoins d'extraction forte de grande pompe, d'extraction profonde de petite pompe, de puits de pétrole lourd, de puits à haute teneur en cire, de puits corrosifs et de puits inclinés, de nombreuses pompes à tige API spéciales ont été développées au pays et à l'étranger, telles que la pompe à ultra-haute résistancePompe à tige API, pompe à tige souterraine API en fibre de verre, pompe à tige souterraine API creuse, pompe à tige API continue, pompe à tige souterraine API à chauffage électrique, pompe à tige souterraine API à câble métallique et pompe à tige souterraine API en alliage d'aluminium, etc., et de nombreuses pièces correspondantes des colonnes de pompe à tige souterraine API ont été étudiées, telles que la tige polie haute résistance à longue course, le clip de tige polie sans dents, le rotateur, l'amortisseur, la boîte d'étanchéité de tige polie centrale réglable en graphite, le centreur d'accouplement à rouleaux, le dispositif anti-cire magnétique et le contrôleur de pompe vide, etc., qui améliorent encore la durée de vie et la plage d'application de la pompe à tige souterraine API.
2. Structure et utilisation dePompe à tige API:
La pompe à tige souterraine API est connectée pour formerPompe à tige APIcolonne par couplage, reliée à l'unité de pompage par une tige nue en haut et reliée au piston de l'unité de pompage en bas, qui est utilisée pour transmettre le mouvement alternatif du point de suspension de la tête d'âne de l'unité de pompage de surface à la pompe de fond.
Les défaillances de filetage des pompes à tige submersibles API se manifestent souvent par une rupture de filetage. Cependant, grâce à la conception concave plus basse des filetages modernes des pompes à tige submersibles API et à l'utilisation du laminage plutôt que du tournage lors de la fabrication, ces problèmes ont été considérablement réduits.
La structure d'une pompe à tige submersible API ordinaire et sa tête de tige sont illustrées dans la figure ci-dessous. Son corps est une tige en acier pleine de section circulaire, avec des têtes de tige refoulées à ses deux extrémités. La tête de tige est composée d'un filetage externe, d'une rainure de dilatation (rainure de dispersion des contraintes), d'un épaulement de surface de poussée, d'un carré de serrage, d'une bride et d'une zone de transition en arc. Le filetage externe sert à la connexion avec l'accouplement, tandis que le carré de serrage sert à serrer la pompe à tige submersible API lors du chargement et du déchargement du joint de la pompe.
La norme SY/T 5029-2005 "Sucker rod pump" stipule que les diamètres de tige des pompes à tige souterraines API sont : 12,7 mm (1/2 po), 15,9 mm (5/8 po), 19,1 mm (3/4 po), 22,2 mm (7/8 po), 25,4 mm (1 po), 28,6 mm (1 1/8 po).
La longueur des pompes à tige submersibles API est généralement de 8 000 mm ou 7 620 mm. Afin d'adapter la longueur de la colonne de pompes à tige submersibles API, des pompes à tige submersibles API courtes sont également disponibles, avec des longueurs de 410, 610, 910, 1 220, 1 830, 2 440, 3 050 et 3 660 mm.
Les pompes à tige de pompage API SPEC 11B "" et SY/T5029-2005 divisent les pompes à tige de pompage API ordinaires en trois catégories : C, D et K. La pompe à tige de pompage API de catégorie C est utilisée pour les puits de pétrole avec des charges légères et moyennes, la pompe à tige de pompage API de catégorie D est utilisée pour les puits de pétrole avec des charges moyennes et lourdes, et la pompe à tige de pompage API de catégorie K est utilisée pour les puits de pétrole avec des charges légères et moyennes et des conditions corrosives.
Les pompes à tige submersibles API de grades C, D et K sont fabriquées respectivement en acier au carbone ou en acier au manganèse, en acier au carbone ou en acier allié, et en acier allié nickel-molybdène. Elles sont généralement soumises à un refoulement, un traitement thermique global, un filetage extérieur roulé, un grenaillage, un revêtement de protection soluble dans l'huile et d'autres procédés afin d'obtenir une résistance à la fatigue ou à la corrosion.
3. Classification spécifique desPompe à tige API:
1. Pompe à tige API conventionnelle :
ConventionnelPompe à tige APIIl s'agit d'une tige métallique de section circulaire, refoulée à ses deux extrémités. La partie refoulée présente une section carrée permettant le raccordement de filetages et de clés à cliquet. Les diamètres des pompes à tige API sont de 13, 16, 19, 22, 25 et 29 mm (soit 1/2, 5/8, 3/4, 7/8, 1 et 1 1/2 po). Les longueurs sont généralement de 7,62 m et 8 m, et la norme API stipule 7,62 m et 9,1 m.
Conformément aux dispositions de la norme nationale et de la norme API, la pompe à tige API conventionnelle peut être divisée en :
Grade CPompe à tige API-le matériau est en acier au carbone ou en acier au manganèse, tel que les pompes à tige souterraines API en acier C-Mn, avec une résistance à la traction de 620 à 794 MPa.
Pompe à tige API de qualité D - le matériau est en acier au carbone ou en acier allié, comme les pompes à tige souterraines API en acier Cr-Mo, avec une résistance à la traction de 794 à 965 MPa.
Pompe à tige API de qualité K - le matériau est en acier allié nickel-molybdène, la pompe à tige souterraine API en acier NC-Mo ou Ni-Cr, la résistance à la traction est de 588 à 794 MPa.
La pompe à tige API de Chine a été normalisée et un code unifié a été spécifié.
2. Pompe à tige API spéciale :
En plus de la pompe à tige API conventionnelle existante, de nouvelles pompes à tige souterraines API ont été développées, principalement des pompes à tige souterraines API à très haute résistance, des pompes à tige souterraines API en fibre de verre, des pompes à tige souterraines API creuses et des pompes à tige souterraines API continues.
1 Pompe à tige API ultra-haute résistance :
Comparée à la pompe à tige API de classe D, cette pompe à tige submersible API offre une nouvelle classe de résistance, avec des indicateurs de performance et une capacité portante plus élevés. Pour une contrainte minimale de 0 à 102 MPa, la valeur de contrainte admissible dépasse de plus de 35 % celle de la pompe à tige submersible API de classe D. Le modèle de pompe à tige API ultra-haute résistance est identifié par la référence CYG7/8HL9140, qui correspond à une pompe à tige submersible API de type HL, d'un diamètre de 7/8" (22,2 mm) et d'une longueur de 140 mm (30 pieds).
2. Les pompes à tige API fabriquées en acier présentent les principaux avantages suivants : légèreté et forte résistance à la corrosion. Leur principal inconvénient est leur faible résistance à la compression axiale et leur température de fonctionnement ne dépassant généralement pas 163 °C. Les pompes à tige API en PRF sont indiquées par le diamètre de la tige, la température maximale de fonctionnement et le niveau du joint d'extrémité, par exemple 7/8"-93 °C-A. Ce qui signifie que les pompes à tige API ont un diamètre de tige de 7/8 po, une température maximale de fonctionnement de 93 °C et un niveau du joint d'extrémité A.
③ Pompe à tige creuse API : Les principales caractéristiques de la pompe à tige creuse API souterraine sont les suivantes : son trou intérieur peut transporter du pétrole, et le pétrole passe à un débit plus élevé, ce qui améliore la capacité à transporter du sable et des impuretés mécaniques ; il peut réduire la charge maximale de la tige polie et réduire le nombre de réparations de puits ; le trou intérieur est utilisé pour injecter de l'huile chaude, de l'eau chaude ou de la vapeur dans le fond du puits pour réduire la viscosité et éliminer la cire, etc. Par conséquent, la pompe à tige creuse API souterraine est particulièrement adaptée aux puits de pétrole lourd, aux puits contenant du sable et aux puits de pompage qui nécessitent une injection continue de fluides.
En plus de la pompe à tige API spéciale mentionnée ci-dessus, il existe également une pompe à tige souterraine API continue, une pompe à tige souterraine API flexible, une pompe à tige API à chauffage électrique, une pompe à tige souterraine API en alliage d'aluminium, etc., chacune ayant des utilisations et des caractéristiques différentes.
4. Classification des pompes à tige API, des tiges polies et des filetages d'accouplement :
Afin d'assurer la fiabilité de la connexion filetée de la pompe à tige API, de la tige polie et du couplage, d'éviter la rupture pendant la production, de générer des coûts de réparation de puits et ainsi d'augmenter les coûts du pétrole brut, il est nécessaire de détecter les filetages pour assurer une efficacité de production et un rendement normaux.
1 : Modèle de jauge (14 types au total)
Pour tester les filetages externes : P1, P2 ; P3, P4 ; P5, P6 ; P7, P8 ;
Pour tester les filetages internes : B1, B2 ; B3, B4 ; B5, B6 ;
2 : Nom et objet
2.1 Pour tester les filetages externes des pompes à tige API :
(1) Jauge de calibrage à filetage externe traversant à crête tronquée P7 :
Cette jauge représente le diamètre de pas maximal admissible du filetage extérieur et est utilisée pour : calibrer la bague de calibrage correspondante P8 et la bague de calibrage de travail correspondante, vérifier la verticalité de la face d'extrémité de l'épaulement de la bague de calibrage de travail, détecter l'usure de la bague de calibrage correspondante et effectuer un test de secousse.
(2) Jauge annulaire traversante à filetage externe P8 :
Cette jauge est associée à la jauge de filetage externe P7. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle peut servir à l'arbitrage en cas de litige lors de l'inspection du filetage externe.
(3) Jauge de calibrage d'extrémité de butée de filetage externe de type à dent tronquée P5 :
Cette jauge représente le diamètre moyen minimum autorisé du filetage extérieur et est utilisée pour : calibrer la jauge à bague appariée P6 et la jauge à bague de travail correspondante, vérifier l'usure de la jauge à bague appariée et effectuer un test de secousse.
(4) Jauge de bague d'extrémité de butée de filetage externe P6 :
Cette jauge est associée à la jauge de butée de filetage externe P5. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle permet de régler les litiges lors de l'inspection des filetages externes.
2.2 Inspection des filetages internes (accouplements) des pompes à tige API :
(1) Jauge à bague d'extrémité pour filetage intérieur B1 (jauge à bague d'étalonnage) :
Cette jauge représente le diamètre médian minimal admissible du filetage interne. Elle permet de contrôler le tampon de filetage interne traversant B2 et le tampon de travail correspondant, ainsi que la verticalité de l'épaulement du tampon de travail.
(2) Jauge de filetage intérieur B2 à travers le bouchon d'extrémité :
La jauge de filetage interne traversant le bouchon d'extrémité B2 est utilisée pour inspecter l'accouplement à tige polie et l'accouplement réducteur, mais ne peut pas inspecter sa conicité de 9°.
Cette jauge est associée à la jauge de filetage intérieur traversant B1. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle peut servir à l'arbitrage en cas de litige lors de l'inspection du filetage extérieur.
(3) Bague de jauge conique à filetage interne B3 (bague de jauge pour vérifier l'ajustement de la surface conique)
Les bagues coniques à filetage interne, les jauges à bouchon B3 et B4 sont utilisées pour les accouplements et réducteurs à tige polie, et non pour les accouplements de pompe à tige API.
Cette jauge représente la conicité de base du filetage interne et peut être utilisée comme jauge standard pour déterminer la distance entre la jauge de bouchon appariée B4 et la face d'extrémité de la jauge de bouchon de travail correspondante.
(4) Jauge de filetage conique interne B4 :
La jauge à filetage interne B4 et la jauge à bague B3 sont utilisées pour les accouplements et réducteurs à tige polis, et non pour les accouplements de pompe à tige API.
(5) Bague de butée de filetage interne B5 (bague de vérification)
Cette jauge représente le diamètre moyen maximal admissible du filetage interne. Elle permet de vérifier le calibre tampon B6 associé et le calibre tampon de travail correspondant, la pompe à tige API, la tige polie et le réducteur.
(6) Jauge de butée de filetage interne B6 : Cette jauge est associée à la jauge de butée de filetage interne B5. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle peut servir à l'arbitrage en cas de litige lors de l'inspection des filetages internes.
2.3 Pour l'inspection des joints filetés externes des tiges polies :
(1) Jauge de calibrage de filetage externe P1 : Cette jauge représente le diamètre central maximal autorisé du filetage externe et est utilisée pour : calibrer la jauge annulaire appariée P2 et la jauge annulaire de travail correspondante, vérifier la verticalité de la face d'extrémité de l'épaulement de la jauge de travail, détecter l'usure de la jauge annulaire appariée et effectuer un test de secousse.
(2) Jauge annulaire de filetage extérieur P2 : Cette jauge ne permet pas de vérifier la conicité à 9°. Elle est associée à la jauge tampon de filetage extérieur P1. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle peut servir à l'arbitrage en cas de litige lors du contrôle du filetage extérieur.
(3) Jauge de filetage conique externe P3 (jauge de filetage pour vérifier l'ajustement de la surface conique)
Cette jauge représente la conicité de base du filetage extérieur. Elle peut être utilisée comme jauge tampon standard pour déterminer la distance entre la bague de calibrage de filetage extérieur P4 et la face d'extrémité de la bague de calibrage correspondante (lorsque P4 est utilisée comme jauge de travail, elle peut être comparée à la jauge d'étalonnage P4).
(4) Bague conique à filetage extérieur P4 :
Cette jauge est associée à la jauge de filetage externe P-3. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle peut servir à l'arbitrage en cas de litige lors de l'inspection du filetage externe.
(5) Jauge de calibrage d'extrémité de butée de filetage externe de type à dent tronquée P5
Cette jauge représente le diamètre moyen minimum admissible du filetage extérieur et est utilisée pour : calibrer la jauge à bague appariée P6 et la jauge à bague de travail correspondante, vérifier l'usure de la jauge à bague appariée et effectuer un test de secousse.
(6) Jauge de bague d'extrémité de butée de filetage externe P6 :
Cette jauge est associée à la jauge de butée de filetage externe P5. Utilisée comme jauge d'étalonnage, elle peut servir à l'arbitrage en cas de litige lors de l'inspection du filetage externe.
Remarque : à partir de l'introduction ci-dessus aux types de jauges, nous pouvons voir que la jauge à bouchon d'étalonnage d'extrémité de butée de filetage externe de type à dent tronquée P5 Les jauges à bouchon et les jauges à bague d'arrêt de filetage externe P6 peuvent être utilisées pour l'inspection des pompes à tige API et des filetages externes de tiges polies.
Les détails des jauges de filetage de pompe à tige API, de tige polie et de couplage sont les suivants :
1. Jauge annulaire à filetage extérieur P8 en T.
2. Jauge annulaire à filetage externe P6 à extrémité Z (utilisée pour inspecter la pompe à tige API et les joints de filetage externe de tige polie)
3. Jauge de calibrage d'extrémité en T à filetage externe supérieur tronqué P7.
4. Jauge de calibrage d'extrémité Z à filetage externe supérieur tronqué P5.
5. Jauge à bouchon en T à filetage interne B2 (utilisée pour inspecter les joints de filetage interne de la pompe à tige API, de la tige polie et du raccord réducteur)
6. Jauge à filetage interne B6 à extrémité Z (utilisée pour inspecter les joints filetés internes de la pompe à tige API, de la tige polie et du raccord réducteur)
7. Bague de vérification pour filetage intérieur B1 (bague de vérification)
8. Bague de vérification pour filetage intérieur B5 (bague de vérification)
9. Bague conique à filetage intérieur B3 (bague correspondante)
10. Jauge à filetage interne B4 (utilisée pour inspecter les joints filetés internes de la tige polie et du raccord réducteur)
11. Jauge à bague conique pour filetage extérieur P4 (utilisée pour inspecter les joints de filetage extérieur des tiges polies)
12. Jauge à bouchon conique à filetage extérieur P3 (jauge à bouchon correspondante)
13. Jauge annulaire en T pour filetage extérieur P2 (utilisée pour inspecter les joints de filetage extérieur des tiges polies)
14.P1 Jauge de calibrage à extrémité en T à filetage externe supérieur tronqué
Inspection des jauges de tige souterraines API à utiliser pour la pompe :
P8 (T) : Jauge à bague d'extrémité à filetage mâle.
P6 (Z) : Bague de butée de filetage mâle.
B2 (T) : Jauge de filetage femelle à travers le bouchon d'extrémité.
B6 (Z) : Jauge d'extrémité de bouchon de butée de filetage femelle.
Calibres de travail à utiliser pour l'inspection de la tige polie :
P2 (T) : Jauge à bague d'extrémité à filetage mâle.
P6 (Z) : Bague de butée de filetage mâle.
P4 (cône) : Bague conique à filetage mâle.
B2 (T) : Jauge de filetage femelle à travers le bouchon d'extrémité.
B6 (Z) : Jauge d'extrémité de bouchon de butée de filetage femelle.
B4 (cône) : Jauge à bouchon conique à filetage femelle.
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