Dans l'ensemble complet d'équipements de récupération de pétrole, l'unité de pompage, letige de pompage, et la pompe à huile sont des composants essentiels et essentiels. Grâce à une collaboration, ils ont mis au point un système de pompage à trois niveaux pour piloter conjointement l'ensemble du processus, de l'extraction souterraine du pétrole brut au transport terrestre. Les avantages et les inconvénients de ces trois équipements, ainsi que le degré de coopération tacite, auront non seulement un impact direct sur le rendement du puits de pétrole, mais aussi un impact crucial sur les retombées économiques globales du projet minier.
Tige de succion :
Letige de pompageIl constitue le maillon essentiel reliant l'unité de pompage souterraine et l'unité de pompage souterraine des « trois équipements de pompage ». Il assure la double fonction de transmission de puissance et de support de charge : d'une part, il transmet le mouvement alternatif de l'unité de pompage au piston et entraîne ce dernier en mouvement ; d'autre part, il supporte le poids de l'unité.tige de pompageLa colonne elle-même, son poids et les charges souterraines supplémentaires (telles que les charges d'inertie et de frottement) ainsi que ses performances affectent directement la fiabilité et la durée de vie de l'ensemble du dispositif de récupération de pétrole. Selon la norme API Spec 11B-2021" (norme de l'American Petroleum Institute), la résistance à la traction de la tige de pompage ne doit pas être inférieure à 620 MPa et la limite d'élasticité à 550 MPa.
Ⅰ. Structure et matériau :
1. Conception structurelle :
Le corps principal de latige de pompageIl s'agit d'une tige solide de section circulaire, généralement d'une longueur de 7,62 m (25 pieds) ou 9,14 m (30 pieds), facile à transporter et à connecter sur le chantier. Ses deux extrémités sont filetées et plusieurstige de pompagessont reliés par des cerceaux pour former un «tige de pompageAfin d'améliorer la résistance de la connexion filetée, les pièces filetées sont généralement trempées (dureté HRC28-32) et une structure anti-desserrage (par exemple, le filetage est enduit d'une colle anti-desserrage) est utilisée pour empêcher le filetage de se desserrer pendant les opérations souterraines.
2. Classification des matériaux :
Selon les conditions de fonctionnement du puits de pétrole (telles que la profondeur du puits, la corrosion du pétrole brut et la taille de la charge), le matériau de latige de pompageest principalement divisé en deux catégories :
Acier au carbonetige de pompageFabriqué principalement en acier n° 45 et en acier 20CrMo, il présente les avantages d'une résistance élevée et d'un faible coût. Il est adapté aux puits de pétrole conventionnels d'une profondeur inférieure ou égale à 2 000 m et faiblement corrosif pour le pétrole brut (y compris pour une concentration en HSS inférieure ou égale à 50 ppm). Il est utilisé dans les puits conventionnels des champs pétrolifères de l'est de la Chine. Plus de 80 % des applications sont réalisées.
Acier alliétige de pompageLes aciers 35CrMo et 42CrMo sont les principaux matériaux. Leur résistance à la corrosion et à la fatigue est améliorée par un traitement d'alliage. Ils conviennent aux puits profonds ou ultra-profonds, d'une profondeur ≥ 2 000 m, et à une forte corrosion due au pétrole brut (concentration HSS inférieure ou égale à 50 ppm). Par exemple, dans les puits de gaz à haute teneur en soufre des champs pétroliers et gaziers du sud-ouest de la Chine, l'utilisation d'aciers alliés est recommandée.tige de pompagereprésente plus de 90 %.
Ⅱ. Dommages dus à la charge et à la fatigue pendant le travail :
Letige de pompagesubit des charges alternées complexes pendant le travail, et des dommages dus à la fatigue sont faciles à se produire pendant le fonctionnement à long terme, ce qui est la principale cause de la défaillance dutige de pompageLes charges qu'il supporte comprennent principalement :
1. Charge statique : y compris le poids de latige de pompagela colonne elle-même (le poids de l'acier au carbonetige de pompagepar mètre est d'environ 15 kg), le poids de la colonne de liquide (calculé en fonction de la densité du pétrole brut, généralement 800-900 kg/m3).
2. Charges dynamiques : Y compris les charges d'inertie (charges d'accélération générées par le mouvement alternatif du piston), les charges de frottement (charges de frottement entre lestige de pompageet la paroi intérieure du tube), et les charges d'impact (charges d'impact instantanées générées lorsque la tête d'âne se déplace).
Afin de prolonger la durée de vie dutige de pompage, des mesures ciblées doivent être prises : Premièrement, optimiser les paramètres de travail de la ventouse (comme la réduction de la course et la sélection raisonnable de la course) pour réduire la charge dynamique ; Deuxièmement, le traitement de surface de latige de pompage(comme le chromage, la pulvérisation d'un revêtement résistant à l'usure) pour améliorer la résistance à l'usure ; Troisièmement, une inspection régulière de latige de pompagecolonne (comme l'utilisation de la technologie de détection des défauts acoustiques), détection rapide des fissures de fatigue.
Matériel de référence :
[1] American Petroleum Institute "API Spec 11B-2021Tige de succionSpécifications
[2] "Matériaux de génie mécanique" Volume 46, numéro 7, 2022 "Tige de succionAnalyse de la fiabilité de la conception des structures et des connexions
[3] "Iron and Steel" Volume 58, numéro 4, 2023 "Recherche sur l'optimisation des matériaux et la résistance à la corrosion de l'acier alliéTiges de succiond"
[4] "Ingénierie mécanique" 2022, Volume 39, Numéro 9 "Analyse des caractéristiques de charge et de la durée de vie en fatigue deTige de succionColonneeeeeeeee
[5] "Tests non destructifs" Volume 45, numéro 3, 2023 "Technologie des tests non destructifs et pratiques d'application deTige de succiond"