Aprobat, Declar pe propria r ăspundere c ă voi elabora [612611]
MINISTERUL EDUCAȚIEI ȘI CERCETĂRII
UNIVERSITATEA „PETRO L – GAZE” PLOIEȘTI
FACULTATEA INGINERI A PETROLULUI ȘI GA ZELOR
PROIECT DE DIPLOMĂ
TEMA DE PROIECT
ANALIZA ȘI PROIECTAREA REGIMULUI TEHNOLOGIC
OPTIM DE FUNCȚIONARE LA UN GRUP DE SONDE
DE PE STRUCTURA BRĂDEȘTI
ȘEF CATEDRĂ:
Prof. Dr. ing. L AZĂR AVRAM
CONDUCĂTOR:
Prof. Dr. ing. MIHAI PASCU COLOJA
Absolvent: [anonimizat]
2015
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIE ȘTI
FACULTATEA INGINERIA PETROLULUI ȘI GAZELOR
DEPARTAMENTUL FORAJUL, EXTRAC ğIA
ȘI TRANSPORTUL HIDROCARBURILOR
SPECIALIZAREA INGINERIE DE PETROL ȘI GAZE
CURSURI DE ZI
Aprobat, Declar pe propria r ăspundere c ă voi elabora
Director de departament, personal proiectul de diplom ă / lucrarea de licen Ġă
Prof. dr. ing. Avram Lazar / diserta Ġie și nu voi folosi alte materiale
documentare în afara celor prezentate la capitolul
„Bibliografie”.
Semnătură student: [anonimizat] ğALE PENTRU PROIECTUL DE DIPLOM Ă /
LUCRARE LICEN ğĂ / LUCRARE DISERTA ğIE
Proiectul a fost dat student: [anonimizat]: Ungureanu Petre-Constantin
1) Tema proiectului / lucr ării : Analiza și proiectarea regimului tehnologic
optim de func Ġionare la un grup de sonde de pe structura Bradesti
2) Data eliber ării temei: 10.05.2015
3) Tema a fost primit ă pentru îndeplinire la data: 15.10.2014
4) Termenul pentru predarea proiectului/ lucr ării: 17.07.2015
5) Elementele ini Ġiale pentru proiect / lucrare:
Material bibliografic
6) Enumerarea problemelor care vor fi dezvoltate:
Introducerea
Geologia structurii
Pompaj de adâncime
Pompaj intermitent
Pompaj elicoidal
Concluzii
7) Enumerarea materialului grafic (acolo unde este cazul):
8) Consulta Ġii pentru proiect / lucrare, cu indicarea p ărĠilor din proiect
care necesit ă consultarea:
Conduc ător știinĠific: prof.dr.ing. Student: [anonimizat]: Semn ătura:
UNIVERSITATEA PETROL – GAZE DIN PLOIEȘTI
FACULTATEA INGINERIA PETROLULUI ȘI GAZELOR
DOMENIUL FORAJUL, EXTRACğIA ȘI TRANSPORTUL
HIDROCARBURILOR
SPECIALIZAREA INGINERIE DE PETROL ȘI GAZE
CURSURI DE ZI
APRECIERE
privind activitatea absolvent: [anonimizat]: Simion
Alexandru
în elaborarea proiectului de diploma:
Analiza și proiectarea regimului tehnologic optim de funcĠ ionare la un grup de
sonde de pe structura Bradesti
Nr. CRITERIUL DE APRECIERE CALIFICATIV
crt.
1. Documentare, prelucrarea informaĠiilor din bibliografie
2. Colaborarea ritmică și eficientă cu conducătorul temei
proiectulu i de diploma /lucră rii de licen Ġă
3. Corectitudinea calculelor, programelor, schemelor,
desenelor, diagramelor și graficelor
4. Cercetare teoretică, experimentală și realizare practică
5. Elemente de originalitate (dezvoltări teoretice sau aplicaĠii
noi ale unor teorii existente, produse informatice noi sau
adaptate, utile în aplicaĠ iile inginerești)
6. Capacitate de sinteză și abilităĠi de studiu individual
CALIFICATIV FINAL
Calificativele pot fi: nesatisfăcător / satisfăcă tor / bine / foarte bine / excelent .
Comentarii privind calitatea proiectului / lucrării:
___________________________________________________ ____________________
___________________________________________________ ____________________
___________________________________________________ ____________________
___________________________________________________ ____________________
___________________________________________________ ____________________
Data: 01.07.2015 Conducător știinĠific
Prof.dr.ing. Mihai Pascu Coloja
Proiect de Diplomă Cuprins
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 2 –
CUPRINS
Introducere……………………………………………………………………………………………………. 4
I. PREZENTAREA GEOLOGICĂ A STRUCTURII BOLDESTI …………………. 6
I.1. Date generale………………………………………………………………………………… 6
I.2. Cadru geologic…………………………………………………………………………………6
I.3. Stratigrafia si litologia……………………………………………………………………….8
I.4. Tectonica………………………………………………………………………………………..9
I.5.Proprietati fizice ale med iului poros……………………………………… .10
I.6.Comportarea sondel or in exploatare……………………………………… .12
II. POMPAJUL DE MARE ADÂNCIME ……………………………………………………… 13
II.1. Principii generale…………………………………………………………………………..13
II.1.1. Calculul frecvențelor periculoase și n epericuloase………………… 18
II.1.2. Dimensionarea garniturii de prăjini de pompare……………………. 19
II.1.3. Stabilirea lungimii tronsoanelor prin metoda eforturilor
unitare maxim admisibile………………………………………………….. 20
II.1.4. Eforturile unitare maxime și minime din garnitura
de prăjini…………………………………………….. …………………………… 22
II.1.5. Dimensionarea prăjinilor la solicitări vari abile……………………… 22
II.1.6. Dimensionarea coloanei de țevi de extracți e…………………………. 25
II.1.7.Eforturile unitare maxim e si minime din țevi……………………2 5
II.1.8.Calculul cuplulu i maxim la reductor……………………………2 6
II.1.9.Alegerea unita tii de pompare…………………….……………..2 6
II.2. Analiza regimului de funcți onare al sondelor în pompaj de
adâncime cu prăjini………………………………………….. ………………………… 29
II.3. Proiectarea regimului de funcționare al sondelor în pompaj
Proiect de Diplomă Cuprins
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 3 – de adâncime cu prăjini……….. ………………………………………………………………………….. 33
III. POMPAJ INTERMITENT …………………………………………………………………….. 53
III.1. Generalități………………………………. ……………………………………………….. 53
III.2. Proiectarea unei instalații de pompaj periodic…….. …………………………. 55
III.3.1. Calculul instalației de pompaj intermiten t pentru sonda 2209………….56
III.3.2. C alculul instalației de pompaj intermitent p entru sonda 2293………….61
IV. POMPAJUL CU POMPE ELICOIDALE ………………………………………………. 67
IV.1. Generalități…………………………………………………… …………………………… 67
IV.2. Instalația de pompare cu pompe elicoidale……………………. ……………….. 69
IV.2.1. Echipamentul de fund al sondelor echipate cu
pompe elicoidale…………………………………………………………….. 70
IV.2.2 . Echipamentul de suprafață al sondelor echipate cu pompe
elicoidale………………………………………………………. 83
IV.3. Avantajele și dezavantajele utilizării pompelor elic oidale.
Domenii de aplicabilitate……………………………………………………………..88
IV.4. Metodă energetică pentru determinarea numărului de
stabilizatori ai garniturii de prăjini de pompar e……………………………….89
IV.5. Alegerea pompelor elicoidale……………………………………………………….92
IV.6. Metodologia de calcu l a unei instalații de pompare
elicoidala………………………………………………….……….…… 94
IV.7. Proiectarea unei instalații de pompare cu pompe elicoida le……………..95
IV.7.1. Sonda 2345…………………………………………………………………….96
IV.7.2. Sonda 2327…………………………………………………………………….100
Concluzii………………………………………………………………………………………………………104
Bibliografie…………………………………………………………………………………………………..107
Proiect de Diplomă Introducere
Absolvent:Simion Alexandru Liviu
– 4 –
INTRODUCERE
Extracția prin sonde a țițeiului și gazelor cantonate în zăcămintele de hidrocarburi fluide
constituie unul din domeniile cele mai importante și reprezentative ale industriei extractive,
lucrul acesta fiind determinat de necesit ățile mereu crescânde de producere a unor cantități cât
mai mari de hidrocarburi precum și de o cât mai ridicată eficiență economică a exploatării.
Creșterea continuă a necesarului de țiței și gaze naturale pe plan mondial presupune, pe
de o parte, intens ificarea lucrărilor geologice și geofizice pentru descoperirea de noi rezerve de
hidrocarburi iar, pe de altă parte, dezvoltarea și aplicarea pe o scară cât mai largă a noi metode
de exploatare care să conducă la obținerea unui factor final de recuperare c ât mai mare.
Întrucât costul lucrărilor de foraj este astăzi din ce în ce mai ridicat ca urmare a creșterii
adâncimii sondelor iar rezultatele favorabile în unele regiuni limitate, atenția specialiștilor s -a
concentrat tot mai mult în direcția elaborării unor metode noi și a perfecționării celor existente
privind intensitatea afluxului de fluide din strat în sondă și aducerea acestora la suprafață.
Referitor la acest ultim aspect o atenție deosebită s -a acordat și se acordă metodelor
artificiale de extrac ție a țițeiului cum sunt erupția artificială și pompajul de adâncime, metode
care se aplică atunci când energia fluidelor produse de strat nu permite ascensiunea acestora la
suprafață.
Dintre aceste metode erupția artificială și -a dovedit superioritatea atât prin domeniul ei
larg și variat de aplicare, în mod deosebit pentru condițiile ce le oferă perspectiva exploatării
zăcămintelor situate la adâncimi mari în subsolul mărilor și oceanelor, cât și prin eficiența ei
tehnică și economică.
Extracția țițeiului prin pompaj este o metoda foarte folosită la noi în țară , dar
randamentele multor sonde sunt relativ mici fie datorită epuizării stratelor , fie datorită
echipamentului utilizat în procesul de extracție.Pompele cu piston folosite în cadrul ac estei
metode funcționează la randamente mici sau se blochează în condițiile în care procentul de
impurități si rația gaze -țiței este mare.Pentru a elimina aceste inconveniente se folosește tot mai
mult pompajul utilizand pompe elicoidale care lucrează la randamente ridicate chiar si în
prezența apei si gazelor.
Proiect de Diplomă Introducere
Absolvent:Simion Alexandru Liviu
– 5 – Studiile și cercetările privind curgerea fluidelor în coloanele de țevi de extracție au creat
o bază științifică de abordare a fenomenelor și parametrilor specifici erupției naturale și în
special a erupției artificiale, permițând în acest din urmă caz o proiectare corectă a regimului
tehnologic de funcționare a sondelor și a instalațiilor respective, care să conducă la un consum
minim de energie.
Lucrul acesta este condiționat în mare parte de pos ibilitatea de a dispune de curbe de
variație a presiunii în lungul coloanelor de extracție din sondele productive.
Specialiștii care lucrează în industria extractivă de petrol, au fost și sunt preocupați de
găsirea unor metode care să permită analiza și evaluarea cât mai exactă a curgerii ameste curilor
de țiței, gaze și apă prin coloane și țevi de extracție.
Cercetările și experimentele efectuate în condiții de laborator și de șantier au condus la
stabilirea unui număr relativ mare de teorii care au pus la dispoziție procedee pentru calculul
gradienților de presiune necesari în evaluarea variației presiunii în lungul acestor coloane.
Dispunând astfel de o metodă de determinare a gradientului de presiune cât mai exactă,
curba de variație a presiunii construită pe cale analitică se va apropia de curba re ală, construită
prin măsurători directe la sondă și astfel se va putea realiza o proiectare corectă a regimului de
funcționare al sondelor și a instalațiilor respective.
Proiect de Diplomă I.Geologia structurii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 7 –
Fig. 2 SecĠiune geologică prin structura Brădești
Acumulă rile de hidrocarburi din Triasic au fost puse in evidenĠă în anul 1970,din
SarmaĠian în anul 1975, din Badenian ș i Malm în anul 1977, din MeoĠian în anul 1984 și din
Dogger în anul 1986.
Zăcămintele de ĠiĠ ei cantonate în Triasic,Dogger,Malm,B adenian,SarmaĠian și MeoĠ ian cu
sau fara cap primar de gaze și zăcă minte de gaze libere care sunt cantonate în
Dogger,SarmaĠian și MeĠian, în capcane de tip stratigrafic și structural, în limite.
Proiect de Diplomă I.Geologia structurii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 8 –
I.3 STRATIGRAFIA ȘI LITOLOGIA
Sondele săpate pe structura Brădeș ti au deschis depozite ce ap arĠin Triasicului ,
Jurasicului (Dogger,Malm),Cretacicului,Miocenului (Badenian si SarmaĠian) și Pliocenului
(reprezentat prin toĠi termenii sai : MeoĠian , PonĠ ian , Dacian , Romanian
Triasicul a fost împarĠ it in 3 complexe :
Triasicul inferio r este alcătuit din depozite continentale frecvent de culoare roș ie
reprezentate prin argi le și silite feruginoase , cenușii sau brun roș ietice, nisipuri , gresii
cuarĠoase , gresii calcaroa se și microconglo merate brun roșietice și rare intercalaĠ ii de marne ,
calcare ș i dolomite.
Triasicul mediu preponderent carbo natic , se dispune transgresiv ș i discordant peste
Triasicul inferior . Este alcatuit din calcare , marne , dolomite calcaroase , ș i calcare
dolomitice , cu int ercalatii de anhidrit , argile ș i gresii cu ciment anhidritic dolomitic
Triasicul superior este constituit din argile , silite , marne , nisipuri , gresii ,
conglomerate , cu intercalaĠ ii de calcare , gips , anhidrit ș i mai rar sare . Culoarea depozitelor
este predominant caramizie ș i roșie.
Doggerul s-a depus transgresiv ș i discordant. Are un facies predominant calcaros cu
intercalaĠii pelitice și silicioase. Are în partea superioară o serie pelitică care are grosimi
mici sau lipseș te. Sub ea se dezvolta un strat sau un grup de doua strate , caracterizate printr- o
rezistivitate mare , pachet cu importanta economică locala..
Malmul a fost împarĠ it pe criterii lito-stratigrafice în :
Malmul inferior are un facies predominant din calcare brecioase,microcristaline cu
intercalaĠii brecioase,ajungând la 70 m grosime.
Malmul superior are în componenĠă sa calcare compacte,fisurate,cavernoase cu
intercalaĠii discontinue de argila.Grosimea este cuprinsă între 50 -60 m.
Badenianul s-a depus transgres iv și discordant peste formaĠiunile Triasicului și mai
rar peste cele ale Jurasicului.Litologic este alcătuit din marne,marne silicioase,marno –
calcaroase.Depozitele badeniene au grosimi cuprinse între 30-40 m.
SarmaĠ ianul s-a depus cvasiorizo ntal peste paleoreliful preexistent, incluzând și
Badenianul.A fost împărĠit în mai multe complexe,acestea fiind alcătuite dintr -o alternanĠă de
gresii calcaroase și marne slab nisipoase.
Proiect de Diplomă I.Geologia structurii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 9 – MeoĠ ianul are în componenĠa sa o alternanĠă de nisipuri și marne gre yoase cu o
grosime ce depășește 200 m.Urmeaza apoi o serie predominant pelitică ,pâna la limita cu
PonĠianul.
I.4 TECTONICA
Aranjamentul tectonic al Platformei Moesice este predominant ruptural , specific unităĠilor de
platformă . Sub aspectul structurii profunde , aria moesica nu se prezintă unitar . La alcătuirea
ei participă cel putin două mari segmente de scoartă : partea vestică a microplacii Mării
Negre , între faliile Peceneaga – Camena și Belciugatele ș i microplaca moesica, la vest de
falia Belciugatele (aproximativ paralel a cu râul DâmboviĠ a).
Aceste microplaci , constituite la randul lor dintr-o sumedenie de blocuri , s-au manifestat
prin regimuri dinamice și geometrice diferenĠ iale , ceea ce a condus la condiĠ ii de acumular e
variate , diferenĠ ieri de facies , heterocronii ale termenilor stratigrafici , stiluri tectonice
diferite de la o etapa la alta . Depunerile de diferite vârste de pe structura Brădeș ti au fost
făcute în condiĠ ii specifice de platformă . Marea triasică a transgresat
formaĠiunile paleozoice până î n Mezo zoic , după care a urmat o perioadă de regresiune și o
perioadă de exondare . Dupa aceea a avut loc o serie de transgresiuni ș i regresiuni ale apelor
marine , fapt ce a produs discontinuitaĠi si variaĠ ii de grosime ale complexelor Triasicului .
Aceste comp lexe se prezintă sub formă de boltiri largi orientate , în general , V – E ( înclinări
variabile de până la 200 ) .
La nivelul zăcămintelor caracterul neetanș al accidentelor tectonice,variaĠia mare de facies și
comportarea în exploatare a sondelor care au deschis simultan mai multe complexe
productive,au dus la c ocluzia exstenĠei unei comunicaĠii hidrodinamice atât pe orizontală cât
și pe verticală.
Proiect de Diplomă I.Geologia structurii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 10 – I.5.PROPRIETĂğILE FIZIC E ALE MEDIULUI POROS
ȘI ALE FLUIDELOR DIN ZĂCĂMÂNT
Măsurătorile efectuate în vederea determinării proprietăĠilor fizice ale mediului poros
și ale fluidelor din zăcământ ca și a condiĠiilor de presiune și temperatură în vederea
întocmirii proiectelor de exploatare au dus la sistematizarea următoarelor date :
Parametrul U.M Valoarea medie
1 2 3
Densitatea ĠiĠeiului k g / d m3 0,850
Tipul ĠiĠeiului _ ğiĠei ușor,puĠin vâscos
Tipul apei de zăcământ _ Tip clorură de calciu și
magneziu la SarmaĠian
Triasic +
Badenian Adâncimea medie m 2500-2300
Presiune iniĠială Mpa ( At ) 24-18,6(254-190)
Presiunea de saturaĠie M p a ( At ) 18,6-4,9(190-50)
RaĠia iniĠialăde soluĠie Sm3 / m3 33-141
Factorul de volum la
presiunea de saturaĠie _ 1,193-1,424
Factorul de volum la
presiunea iniĠială _ 1,166-1,338
Temperatura de zăcământ °C (K ) 357-354(83-80)
Vâscozitatea dinamică în
condiĠii dezăcământ cP 1,78-2,83
Factorul de volum al gazelor _ 0,005
Dogger Adâncimea medie m 2330-2160
Presiune iniĠială M p a(A t) 17,3(176)
Presiunea de saturaĠie M p a ( At ) 17,3(176)
RaĠia iniĠialăde soluĠie Sm3 / m3 115+
Factorul de volum la
presiunea de saturaĠie _ 1,320
Factorul de volum la
presiunea iniĠială _ 1,320
Temper atura de zăcământ °C ( K ) 349(75)
Proiect de Diplomă I.Geologia structurii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 11 – 1 2 3
Dogger Vâscozitatea dinamică în
condiĠii dezăcământ cP 2,31
Factorul de volum al gazelor _ 0,005
Malm
Adâncimea med ie m 2100
Presiune iniĠială M p a ( At ) 17,2(175)
Presiunea de saturaĠie M p a ( At ) 17,2(175)
RaĠia iniĠialăde soluĠie Sm3 / m3 115
Factorul de volum la
presiunea de saturaĠie _ 1,320
Factorul de volum la
presiunea iniĠială _ 1,320
Temperatura de zăcământ °C ( K ) 349(75)
Vâscozitatea dinamică în
condiĠii dezăcământ cP 0,9
Factorul de volum al gazelor _
SarmaĠian Adâncimea medie m 2300-1300
Presiune iniĠială M p a(A t) 20,6-13,7(210-140)
Presiunea de saturaĠie M p a ( At ) 13,7(140)
RaĠia iniĠialăde soluĠie Sm3 / m3 115
Factorul de volum la
presiunea de saturaĠie _ 1,385
Factorul de volum la
presiunea iniĠială _ 1,385
Temperatura de zăcământ °C (K ) 350-324(79-500
Vâscozitatea dinamică în
condiĠii dezăcământ cP 2,84
Factorul de volum al gazelor _ 0,007
MeoĠian
Adâncimea medie m 1300-900
Presiune iniĠială M p a ( At ) 11,6(118)
Presiunea de saturaĠie M p a ( At ) 11,6(118)
RaĠia iniĠialăde soluĠie Sm3 / m3 115
Proiect de Diplomă I.Geologia structurii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 12 – 1 2 3
MeoĠian
Factorul de volum la
presiunea de saturaĠie _ 1,385
Factorul de volum la
presiunea iniĠială _ 1,385
Temperatura de zăcământ °C ( K ) 324(50)
Vâscozitatea dinamică în
condiĠii dezăcământ cP 2,38-2,91
Factorul de volum al gazelor _ 0,007
I.6. COMPORTAREA SONDELOR ÎN EXPLOATARE
Având în vedere modelul geologo- fizic elaborat, rezultă că mecanismele de
deslocuire pe structura Brădești sunt cele naturale combinate cu cele artificiale(injecĠia de
apă) și sunt diferite în cele două sectoare -nordic și sudic -ale structurii.
În sectorul nordic,principalul meca nism de deslocuire îl constituie avansarea naturală
a apei de zăcămât pentru zăcămintele din Triasic.La unele obiective superioare ale
Triasicului,avansarea naturală a apei este completată de expansiunea gazelor ieșite din soluĠie
și a gazelor din cupolele de gaze.Zăcămintele de ĠiĠei din Dogger.Badenian și MeoĠian sunt
produse datorită expansiunii gazelor ieșite din soluĠie și a gazelor din cupolele de gaze,iar
cele de gaze libere din SarmaĠian,datorită destinderii elastice a gazelor.
În sectorul sudic al structurii,se consideră că mecanismul natural de deslocuire al
ĠiĠeiului din zăcămintele Triasicului este asigurat de o ușoară expansiune a apei de zăcământ
combinată cu destinderea sistemului rocă -fluide,cu expansiunea gazelor din soluĠie și a
gazelor din soluĠie din cupolele de gaze.Datorită eficienĠei procesului de injecĠie la nivelul
Triasicului inferior și mediu,se apreciază că aceasta a avut un rol important în mecanismul de
deslocuire.Zăcămintele de ĠiĠei din Malm,Badenian și SarmaĠian sunt produse d atorita
expansiunii gazelor ieșite din soluĠie și a gazelor din cupolele de gaze,iar cele de gaze libere
din Dogger,SarmaĠian și MeoĠian datorită destinderii elastice a gazelor.
Principalele dificultăĠi ale exploatării,au fost generate de formarea dopuri lor de nisip de
formaĠiune în coloana de exploatare,determinâd oprirea temporară a unor sonde mai ales la
nivelul SarmaĠianului unde și curgerea fluidelor din strat în sondă este redusă.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 13 – II
POMPAJUL DE MARE ADÂNCIME
II.1. Principii generale
Sistemul de exploatare prin pompe de adâncime se aplică atunci când exploatarea prin
erupție artificială nu mai corespunde nici din punct de vedere tehnologic, nici economic.
Acesta este cel mai răspândit sistem de exploatare. Sondele au declin natural și cu timpul
energia stratului devine prea mica pentru a aduce țițeiul la suprafață; In unele cazuri sondele
noi au de la început o energie potențială insuficientă pentru a putea ridica singură țițeiul la
suprafață.
Randamentul energetic al pompajului este superior erupției artificiale, în unele cazuri
pompajul fiind mai economic, mai ales la sondele inundate. Domeniul de utilizare al
pompelor este în creștere, adâncimea de pompare a crescut, l a fel si debitul extras iar cu
ajutorul pompelor centrifuge se pot extrage debite ridicate de lichid.
În România peste 80% din totalul sondelor productive sunt in pompaj. Condițiile de
exploatare diferă foarte mult de la sondă la sondă , a dâncimea nivelului dinamic, debitul,
proprietățile fluidului, conținutul de nisip și gaze, etc. In consecință există o mare varietate de
echipamente de pompaj. Clasificarea sistemelor de pompaj se poate face din mai multe
puncte de vedere.
După modul de acționare există două categorii: pompaj cu prăjini și pompaj fără
prăjini. În prima categorie sunt cuprinse pompele introduse în sondă și acționate de la
suprafață prin intermediul garniturii de prăjini de pompare. Prăjinile care transmit mișcarea
de la suprafață la pompă pot fi masive sau tubulare acționate de unități cu balansier sau fără
balansier (pneumatic, hidraulic sau mecanic). La pompajul fără prăjini mișcarea se transmite
hidraulic (pompe cu piston), electric (pompe centrifuge de fund) sau prin alte forme, ca de
exemplu prin propagarea unor mișcări oscilatorii într -un mediu elastic (pompe sonice).
Marea majoritate a sondelor în pompaj sunt echipate cu pompe, echipate și acționate
cu prăjini pline sau prin unități de pompare cu balansier.
Pompele de adâncime pot f i introduse cu prăjinile sau țevile de extracție. Ele au
construcții diferite și diverse.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 14 – Analiza sondelor se face pe baza determinării parametrilor: Sr, pmax, pmin și ην
Cursa reală a pistonului
Deplasarea pistonului în pompă este comandată de la suprafață prin intermediul
garniturii de prăjini.
Garnitura de prăjini se comportă ca un corp elastic. Legea de mișcare a pistonului
pompei va fi diferită de legea de mișcare a prăjinii lustruite.
În timpul cursei descendente a piston ului, prăjinile sunt solicitate de propria lor
greutate, repartizată uniform pe toată lungimea garniturii de prăjini.
Întregul sistem prăjini -piston se coboară prin lichid, supapa fixată a pompei fiind
închisă, iar supapa mobilă a sistemului deschisă.
L a începutul cursei ascendente a prăjinii lustruite, coloana de lichid din țevile de
extracție care lucrează asupra supapei de fixe și deci asupra garniturii țevilor de extracție, este
preluată de acest piston și în acest moment se produc două fenomene.
Prăjina lustruită își continuă cursa la suprafață, în timp ce la fund, pistonul rămâne
nemișcat până în momentul în care alungirea elastică a garniturii de prăjini, devine egală cu
cea care se obține din relațiile st abilite pe baza legii lui Hooke, după ce punctul de suspensie
al prăjinii lustruite, s -a deplasat pe o distanță egală, pistonul începe si el să se ridice.
Prin preluarea de către piston a coloanei de lichid care lucra asupra țevilor de
extracție, acesta din urmă fiind și ele construite dintr -un material elastic, se scurtează cu
lungimea, reducând astfel spațiul de acumulare a lichidului sub piston, ca și cum cursa
pistonului s- ar fi micșorat cu lungimea.
La sfârșitul cursei descendente, forțele de inerție sunt îndepărtate în jos, ele
contr ibuind la mărimea factorului de deformare elastică din prăjini și deci a cursei reale a
pistonului. La sfârșitul cursei descendente, forțele de inerție sunt îndepărtate în sus, ele
producând o reducere a deformațiilor elastice a prăjinilor.
Diferența dintre aceste două deformații reprezintă mărimea cursei rele a pistonului.
Calculul analitic al cursei reale a pistonului
,m
) )( (212
pipi
pi pi rqlqlgES S
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 15 – ,m
– p ent ru gar nit u ră com bi nat ă:
,m
– p ent ru gar nit u ră u ni că:
,m
LFg pp am l ,N
a am am i i )1 ( ,
u nd e:
S es te cu rs a p r ăji ni i l us tr uit e ;
Sr- cu rs a real ă a pi sto n ulu i ;
λ – al un gi r ea el astică tot ală ;
n – n um ăru l de cu rs e d ub l e/mi nu t al e p r ăj in ii lu st rui t e ;
E – m od ulu l d e el as ti cit at e l on git ud inal ;
pl- s ar cin a cr eat ă d e co lo an a d e li chid as up r a li ch id ul ui ;
lpi- l un gim ea t ro nso an el or d e p r ăj ini ;
api- secțiu n ea p răji nil o r ;
qpi- gr eut at ea u nitar ă a p r ăji nil o r ;
lti – lungimea țevilor de extracție ;
ati- secțiunea țevilor de extracție ;
Ap – secțiunea pistonului ;
L – lungimea garniturii de prăjini de pompare
ρam- densitatea lichidului extras;
ρt – densitatea țițeiului extras ;
ρa – densitatea apei de zăcământ ; ) (
titi
pipi l
fl
fl
Ep
) (1025, 2110nL Sr
) (1065, 2110nL S Sr
3mkg
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 16 – i – procentul de impurități ;
g – accelerația gravitațională ;
Sarcinile din prăjina lustruită
În cursul unui ciclu de pompare, asupra prăjinii lustruite acționează greutatea
proprie a garniturii de pompare afectată de factorul de plutire, greutatea coloanei de lichid
care este ridicată de pistonul pompei, forțele de frecare provenite din frecarea prăjinilor în
țevile de extracție, de frecarea pistonului în cilindrul pompei și de rezistența hidraulică
datorată mișcării lichidului în țevile de extracție. Aceste forțe, constante la ambele curse, sunt
forțe (sarcini) statice.
În cursul aceluiași ciclu de pompare, masa de mișcare, reprezentată și garnitura de
prăjini de pompare și lichidul se mișcă cu accelerații diferite, apărând ca urmare forțe de
inerție numite sarcini dinamice.
În calculul sarcinilor din prăjina lustruită, la sondele analizate, am ținut cont atât
de sarcinile dinamice cât si cele statice.
Acest sistem de calcul oferă o precizie mai mare, valorile calculate în acest sistem
apropiindu- se de cele obținute cu ajutorul dinamografelor.
,N
,N
01amb
) 1 (17902
lr nSmasc
) 1 (17902
lr nSmdesc
pi pi p ql p ,N
a t ami i 100)1001 ( ,3mkg p mb p pasc l ) (max
) (min desc p mbp p
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 17 –
unde:
pmax este sarcina maximă din prăjina lustruită ;
pmin- sarcina minima din prăjina lustruită ;
b – factor de plutire;
ρo – densitatea oțelului ;
masc – factor dinamic la forța ascendentă ;
mdesc- factor dinamic la forța descendentă ;
r – lungimea manivelei unit ății de pompare ;
l – lungimea bielei unității de pompare ;
pp – greutatea garniturii de prăjini de pompare .
Randamentul volumic
Teoretic debitul unei sonde în pompaj, ar trebui să fie reprezentat în produsul dintre
cursa prăjinii lustruite, numărul de c.d./ min. ale acesteia efectuate intr-un anumit timp si
secțiunea pistonului.
Practic debitul sondei este cu mult mai mic, scăderea se datorează unor factori
obiectivi:
– alungirea garniturii de prăjini de pompare și țevi de extracție;
– jocul exi stent între piston și cilindrul pompei;
– prezența gazelor în țițeiul extras.
Din aceste cauze, debitul teoretic trebuie să fie afectat de un coeficient numit
randament total, pentru a putea găsi valoarea debitului real, produs de sondă.
Jocul dintre pist on și cămașa pompei, dă naștere în mod obiectiv, unor pierderi de lichid ca
urmare a scurgerii unei cantități din lichidul aflat deasupra pistonului, sub piston; De aceea s-
a introdus randamentul provocat de aceste scurgeri η s=0,9÷0,95, în mod obișnuit. Al ungirile
și deci în ultima instanța cursa reala a pistonului, provoacă o micșorare a volumului aferent
acumulării lichidului, introducându -se noțiunea de randament de cursa η c, al cărui efect se
face simțit cu atât mai mult, cu cât alungirile elastice ale garniturii de țevi de extracție și ale
prăjinilor de pompare sunt mai mari. Remarcabil este și efectul gazelor ce ies din soluție în
interiorul pompei. Gazele astfel ieșite, provoacă o mișcare a cantității de lichid ce poate
pătrunde în pompă, putând chiar să blocheze temporar pompa. Acesta este un efect temporar,
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 18 – deoarece blocându- se pompa, în spațiul inelar din sondă crește nivelul lichidului, crește
presiunea sub piston, pompa reîncepând să aspire și să refuleze lichid, însă totdeauna sub
capacitatea ei. De aceea, s- a introdus noțiunea de randament de umplere η u, ale cărui valori
pot varia în limite foarte largi, funcție de prezența in cantitate mai mare sau mai mică a
gazelor, funcție de prezența sau absența unui separator bine dimensionat.
Randamentu l volumic sau de umplere, joacă un rol important în aprecierea
funcționării corecte sau defectuoase a pompei de adâncime.
100
teorext
QQ
unde:
nSF Qr p teor ,zim3
u s
Dar pentru ca se lucrează cu rS, avem s , considerând separatorul bine
dimensionat, 9 , 0 ; 1s
Qext este debitul de lichid extras;
Qteor – debitul teoretic;
ην – randamentul volumic;
ηs – randamentul de scurgeri;
ηc – randamentul de cursă .
II.1.1. Calculul frecvenĠelor periculoase și nepericuloase
Când pistonul preia greutatea coloanei de lichid și astfel la toată cursa în sus,
garnitura de prăjini este întinsă tocmai ca un resort solicitat la întindere.
La începutul cursei descendente, toată greutatea lichidului este preluată de țevi,
garnitura eliberându- se de forța ce o solicită la întindere. Ca atare, în garnitura de prăjini de
pompare, se stabilește un regim de unde staționare cu lungimea de undă de λ=4L.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 19 – Fenomenele vibratorii explică unele anomalii ale dinamogramelor și unele ruperi ale
prăjinilor de pompare. Valoarea maximă a fenomenului vibrator este la piston.
Când pistonul ajunge la cota cea ma i de jos, sub influența oscilațiilor libere ale
acestuia și coloana de lichid preia în masa sa aceste oscilații. Trebuie specificat că datorită
frecărilor dintre țevi și prăjini, aceste oscilații se amorsează in timp.
Dacă oscilațiilor libere provocate de resort, li se adaugă oscilațiile forțate provocate
de mișcarea capului balansier, îndeplinindu -se condiția ca cele două oscilații să fie egale, sau
multiplii una față de cealaltă și în concordanță de fază, se produc fenomene de sincronism,
oscilațiile întărindu -se reciproc și ducând în final la ruperea garniturii de prăjini de pompare.
De aceea este necesar să stabilim un număr de curse la prăjina lustruită, astfel încât aceste
fenomene de sincronism să nu se producă.
Acest număr de curse recomandat poate fi stabilit fie folosind o diagramă, fie
folosind calculul analitic de mai jos:
LNnI76500 ,mincd
1I I i nn n ,mincd
unde:
nI este frecvențe per iculoase;
ni – frecvențe nepericuloase ;
N – raportul frecvențelor oscilațiilor libere și a celor forțate ( N=1…6) ;
L – adâncimea de fixare a pompei.
II.1.2. Dimensionarea garniturii de prăjini de pompare
Dintre toate elementele utilajului de pompare, prăjinile sunt cele mai solicitate. De
aceea, prăjinile reprezintă elementul care limitează adâncimea de pompaj.
Din punct de vedere calitativ, eforturile din prăjinile de pompare, pot fi analizate și
stabilite.
Din punct de vedere calitativ însă, din cauza condițiilor de lucru, este foarte greu să
se calculeze aceste eforturi.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 20 – Diametrul prăjinilor este determinat de adâncimea sondei, de diametrul țevilor de
extracție în care lucrează. Adâncimea și felul întocmirii garniturii care poate fi:
– garnitură cu secțiune uniformă;
– garnitură combinată
Mediul în care se vor lucra prăjinile , determină materialul din care sunt
confecționate. La calculul garniturii de prăjini de pompare, se ține seama de următoarele:
– greutatea proprie a prăjinilor trebuie să fie minimă, pentru sarcina
admisibilă la prăjina lustruită;
– alungirea garniturii trebuie să fie minimă pentru a avea o pierdere de
cursă cât mai mică;
– secțiunea prăjinilor și materialul lor, trebuie alese astfel încât să reziste
solicitărilor produse în timpul funcționării, chiar și la eventualele
schimbări ale condițiilor de lucru (inundare,creșterea debitului, etc.)
Se folosesc mai multe metode de dimensionare a garniturii de prăjini de pompare. În
mod curent, calculul prăjinilor se face static sau pe baza rezistenței la oboseală a otelului.
Alegerea diametrului și lungimea tronsoanelor se face prin metoda statică în două
ipoteze:
– garnituri de greutate minimă, sau
– garnituri de egală rezistență.
II.1.3. Stabilirea lungimii tronsoanelor prin metoda eforturilor unita re
maxim admisibile
Principiul acestei metode constă în determinarea punctului (plecând de jos în sus) în
care efortul unitar maxim din prăjină este egal cu efortul unitar admisibil. Deasupra acestui
punct, se ia o prăjină de diametru standardi zat, imediat superior, determinându-se un alt punct
în aceleași condiții. Se repetă până când L lpi . Dacă L lpi , atunci se corectează
lungimea tronsoanelor până când L lpi .
Prin această metodă de dimensionare se realizează economie de material și se reduce
sarcina în prăjina lustruită, însă datorită deformațiilor elastice ale garniturii, se micșorează
cursa reală a pistonului pompei.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 21 –
p am l F L p ,N
oamb1
) 1 (17902
lr nSmasc
) () (
11 1
1
asc pp ad
pmbqp fl ,m
) () (
21 2
2
asc pp p ad
mbqf fl ,m
) () (
32 3
3
asc pp p ad
pmbqf fl ,m
Dacă L lpi , atunci se face corecția tronsoanelor:
1 11p p lLLl
,m
2 21p p lLLl
,m
3 31p p lLLl
,m
unde: L l Lpi
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 22 – II.1.4. Eforturile unitare maxime și minime din garnitura de prăjini
1min1
pl
fp ,2cmN
11 1
max) (
1
pasc p p l
fmb qlp ,2cmN
22 2
min) (
2
pasc p p l
fmb qlp ,2cmN
22
1
max) (
2fmb ql pasc pi pi l
,2cmN
33
1
min) (
3fmb ql pasc pi pi l
,2cmN
33
1
max) (
3fmb ql pasc pi pi l
,2cmN
Dacă L lpi , atunci în formulele date, pi pil l unde:
ad – efortul unitar admisibil al materialului din care sunt confecționate
prăjinile de pompare;
imin – efortul unitar minim în prăjinile de pompare din tronsonul i;
imax – efortul unitar maxim în prăjinile de pompare din tronsonul i;
pil – lungimea corectată a tronsonului i de prăjini.
II.1.5. Dimensionarea prăjinilor la solicitări variabile
Metode de calcul la solicitări variabile tind să fie aplicate pe o scară din ce în ce mai
largă, întru -cât sunt bazate pe funcționarea reală a garniturii de prăjini.
În principal se folosesc următoarele metode de calcul:
– metoda care folosește relațiile de transformare a ciclului asimetric într-un
ciclu simetric;
– metode bazate pe coeficienții de siguranță.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 23 – Pentru determinarea coeficientului de siguranță Cν, se scriu cele trei ecuații
cunoscute:
– ecuația schematizării curbei luate în considera re;
– criteriul de asemănare admis pentru ciclurile asimetrice limită și lucru;
– determinarea coeficientului de siguranță.
Admițând schematizarea diagramei Haigh după Serensen Kindsosvili, pentru
domeniul real de funcționare al prăjinilor și admițând criteriul Saderberg, se pot scrie cele trei
ecuații:
) (2mL r
o ro
L rrl sau
mm
L mLL mL
maxmax
LC sau
mL mLC
Eliminând mL și L se obține:
o rr o
21
În acest caz, admițând criteriul Saderberg, rezultă:
mL
rL 1
1
Prin eliminarea lui mL și L se obține:
max
1 11 9 , 01 1
9 , 01 12
9 , 01 11
rC
c cm
cr
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 24 – Deci coeficientul de siguranță poate fi pus sub forma:
mC1
unde:
și – parametrii care depind de c aracteristicile de rezistență ale
materialului în care lucrează prăjinile.
În cazul dimensionării garniturii de pompare, coeficientul de simetrie al ciclului real,
are valori cuprinse între 0 și 1.
Prin urmare din diagramele de schematizare se consideră numai cuprins între ciclul
pulsator și solicitarea statică, urmând a se verifica dacă ciclul efectiv de solicitări nu se
găsește în zona deformațiilor plastice.
Pentru a se obține relațiile generalizate care să exp rime valoarea lui Cν în secțiunile
unei garnituri combinate formate din n trepte, se pleacă de la relația lui pmax și pmin în secțiune
și a prăjinii superioare din treapta de ordinul i a garnituri combinate.
Se obține:
i
pi pi
ii L ql BAS 1max 2 ) (1
pii
pi
ii ql BAS
1min ) (1
L qlASpii
pi
imi
11
L qlBSpii
pi
ii
11
i
pi pii
qlLBABAr
12 (*)
unde: ] )1 ( [ 5 , 0desc asc o m mb f bA
] )1 ( [ 5 , 0desc ascm mb f B
2F
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 25 – Din relați e rezultă că ciclurile de solicitări variabile la care sunt supuse prăjinile de
pompare din treptele superioare sunt cicluri asimetrice, ai căror coeficienți de asimetrie
descresc către treptele inferioare:
1i irr
II.1.6. Dimensionarea coloanei de Ġevi de extracĠie
În alegerea țevilor de extracție în afara calcului de rezistență, se ține cont,
dimensionând de la suprafață spre talpa sondei, de adâncimea de depunere a parafinei (de la
această adâncime și până la suprafață se menține un diametru constant) și de posib ilitatea de
prinderea prăjinilor de pompare, în eventualitatea că acestea s -au rupt la puț.
Astfel pentru a permite deparafinarea mecanică a țevilor de extracție, se impune un
diametru constant pe o adâncime de circa 1000 m.
II.1.7. Eforturile unitare m axime și minime din Ġevi
pi
ipi p ql p
3
1 sau pi
ipi p ql p
3
1 ,N
2
4ti ti d F ,cm2
3 3 1 2 2 1 1 1 ) ( ) ( ) (p am p t p am p t am am p t l l f F l f F l f F p ,N
3 3 1 2 2 1 1 1 ) ( ) ( ) (p am p t p am p t am am p t l l f F l f F l f F p ,N
2 1 2 ) (t am t t l l F F p ,N
11 min
tp l
fp p
,2cmdaN
11 1
1 max
tt t p l
fq l p p
,2cmdaN
21 1
2 min
tt t p l l
fq l p p p
,2cmdaN
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 26 – 22
1
2 max
titi ti p l l
fq l p p p
,2cmdaN
II.1.8. Calculul cuplului maxim la reductor
Pentru a calcula cuplul maxim la reductor, s-au pr opus diferite relații de calcul. Am
folosit formula recomandată de normele A.P.I. Dat fiind erorile ce se comit cu această
metodă aproximativă, se recomandă ca, reductorul ales, cuplul maxim să fie mai mare decât
cel calculat anterior cu (15…20)%.
24 , 0max maxSP C ,Nm
max min )25, 1…15, 1 ( C Cales ,Nm
unde:
Cmax este cuplul maxim la reductor;
Pmax – sarcina maximă la prăjina lustruită ;
S – cursa prăjinii lustruite ;
Cmin ales – cuplul minim al reductorului ales.
II.1.9. Alegerea unităĠii de pompare
Unitatea de pompare se alege ținând cont de:
– sarcina maximă din prăjina lustruită;
– gama de lungimi de cursă, ale prăjinii lustruite, pe care unitatea de
pompare le poate asigura;
– numărul de curse duble pe minut;
– cuplul maxim la reductor.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 27 – II.1.10. Verificarea capacităĠii de producĠie a instalaĠiei proiect ate și
alegerea motorului de acĠionare a unităĠii de pompare
Verificarea se face cu relația:
nFS Qp r r1440 ,zim3
s u
unde:
Qr este debitul de lichid al instalației proiectate;
Sr – cursa reală a pistonului;
– randamentul total;
u – randamentul de umplere;
s – randamentul de scurgere.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 28 – Date de intrare Unitatea de
măsură Sonda
2209 Sonda
2293 Sonda
2345 Sonda
2327
Procentul de
impurități % 94 96 88 88
Densitatea
țițeiului Kg/m3 825 825 825 825
Densitatea apei
de zăcământ
Kg/m3 1050 1050 1050 1050
Debitul de
lichid
m3/zi 2 1 41 38,5
Cursa prăjinii
lustruite
m 2,8 3 3,5 3
Numărul de
curse duble pe
minut Cd/min 6,2 8,5 7,5 7,5
Adâncimea de
fixare a
pompei m 1545 1599 1164 1200
Lungimea
prăjinii de
pompare
(1 in) m 99 165
Lungimea
prăjinii de
pompare
(7/8 in) m 608 615 464 312
Lungimea
prăjinii de
pompare
(3/4 in) m 937 885 700 723
Lungimea țevii
de extracție
(23/8 in) m
Lungimea țevii
de extracție
(27/8 in) m 1545 1599 1164 1200
Tipul pompei
de extracție – P(27/813/4) P(27/811/2) P(27/813/4) P(27/813/4)
Tipul unității
de pompare – 15T-5000-
10000 15T-5000-
10000 12T-5000-
10000 15T-5000-
10000
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 29 – II.2. A naliza regimului de funcĠionare al sondelor în pompaj de adâncime
cu prăjini
Sonda 2209
Cursa reală a pistonului
94 941 1 825 1050 1036,5100 100 100 100am t aii ,kg/m3;
41036,5 9,81 15,55 10 1545 24428,52l am pP g F L ,N;
pi ti l
11 4 4 4
pi til l P 24428,52 937 608 1545λ 0,727E a a 2,1 10 2,82 10 3,78 10 11,68 10 ,m
2 2
r 10 102,65 2,65S S 1 L n λ 2,8 1 (1545 6,2) 0,727 2,14110 10m
Sarcinile din prăjina lustruită
am
0ρ 1036,5b 1 1 0,867ρ 7850
222,8 6,2 8231 1 0,0731790 1790 3770ascS n rml ;
222,8 6,2 8231 1 0,0471790 1790 3770descS n rml ;
p pi piP l q 937 23,74 608 31,59 41445,02 N
Pmax=P1+Pp(b+m asc)=24428,52+41445,05(0,867+0,073)=63386,83 N
Pmin=Pp(b-mdesc)=41445,02(0,867-0,047)=33984,91 N
Randamentul volumetric
41440 1440 15,55 10 2,141 6,2 29,72teoretic p rQ F S n ,m3/zi;
2100 100 6,7229,72r
v
tQ
Q %.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 30 – Sonda 2293
Cursa reală a pistonului
96 961 1 825 1050 1041100 100 100 100am t aii ,kg/m3;
41041 9,81 11,34 10 1599 18517,45l am pP g F L ,N;
pi ti l
11 4 4
pi til l P 18517,45 615 885 99 1599λ 0,558E a a 2,1 10 3,78 10 2,82 4,91 11,68 10 ,m
2 2
r 10 102,65 2,65S S 1 L n λ 3 1 (1599 8,5) 0,558 2,5810 10m
Sarcinile din prăjina lustruită
am
0ρ 1041b 1 1 0,867ρ 7850
223 8,5 10071 1 0,151790 1790 3770ascS n rml ;
223 8,5 10071 1 0,081790 1790 3770descS n rml ;
p pi piP l q 615 31,58 885 23,74 99 40,80 44470,8 N
Pmax=P1+Pp(b+m asc)=18517,45+44470,8(0,867+0,15)=63744,25 N
Pmin=Pp(b-mdesc)=44470,8(0,867-0,08) N
Randamentul volumetric
41440 1440 11,34 10 2,58 8,5 35,81teoretic p rQ F S n ,m3/zi;
1100 100 2,79235,81r
v
tQ
Q %.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 31 – Sonda 2345
Cursa reală a pistonului
88 881 1 825 1050 1023100 100 100 100am t aii ,kg/m3;
41023 9,81 15,52 10 1164 18164,69l am pP g F L , N;
pi ti l
11 4 4 4
pi til l P 18164,69 700 464 1164λ 0,407E a a 2,1 10 2,82 10 3,78 10 11,68 10
,m
2 2
r 10 102,65 2,65S S 1 L n λ 3,5 1 (1164 7,5) 0,407 3,110 10m
Sarcinile din prăjina lustruită
am
0ρ 1032b 1 1 0,869ρ 7850
223,5 7,5 9451 1 0,131790 1790 3770ascS n rml ;
223,5 7,5 9451 1 0,081790 1790 3770descS n rml ;
p pi piP l q 700 23,74 467 31,59 31365,86 N
Pmax=P1+Pp(b+m asc)=18164,69+31365,86(0,869+0,13 )= 50440.15 N
Pmin=Pp(b-mdesc)=31365,86(0,869-0,08 )= 24747.66 N
Randamentul volumetric
41440 1440 15,55 10 3,1 7,5 52,06teoretic p rQ F S n ,m3/zi;
41100 100 78,7552,06r
v
tQ
Q %.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 32 –
Sonda 2327
Cursa reală a pistonului
88 881 1 825 1050 1023100 100 100 100am t aii ,kg/m3;
41023 9,81 15,52 10 1200 18690,27l am pP g F L , N;
pi ti l
11 4 4 4 4
pi til l P 18690,27 723 312 1200 165λ 0,423E a a 2,1 10 2,82 10 3,78 10 11,68 10 4,91 10
,m
2 2
r 10 102,65 2,65S S 1 L n λ 3 1 (1200 7.5) 0,423 2,64110 10 , m.
Sarcinile din prăjina lustruită
am
0ρ 1023b 1 1 0,87ρ 7850 ;
223 7,5 17701 1 0,1241790 1790 3770ascS n rml
223 7,5 11701 1 0,0651790 1790 3770descS n rml ;
p pi piP l q 723 23.74 312 31,59 165 40,81 33753,27 ,daN
Pmax = P 1 + P p (b + m asc) = 18690,27+.233753,27 (0,87-0,12)=43875,29 ,daN
Pmin = P p (b – m desc) = 33753,27 (0,87-0,12)=25185,01 ,daN
Randamentul volumetric
41440 1440 15,52 10 2,64 7.5 44,27teoretic p rQ A S n ,m3/zi;
38,5100 100 86,96644,27r
v
tQ
Q %.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 33 –
II.3. Proiectarea regimului de funcĠionare al sondelor in pompaj de
adâncime cu prăjini
Sonda 2345
A. CALCULUL FRECVENğELO R PERICULOASE
LN76500nI ,mincd
I76500n1 1164 =65,72 ,cd/min;
II76500n2 1164 = 32,86 ,cd/min;
III76500n3 1164 = 21,90 ,cd/min;
IV76500n4 1164 = 16,43 ,cd/min;
V76500n5 1164 =13,14 ,cd/min;
V76500n6 1164I =10,95 ,cd/min;
VII76500n7 1164 =9,38 ,cd/min;
VIII76500n8 1164 =8,21 ,cd/min;
76500n9 1164IX =7,30 ,cd/min;
B. CALCULUL FRECVENğELO R NEPERICULOASE
1 I I i nn n
1n 65,72 32,86 =46,47 ,cd/min;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 34 – 2n 32,86 21,90 = 26,82 , cd/min;
3n 21,90 16,43 = 18,96 ,cd/min;
4n 16,43 13,14 = 14,69 ,cd/min
5n 13,14 10,95 = 11,99 ,cd/min
6n 10,95 9,38 = 10,13 ,cd/min
7n 9,38 8,21 = 8,71 ,cd/min
8n 8,21 7,30 = 7,74 ,cd/min
C. Determinarea produsului „Sn”
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
44133,471440 1440 11,34 10 0,75l
pQSnA
33,474,327,74SnSn ,m;
Rezultă S STAS = 4,5 mm
r=1390 mm – raza manivelei
l=3770 mm -raza bielei
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
44124,411440 1440 15,52 10 0,75l
pQSnA
24,413,17,74SnSn ,m;
Rezultă S STAS = 3,5 mm
r=1095 mm – raza manivelei
l=3770 mm -raza bielei
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 35 –
D. Recalcularea lui n și N
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
33,477,434,5STASSnnS ,cd/min;
76500 765008,847,43 1164NnL
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
24,416,973,5STASSnnS ,cd/min;
76500 765009,426,97 1164NnL
E. Verificarea lui Q l
Varianta I: Pompă P 2 7/8×11/2
41440 1440 11,34 10 4,5 0,75 7,43 40,94lpQ A S n ,m3/zi;
Se alege conform STAS pompa P 27/8 x 1 1/2 având următoarele caracteristici:
S = 4,5 m;
n = 7,43 cd/min;
Ap = 11,34 cm2.
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
41440 1440 15,52 10 3 6,97 0,75 40,96lpQ A S n ,m3/zi;
Se alege conform STAS pompa P 2 7/8 x 1 3/4 având următoarele caracteristici:
S = 3,5 m;
n = 6,97 cd/min;
Ap = 15,52 cm2.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 36 –
F. Dimensionarea garniturii de prăjini de pompare
Varianta I: Pom pă P 27/8×11/2
224,5 7,43 13901 1 0,1891790 1790 3770ascS n rml ;
41023 9,81 11,34 10 1164 13246,79l am pP g F L ,N;
54
11
1
12025 10 2,82 10 13246,791746( ) 2,42 9,81 (0,869 0,189)ap
p
p ascaplq g b m ,m
54
21
2
2() 2025 10 (3,78 2,82) 10581( ) 3,22 9,81 (0,869 0,189)a p p
p
p ascaalq g b m ,m;
S-a ales oțelul 35M16 cu 2025a ,daN/cm2
pil lp1 + l p2 = 1746+581=2324 ,m;
pil > L redistribuirea lungimilor tronsoanelor
2324 1164 1160p pil l L ,m;
'
1111601 1746 1 874,52324p
pp
pillll ,m;
'
2211601 581 1 2912324p
pp
pillll ,m.
Se merge cu două tronsoane de prăjini de pompare cu următoarele caracteristici:
diametrul d p = 3/4 in, secțiunea ap = 2,82 cm2, qp = 24,2 ,N /m;
diametrul d p = 7/8 in, secțiunea ap = 3,78 cm2, qp = 32,2 ,N /m.
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
223,5 6,97 10951 1 0,1221790 1790 3770ascS n rml ;
41032 9,81 15,52 10 1164 18164,6l am pP g F L ,N;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 37 – 54
11
1
12025 10 2,82 10 18164,61655( ) 2,42 9,81 (0,869 0,122)ap
p
p ascaplq g b m ,m
11655,1pi pll ,m
S-a ales oțelul 35M16 cu 2025a ,daN/cm2
Se merge cu un tronsoan de prăjini de pompare cu următoarele caracteristici:
diametrul d p = 3/4 in, secțiunea f p = 2,42 Cm2, qp = 24,2 ,N /m;
Redistribuirea se face astfel :
1665 1164 501p pil l L ,m;
'
11 1 1164p
pp
pillll ,m;
G. Eforturile unitare maxime și minime din garnitura de prăjini de pompare
Varianta I: Pomp ă P 27/8×11/2
min1 4
113246,79469,72,82 10l
pP
a ,2/cm daN ;
'
11
max1 4
1
2() 13246,79 874,5 2,42 9,81(0,869 0,189)
2,82 10
1248 /l p p asc
pP l q b m
a
daN cm
''
1 1 1 2 2
max 2
2p p p p asc
pp l q l q b m
a
,daN/cm2
max 2 413246,79 874,5 2,42 9,81 291 3,22 9,81 0,869 0,1 8911883,78 10 daN/cm2
1
min 2 1max
22,821248 9313,78p
pa
a ,daN/cm2
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
min1 4
118164,6644,12,82 10l
pP
a ,2/cm daN ;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 38 – '
11
max1 4
1
2() 18164,6 1164 2,42 9,81 (0,869 0,122)
2,82 10
1615 /l p p asc
pP l q b m
a
daN cm
H. Eforturile unitare maxime și minime din Ġevile de extracĠie
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
'874,5 2,42 9,81 291 3,22 9,81 29952,9p pi piP l q N;
51
1
max( ) 10 1,1 10l t p am ti t p
tP A A L g l q P b
a
5
max 4
1
4213246,79 30,19 11,34 10 1164 1032 9,81 1164 9,58 9,81
11,68 10
1,1 29952,9 0,869 10109311,68 10daN
cm
max 1
mint t t
ta l q
a
54
min 421093 10 11,68 10 1164 9,58 9,8115611,68 10daN
cm
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
'1164 2,42 9,81 27633,5p pi piP l q N;
51
max( ) 10 1,1 10l t p am t t p
tP A A L g l q P b
a
5
max 4
1
4218164,6 30,19 15,52 10 1164 1032 9,81 1164 9,58 9,81
11,68 10
1,1 27633,5 0,869 10112911,68 10daN
cm
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 39 – max 1
mint t t
ta l q
a
54
min 421129 10 11,68 10 1164 9,58 9,8119211,68 10daN
cm
I. Cursa reală a pistonului
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
12
4 4 11 4 4
1213246,79 874,5 2910,2410 10 2,1 10 2,82 10 3,78 10pp l
p
ppll P
E f f ,m
12
4 4 11 4 4
1213246,79 1164 10000,1710 10 2,1 10 8,41 10 11,68 10l t t
t
ttP l l
E a a ,m
0,24 0,17 0,41pt ,m
22
10 102,65 2,651 ( ) 4,5 1 (1164 7,43) 0,41 4,1710 10rS S L n ,m
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
1
4 11 4
118164,6 11640,3510 2,1 10 2,82 10p l
p
pl P
Ef
,m
1
4 11 4
118164,6 11640,0810 2,1 10 11,68 10lt
t
tPl
Ef ,m
0,35 0,08 0,43pt ,m
22
10 102,65 2,651 ( ) 3,5 1 (1164 6,97) 0,43 3,3110 10rS S L n ,m
J. Sarcin ile din prăjina lustruită
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
2
1 0,1891790ascS n rml
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 40 – 2
1 0,0871790descS n rml
max ( ) 13246,79 29952,9 (0,869 0,189) 44936,95l p asc P P P b m N
min ( ) 29952,9 (0,869 0,087) 23423,16p desc P P b m N.
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
0,122ascm
223,5 6,97 10951 1 0,0671790 1790 3770descS n rml
max ( ) 18164,6 30125 (0,869 0,122) 48018,4l p asc P P P b m ,N;
min ( ) 30125 (0,869 0,122) 22503,37p desc P P b m ,N.
K. Verificarea capacităĠii de producĠie a instalaĠiei proiectate
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
41440 1440 7,92 10 4,5 7,43 0,80 43,67real pQ A S n ,m3/zi;
41440 1440 11,34 10 4,2 7,43 50,95teoretic p rQ A S n ,m3/zi;
4,20,93 0,93 0,804,5r
c u s u sS
S ;
43,67100 100 85,7150,95real
v
teoreticQ
Q %.
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
41440 1440 15,52 10 3,5 6,97 0,77 42,06real pQ A S n ,m3/zi;
41440 1440 15,52 10 3,15 6,97 49,16teoretic p rQ A S n ,m3/zi;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 41 – 3,150,93 0,93 0,773,5r
c u s u sS
S ;
42,06100 100 85,5549,16real
v
teoreticQ
Q %.
L. Calculul cuplului maxim la reductor
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
max max4,50,4 0,4 44936,95 40443,2522ScP ,N·m;
min_ max 1,5 1,5 40443,25 60664,87alescc ,N·m;
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
max max3,50,4 0,4 48018,4 33612,8822ScP ,N·m;
min_ max 1,5 1,5 33612,88 50419,32alescc ,N·m;
M. Alegerea unităĠii de pompare
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
Se alege unitatea de pompare UP 12T-5000-100 00M
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
Se alege unitatea de pompare UP 12T-5000-10000M
N.Calculul puterii consumate
Varianta I: Pompă P 27/8×11/2
3 1.13 3 1.130.12 10 0.12 10 50,95 1164t P Q L 17,81 , kW;
Varianta a- II-a: Pompă P 27/8×13/4
3 1.13 3 1.130.12 10 0.12 10 49,16 1164 17,19t P Q L ,kW;
Se alege a doua varianta
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 42 – 0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800Adancime, m
Efortul unitar in prajini, daN/cm2 Variatia eforturilor unitare in prajini
Varianta 1 Varianta 2
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 43 – Sonda 2327
A. CALCULUL FRECVENğELO R PERICULOASE
LN76500nI ,mincd
I76500n1 1200 = 63,75 , cd/min;
II76500n2 1200 = 31,88 ,cd/min;
III76500n3 1200 = 21,25 ,cd/min;
IV76500n4 1200 = 15,94 ,cd/min;
V76500n5 1200 = 12,75 ,cd/min;
VI76500n6 1200 = 10,62 ,cd/min;
VII76500n7 1200 = 9,1 ,cd/min;
VIII76500n8 1200 = 7,96 ,cd/min;
B. CALCULUL FRECVENğELO R NEPERICULOASE
1 I I i nn n
1n 63,75 31,88 = 45,08 ,cd/min;
2n 31,88 21,25 = 26,03 ,cd/min;
3n 21,25 15,94 = 18,4 ,cd/min;
4n 15,94 12,75 = 14,25 ,cd/min;
5n 12,75 10,62 =11,63 ,cd/min;
6n 10,62 9,1 = 9,8 ,cd/min;
7n 9,1 7,96 = 8,5 ,cd/min;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 44 – C. Determinarea produsului „Sn”
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
438,522,971440 1440 15,55 10 0,75l
pQSnA
22,972,559SnSn ,m;
Rezultă S STAS = 3 mm
r=1340 mm – raza manivelei
l=3300 mm -raza bielei
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
438,551,681440 1440 6,9 10 0,75l
pQSnA
51,684,711SnSn ,m;
Rezultă S STAS = 5 mm
r=1535 mm – raza manivelei
l=3770 mm -raza bielei
D. Recalcularea lui n și N
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
22,97 22,977,663STASnS ,cd/min;
76500 765009,47,66 1200NnL
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
51,68 51,6810,345STASnS ,cd/min;
76500 765006,9710,34 1200NnL
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 45 – E. Verificarea lui Q l
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
41440 1440 15,52 10 3 7,66 0,75 38,5lpQ A S n ,m3/zi;
Se alege conform STAS pompa P 2 7/8 x 1 3/4 având u rmătoarele caracteristici:
S = 3 m;
n = 7,66 cd/min;
Fp = 15,52 cm2.
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
41440 1440 6,9 10 5 10,34 0,75 38,5lpQ A S n ,m3/zi;
Se alege conform STAS pompa P 231/2 x 2 1/4 având următoarele caracteristici:
S = 5 m;
n = 10,34 cd/min;
Fp = 6,9 cm2.
F. Dimensionarea garniturii de prăjini de pompare
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
222,552 7,656 13401 1 0,1181790 1790 3300ascS n rml ;
41032 9,81 15,52 10 1200 18690,27l am pP g A L ,N;
54
11
1
12385 10 2,42 10 18690,271665,22( ) 2,42 9,81 (0,87 0,12)ap
p
p ascaplq g b m ,m
S-a ales oțelul 20 MoN 35 cu 2385a ,daN/cm2
pil lp1 = 1665,22 ,m;
pil > L redistribuirea lungimilor tronsoanelor
1665,22 1200 465,22p pil l L ,m;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 46 –
'
11 1 1200p
pp
pillll ,m;
Se merge cu un tronson de prăjini de pompare cu următoarele caracteristici:
diametrul d p = 3/4 in, secțiunea f p = 2,42 cm2, qp = 24,2 ,N /m;
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
224,698 10,336 15351 1 0,3951790 1790 3770ascS n rml ;
41032 9,81 6,9 10 1200 8306,79l am pP g A L ,N;
54
11
1
12385 10 2,42 10 8306,791646,23( ) 2,42 9,81 (0,87 0,39)ap
p
p ascaplq g b m ,m
54
21
2
2() 2385 10 (3,78 2,42) 10812,2( ) 33,22 9,81 (0,87 0,39)a p p
p
p ascaalq g b m ,m;
S-a ales oțelul 20 MoN 35 cu 2385a ,daN/cm2
pil lp1 + l p2 = 1646,23+ 812,2 = 2458,43 ,m;
pil > L redistribuirea lungimilor tronsoanelor
2458,43 1200 1258,43p pil l L ,m;
'
111258,431 1646,23 1 803,552458,43p
pp
pillll ,m;
'
221258,431 812,2 1 396,452458,43p
pp
pillll ,m.
Se merge cu două tronsoane de prăjini de pompare cu următoarele caracteristici:
diametrul d p = 3/4 in, secțiunea f p = 2,42 cm2, qp = 24,2 ,N /m;
diametrul d p = 7/8 in, secțiunea f p = 3,78 cm2, qp = 32,2 ,N /m.
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 47 –
G. Eforturile unitare maxime și minime din garnitura de prăjini de pompar e
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
min1 4
118690,27772,332,42 10l
pP
a ,2/cm daN ;
' 1
11
max1 4
1
2() 18690,27 10 1200 2,42 (0,87 0,12)
2,82 10
1956,97 /l p p asc
pP l q b m
a
daN cm
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
,
min1 4
18306,79343,262,42 10l
pP
a ,2/cm daN ;
' 1
11
max1 4
1
2() 8306,79 10 803,55 2,42 (0,87 0,39)
2,82 10
1359,17 /l p p asc
pP l q b m
a
daN cm
''
1 1 1 2 2
max 2
2p p p p asc
pp l q l q b m
a
,daN/cm2
max 2 48306,79 803,55 2,42 396,45 3,22 0,87 0,391293,483,78 10 daN/cm2
1
min 2 1max 1max
22,82870,153,78p
pa
a ,daN/cm2
H. Eforturile unitare maxime și minime din Ġevile de extracĠie
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
'1200 2,42 9,81 28488,24p pi piP l q N;
51
1
max1( ) 10 1,1 10l t p am ti t p
tP F F L g l q P b
a
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 48 –
5
max1 4
1
4218690,27 30,19 15,52 10 1200 1023 9,81 200 9,58
11,68 10
1,1 28488,24 0,87 10708,7311,68 10daN
cm
51
11
min1
110 1,1 10tr p am p
tp A A L g P b
a
51
min1 4
218690,27 30,19 15,52 10 1200 1023 9,81 1,1 28488,24 0,87 10
11,68 10
544,694daN
cm
5
max1 1 2 2 2 2 2
max 2
2( ) 10t tr tr am t t t
tf F F g l l q
a
5
max 2 42708,65 11,68 45,36 30,19 10 1000 1023 9,81 1000 13,81412,2916,71 10daN
cm
5
max 2 1 2 1 2
min 2
210t tr tr t am
ta A A l g
a
5
min 2 42708,65 11,68 45,36 30,19 10 1000 1023 9,81586,4416,71 10daN
cm
+
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
'803,55 2,42 9,81 396,45 3,22 9,81 31599,55p pi piP l q N;
51
11
min1
110 1,1 10tr p am p
tp F F L g P b
a
51
min1 4
28306 45,36 6,9 10 1200 1023 9,81 1,1 31599,55 0,87 10
16,71 10
507,864daN
cm
51
1
max1( ) 10 1,1 10l t p am ti t p
tP F F L g l q P b
a
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 49 – 5
max1 4
1
428306,79 45,36 6,9 10 1200 1023 9,81 1200 13,8
16,71 10
1,1 31599,55 0,87 101498,8916,71 10daN
cm
I. Cursa reală a pistonului
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
1
4 11 4
118690,27 12000,6110 2,1 10 2,42 10p l
p
pl P
Ea
,m
12
4 4 11 4 4
1218690,27 200 10000,0710 10 2,1 10 11,68 10 16,71 10l t t
t
ttP l l
E a a ,m
0,61 0,07 0,68pt ,m
22
10 102,65 2,651 ( ) 3 1 (1200 7,66) 0,68 2,9310 10rS S L n ,m
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
12
4 4 11 4 4
128306,79 803,55 396,450,3510 10 2,1 10 2,42 10 3,78 10pp l
p
ppll P
E a a ,m
1
4 11 4
18306,79 12000,0310 2,1 10 16,71 10lt
t
tPl
Ea ,m
0,35 0,03 0,38pt ,m
22
10 102,65 2,651 ( ) 5 1 (1200 10,34) 0,38 4,8210 10rS S L n ,m
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 50 – J. Sarcinile din prăjina lustruită
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
2
1 0,1181790ascS n rml
222,552 7,656 13401 1 0,051790 1790 3300descS n rml
max ( ) 18690,27 28488,24 (0,87 0,12) 46813,87l p asc P P P b m N
min ( ) 28488,24 (0,87 0,05) 26189,9p desc P P b m N.
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
0,395ascm
224,698 10,336 15351 1 0,1661790 1790 3770descS n rml
max ( ) 8306,79 31599,55 (0,87 0,39) 48257,25l p asc P P P b m ,N;
min ( ) 31599,55 (0,87 0,17) 32734,71p desc P P b m ,N.
K. Verificarea capacităĠii de producĠie a instalaĠiei proiectate
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
41440 1440 15,52 10 2,55 7,66 0,81 35,31real pQ A S n ,m3/zi;
41440 1440 15,52 10 2,39 7,66 40teoretic p rQ A S n ,83 ,m3/zi;
2,390,93 0,93 0,812,55r
c u s u sS
S ;
35,31100 100 8640,83real
v
teoreticQ
Q ,48%.
Varianta a- II-a:
41440 1440 6,9 10 4,7 10,34 0,89 42real pQ A S n ,m3/zi;
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 51 – 41440 1440 6,9 10 4,82 10,34 49,5teoretic p rQ A S n ,m3/zi;
4,820,93 0,93 0,894,7r
c u s u sS
S ;
42,81100 100 8649,5real
v
teoreticQ
Q ,47%.
L. Calculul cuplului maxim la reductor
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4-
max max2,550,4 0,4 4772,06 2435,7922ScP ,N·m;
min_ max 1,15 1,15 2435,79 2801,16alescc ,N·m;
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
max max4,70,4 0,4 4919,19 4622,3322ScP ,N·m;
min_ max 1,15 1,15 4622,33 5315,68alescc ,N·m;
M. Alegerea unităĠii de pompare
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
Se alege unitatea de pompare UP 12T-3000-7500M
Varianta a- II-a: Pom pă P 31/2×21/4
Se alege unitatea de pompare UP 12T-5000-10000M
N.Calculul puterii consumate
Varianta I: Pompă P 27/8×13/4
3 1.13 3 1.130.12 10 0.12 10 40,83 1200 14,84t P Q L ,kW;
Varianta a- II-a: Pompă P 31/2×21/4
3 1.13 3 1.130.12 10 0.12 10 49,5 1200 17,99t P Q L ,kW;
Se alege prima variantă
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 52 –
Variatia eforturilor unitare in prajini
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 500 1000 1500 2000 2500
E fortul unita r in pra jini, da N/ c m2Adanc ime, m
V arianta 1 V arianta 2
Proiect de Diplomă II.Pompaj de Mare Adancime
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 53 –
Variatia eforturilor unitare in tevi
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
E fortul unita r in tevi, da N/ c m2Adanc imea, m
V arianta 1 V arianta 2
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 53 –
III
Pompaj intermitent
III. 1. Generalități
Extracția petrolului din sondele cu aflux scăzut se efectuează de obicei prin pompaj
de adâncime cu prăjini. Funcționarea sistemului strat -pompă este exprimat de egalitatea între
debitul de lichid produs de strat și debitul de lichid pompat de pompă.
Debitul de lichid produs de strat :
f c s p pIP Q
( 1 )
unde :
sQ este debitul produs de strat;
IP – indice de productivitate;
cp – presiunea de zăcământ pe conturul de
alimentare a sondei;
fp – presiunea dinamică a sondei .
Debit ul de lichid pompat de pompă :
n p p nSF Q 1440 ( 2 )
unde :
pQeste debitul de lichid pompat;
pF- supr afața pistonului ;
S – cursa pistonului;
n – numărul de curse duble pe minut ;
n- randamentul volumetric.
Această egalitate trebuie să existe când nivelul dinamic este constant. Deci condiția de
funcționare continuă a sistemului strat -pompă este :
p sQ Q (3 )
Dacă asupra cauzelor ce determină scăderea afluxului de fluid în sondă nu poate
interveni operat orul, atunci extracția petrolului din sondă se face cu un debit mic cel puțin pe
o perioadă de timp.
În mod normal asupra blocajelor de orice natură ar trebui să se intervină în timp util,
pentru ca sonda să funcționeze cu aflux scăzut o perioadă scurtă de timp. Afluxul scăzut
datorat presiunii de zăcământ scăzute este mai greu de readus la normal necesitând timp
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 54 – îndelungat pentru refacerea presiunii de zăcământ prin injecția de fluide în strat, timp în care
sonda funcționează cu aflux scăzut. Debitul pompei de adâncime poate fi modificat prin
modificarea valorilor celor trei elemente din relația (2):
diametrul pistoanelor (11/6in÷21/4in);
numărul de curse duble pe minut, determinat de:
– numărul de rotații al motorului de antrenare;
– diametrul șaibei motorului;
– raportul de transmitere al reductorului de turație al unității de pompare;
– cursa pistonului.
La unitățile de pompare din România, cursa la suprafață este modificată prin variația
lungimii manivelei reductorului cu ajutorul găurilor existente pe coarbă.
Prin urmare, atunci când asupra cauzelor care provoacă un aflux scăzut nu se poate
interveni, pentru a mări debitul stratului, Q s, suntem forțați să acționăm asupra micșorării
debitului pompei, Q p, astfel încât să existe relația (3). Sunt cazuri, când, deși micșorând
aceste elemente la minimum posibil, conform cu dimensiunile, respectiv cu capacitățile
utilajului de fund și suprafață utilizată, nu se poate micșora Qp astfel încât să existe relația (3).
În aceste cazuri avem:
Q s< Q p (4 )
Pentru funcționarea corespunzătoare a utilajului de fund și de suprafață al instalației
de pompare cât și pentru un consum de energie mic este necesară reducerea duratei de
funcționare a pompei astfel încât volumul de lichid ieșit din strat V s să fie egal cu volumul
pompat de pompa de fund în timp mai scurt,
V s=V p (5 )
Acest lu cru se obține astfel:
se lasă instalația de pompare în repaus, timp în care stratul debitează, rezultatul fiind creșterea
nivelului în coloana sondei;
se pornește instalația de pompare, timp în care pompa pompează lichidul acumulat în coloană
în perioada d e repaus a sondei, cât și lichidul debitat de strat în același timp cu funcționarea
pompei;
în momentul în care nivelul lichidului din coloana sondei a ajuns la sorbul pompei, se oprește
instalația;
urmează un nou timp de repaus și o nouă pornire, respect iv oprirea pompei.
Aceste elemente repetabile în timp după un anumit ciclu dau „diferența specifică”
necesară definiției de pompaj periodic. Deci un pompaj periodic este un pompaj în care
funcționarea pompei este discontinuă și urmează un anumit ciclu rep etabil în timp.
Problema fundamentală a pompajului periodic programat este alegerea perioadelor
ciclurilor, respectiv a timpului de pauză (acumulare), precum și a timpului de funcționare a
pompei.
Optimizarea pompajului periodic impune mai întâi alegerea criteriului după care avem
să optimizăm acest pompaj. Drept criteriu pot fi luate :
– debitul de lichid maxim extras;
– energia minimă consumată;
– cheltuieli de exploatare minime;
– beneficiu maxim.
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 55 – Rezultatele optimizării pompajului periodic când criteriul este debitul maxim extras
duc la concluzia că pompajul periodic optim este pompajul continuu. Pompa trebuie să
funcționeze continuu în condițiile umplerii incomplete a cilind rului pompei cu lichid iar
dinamograma înregistrată va releva „lipsa nivel”.
III.2. Proiectarea regimului de functionare in pompaj periodic
a. Calculul nivelului de lichid din sondă în momentul pornirii, la sfârșitul
perioadei de acumulare.
La oprir ea pompei, nivelul în coloana sondei se regăsește la sorbul pompei care la
rându- i este situat la nivelul perforaturilor coloanei. Admițând curgerea plan radial simetrică
a unui lichid incompresibil, debitul ducând la creșterea nivelului h în timpul t avea că:
unde:
t ac – timpul de acumulare
γ – greutatea specifică a lichidului
IP – indicele de productivitate
A –aria spațiului în care se realizează acumularea lichidului în sondă
unde:
D – diametrul interior al coloanei
d e – diametrul exterior al țevilor de extracție
Se menționează că timpul de acumulare se va lua intervalele de (0,1;0,5;1;2;3;)h.
b. Calculul perioadei ciclului:
În această perioadă funcționează simultan atât pompa cât și stratul. Perioada ciclului
va fi determinată de timpul de acumulare t ac și de înălțimea de acumulare.
, h
unde:
T – perioada ciclu
Q r – debitul teoretic de lichid pe care-l poate evacua
pompa
Timpul de funcționare al pompei va avea expresia:
t f=T- tac , h
AtIP
c acac
e H h
1
IPQHh
IPAtT
r
cac
ac
1ln) (42 2
ed D A
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 56 – c. Calculul debitului sondei:
,m3/z i
d. Calculul timpului total de funcționare:
În 24 ore număr ul de cicluri va fi:
e. Timpul total de funcționare în 24 ore va fi:
, h
f. Calculul energiei consumate
Pentru a putea efectua calculul ecuației care să arate avantajele metodei aplicate
trebuie calculată energia electrică consumată prin mărirea perioadei de funcționare a pompei,
aceasta se compară cu cea inițială.
Energia electrică consumată se calculează astfel:
tf nTP W , kWh
u nd e:
13. 1 31012, 0 HQ Pn , kW
nP este puterea nominală a motorului ;
Q – debitul de lichid extras în funcție de timpul de
Acumulare;
H – adâncimea de fixare a pompei.
III.3.1. Calculul instalați ei de pompaj intermitent pentru sonda 2209
cal cu lu l f r ecv en ț elo r p eri culo as e:
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
rfQTtQ
Tn24
f f tf tTt n T 24
LNnI76500
7650049,511 1545In
7650024,752 1545IIn
7650016.73 1545IIIn
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 57 –
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
– cal c ul ul fr ecv en ț elo r n ep er i cu lo ase:
1I I i nn n ,c d /mi n
1 49,51 24,75 3 n ,cd/ min
2 24,75 16,7 20, n ,cd/ min
3 16,17 12,37 14, n ,cd/ min
4 12,37 9,9 11, n ,cd/ min
5 9,9 8,25 9,03 n , cd /mi n
6 8,25 7,04 7,62 n , cd /mi n
P ro i ect ar ea regi mulu i d e f un cți on ar e se f ace con sid er ând
u r măto ar ea v ar i antă:
S=2 m; n = 7,6 cd/ min ; A p=15,55 c m2
7650012,374 1545IVn
765009,95 1545Vn
765008,256 1545VIn
765007,047 1545VIIn
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 58 – a . Di mens ion a rea g a rni tu ri i d e p ră jini d e po mpa re
222 7,6 6401 1 0,0751790 1790 3770ascS n rml ;
41036,5 9,81 15,55 10 1545 24428,52l am pP g F L , N;
54
11
1
12385 10 2,82 10 24428,521915,12( ) 2,42 9,81 (0,867 0,075)ap
p
p ascaplq g b m ,m;
54
21
2
2() 2385 10 (3,78 2,82) 10769,45( ) 3,22 9,81 (0,867 0,075)a p p
p
p ascfflq g b m ,m ;
pil lp1 + l p2 = 19 15 ,1 2+7 69 ,4 5 = 2 68 4, 5 ,m;
pil > L r edis tr ib ui r ea lu n gimil o r tr on so an elo r
2684,5 1545 1139,5p pil l L ,m;
'
111139,51 1915,12 1 1102,202684,5p
pp
pillll , m;
'
221139,51 769,45 1 442,832684,5p
pp
pillll ,m;
'
p pi piP l q 1102,20 2,42 9,81 442,83 3,22 9,81 40154,65 ,N;
S e m er ge cu d o uă tr o ns o an e de p r ăji ni d e p omp ar e cu u rm ăt o ar ele
car act er ist i ci:
d i am et ru l d p = 3/ 4 i n, s ecț iu nea f p = 2, 82· 10- 4 m2,
qp = 2, 42 ,k gf /m;
d i am et ru l d p = 7/ 8 i n, s ecț iu nea f p = 3, 7 8 · 10- 4 m2,
qp = 3, 22 , k gf/ m.
S e f ol os es c ț ev il e d e ex tr acț i e d e d i am et r u d =27 / 8 in p e o l un gim e
d e 1 54 5 m.
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 59 – b . Cu rsa reală a pi s tonu lui
'
11 4 4 424428,52 1102,20 442,83 15450,742,1 10 2,82 10 3,78 10 11,68 10pi l ti
pi til PlmE a a
22
10 102,65 2,651 ( ) 2 1 (1545 7,6) 0,74 1,3310 10rS S L n , m.
c. S arcinil e di n p răj ina lu st rui t ă
222 7,6 8261 1 0,0501790 1790 3770descS n rml
max ( ) 24428,52 40154,65 (0,867 0,050) 61250,3l p asc P P P b m , N;
min ( ) 40154,65 (0,867 0,078) 31682p desc P P b m , N;
d . C al cul ul d ebi tu lui real
1,330,93 0,93 0,572r
c u s u sS
S ;
41440 1440 15,55 10 2 7,6 0,57 19,4real pQ A S n ,m3/z i;
e. Sup raf a ța l ib eră a li chid ului
2 2 2 2 6139,7 73,025 10 0,01144ic e A D d , m2
f . C al culu l ni v elul ui de li ch id în mo men tu l p o rni r i i
,m;
pent r u t ac=0, 5 h
,m ;
AtIP
c aciaci
e H h
1
510164,5 0.04310 0,5
0,011295,14 1 5,81acihe
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 60 – g. Ca lculul peri oad ei ci clu lui și p erio ad ei d e f un cț i o na re
,h;
t i=T i+ tac ,h;
,h;
t fi= 0, 17 6 +0, 5 =0 ,6 76 ,h;
h. C al cul ul nu mă ru lui d e ci clu ri în t r -o zi
, cicl u ri/zi ;
, ci cl u ri/zi
S e al ege n I=35 , cicl ur i/zi
i . Cal cu lul ti mpu lui t o tal d e f un cți ona re
,h
,h
j. C al culu l d ebi tu lui so nd ei în t r -o zi
, ,m3/zi
k . C al cul ul en erg iei consu ma te
ni tfi i PT W ,kWh
3 1,130,1205 10 1,482ni iP Q L ,kW
1 1 1 7,455 1,482 9,274tf n W T P ,kW h
IPQHh
IPAtT
r
caci
aci i
1ln
Tn24
fi i tfi tn T1 50,011 5,810,5 ln 1 0,1764,7 10 10164 0.043295,1410164 0.043T
1
124 2434,950,176nT
1 1 1 6,5 0,176 6,25tf fT n t
11 4,7 6,25 3f Q q t
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 61 – P ent ru ti mpi i d e acu mul ar e ( 0, 5; 1, 5; 2, 5; 3, 5;4 ,5 . ) h r ezu lt at el e s e t r ec
î n tab el ul II I. 3 . 1 .
Tabelul III.3.1
act ach T ft n tfT Q W
h m h h ciclu/zi h m3/zi kWh
0,5 5.8129 0.1763 0.6763 35.488 6.256 3.0654 9.274
1,5 11.5113 0.3479 1.3479 17.8054 6.1946 3.0354 9.0929
2,5 22.5736 0.6778 2.6778 8.9627 6.0746 2.9766 8.744
3,5 33.2044 0.9907 3.9907 6.0139 5.9582 2.9195 8.4121
4,5 43.4206 1.2879 5.2879 4.5387 5.8452 2.8641 8.0961
III .3 .2 . Cal cu lul ins t al aț i ei d e po mp aj in termi t en t p entru s o nda 2 39 3
– cal cu lu l f r ecv en ț elo r p eri culo as e:
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n
,cd/ mi n LNnI76500
7650047,841 1599In
7650023,922 1599IIn
7650015,943 1599IIIn
7650011,964 1599IVn
765009,565 1599Vn
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 62 –
, cd/m in
– cal cul ul fr ecv en ț elo r n ep er i cu lo ase:
1I I i nn n ,c d /mi n
1 47,84 23,92 33, n , cd /mi n
2 23,92 15,94 19, n ,cd/ min
3 15,94 11,96 13 n ,cd/ min
4 11,96 9,56 10, n ,cd/ min
5 9,56 7,97 8,72 n , cd /mi n
P ro i ect ar ea regi mulu i d e f un cți on ar e se f ace con sid er ând
u r măto ar ea v ar i antă:
S =3 m; n = 8, 7 cd/ min ; A p= 11 ,3 4 ,c m2
a. D i men si ona rea ga rn it urii de p răj ini d e p o mpa re
223 8,7 10071 1 0,161790 1790 3770ascS n rml ;
41041 9,81 11,34 10 1599 18517,45l am pP g A L , N;
54
11
1
12385 10 2,82 10 18517,451999( ) 2,42 9,81 (0,867 0,16)ap
p
p ascaplq g b m ,m;
54
21
2
2() 2385 10 (3,78 2,82) 10705,7( ) 3,22 9,81 (0,867 0,16)a p p
p
p ascaalq g b m ,m;
765007,976 1599VIn
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 63 – 54
32
3
2() 2385 10 (4,91 3,78) 10643( ) 4,16 9,81 (0,867 0,16)ap
p
p ascaalq g b m , m;
pil lp1 + l p2+ l p 3 = 1 999 +70 5. 7 +6 43 = 33 47. 7 , m;
pil > L r edis tr ib ui r ea lu n gimil o r tr on so an elo r
3347,7 1599 1748,7p pil l L , m;
'
111748,71 1999 1 9553347,7p
pp
pillll , m;
'
221748,71 705,7 1 3373347,7p
pp
pillll , m;
'
331748,71 643 1 3083347,7p
pp
pillll
'
p pi piP l q 955 2,42 9,81 337 3,22 9,81 308 4,16 9,81 45886,47
,N;
S e m er ge cu t r ei tr o ns o an e de p r ăji ni d e po mp ar e cu urm ăt o ar el e
car act er ist i ci:
d i am et ru l d p = 3/ 4 i n, s ecț iu nea ap = 2, 82· 10- 4 m2,
qp = 2, 42 k gf /m;
d i am et ru l d p = 7/ 8 i n, s ecț iu nea ap = 3, 78· 10- 4 m2,
qp = 3, 22 k gf /m .
d i am et ru l d p = 1 in, s ecț iu n ea ap = 4 ,91 · 10- 4 m2,
qp = 4, 16 k gf /m .
S e f ol os es c ț ev il e d e ex tr acț i e de d i am et r u d =27 / 8 in p e o l un gim e
d e 1 59 9 m
b. Cu rs a reală a pi s tonu lui
'
11 4 4 4 418517,45 955 337 308 15990,6052,1 10 2,42 10 3,78 10 4,91 10 11,68 10pi l ti
pi til PlmE f f
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 64 – 22
10 102,65 2,651 ( ) 3 1 (1599 8,7) 0,602 2,510 10rS S L n , m;
c. S arcinil e di n p r ăj ina lu st rui t ă
223 8,7 10071 1 0,0921790 1790 3770descS n rml
max ( ) 18517,45 45886,47 (0,867 0,16) 65642,85l p asc P P P b m N;
min ( ) 45886,47 (0,867 0,092) 35562p desc P P b m ,N
d . C al cul ul d ebi tu lui real
2,50,93 0,93 0,723r
c u s u sS
S ;
41440 1440 11,34 10 3 8,7 0,72 30,68real pQ A S n ,m3/z i
e. Sup raf a ț a lib eră a l ichidul ui
2 2 2 2 6139,7 73,025 10 0,01144ic e A D d ,m2
f . C al culu l ni v elul ui de li ch id în mo men tu l p o rni r i i
,m;
pent r u t ac=0, 5 h
,m ;
g. Ca lculul p eri oad ei ci clu lui ș i p eri oa dei d e f un cți o na r e
,h;
AtIP
c aciaci
e H h
1
IPQHh
IPAtT
r
caci
aci i
1ln510208,7 0.04310 0,5
0,011195,91 1 3,875acihe
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 65 – t fi=T i+ tac , h;
,h;
t fi=0 .0 48 7 +0 .5 =0, 54 8 7 , h;
h. C al cul ul nu mă ru lui d e ci clu ri în t r -o zi
, ci cl u ri/zi ;
, ci cl u ri/zi ;
S e al ege n I=4 4 , cicl ur i/zi ;
i . Cal cu lul ti mpu lui t o tal d e f un cți ona re
,h;
,h ;
j. C al culu l d ebi tu lui so nd ei în t r -o zi
,m3/zi;
k . C al cul ul en erg iei consu ma te
ni tfi i PT W ,kWh ;
3 1,130,1205 10 1,0273ni iP Q L , kW
1 1 1 2,12 1,0273 2,18tf n W T P , kWh;
P ent r u tim pi i d e acu mul ar e (0 ,5 ;1 ,5; 2, 5; 3, 5;4 ,5 . )h r ezu lt at el e s e t r ec
î n tab el ul II I. 3 . 2 .
Tabelul III.3.2 Tn24
fi i tfi tn T1 50,011 3,8750,5 ln 1 0,04870,96 10 10208,8 0,0043195,9110208,8 0,0043T
1
124 2443,7420,0487nT
1 1 1 44 0,548 2,12tf fT n t
11 0,96 2,12 2,043f Q q t
Proiect de Diplomă III.Pompaj Intermitent
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 66 – act ach T ft n tfT Q W
h m h h ciclu/zi h m3/zi kWh
0,5 3.8751 0.0487 0.5487 43.7427 2.1287 2.0435 2.1869
1,5 7.6735 0.0963 1.0963 21.8924 2.1076 2.0233 2.1439
2,5 15.0465 0.1884 2.1884 10.9668 2.0664 1.9838 2.0609
3,5 22.1307 0.2767 3.2767 7.3245 2.0264 1.9453 1.9817
4,5 28.9374 0.3611 4.3611 5.5032 1.9874 1.9071 1.9062
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 67 – IV
POMPAJUL ELICOIDAL
–
IV.1. GeneralităĠi
Principiul de funcĠionare al pompelor elicoidale a fost prezentat pentru prima dată în
anul 1935 de către Rene Moineau care, în teza de doctorat susĠinută la Universitatea din
Paris, descria invenĠia sa numită “un nou sistem de pompare”.
EnunĠat pe scurt, principiul lui Moineau constă în formarea unor cavităĠi prin
introducerea unui rotor a cărui arie exterioară este o suprafaĠă elicoidală simplă, în interiorul
unui stator a cărui arie interioară este o suprafaĠă elicoidală dublă. Când rotorul se rotește,
cavităĠile se deplasează de la un capăt (aspiraĠie) la celălalt (refulare) conducând astfel la o
curgere continuă.
În FranĠa pompele elicoidale se confecĠionează încă din anul 1936 de către firma
EMIP (RODEMIP) și sunt cunoscute sub numele de pompe tip Moineau. Tot din anul 1936
sunt confecĠionate și în SUA de către firma ROBBINS MEYERS sub denumirea de pompe
MOYNO.
Pompele elicoidale au fost și sunt folosite în diferite domenii de activitate, la
vehicularea fluide lor cu vâscozitate ridicată.
Varianta constructivă de pompă elicoidală submersibilă folosită la extracĠia ĠiĠeiului
din sonde a fost confecĠionată la câĠiva ani după 1936, iar în timp au fost testate diferite
metode de acĠionare a rotorului pompei. O încercare de acĠionare a rotorului cu ajutorul unui
motor de pompă electrocentrifugală submersibilă cu turaĠie mare a avut loc în anul 1966 și s –
a considerat nereușită deoarece a condus la avarierea statorului. Cu același rezultat negativ s-
a soldat și testarea în anul 1973 a unei pompe elicoidale introdusă la adâncime mare, în
vederea extragerii unor ĠiĠeiuri cu vâscozitate mică, ceea ce a sugerat, în anul 1977,
posibilitatea experimentării acestor pompe la extracĠia ĠiĠeiurilor vâscoase.
În anul 1979 s-a trecu t la sistemul actual de acĠionare al rotorului, prin rotirea
prăjinilor de pompare, prima pompă de acest tip fiind experimentată în sondă de către firma
HIGHLAND/COROD din Canada.
ÎmbunătăĠirile aduse acestui sistem de extracĠie au făcut ca acesta să devină, în scurt timp, o
alternativă viabilă faĠă de sistemele tradiĠionale de extracĠie a ĠiĠeiului.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 68 – Utilizarea pompelor elicoidale în extracĠia ĠiĠeiului prezintă următoarele avantaje:
necesită investiĠii mici;
sunt economice la instalare. Datorită compactităĠii instalaĠiei costurile de instalare
sunt reduse, se elimină fundaĠia necesară unităĠilor de pompare cu balansier,
asamblarea instalaĠiei făcându -se direct pe flanșa capului de pompare;
instalarea este mai rapidă și mult mai convenabilă decât la unităĠile de pompare cu
balansier;
siguranĠă în funcĠionare. Prin construcĠia sa, instalaĠia are toate părĠile în mișcare
protejate, neexistând pericolul accidentărilor;
randamentul mare. ConstrucĠia simplă a pompei elicoidale produce o frecare mică
în cuplul rotor – stator, ducând la un randament mecanic ridicat. Un cuplu rotor –
stator corect ales conduce la un „slipaj” mic al lichidului, respectiv la un
randament volumic mare;
pompele elicoidale necesită energie numai pentru ridicarea (liftare) fluidului, nu și
a prăjinilor de pompare;
durata mare de funcĠionare. Sistemul de pompare și construcĠia instalaĠiei asigură
o durată mare de funcĠionare, ajungându -se la o durată de funcĠionare continuă de
doi – trei ani;
nu există pericolul blocării cu gaze. Nu au supape care să se blocheze cu gaze;
deoarece nu se blochează cu gaze, pompele elicoidale sunt ideale pentru
eliminarea apei din sondele de extracĠie a gazelor naturale;
întreĠinerea simplă. ÎntreĠinerea instalaĠiei în exploatare este simplă, nefiind
necesare procedee complicate sau scule și dispozitive speciale;
perioadă mare de timp între intervenĠii;
funcĠionare fără zgomot. Datorită faptului că pompa debitează continuu, sarcina în
instalaĠia de suprafaĠă este constantă și prin construcĠia sa, cu redu ctor conic,
nivelul de zgomot este redus;
sunt eliminate ruperile prăjinilor de pompare cauzate de greutatea lichidului;
tipul de elastomer din care este confecĠionat statorul poate fi ales la cerere, astfel
încât aceasta să fie compatibil cu fluidele produse de sondă;
debitul de acĠionare facilitează schimbarea vitezei de rotaĠie în funcĠie de variaĠia
debitului produs de sondă (astfel viteza de rotaĠie poate fi aleasă de așa natură,
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 69 – încât debitul pompei să fie egal cu debitul maxim pe care poate să -l prod ucă
stratul și care corespunde corelaĠiei de funcĠionare strat – pompă);
debitează continuu și constant, evitând astfel pulsaĠiile în curgere. Datorită acestui
fapt se reduce posibilitatea depunerii parafinei și a solidelor;
vehiculează fluidele cu vâscozităĠi ridicate;
cheltuieli mici pentru întreĠinere;
consum redus de energie electrică;
uzura mai mică a prăjinilor de pompare și a Ġevilor de extracĠie. Prăjinile de
extracĠie sunt supuse la o solicitare constantă, în comparaĠie cu pompajul clasic,
unde sun t supuse la solicitări variabile;
pot fi utilizate cu succes la sondele care produc cu debite mici în locul pompajului
intermitent. Se asigură astfel o funcĠionare continuă a sondei și un debit mai mare
în cazul pompajului intermitent;
sunt ideale pentru e xploatările din zonele urbane, echipamentul de suprafaĠă având
dimensiuni mult mai reduse decât cel utilizat în pompajul clasic.
Pe lângă avantajele prezentate mai sus, pompele elicoidale prezintă și câteva
dezavantaje cum ar fi:
analiza și controlul funcĠionării pompei pot fi făcute numai pe baza datelor de
producĠie și a nivelului de lichid din spaĠiul inelar (dinamometrele și diagramele
de pompare nu pot fi utilizate);
trebuie evitată oprirea când vâscozitatea fluidului este mare și aceasta conĠine un
procent mare de nisip;
prăjinile de pompare sunt solicitate atât la tracĠiune cât și la torsiune.
IV.2. InstalaĠia de pompare cu pompe elicoidale
O instalaĠie de pompare, cum este cea prezentată în fig. 3.1, cuprinde echipamentul de
fund și echipamentul de suprafaĠă.
Echipamentul de fund se compune din pompa elicoidală submersibilă, Ġevile de
extracĠie și prăjinile de pompare.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 70 – Echipamentul de suprafaĠă cuprinde sistemul de acĠionare al prăjinilor de pompare,
respectiv al rotorului pompei, cuplajul dintre sistemul de acĠionare și capul de antrenare,
capul de antrenare și sistemul de susĠinere al întregului echipament de fund.
IV.2.1. Echipamentul de fund al sondelor echipate c u
pompe elicoidale
Pompa elicoidală este cunoscută în literatura d e specialitate sub diferite denumiri ca:
Moineau, Moyno, cu șurub, cu cavităĠi progresive sau econolift.
Elementele principale ale pompei sunt rotorul și statorul.
Rotorul este confecĠionat din materiale rezistente la coroziune, cum ar fi oĠelul înalt
aliat cromat, sau oĠel inoxidabil pentru a avea o bună comportare în cazul vehiculării unor
fluide abrazive. Pe întreaga lungime a rotorului sunt practicate canale elicoidale (“filet”
exterior cu unul sau mai multe începuturi). Când este practicat un singur canal elicoidal,
rotorul este o elice simplă (suprafaĠa exterioară a rotorului este o suprafaĠă elicoidală simplă)
cu secĠiunea transversală circulară și are un singur început. Atunci când sunt practicate două
canale elicoidale rotorul este o elice dublă (aria exterioară a rotorului este o suprafaĠă
elicoidală dublă) cu secĠiunea transversală formată din doi lobi și are două începuturi.
Lungimea rotorului este mai mare decât cea a statorului și poate ajunge până la 6 m.
Rotorul se introduce și se fixează în stator cu ajutorul prăjinilor de pompare.
Statorul este confecĠionat din cauciuc nitrilic sau dintr -un elastomer rezistent la
abraziune și coroziune, turnat în interiorul unei Ġevi de oĠel cu perete gros. ğeava de oĠel
poate fi tratată prin nitrurare atunci când condiĠiile din sondă impun acest lucru.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 71 –
Elastomerul cu care este căptușit statorul este format de regulă dintr -o singură bucată.
În interior, pe întreaga lungime a statorului sunt practicate canale elicoidale (“filet” interior
cu două sau mai multe începuturi).
Deci, condiĠia obligatorie este ca statorul să aibă un canal în plus faĠă de rotor.
Fig. 4.1. Schema instalației de pompare cu pompe elicoidale .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 72 –
La partea inferioară statorul este prevăzut cu un opritor care are rolul de a poziĠiona
rotorul în stator și de a nu permite căderea rotorului sub pompa în cazul unei defecĠiuni. De
asemenea, cu ajutorul lui se stabilește fereastra pompei.
Statorul se introduce în sondă cu Ġevile de extracĠie.
Marea majoritate a firmelor construiesc pompe elicoidale la care rotorul este p revăzut
cu un singur canal elicoidal, deci cu un singur început, iar statorul este prevăzut cu două
canale elicoidale, deci cu două începuturi. La aceste pompe lungimea pasului statorului este
dublă faĠă de lungimea pasului rotorului (fig. 3.2 și fig. 3.3) .
În figura 3.2 este prezentată geometria unui angrenaj elicoidal, o secĠiune prin
angrenajul elicoidal, precum și elementele caracteristice. Datorită configuraĠiei geometrice a
elementelor pompei, principiul de funcĠionare al pompei este relativ simplu.
Astfel, când rotorul este introdus în interiorul statorului, în pompă se formează o serie
de cavităĠi identice, separate și etanșe.
Atunci când rotorul se rotește în interiorul statorului, aceste cavităĠi se deplasează de
la partea inferioară spre partea superioară a pompei (de la aspiraĠie la refulare), transportând
fluidul produs de strat prin pompă și de aici mai departe în sus prin Ġevi, realizând astfel
acĠiunea de pompare
.
Fig. 4.2 . Secțiune prin pompa elicoidală
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 73 –
a. Principiul de funcĠionare al pompelor elicoidale
Datorită configuraĠiei geometrice a elementelor pompei, principiul de funcĠionare al
pompei este relativ simplu. Astfel, când rotorul este introdu s în interiorul statorului, în pompă
se formează o serie de cavităĠi identice, separate și etanșe. Atunci când rotorul se rotește în
interiorul statorului, aceste cavităĠi se deplasează de la partea inferioară spre partea superioară
a pompei (de la aspiraĠie la refulare), transportând fluidul produs de strat prin pompă și de
aici mai departe în sus prin Ġevi, realizând astfel acĠiunea de pompare (fig. 3.4).
Fig. 4.3. Secțiune spațială prin pompa elicoidală .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 74 –
Lungimea minimă necesară unei pompe pentru ca aceasta să realizeze acĠiun ea de
pompare este egală cu lungimea unui pas. În acest caz, pompa este cu un singur etaj (treaptă),
fiecare pas suplimentar constituind un nou etaj.
O rotaĠie completă a rotorului creează două cavităĠi cu fluid. Când o cavitaĠie se
deschide, simultan cavi tatea opusă se închide. Aria secĠiunii transversale a acestor două
cavităĠi alăturate este dată de relaĠia:
ed4A
în care:
d – reprezintă diametrul rotorului;
Fig. 4.4. Deplasarea cavităților .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 75 – e – excentricitatea sau distanĠa dintre axa rotorului și axa statorului, respectiv distanĠa
dintre axa rotorului și centrul secĠiunii circulare prin pompă.
În figura 4.5 este prezentată aria de curgere în funcĠie de poziĠia rotorului într -o
secĠiune a pompei. Se observă și din figură că aria de curgere este constantă, de a ici rezultâ nd
o curgere nepulsatorie, debitul fiind constant.
Cilindreea pompei, V, este egală cu:
ped4pAV
unde:
p – reprezintă pasul statorului.
La o înălĠime de pompare zero (presiune zero) debitul Q este direct proporĠional cu
cilindre ea și cu viteza de rotaĠie n, a rotorului:
ped4nVQ
Pentru a crea presiune de ridicare, trebuie să existe o presiune diferenĠială între
cavităĠile succesive. Pentru a realiza acest lucru este necesară o etanșare cu strângere între
rotor și stator. Aceasta este obĠinută prin executarea diametrului rotorului puĠin mai mare
decât diametrul minim al statorului. Presiunea diferenĠială se însumează de la o cavitate la
alta, astfel încât înălĠimea de pompare este proporĠională cu numărul de cavităĠi , respectiv cu
numărul de etaje. Pentru a se evita o uzură excesivă a elastomerului, se recomandă ca
presiunea diferenĠială să nu depășească 7 bar/etaj.
O pompă cu mai multe etaje realizează presiuni mai mari, respectiv adâncimi mari de
pompare și debite mici, în timp ce o pompă de același diametru și de aceiași lungime cu cea
iniĠială, dar cu un număr mai mic de etaje (lungimea pasului mai mare), realizează presiuni
mici, respectiv adâncimi mici de pompare și debite mari.
Fig. 4.5. Aria de curgere în funcție de poziția rotorului .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 76 – Pompa elicoidală fiind o pompă volumică, presiunea este independentă de viteză,
presiuni mari putând fi generate chiar la viteze mici.
Odată cu creșterea presiunii apar pierderi volumice proporĠionale cu presiunea, iar
debitul se reduce corespunzător diagramelor de funcĠionare prezentate de către firmele
constructoare, în funcĠie de adâncimea de fixare a pompei.
Pierderile volumice depind de:
presiunea creată de pompă (presiunea diferenĠială dintre cavităĠi);
numărul de etaje;
gradul de comprimare al statorului datorită introducerii rotorului și lucrului
acestuia;
vâscozitatea fluidelor vehiculate;
temperatura la nivelul pompei.
b. Simbolizarea pompelor elicoidale
Simbolizarea pompelor elicoidale diferă de la firmă la firmă, fiecare firmă având propria
simbolizare.
Pentru exemplificare, în continuare se vor prezenta simbolizările pompelor elicoidale
produse de firmele Robbins Myers și Emip .
Pompele elicoidale produse de firma Robbins Myers sunt simbolizate astfel:
40 – N – 025
cu următoarele semnificaĠii:
40 – înălĠimea maximă (recomandată) de pompare x 100 feet,
( 40 100 4000 feet);
N – debit normal. Pot fi și cu debit micșorat, notate cu L , sau cu debit mărit, notate
cu H;
025 – debitul, în barill pe zi, la o turaĠie de 100 rot/min și o presiune de lucru egală cu
presiu nea atmosferică, fără pierderi volumice.
( v1)
Pompele elicoidale produse de firma Emip sunt simbolizate astfel:
120 TP 2000
cu următoarele semnificaĠii:
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 77 – 120 – debitul, în m3/zi, la o turaĠie de 500 rot/min și o presiune de lucru egală cu
presiunea atmosferică;
2000 – înălĠimea de pompare, în metri.
c. PerformanĠele pompelor elicoidale
PerformanĠele pompelor elicoidale sunt următoarele:
debitul poate varia de la 0,3 la 900 m3/zi;
înălĠimea maximă de pompare este 3 000 m;
temperatura de lucru este în domeniul 60 – 120°C, în cazul fluidelor curate (fără
impurităĠi solide), respectiv de 40 – 90°C, în cazul fluidelor cu impurităĠi solide;
raĠia apă – ĠiĠei poate ajunge până la 90 – 98%;
procentul de H 2S trebuie să fie cuprins între 8 – 20%, în fază gazoasă, respectiv 1
000 ppm în apă;
densitatea fluidelor vehiculate cuprinsă între 815 și 1030 kg/m3;
vâscozitatea fluidelor vehiculate poate fi de maximum 20 Ns/m2, la 40°C (20
000 cP, la 40°C);
Factorii care limitează performanĠel e pompei sunt:
lungimea maximă a pompei din motive de execuĠie, atât pentru rotor, cât și pentru
stator (până la 6 m);
turaĠia maximă este limitată, datorită solicitărilor care apar în prăjinile de pompare
(maxim 500 rot/min);
calitatea elastomerului din c are este confecĠionat statorul pompei.
d. Prăjinile de pompare
Prăjinile de pompare au rolul de a transmite mișcarea de rotaĠie de la capul de
antrenare la rotorul pompei. De asemenea, cu ajutorul lor se introduce și se fixează rotorul în
stator.
În tab elul 1 sunt prezentate dimensiunile și caracteristicile principale ale prăjinilor de
pompare (fig. 3.6,a) și ale mufelor de prăjini (fig. 3.6,b) utilizate la pompajul elicoidal.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 78 –
Garnitura de prăjini de pompare poate fi alcătuită din prăjini cu același diametru
(garnitură unică) sau din tronsoane de prăjini cu diametru diferit (garnitură combinată).
În România, prăjinile de pompare se execută din trei tipuri de oĠeluri, ceea ce satisface
cele mai diferite condiĠii de exploatare la sondele în pompa j. Acestea sunt fabricate în
concordanĠă cu API Spec.11B.
Prăjinile de pompare C – 70 (API Grad C) executate din oĠel carbon -mangan sunt
recomandate pentru sarcini medii, la sonde cu mediu necoroziv sau slab coroziv salin. Sunt
confecĠionate din oĠel 35M16 .
Prăjinile de pompe K -65 (API Grad K) executate din oĠel aliat nichel -molibden sunt
recomandate pentru sarcini medii, la sonde cu mediu coroziv de CO 2 și H 2O. Sunt
confecĠionate din oĠel 20MoN 35 sau 20MoN18.
Prăjinile de pompare D -84 (API Grad D) executa te din oĠel aliat crom -molibden sunt
recomandate pentru sarcini mari și foarte mari, în mediu necoroziv sau slab coroziv salin.
Sunt confecĠionate din oĠel 41 MoC 11.
În cazul pompajului cu pompe elicoidale, prăjinile de pompare nu sunt supuse la
solicitări variabile ca în cazul pompajului clasic. Astfel, dacă la pompajul clasic sarcinile din
garnitura de prăjini de pompare variază între un maxim și un minim în timpul unui ciclu de
pompare, la pompajul cu pompe elicoidale sarcina totală odată preluată rămân e relativ
constantă în timpul funcĠionării pompei.
Sarcinile care acĠionează asupra prăjinilor de pompare în cazul pompajului cu pompe
elicoidale sunt date de: greutatea proprie a garniturii de prăjini scufundată în lichid, greutatea
coloanei de lichid car e acĠionează pe secĠiunea transversală a rotorului pompei, momentul de
torsiune necesar a fi transmis la pompă și momentul de încovoiere (după pierderea
stabilităĠii). Rezultă că, în cazul pompajului cu pompe elicoidale, prăjinile de pompare sunt
supuse la întindere, torsiune și încovoiere, deci la o solicitare compusă. Întinderea rigidizează Fig. 4.6. Prăjină de pompare : a – capul prăjinii , b – mufă .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 79 – garnitura de prăjini mărind turaĠia la care apare pierderea stabilităĠii, în timp ce torsiunea are
un efect contrar.
e. Solicitările garniturii de prăjini de pompare
Principalele solicitări ale garniturii de prăjini de pompare sunt: solicitarea la tracĠiune
și solicitarea la torsiune (pentru transmiterea momentului de torsiune necesar rotirii
rotorului).
Solicitarea la tracĠiune are loc sub acĠiunea greutăĠii proprii a garniturii de prăjini de
pompare scufundată în lichid și a greutăĠii coloanei de lichid din Ġevile de extracĠie.
Efortul unitar de tracĠiune are valoare maximă la partea superioară a garniturii de
prăjini de pompare și este dat de relaĠia:
pp l
taPbPσ
în care:
Pl – greutatea coloanei de lichid din Ġevile de extracĠie;
Pl=(A t – a p)Hpρ
At,ap – aria secĠiunii interioare a feĠelor de extracĠie respectiv a prăjinilor de pompare;
Hp – lungimea garniturii de prăjini de pompare;
b – factor de plutire (flotabilitate):
ollb
ρl, ρo – densitatea lichidului pompat, respectiv a oĠelului;
Pp – greutatea prăjinilor în aer (P P= q pHp).
Solicitarea la torsiune. Transmisia momentului de torsiune necesar rotirii rotorului
conduce la dezvoltarea tensiunilor tangenĠiale pe toată lungimea garniturii de prăjini de
pompare. Valoarea medie a momentului de torsiune se determină cu relaĠia:
Mt = 9550 N/n
în care:
N este puterea, kW;
n este viteza de rotaĠie, rot/min.
Tensiunea tangenĠială (efortul unitar tangenĠial) se determină cu relaĠia:
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 80 – tt
p = M
Wt
în care:
WP este modulul de rezistenĠă polar, și este dat de relaĠia:
16d = W3
p
p
unde:
dp este diametrul prăjinilor de pompare.
Cele două solicitări, la tracĠiune și la torsiune, dau naștere la o solicitare compusă.
Pentru determinarea efortului unitar echivalent solicitării compuse ech, se adoptă una din
teoriile de rezistenĠă:
Conform teoriei I de rezistență :
ech t t2
t2 = 1
2 + + 4
iar conform teoriei II de rezistență :
ech t t2
t2 = 0,35 + 0,65 + 4
RelaĠiile de mai sus reprezintă condiĠia de verificare a rezistenĠei garniturii de prăjini
de pompare.
Se pune condiĠia :
ech a
în care:
a este efortul unitar admisibil
a = c/cs
iar c s coeficientul de siguranĠă (c s = 1,5).
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 81 – f. ğevile de extracĠie
ğevile de extracĠie au rolul de a susĠine statorul pompei elicoidale și de a asigura
ascensiunea fluidelor produse de strat și pompate de pompă la suprafaĠă.
Alegerea diametrului Ġevilor de extracĠie se face în funcĠie de dimensiunea pompei (filetul
mufă al statorului) care urmează să fie introdusă în sondă.
Spre deosebire de sondele în erupĠie naturală și erupĠie artificială, la sondele în
pompaj cu pompe elicoidale Ġevile de extracĠie sunt supuse la solicitări mult mai mari,
deoarece pe lângă greutatea lor proprie și a echipamentului de fund mai intervine greutatea
lichidului din interiorul Ġevilor, iar în cazuri accidentale de rupere a prăjinilor de pompare și
greutatea acestora. Pe de altă parte, în timpul funcĠionării pompei datorită mișcării de rotaĠie a
rotorului în stator, Ġevilor de extracĠie le este transmis prin intermediul statorului, un moment
de torsiune care conduce la apariĠia unor eforturi suplimentare în acestea.
Pentru a limita valoarea momentului de torsiune, sub statorul pompei se montează o
ancoră antirotativă (fig.3.7) sau un packer. Ancora pe lângă că limitează torsionarea Ġe vilor
evită autodeșurubarea pompei și/sau a garniturii de Ġevi de extracĠie în momentul opririi
pompei datorită momentului reactiv. De asemenea, ancora contribuie la centrarea și fixarea
pompei și/sau a porĠiunii inferioare a garniturii de Ġevi de extracĠie în coloana de exploatare a
sondei. Ancorele folosite sunt de tip mecanic.
Ancora prezentată în figura 3.7 este proiectată de către I.P.C.U.P. Ploiești și I.C.P.T.
Câmpina și este produsă de UPETROM S.A. Ploiești. Aceasta este o ancoră de tip mecanic,
armarea și fixarea ei realizându -se cu ajutorul arcurilor lamelare și a celor două blocuri care
se fixează în coloana de exploatare a sondei.
Un model simplu de ancoră mecanică este cel produs de firma DYNAMIC OIL
TOOLS (fig. 3.8).Această ancoră utilizează blocuri de ancore cu forma efilată ca re se fixează
în coloană atunci când ancora este rotită la dreapta, rotire generată de pompă. În momentul
opririi pompei (rotaĠiei), ancora se dezarmează, blocurile de ancorare desprinzându -se de pe
coloană.
În România, pentru ancorarea Ġevilor de extracĠie s -au folosit cu succes packerele
mecanice tip POSI-TEST.
Uzura Ġevilor de extracĠie este accentuată și de frecările ex istente în punctele de
contact ale Ġevilor cu coloana de exploatare sau cu garnitura de prăjini de pompare. O altă
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 82 –
cauză care contribuie în mod substanĠial la creșterea uzurii, respectiv la micșorarea rezistenĠei
materialului, este mediul coroziv și abraziv în care lucrează.
Datorită cauzelor enumerate mai sus, la sondele în pompaj cu pompe elicoidale se
folosesc, de regulă, Ġevile de extracĠie cu capete îngroșate (upset, ramfors) la care rezistenĠa în
zona filetată se apropie de rezistenĠa corpului
Fig. 4.7. Ancoră antirotativă .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 83 –
IV.2.2. Echipamentul de suprafaĠă al sondelor echip ate
cu pompe elicoidale
Sistemul de acĠionare asigură mișcarea de rotaĠie a prăjinilor de pompare respectiv a
rotorului pompei elicoidal e. În majoritatea cazurilor, în cadrul sistemului de acĠionare se
utilizează motoare electrice, dar pot fi utilizate și motoare termice sau hidraulice.
Transmiterea mișcării de rotaĠie se poate face cu viteză fixă sau cu viteză variabilă
astfel că sistemele de acĠionare sunt cu viteză fixă sau variabilă.
Sistemele de acĠionare cu viteză fixă sunt rigide dar permit, totuși, schimbarea vitezei
de rotaĠie în trepte de la 1 la 6 în funcĠie de diametrul roĠilor de antrenare.
În cadrul sistemelor de acĠionare cu viteză fixă se disting următoarele variante
constructive:
a) cu motor electric, roĠi pentru curele și curele de transmisie.
Schimbarea vitezei de rota Ġie se realizează prin schimbarea diametrului roĠii de
antrenare sau prin înlocuirea motorului electric cu un alt motor cu turaĠie diferită faĠă de a
celui existent.
b) cu motor electric, reductor de turaĠie, roĠi pentru curele și curele de transmisie. În
acest caz, schimbarea vitezei de rotaĠie se realizează prin schimbarea diametrului roĠii de
antrenare, prin înlocuirea motorului electric cu un alt motor cu turaĠie diferită faĠă de a celui
existent sau prin schimbarea raportului de reducere al reductorulu i;
c) cu motor electric și reductor de turaĠie. Schimbarea vitezei de rotaĠie se realizeaz ă
prin înlocuirea motorului electric sau prin schimbarea raportului de reducere a reductorului.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 84 –
Transmisia prin curele asigură pornirea elastică a motorului e lectric, protejându-l la
suprasarcină.
Motoarele electrice au turaĠii de 750, 1000 și 1500 rot/min.
Sistemul de acĠionare cu viteză fixă și transmisie prin curele întrucât asigură o viteză
constantă de rotaĠie este indicat să se utilizeze la sondele care au un regim stabil al
parametrilor de funcĠionare și la sondele cu un aflux mare de apă.
Sistemul de acĠionare cu viteză variabilă permite realizarea unui domeniu larg de
viteze de rotaĠie, fie prin modificarea frecvenĠei în cazul utilizării motoarelor ele ctrice, fie
printr- un dispozitiv de control al turaĠiei în cazul utilizării motoarelor hidraulice. În primul
caz sistemul de acĠionare poate fi cu variator mecanic de turaĠie și cu variator electronic de
turaĠie sau convertizor de frecvenĠă.
Sistemul cu va riator mecanic de turaĠie este cel mai răspândit și se caracterizează prin
variaĠii de turaĠie de la 1 la 6, de la 1 la 4 sau de la 1 la 3, realizând între 50 și 300 rot/min.
Acest domeniu larg de valori dă posibilitatea adaptării la condiĠiile variabile a le sondei.
Fig. 4.9. Sisteme de acționare a prăjinilor de pompare .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 85 – Sistemul cu variator electronic oferă posibilitatea realizării unui domeniu de viteze de
la câteva rot/min până la numărul maxim de rot/min. De altfel se recomandă pornirea
instalaĠiei de pompare la o viteză de rotaĠie mică și apoi creșterea treptată a acesteia până la o
viteză de rotaĠie necesară, în special în cazul extracĠiei unor fluide cu vâscozitate mare sau
abrazive.
În cazul sistemului de acĠionare cu motoare hidraulice mișcarea este transmisă la
reductorul de turaĠie de către un motor hi draulic. Acesta este dispus într- o schemă de
acĠionare care conĠine o pompă hidraulică, un rezervor, un filtru, un dispozitiv de control al
turaĠiei, ventile, manometre etc. Sistemul este prevăzut cu o valvă acĠionată termostatic care
permite pornirea pe v reme rece fără să fie nevoie de încălzirea întregului sistem. Sistemul de
acĠionare hidraulic este preferat a se folosi în cazul extracĠiei unor fluide cu vâscozitate mare,
a unor fluide cu un conĠinut mare de nisip și în special în cazul extracĠiei ĠiĠeiu rilor grele.
Utilizarea sistemului de acĠionare hidraulic prezintă următoarele avantaje: randamente
mai mari, viteze variabile, protecĠie la rupere a prăjinilor de pompare și la momentul de
întoarcere.
a. Capul de antrenare
Echipamentul de suprafaĠă mai cuprinde: capul de antrenare, cuplajul dintre sistemul
de acĠionare și capul de antrenare (fig. 3.10) și capul de pompare.
Capul de antrenare are rolul de :
transmitere a mișcării de rotaĠie de la sistemul de antrenare la prăjinile de
pompare, respectiv l a rotorul pompei, prin intermediul prăjinii lustruite;
preluare a forĠei axiale de la prăjinile de pompare (forĠă dată de greutatea prăjinilor ,
greutatea lichidului și greutatea rotorului).
Prăjina lustruită face legătura între arborele de ieșire al reductorului și garnitura de
prăjini de pompare, trecând prin cutia de etanșare. De asemenea, permite manevrarea pe
verticală a echipamentului de fund.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 86 –
Din cele prezentate mai sus rezultă că dimensiunile de gabarit ale echipamentului de
suprafaĠă în cazul folosirii sistemului de pompare cu pompe elicoidale sunt mult mai mici faĠă
de dimensiunile de gabarit ale echipamentului de suprafaĠă în cazul pompajului clasic. De
asemenea, unitatea de suprafaĠă nu necesită o echilibrare ca în cazul unităĠilor cu b alansier,
unde de altfel o echilibrare perfectă nu se poate realiza.
Costurile de exploatare vor fi mai mici în cazul folosirii sistemului de pompare cu
pompe elicoidale,deoarece funcĠionarea la viteze mari permite utilizarea unor angrenaje ma i
mici pentru aceiași sarcină utilă, ceea ce conduce la forĠe de inerĠie mai mici și deci la
pierderi de energie reduse.
În figura 4.11. sunt prezentate capetele de antrenare fabricate de firma Robbins –
Myers și caracteristicile acestora.
Prăjina lustruită face legătura între arborele de ieșire al reductorului și garnitura de
prăjini de pompare, trecând prin cutia de etanșare. De asemenea, permite manevrarea pe
verticală a echipamentului de fund.
Din cele prezentate mai sus rezultă că dimensiunile de gabari t ale echipamentului de
suprafaĠă în cazul folosirii sistemului de pompare cu pompe elicoidale sunt mult mai mici fa ță
de dimensiunile de gabarit ale echipamentului de suprafaĠă în cazul pompajului clasic. De
Sistem de
acĠionare
Cuplaj
Cap rotitor de antrenare
Linia de amestec
Flanșa cap –
coloană Fig. 4.10. Cap de antrenare .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 87 –
asemenea, unitatea de suprafaĠă nu necesită o echilibrare ca în cazul unităĠilor cu ba lansier,
unde de altfel o echilibrare perfectă nu se poate realiza.
Costurile de exploatare vor fi mai mici în cazul folosirii sistemului de pompare cu
pompe elicoidale,deoarece funcĠionarea la viteze mari permite uti lizarea unor angrenaje mai
mici pentru aceiași sarcină utilă, ceea ce conduce la for țe de inerĠie mai mici și deci la
pierderi de energie reduse.
Aspectele prezentate mai sus precum și avantajele utilizării pompelor elicoidale fac ca
acest sistem de extrac Ġie să cunoască o dezvoltare din ce în ce mai mare.
Fig. 4.11. Capete de antrenare tip Robbins-Myers .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 88 – IV.3. Avantajele și dezavantajele utilizării pompelor
elicoidale. Domenii de aplicabilitate
Utilizarea pompelor elicoidale în extracĠia ĠiĠeiului prezintă următoarele avantaje:
necesită investiĠii mici;
sunt economice la instalare (datorită compactităĠii instalaĠiei costurile de instalare
sunt reduse, se elimină fundaĠia necesară unităĠilor de pompare cu balansier,
asamblarea instalaĠiei făcându -se direct pe flanșa capului de po mpare);
instalarea este mai rapidă și mult mai convenabilă decât la unităĠile de pompare cu
balansier;
siguranĠă în funcĠionare (prin construcĠia sa, instalaĠia are toate părĠile în mișcare
protejate, neexistând pericolul accidentărilor);
randament mare (c onstrucĠia simplă a pompei elicoidale produce o frecare mică în
cuplul rotor-stator, ducând la un randament mecanic ridicat. Un cuplu rotor-stator
corect ales conduce la un “slipaj” mic al lichidului, respectiv la un randament
volumic mare.);
pompele elico idale necesită energie numai pentru ridicarea (liftarea) fluidului, nu
și a prăjinilor de pompare;
durata mare de funcĠionare (sistemul de pompare și construcĠia instalaĠiei asigură
o durată mare de funcĠionare, ajungându -se la o durată de funcĠionare continuă de
doi – trei ani);
nu există pericolul blocării cu gaze (nu au supape care să se blocheze cu gaze);
deoarece nu se blochează cu gaze, pompele elicoidale sunt ideale pentru
eliminarea apei din sondele de extracĠie a gazelor naturale;
întreĠinerea simplă (întreĠinerea instalaĠiei în exploatare este simplă, nefiind
necesare procedee complicate sau scule și dispozitive speciale);
perioadă mare de timp între intervenĠii;
funcĠionare fără zgomot (datorită faptului că pompa debitează continuu, sarcina în
instalaĠia de suprafaĠă este constantă și prin construcĠia sa, cu reductor conic,
nivelul de zgomot este redus);
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 89 – sunt eliminate ruperile prăjinilor de pompare cauzate de greutatea lichidului;
tipul de elastomer din care este confecĠionat statorul poate fi a les la cerere, astfel
încât acesta să fie compatibil cu fluidele produse de sondă;
debitul pompei ușor de ajustat;
sistemul de acĠionare facilitează schimbarea vitezei de rotaĠie în funcĠie de variaĠia
debitului produs de sondă (astfel viteza de rotaĠie poate fi aleasă de așa natură,
încât debitul pompei să fie egal cu debitul maxim pe care poate să -l producă
stratul și care corespunde corelaĠiei de funcĠionare strat – pompă);
pot fi folosite pentru irigaĠii;
sunt capabile să pompeze ĠiĠei cu procente mari de apă și gaze;
reduc emulsionarea fluidelor;
nu sunt sensibile la solidele existente în fluidele vehiculate;
sensibilitate mică la coroziune;
debitează continuu și constant, evitând astfel pulsaĠiile în curgere (datorită acestui
fapt se reduce posibilitat ea depunerii parafinei și a solidelor);
vehiculează fluide cu viscozităĠi ridicate;
cheltuieli mici pentru întreĠinere;
consum redus de energie electrică;
uzura mai mică a prăjinilor de pompare și a Ġevilor de extracĠie (prăjinile de
extracĠie sunt supuse la o solicitare constantă, în comparaĠie cu pompajul clasic,
unde sunt supuse la solicitări variabile);
pot fi utilizate cu succes la sondele care produc cu debite mici în locul pompajului
intermitent (se asigură astfel o funcĠionare continuă a sondei și u n debit mai mare
decât în cazul pompajului intermitent);
sunt ideale pentru exploatările din zonele urbane, echipamentul de suprafaĠă având
dimensiuni mult mai reduse decât cel utilizat în pompajul clasic.
IV.4. Metodă energetică pentru determinarea număr ului de
stabilizatori ai garniturii de prăjini de pompare
Se consideră o garnitură de prăjini de pompare cu lungimea Hp, prevăzută cu k
stabilizatori situaĠi la distanĠa h unul faĠă de altul, aflată în mișcare de rotaĠie cu viteza
unghiulară (fig.3.12). Primul stabilizator se montează la distanĠa l faĠă de flanșa capului de
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 90 – antrenare. Această distanĠă trebuie să fie mai mică decât lungimea critică lcr la care garnitura
își pierde stabilitatea exclusiv sub acĠiunea forĠelor centrifuge, adică:
l < lcr
Lungimea critică de pierdere a stabilităĠii garniturii de prăjini de pompare este dată
de relaĠia:
Fig. 4.12. Centror .
y
x
l
h
h
h
h Hp
Fig. 4.13. Garnitură de prăjini cu centrori .
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 91 – Icr = E I
q2
p3
în care : q p – greutatea unitară a prăjinilor de pompare;
E – modulul de elasticitate al materialului;
I – momentul de inerĠie geometric al secĠiunii transversale a prăjinilor.
Din considerente de montaj, primul stabilizator se montează sub capul de antrenare
la distanĠă de 10m.
Pentru determinarea numărului necesar de stabilizatori se utilizează o metodă
energetică, considerându -se că lucrul mecanic al forĠelor care acĠionează asupra prăjinilor L,
se transformă integral în energie potenĠială de deformaĠie U, adică:
L = U.
Pentru analiză se consideră numai lungimea l+h de la partea superioară a garniturii
de prăjini de pompare, zonă pe care forma deformată se aproximează prin funcĠia:
h + l x l pentru ,/hlxkπ sinyl x o pentru ,πx/lsinyl/hk x y
00
în care y 0 este săgeata maximă admisibilă acceptată pe forma deformată (egală cu jocul radial
maxim al garniturii de prăjini de pompare în interiorul Ġevilor de extracĠie).
Lucrul mecanic al forĠelor care acĠionează asupra prăjinilor de pompare este dat de
relaĠia:
h + l
0 2 2 p2
h + l
0 p 0 dxy 2gqdxdxdy x q + P 21 = L
iar energia potenĠială de deformaĠie de relaĠia:
U = 1
2 EI d y
dx dx
0 l + h2
2
în care:
P0 este forĠa axială datorată funcĠionării pompei;
g – acceleraĠia gravitaĠională.
Rezultă:
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 92 – EI4 (rk2+1) / (H- l)3r)] k2 – P 0 [(2/(H-l)] (r+1) – q p [2/(2k)] (r+1)2 –
– (qp/g) 2 [(H-l) / k4] (k2r3+1) = 0
unde: r = l/h iar k= H p / h.
Rezolvând ecuaĠia rezultă numărul de stabilizatori k, care trebuie montaĠi pe
garnitura cu lungimea H p atunci când acesta se rotește cu viteza unghiulară .
IV.5. Alegerea pompelor elicoidale
Pentru o alegere c ât mai corectă a unei pompe elicoidale cu care urmea ză să
fie ec hipată o sondă, trebuie cunoscute următoarele date:
– diametrul coloanei de exploatare;
– intervalul perforat;
– distanĠa p ână la nivelul de lichid din sondă;
– adâncimea de fixare a pompei ;
– presiunea în linia de amestec ;
– debitul de lichid estimat a fi extras ;
– procentul de impurităĠi ;
– raĠia gaze – ĠiĠei ;
– caracteristicile fluidelor extrase ;
– posibilităĠile de alimentare cu energie electrică.
Alegerea unei instalaĠii de pompare cu pompe elicoi dale reclamă
următoarele:
– alegerea tipului de po mpă;
-alegerea materialului din care este confecĠionată p ompa;
– alegerea tipului de cap de antrenare;
– alegerea prăjinilor de pompare;
– determinarea puterii totale de acĠionare;
-alegerea motorului electric, a roĠilor de curea și a curelelor.
În cele ce urmează se va prezenta o metodologie simplificată de alegere a
unei instalaĠii de pompare cu pompe elicoidale tip Moyno.
Metodologia de alegere cuprinde următoarele etape:
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 93 – 1. Se determină toate caracteristicile sondei, prez entate mai sus. Se compară
caracteristicile fluidelor de zăcăm ânt și ale substanĠelor chimice de tratare cu
caracteristicile diferitelor materiale de construcĠ ie a pompelor. Pe baza acestor
informaĠii se determină materialul de construcĠie a l pompei din tabelul 11.
2. Cunosc ând nivelu l dinamic al fluidului din sondă și debitul estimat a fi
extras se alege pompa, capul de antrenare și dimens iunea motorului electric. Această
alegere este doar orientativă, urm ând ca alegerea finală să fie făcută pe baza
caracteristicilor pompei, caracteri stici prezentate în fișa pompei.
3. Se verifică dacă pompa aleasă poate fi introdusă în coloana de exploatare
a sondei. Utiliz ând apoi curbele de performanĠă ale pompei, se deter mină viteza de
rotaĠie necesară pentru extragerea debitului de lic hid estimat, înălĠimea de pompare
fiind cunoscută. De asemenea, se determină puterea de antrenare necesară la
suprafaĠă.
4. Cunosc ând caracterul abraziv al fluidului extras, precum ș i densitatea
acestuia se determină intervalul de viteze disponib ile în vederea corectării vitezei
determinate la punctul 3 atunci c ând acesta nu se încadrează în intervalul respectiv.
Dacă viteza de rotaĠie este prea mare comparativ cu abrazivitatea fluidului , se alege
pompa imediat următoare ca dimensiune și se repetă punctul 3. Se alege o pompă cu
un debit mai mare, sau una capabilă să suporte o pr esiune mai mare.
5. Cunosc ând înălĠimea dinamică totală de ridicare, se determ ină puterea
totală de acĠionare a instalaĠiei cu ajutorul diagr amei care reprezintă curbele de
performanĠă ale pompei. Se procedează astfel: din p unctul corespunzător înălĠimii
dinamice totale se ridică o verticală p ână intersectează curba corespunzătoare vitezei
de rotaĠie determinată la punctul 4. Din punctul de intersecĠie se trasează o
orizontală spre dreapta și se citește puterea de acĠionare.
6. În funcĠie de puterea de acĠionare determinată l a punctul 5 se determină
dimensiunea minimă a motorului electric de acĠionar e. Această dimensiune minimă
va fi utilizată pentru determinarea momentului mini m necesar pornirii precum și a
vitezei de rotaĠie. Se presupune că momentul minim necesar pornirii, reprezintă
167% din momentul maxim de funcĠionare.
7. În funcĠie de ad âncimea de fixare a pompei și de viteza de rotaĠie, se aleg
capul de antrenare și prăjinile de pompare.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 94 – 8. Se alege viteza de rotaĠie a motorului electric, dimensiunile roĠilor de
curea, tipul curelelor precum și numărul și dimensi unile acestora.
IV.6. Metodologia de calcul a unei instalaĠii de po mpare
elicoidale
Proiectarea unei instalaĠii de pompare cu pompe elicoidale cuprinde următoarea
metodologie:
se stabilește adâncimea de fixare a pompei în sondă, H p, Ġinând seama de nivelul
dinamic de lichid din sondă, corespunzător presiunii de fund care să asigure
debitul Q preconizat de a fi extras;
se calculează nivelul dinamic H d, din sondă;
se calculează pierderea de presiune prin frecare în Ġevile de extracĠie H frtevi,
exprimată în metri coloană de lichid;
se calculează presiunea din capul de pompare H cp, în metri coloană de lichid;
se calculează înălĠimea dinamică totală de ridicare, H;
din diagramele de alegere a pompelor în funcĠie de H determinat anterior și Q
estimat a fi extras se alege tipul de pompă;
cunoscând tipul pompei, cu ajutorul curbelor de performanĠă ale pompei se
determină viteza de rotaĠie și puterea de antrenare funcĠie de H și Q;
se calculează raportul de reducere a turaĠiei:
pompamotor
nni
din fișa pompei se aleg caracteristicile acesteia:
– numărul de etaje;
– lungimea rotorului;
– lungimea statorului;
– filetul rotorului;
– filetul statorului
– diametrul exterior al pompei
– se efectuează calculul de rezistenĠă al garniturii de prăjini de pompare.
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 95 – IV.7. Proiectarea unei instalaĠii de pompare cu pom pe
elicoidale
Datele iniĠiale pentru cele trei sonde sunt:
Date Sonda
2345 Sonda
2327
Diametrul coloanei de exploatare, in 5 1/2 5 1/2
Presiunea în capul de erupĠie, bar 4 4
Debitul sondei, m3/zi 41 38,5
Densitatea ĠiĠeiului, kg/m3 825 825
Densitatea apei, kg/m3 1050 1050
Procentul de impurităĠi, % 88 88
DiferenĠa de nivel sondă -parc, m 10 20
Diametrul nominal al Ġevilor de extracĠie, in 2 7/8 2 7/8
Din măsuratori făcute cu ecometrul rezultă urmatoarele adâncimi la care găsim
oglinda de lichid în cele doua sonde:
m 10641dH
m 11002dH
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 96 – IV.7.1. SONDA 2345
1. Nivelul dinamic în sondă măsurat cu ecometrul:
m 1064dH
2. Adâncimea de fixare a pompei:
m 1164 100 1064 sub d fix h H H
subh- submergenĠa pompei
3. Se calculează înălĠimea de pompare:
m 2 , 1204 85,39 42, 0 1164 cp frec fix p H H H H
Presiunea în capul de pompare, m coloană de lichid:
m 85,3981, 9 10231045
gpH
lcp
cp
Densitatea lichidului:
3mkg 1023 10116488. 0 850)88, 01 ( )1 ( a t l i i
Pierderea de presiune prin frec are cu Ġevile de extractie, m coloană de lichid:
m 42. 081. 9 10230.043gpH
lfr
frec
bar 043. 0 10231062215. 0 1164020, 0232 2
l
ifix
frdv Hp
Coeficientul pierderilor hidraulice:
020, 0317164
Re64
3171 Re i l dv
Viteza de curgere a lichidului în Ġevile de extracĠie:
sm 15. 086400)1062(14. 3414 4
2 3 2
idQv
4. Se alege pompa KUDU 60 TP1300 27/8
– viteza de rotaĠie minrot 603n
– puterea de antrenare kW 5 ,10 4HP1 N ;
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 97 – Din fișa pompei se aleg caracteristicile acesteia:
– numărul de etaje 28 etaje;
– lungimea rotorului 4,10 m = 13’ 5,4 ’’;
– lungimea statorului 3,48 m = 11’ 5’’;
– filetul rotorului 1 3/16 in;
– diametrul exterior al pompei 94 mm
Pentru efectuarea calculului de rezistenĠă al garniturii de prăjini se procedează astfel:
5. Se calculează greutatea coloanei de lichid din Ġevile de extracĠie:
am fix p t l g H a A P N
N 1 , 31972 102381, 9 1164) 000282, 0 003019, 0 ( lP
6. Se calculează factorul de flotabilitate:
869. 0785010231 1
OLamb
7. Se calculează greutatea prăjinilor de pompare în aer:
N 2 , 56221 11643 .48 fix p p Hq P
8. Se calculează efortul unitar de tracĠiune cu relaĠia:
2 3mmN 2091082, 22 , 56221 869, 01 , 31972
pp l
taPbP
9. Se calculează momentul de torsiune:
8 , 1041360149550nN9550 tM N·m
10. Se calculează modulul de rezistenĠă polar:
33 3
mm 3 , 459316019. 0
16 p
tdW
11. Se calculează efortul unitar:
23
mmN2263 , 4593108 , 1041
tt
tWM
12. Se calculea ză efortul unitar echivalent solicitării compuse conform celor două
teorii:
2 2
1 421
t t t ech
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 98 – 22 2
1mmN 353 2264 209 20921 ech
2 2
2 4 65, 0 35, 0t t t ech
22 2
2mmN361 2264 209 65, 0 20935, 0 ech
13. Se calculează efortul unitar admisibil corespunzător oĠelului 41 Mo Cr 11:
2mmN 3722744
sc
ac
Se observă că este îndeplinită condiĠia de rezistenĠă, deci dimensionarea este corectă.
Figura 4.12. Curbele de comportare ale pompei KUDU 60 TP1300
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 99 –
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 100 – IV.7.2. Sonda 2327
1. . Nivelul dinamic în sondă măsurat cu ecometrul:
m 1100dH
2. Adâncimea de fixare a pompei:
m 1200 100 1100 sub d fix h H H
subh- submergenĠa pompei
3. Se calculează înălĠimea de pompare:
m 12407 ,39 036. 0 1200 cp frec fix p H H H H
Presiunea în capul de pompare, m coloană de lichid:
m 7 , 3981, 9 10261045
gpH
lcp
cp
Densitatea lichidului:
3mkg 1026 105088. 0 850)88. 01 ( )1 ( a t l i i
Pierderea de presiune prin frecare cu Ġevile de extractie, m coloană de lichid:
m 36, 081. 9 10260.037gpH
lfr
frec
bar 037. 0 102610622148. 0 1200017. 0232 2
l
ifix
frdv Hp
Coeficientul pierderilor hidraulice:
017. 0375664
Re64
3756 Re i ldv
Vit eza de curgere a lichidului în Ġevile de extracĠie:
sm 148. 086400)1062(14. 35 ,384 4
2 3 2
idQv
4. Se alege pompa KUDU 60 TP 1300 27/8
– viteza de rotaĠie minrot 340n ;
– puterea de antrenare kW 9 HP 12 N ;
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 101 – Din fișa pompei se aleg caracteristicile a cesteia:
– numărul de etaje 47,4 etaje;
– lungimea rotorului 4,1 m ț 13’ 5,4’’ ;
– lungimea statorului 3,48 m ț 12’ 9,5’’ ;
– filetul rotorului 2 7/8 in;
– diametrul exterior al pompei 94 mm
Pentru efectuarea calculului de rezistenĠă al garniturii de prăjini se procedează astfel:
5. Se calculează greutatea coloanei de lichid din Ġevile de extracĠie:
am fix p t l g H a A P N
N 30525 102681, 9 1200)10 616, 0 10 019, 3 (3 3
lP
6. Se calculează factorul de flotabilitate:
869, 0785010261 1
OLamb
7. Se calculează greutatea prăjinilo r de pompare în aer:
N 45346 12005 ,38 fix p p Hq P
8. Se calculează efortul unitar de tracĠiune cu relaĠia:
2 4mmN 14210 424. 645346 869, 0 30525
pp l
taPbP
9. Se calculează momentul de torsiune:
781340129550nN9550 tM N·m
10. Se calculează modulul de rezistenĠă polar:
33 3
mm 3068160254. 0
16 p
tdW
11. Se calculează efortul unitar:
23
mmN 255306810781
tt
tWM
12. Se calculează efortul unitar echivalent solicitării compuse conform celor două
teorii:
2 2
1 421
t t t ech
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 102 – 22 2
1mmN 336 2554 142 14221 ech
2 2
2 4 65, 0 35, 0t t t ech
22 2
2mmN 496 2554 142 65, 0 14235, 0 ech
13. Se c alculează efortul unitar admisibil corespunzător oĠelului 41 Mo Cr 11:
2mmN 4965 , 1744
sc
ac
Se observă că este îndeplinită condiĠia de rezistenĠă, deci dimensionarea este corectă.
Figura 4.13. Curbele de comportare ale pompei KUDU 60 TP1300
Proiect de Diplomă IV.Pompaj Elicoidal
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 103 –
Proiect de Diplomă Concluzii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 104 –
CONCLUZII
Orice proiect de exploatarea zăcămintelor de hidrocarburi fluide își propune extragerea
din zăcământ a unei cantități de exploatarea zăcămintelor de hidrocarburi fluide își propune
extragerea din zăcământ a unei cantități cât mai mari de țiței și gaze (fără a afecta energia proprie
a zăcământului ) raportat la un cost minimal.
Sistemele de extracție nu se pot aplica însă la concurență , ci particularizând pe fiecare în
parte în funcție de condițiile fiecărui zăcământ , în mod implicit fiecărei sonde, astfel:
erupția artificială continuă se aplica ,de obicei , sondelor cu capacitate de producție si
presiuni de fund relativ mari;
Pentru alegerea sistemului optim de extracție se v-a lua drept criteriu de comparație
energia minima de referința ,consumata pentru estragerea aceluiași debit de lichid pentru fiecare
sistem de extracție la care ne-am referit.
Examinând rezultatele obținute in urma calculelor (tabelul 1,respectiv diagrama 1),asupra
sondei”2293”Brădești ,se poate trage următoarea concluzie:
Consumul cel mai mic de energie pentru extragerea debitului estimat a fii extras are
loc in cazul:pompajului elicoidal
Sonda
2345 Tip Pompaj Energia minima necesara(CP)
Pompaj continuu 23,37
Pompaj cu pompe elicoida le 16
Proiect de Diplomă Concluzii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 105 –
Alegerea sistemului de extracție trebuie să țină cont de următoarele aspecte:
1. costul schimbării sistemului de extracție și valoarea cheltuielilor de exploatare;
2. valoarea ra ției gaze -lichid ; dacă aceasta este mare atunci constituie un avantaj
sistemului de liftare și un impediment pompajului;
3. adâncimea la care se afla zăcământul;
4. agresivitatea mediului de lucru;
5. existența surselor suplimentare de energie;
6. modul de scădere a energiei zăcământului;
Unul dintre sistemele moderne de extracție îl constituie Pompajul Moineau, sistem
adaptabil foarte ușor aproape la orice tip de zăcământ , având implicații favorabile din punct de
vedere tehnico-economic , printre care amintim :
necesită investiții mici;
insta lare rapidă;
randament mare;
durată mare de funcționare;
întreținere simplă;
sensibilitate mică la coroziune;
consum redus de energie;
debite de la 0,3 la 900 m3/zi;
rații mari apă – țiței;
debitează continuu si con stant , evitându- se astfel pulsațiile în curgere;
vehiculează fluide cu vâscozitate foarte ridicată.
Proiect de Diplomă Concluzii
Absolvent: Simion Alexandru Liviu
– 106 –
05101520253035
123,37
10,5 Puterea
consumata (CP) Pompaj centrifugal
Pompaj elicoidal
Proiect de Diplomă Bibliografie
Absolvent: Simion Alexandru Liviu – 107 – BIBLIOGRAFIE
1. Beca Constantin , Prodan Dan
Geologia zăcămintelor de hidrocarburi , Editura Didactică și
Pedagogică , București , 1983
2.Crețu Ion
Hidraulica generală și subterană , Editura Didactică și
Pedagogică , București , 1983
3. Corneliu Popescu , Mihai Pascu Coloja
Extracția țițeiului si gazelor asociate , Editura Tehnică ,
București , 1993 , vol. I si II
4. Ioachim Grigore , Popa Constantin
Exploatarea zăcămintelor de hidrocarburi Editura
Tehnică , București , 1977.
5. Petr e Nicolae , Petre Chițu -Militaru
Extracția țițeiului prin pompaj cu prăjini , Editura
Tehnică , București , 1986.
6. Kermit E. Brown
The technology of artificial lift methods , The University
of Tusla , Oklahoma , 1980.
7. Soare Alexandru , Bratu Constantin
Cercetarea hidrodinamică a zăcămintelor de
hidrocarburi , Editura Tehnică , București ,1987
8.Florea Minescu
Fizica zăcămintelor de hidrocarburi,Ploiești,2004,vol I și II
9.***
Kobe hydraulic oil well pumping systems,1970+1971,catalog
10.***
TRW Reda submersible pump,catalog,Bartlessville,Oklahoma
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Aprobat, Declar pe propria r ăspundere c ă voi elabora [612611] (ID: 612611)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.