UPGIMEIEDM -Proiect de diploma Petre Valentin [600772]

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 1
2. PROIECTAREA ECHIPAMENTULUI DE COMPLETARE
A SONDEI SI ALEGEREA CAPULUI DE POMPARE

2.1 Constructia sondei de extractive pe baza datelor initiale

Unitatea de pompare este instalația mecanică de suprafață utilizată pentru
acționarea pompelor de extractie prin intermediul garniturii de prăjini de pompare.
Aceasta are rolul de a transforma mișcarea de rotație data de motorul electric sau
termic întro mișcare rectilinie alternativa. Cele mai răspândite unități de pompare
sunt unitățile individuale cu balansier.
În ultima etapa a construcției unei sonde de foraj, după strabaterea stratului
productiv ( Str.Pr od), se execută lucrări de pregătire a sondei pentru punerea în
exploatare a acesteia . Totalitatea operațiilor care se succed din momentul în care
sapa a pătruns în stratul productiv și până în momentul punerii lui în producție
semifica deschiderea stratului productiv. Echiparea sondei de fo raj în vederea
punerii în producție și a exploatării unui strat productiv se numește completarea
sondei („ well completion equipment ”) care este alcatuita din următoarele elemente
principale:
 Coloana de tevi de extractie (C.TE), denumita si tubulatura(T);
 Echipamentul de adancime (Equip. Ad);
 Echipamentul de suprafata (Equip. Sup).

În cadrul metodelor de exploatare primare se identifica : erupția naturală, erupția
artificială și pompajul de adâncime. Pompajul de adâncime se aplică în etapa de
exploatare finală a rezervelor de țiței din zăcământ. Acesta se poate realiza, în funcție
de modul de transmitere a energiei de la suprafață la pomp a de adâncime (P. Ad), cu
prăjini de pompare (PP) sau fără prăjini de pompare.
Pompajul cu prăjini de pompare se realizează cu ajutorul instalațiilor de
pompare. Acestea pot fi cu sau fără balansier.
In funcție de modul de acționare a pompei de adâncime, unitățile de pompare cu
balansier sunt echipate cu piston, garnitura de prăjini de pompare (G. PP) efectuând
o mișcare de deplasare alternativă. Instalațiile de pompare fără balansier folosesc o
pompă elicoidală, iar garnitura de prăjini de pom pare(G. PP) efectuează o mișcare
de rotație. Completarea sondei semifica punerea în producție și valorificarea
stratului productiv.

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 2
Echipamentul de completare a sondei este format din: echipamentul de
adâncime (Equip. Ad.), TE ( tevi de extractie) și echipa mentul de suprafață (Equip
Sup) .
Elementele principale ale echipamentului de suprafață sunt: unitatea de pompare,
capul de pompare și conducta de amestec. Echipamentul de adâncime are
următoarele elemente principale:
 prăjinile de pompare (PP) ;
 pompa de adâncime (P. Ad) ;
 separatorul de fund pentru gaze și nisip ;
 ancora pentru țevile de extracție (Anc. TE) .
Modul de funcționare a unitații de pompare constă în transformarea mișcării de
rotație de la arborele manivelelor, în mișcare de deplasare rectilinie alternativă cu
ajutorul balansierului. Mișcarea rectilinie alternativă este transmisă pistonului, care
este situat în cilindrul pompei și efectuează două curse, ascendentă și descendentă.
La cursa ascendenta are loc inchiderea supapei mo bile a pistonului si
deschiderea celei fixe, astfel lichidul din coloana intra in cilidrul pompei, iar la cursa
descendenta se produce inchiderea supapei fixe si deschiderea supapei mobile si,
astfel, lichidul trece din piston in coloana de tevi de extract ie.

Fig.2.1 Capul de pompare

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 3

Fig. 2.2 Echipamentul de adancime pentru sondele in pompaj cu prajini de
pompare

2.2 Alegerea tipului de pompa si a diametrului pistonului pomepi

Exista mai multe tipuri de pompe de adancime/extractie (P. Ad/ Ex) cu
piston, actionate in miscare de translatie,prin PP(pompa cu pistoane) astfel inc at
acestea sunt clasificate in functie de mai multe criterii.

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 4
Se pot diferentia urmatoarele criterii de clasificare a P. Ad(pompelor de
adancime):
 modul de introducer e;
 destinatia;
 constructia cilindrului;
 tipul pistonului;
 numarul supapelor;
 tipul dispozitivului de fixare a pompei sau supapei fixe;
 locul de fixare a pompei.
I. Dupa modul de introducere,exista urmatoarele tipuri de pompe de adancime:

 T(Regular), al carei cilindru(care este partea fixa a pompei) se introduce
cu C.TE(coloana de tevi de extractie) iar pistonul cu garnitura prajinilor
de pompare(G.PP);
 P(Insert), care se introduce cu garnitura de prajini de pompare(G. PP),
prin interiorul coloanei de tevi de extractive(C.TE), avand un diametrul
mai mic decat pompa de tipul T(Regular).
II. Dupa destinatie,avem:

 Uzuale: T (TB, TI), P, PCML;
 Special: pentru fluide cu nisip,pentru lichidele foarte vascoase, pentru
sonde cu ratii mari de petrol -gaze, pentru debit mare , pentru fluide
corozive.
III. Din punct de vedere al constructiei cilindrului,se impart in:

 Pompe de adancime cu cilindru (C) format dintr -o bucata( tipul TI), cu
perete subtire sau gros;
 Pompe de adancime cu cilindru alcatuit din mai multe lainere( tipurile
P, PCML, TB);
IV. Pistonul pompelor de adancime poate fi clasificat in:

 Piston metalic, cu sau fara rile (executat dintr -o bucata);
 Piston cu garniture de etansare.

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 5
V. Dupa numarul supapelor, sunt clasificate in:

 Pompe (P. Ad) cu doua supare (una de aspiratie, la cilindru, si una de
refulare la piston);
 P. Ad cu trei supape (una de aspiratie, la cilindru, si doua de refulare,
la piston);
 P. Ad cu trei supape ( doua de aspiratie, la cilindru, si una de refulare,
la piston);
 P. Ad cu patru supape ( doua de aspiratie, la clindru, si doua de refulare,
la piston).
VI. Dupa dispozitivul de fixare a pompei (DEP) poate fi:

 Cu ancora metalica (M);
 Cu cupe (C).
VII. Din punct de vedere al locului de ancorare a pompei( L.anc P), respective al
loculu de amplasare a dispoz itivului de fixare avem:
 Sus;
 Jos.
Avand in vedere debitul stratului productiv (Str.Prod), se va allege o pompa de
tipul P. Diametrul pistonului ( 𝐷𝑝) acestei pompe se alege in functie de diametrul
nominal al coloanei de tevi de extractie ( C.TE) c onform {1}.
Se alege urmatoare pompa:
𝑃 23/8×11/4,
tipodimensiunea pompei fiind in concordanta cu adancimea de pompare H (m) si cu
debitul stratului productive.
𝐷𝑝=11/4 𝑖𝑛 𝑠𝑖 𝑑𝑝=34⁄ 𝑠𝑎𝑢 78⁄ 𝑖𝑛 (𝑐𝑜𝑛𝑓𝑜𝑟𝑚 {1}),
Unde:
– 𝐷𝑝−diametrul nominal al pistonului;
– 𝑑𝑝− diametrul nominal al prajinii de pompare.

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 6
2.3 Determinarea preliminara a structurii garniturii de prajini de
pompare

Prajinile de pompare (PP) alcatuiesc garniture de prajini de pompare (G. PP),
care poate avea rolul de a transmite miscarea de la unitatea de antrenare, de la
suprafata, la pompa de adancime, respetiv miscarea de translatie de la capul de
balansier la pistonul pompei de extractie, in cazul extractive prin unitati de pompare
cu balansier.
Fiabilita tea prajinii de pompare depinde de urmatorii factori:
 Factorii sau conditiile de exploatare:
 solicitarile variabile din timpul procesului de pompare;
 agresivitatea mediului;
 manevrarea, la insurubarea si desurubarea imbinarilor filetate, si
manipularea nec orespunzatoare.

 Factorii tehnologici:
 materialul din care se confectioaneaza prajina de pompare (PP);
 tehnologia utilizata;
 constructia PP.

Structura G. PP este ilustrata de numarul de tronsoane(portiuni) de prajini
(𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 ), diametrul nominal al prajinilor din fiecare tronson ( 𝑑𝑃.𝑖,𝑖=1,2,…,𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 )
si lungimea fiecarui tronson ( 𝐿𝑃𝑟𝑎𝑗 .𝑖),respective adancimea de fixare a pompei de
extractive(H), considerata aproximativ egala cu lungimea garniturii de prajini de
pomare (𝐿𝐺.𝑃𝑃), si coeficientul 𝑘𝐿𝑃.𝑖 care este definit ca raportul dintre lungimea
fiecarui tronson si lungimea garniturii prajinii de pompare (𝐿𝐺.𝑃𝑃).
𝑘𝐿𝑃.𝑖=𝐿𝑃.𝑖
𝐿𝐺.𝑃𝑃,𝑖=1,2,…,𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 . (1,1)
Avand in vedere solicitarea principal de tractiune la care este supusa garnitura
de prajini de pompare, in mare parte aceasta este tronsonata, numarul de tronsoane
fiind :
𝑛𝑡𝑟𝑜𝑛𝑠 ={1,2}. (1,2)

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 7
Numarul de tronsoane si diametrul nominal al PP din aceste tronsoane se
determina in functie de adancimea de fixare a pompei de extractive(H),
tipodimensiunea de po mpa de adancime (P. Ad) si anume tipul pompei ,
diametrul pistonului ( 𝐷𝑝),diametrul nominal al tevii de extractie (𝐷𝑇𝐸) din
tronsonul inferior al coloanei si masurarile diametrului nominal al celorlalte
tronsoane care alcatuiesc coloana de tevi de extractie, tinand seama de experienta
practica de santier, ca si aceea legata de dimensionarea garniturii de prajini de
pompare . (𝐺.𝑃𝑃).
Determinarea introductive consta in determinarea diametrului nominal al
prajinii de pompare (PP), a numarului de tronsoane si a procentelor lungimilor
acestor tronsoane.
Conform {1} tabelul 1.2 se alege diametrul nominal al praji nii de pompare
(PP) si a numarului de tronsoane sub forma:
𝑑𝑃.𝑖𝜖{34⁄,78⁄},𝑖=1,2.
Conform {1} tabelul 1.5 se alege coeficientul 𝑘𝐿𝑃.𝑖 care reprezinta raportul
dintre lungimea fiecarui tronson si luungimea garniturii de prajini de pompare
(G.PP)
𝑘𝐿𝑃.𝑖={72% ;28% }.
Se are in vedere:
𝐿𝐺.𝑃𝑃=𝐻=1200 𝑚.
Din relatia (1.1) se poate desprinde ca lungimea fiecarui tronson de prajini
de pompare se poate calcula cu relatia:
𝐿𝑃.𝑖=𝑘𝐿𝑃.𝑖×𝐿𝐺.𝑃𝑃 (1.3)
In acest mod:
𝐿𝑃.1=𝑘𝐿𝑃.1×𝐿𝐺.𝑃𝑃 (1.4)
𝐿𝑃.2=𝑘𝐿𝑃.2×𝐿𝐺.𝑃𝑃 (1.5)
Rezulta:
𝐿𝑃.1=0,72×1200 =864 𝑚.
𝐿𝑃.2=0,28×1200 =336 𝑚.

UPG/IME/IEDM -Proiect de diploma Petre Valentin
Ploiesti 2016 8
Deci, vom avea:
𝐿𝑃.𝑖𝜖{864 ;336 } 𝑚.