En el conjunto completo de equipos de recuperación de petróleo, la unidad de bombeo, lavarilla de bombeoEl sistema de bombeo de petróleo y la bomba de petróleo son componentes clave muy importantes. Mediante la colaboración, han construido un sistema de trabajo de "tres equipos de bombeo" para impulsar conjuntamente el proceso completo, desde la extracción subterránea de crudo hasta el transporte terrestre. Las ventajas y desventajas de rendimiento de estos tres equipos, así como el grado de cooperación tácita, no solo afectarán directamente la producción del pozo petrolero, sino que también tendrán un impacto vital en los beneficios económicos generales del proyecto minero.
Varilla de succión:
Elvarilla de bombeoEs el enlace principal que conecta la unidad de bombeo terrestre y la unidad de bombeo subterránea en los "tres equipos de bombeo". Asume la doble función de transmitir potencia y soportar carga: por un lado, transmite el movimiento alternativo de la unidad de bombeo al pistón de esta y lo impulsa para que se mueva; por otro lado, soporta el peso de la...varilla de bombeoLa propia columna, el peso de la columna de líquido y las cargas subterráneas adicionales (como cargas de inercia y fricción) afectan directamente la fiabilidad y la vida útil de todo el dispositivo de recuperación de petróleo. Según la especificación API 11B-2021 (norma del Instituto Americano del Petróleo), la resistencia a la tracción de la varilla de bombeo no debe ser inferior a 620 MPa ni a un límite elástico inferior a 550 MPa.
Ⅰ. Estructura y material:
1. Diseño estructural:
El cuerpo principal de lavarilla de bombeoEs una varilla sólida de sección transversal circular, generalmente de 7,62 m (25 pies) o 9,14 m (30 pies) de longitud, fácil de transportar y conectar al sitio. Ambos extremos de la varilla están roscados y se pueden conectar múltiples...varilla de bombeosestán conectados a través de aros para formar un “varilla de bombeocolumna”. Para mejorar la resistencia de la conexión roscada, las piezas roscadas generalmente se templan (la dureza alcanza HRC28-32) y se utiliza la estructura antiaflojamiento (como la rosca recubierta con pegamento antiaflojamiento) para evitar que la rosca se afloje durante las operaciones subterráneas.
2. Clasificación del material:
De acuerdo con las condiciones de trabajo del pozo petrolero (como la profundidad del pozo, la corrosión del petróleo crudo y el tamaño de la carga), el material delvarilla de bombeoSe divide principalmente en dos categorías:
Acero carbonovarilla de bombeoCon acero n.° 45 y acero 20CrMo como materiales principales, ofrece ventajas como alta resistencia y bajo costo. Es adecuado para pozos petrolíferos convencionales con una profundidad ≤2000 m y baja corrosión del petróleo crudo (incluida una concentración de HSS ≤50 ppm). Se utiliza en pozos convencionales en yacimientos petrolíferos del este de China. Su porcentaje de aplicaciones supera el 80 %.
Acero aleadovarilla de bombeoLos aceros 35CrMo y 42CrMo son los materiales principales, y la resistencia a la corrosión y la resistencia a la fatiga se mejoran mediante un tratamiento de aleación. Es adecuado para pozos profundos o ultraprofundos con una profundidad de ≥2000 m y una alta corrosión del petróleo crudo (concentración de HSS de 50 ppm). Por ejemplo, en pozos de gas con alto contenido de azufre en los yacimientos de petróleo y gas del suroeste de China, se recomienda la aplicación de acero aleado.varilla de bombeorepresenta más del 90%.
Ⅱ. Daños por carga y fatiga durante el trabajo:
Elvarilla de bombeosufre cargas alternas complejas durante el trabajo y es fácil que se produzcan daños por fatiga durante el funcionamiento a largo plazo, que es la causa principal de la falla delvarilla de bombeoLas cargas que soporta incluyen principalmente:
1. Carga estática: Incluye el peso de lavarilla de bombeola propia columna (el peso del acero al carbono)varilla de bombeopor metro es de unos 15 kg), el peso de la columna de líquido (calculado de acuerdo con la densidad del petróleo crudo, normalmente 800-900 kg/m3).
2. Cargas dinámicas: Incluye cargas inerciales (cargas de aceleración generadas por el movimiento alternativo del pistón), cargas de fricción (cargas de fricción entre elvarilla de bombeoy la pared interior del tubo) y cargas de impacto (cargas de impacto instantáneas generadas cuando la cabeza del burro se desplaza).
Para prolongar la vida útil delvarilla de bombeo, se deben tomar medidas específicas: primero, optimizar los parámetros de trabajo de la ventosa (como reducir la carrera y seleccionar razonablemente la carrera) para reducir la carga dinámica; segundo, el tratamiento de la superficie de lavarilla de bombeo(como cromado, pulverización de revestimiento resistente al desgaste) para mejorar la resistencia al desgaste; En tercer lugar, inspección regular delvarilla de bombeocolumna (como el uso de tecnología de detección de fallas acústicas), detección oportuna de grietas por fatiga.
Material de referencia:
[1] Instituto Americano del Petróleo "API Spec 11B-2021Varilla de succiónEspecificaciones
[2] "Materiales de ingeniería mecánica" Volumen 46, Número 7, 2022 "Varilla de succiónDiseño de estructuras y análisis de confiabilidad de conexiones
[3] "Hierro y acero" Volumen 58, Número 4, 2023 "Investigación sobre optimización de materiales y resistencia a la corrosión del acero aleadoVarillas de succiónd"
[4] "Ingeniería Mecánica" 2022, Volumen 39, Número 9 "Análisis de las características de carga y la vida útil por fatiga deVarilla de succiónColumnaaaaaaaa
[5] "Pruebas no destructivas" Volumen 45, Número 3, 2023 "Tecnología de pruebas no destructivas y práctica de aplicación deVarilla de succiónd"