Eksploatacija nafte dubinskim pumpanjem se primenjuje, kada slojna energija naftnog lezista toliko oslabi da nije u mogucnosti da naftu podigne do usta busotine i dalje je potisne do sabirne stanice. Dubinske pumpe u ovom slucaju imaju zadatak da, obavljajuci odredjeni rad, nadoknade potrebnu energiju za podizanje nafte do povrsine zemlje i omoguce dalju eksploataciju naftnog lezista.

Sistemi eksploatacije nafte dubinskim pumpanjem

Za eksploataciju nafte dubinskim pumpanjem uglavnom postoje tri sistema:

Dubinsko pumpanje klipnim pumpama

Dubinsko pumpanje centrifugalnim pumpama

Dubinsko pumpanje hidraulicnim pumpama

Najrasprostranjeniji nacin eksploatacije nafte dubinskim pumpanjem je pomocu klipnih pumpi.

1.Dubinsko pumpanje klipnim pumpama

Dubinska pumpa je obicno klipna pumpa jednostranog dejstva.

Pogonski deo postrojenja sastoji se iz takozvane kacaljke najcesce balansirajuceg tipa. Ona sluzi, kao i krivaja kod klipne pumpe, da izvrsi pretvaranje kruznog kretanja pogonskog motora u pravolinijsko kretanje klipnih sipki .

Na slici 1. prikazana je sema rada postrojenja dubinske klipne pumpe.

Sl. 1.Sema postrojenja dubinske klipne

pumpe

Dubinska pumpa 1, ugradjena je na odredjenoj dubini busotine u tubingu 3. Ona je preko klipnih sipki 2 i glatke sipke 4, pomocu savitljivih uzadi 5, pricvrscena za ’’ konjsku glavu’’ 6, koja se nalazi na balansnoj gredi 7. Balansna greda se oslanja na nosac grede preko lezaja 8, a na zadnjem kraju je pomocu lezaja 9, spojena za pogonsku polugu, koja je pricvrscena za krak reduktora na kome su postavljeni tegovi za rotorno uravnotezenje 10. Reduktor 11 je spojen preko klinaste remenice za pogonski motor 12. Pustanjem motora u rad, stavlja se reduktor u pokret, a on dalje preko osovine i kraka pokrece balansnu gredu, koja njihajuci se vrsi podizanje i spustanje klipnih sipki, na kojima je pricvrscen klip dubinske pumpe.

Sl. 2

Sema rada dubinske pumpe

Dubinska pumpa ima usisni ( nozni) ventil na dnu cilindra i gornji – potisni ventil na klipu. Pri hodu na gore, otvara se nozni ventil na pumpi, te se cilindar puni sa naftom. Istovremeno, pri ovom hodu, ventil na klipu je zatvoren, usled pritiska nafte, koja se nalazi u tubingu, te se podizanjem klipa vrsi potiskivanje nafte kroz usta busotine. ( vidi sliku 2a.).

  Pri kretanju klipa na dole, usled

tezine nafte u tubingu, zatvara se usisni ventil na cilindru pumpe, a otvara ventil na klipu, te nafta prolazeci kroz klip ulazi u tubing ( vidi sliku 2b.). Kod narednog hoda pumpe, na gore, kolicina nafte biva istisnuta iz tubinga kroz usta busotine ka sabirnoj stanici.

Kolicina nafte koja se dobija za vreme jednog hoda

dubinske pumpe izracunava se iz formule:

q = f l ( 1. 1)

gde je:

q – kolicina nafte za jedan hod klipa pumpe u lit.,

f – povrsina poprecnog preseka klipa u dm2

l – duzina hoda klipa u dm

Duzina hoda klipa zavisi od duzine glatke sipke na

ustima busotine. Ona je uvek manja od duzine hoda

glatke sipke za velicinu istezanja klipnih sipki.

Tipovi klipnih dubinskih pumpi

Prema nacinu ugradjivanja u busotinu, klipne

dubinske pumpe se dele na:

Tubing pumpe

Usadne pumpe

Teleskopske pumpe

Tubing pumpa se ugradjuje na dno tubinga. Cilindar ove

pumpe se navrce na najdonji tubing i ugradjuje u busotinu

zajedno sa tubingom. Klip tubing pumpe se postavlja na

klipne sipke, sa kojima se zajedno spusta u busotinu.

 Ove pumpe se izradjuju u dve konstrukcije. Na slici 3.,

prikazane su dve tubing pumpe.

Sl. 3

Tubing pumpa

Pumpa oznacena slovom b,

je obicna tubing pumpa sa

petom, dok pumpa

oznacena slovom a ima

produzenu cev ispod

cilindra pumpe.

 

sl. 3a

Dubinska tubing pumpa sa tri ventila

Tubing pumpe mogu imati

dva ili tri ventila. Na slici 3a.

prikazana je tubing pumpa

sa tri ventila.

Prilikom remonta cilindara

ovih pumpi neophodno je iz

busotine izvaditi i klipne

sipke i tubing.

sl.4. Usadne pumpe

 

Usadna pumpa se ugradjuje u busotinu tek nakon ugradjivanja tubinga. Kompletna usadna pumpa ugradjuje se na klipnim sipkama na odredjenu dubinu u tubing. Medjutim vec prilikom spustanja tubinga potrebno je na odredjenom mestu, izmedju spojnica tubinga, ugraditi sediste usadne pumpe. U ovo sediste se ucvrscuje cilindar usadne pumpe, nakon njenog spustanja na klipnim sipkama. Usadne pumpe se izradjuju u tri razlicite varijante.

Usadna pumpa sa pokretnimklipom i ucvrscenim cilindrom u gornjem delu pumpe oznacena je na slici 4. slovom c.Usadna pumpa sa pokretnim klipom iucvrscenim cilindrom u do-njem delu pumpe oznacena je na istojslici slovom b.Usadna pumpa sa pokretnim cilindrom

iucvrscenim klipom u do-njem delu pumpe oznacena je slovoma.

Klipovi dubinskih pumpi

Sl. 5.Konstrukcija klipova dubinskih pumpi a) glatki, b) sa poprecnim presekom, c) sa spiralnim zljebovima

Izradjuju se od besavnih celicnihcevi. Njihova povrsina jehromirana, fino obradjena ipolirana. Klipovi su takodje termickiobradjeni, kako bi im se produziovek trajanja. Duzina klipova je 1200i 1590 mm, sto zavisi od duzinecilindra dok im je debljina zidovakao i kod klipova od 5, 5 – 9, 0mm, sto zavisi od precnika klipa. Metalni klipovi mogu biti razlicitekonstrukcije, sto je prikazano naslici 5.

Zazori izmedju cilindra i klipa su uslovljeni kako zbogfunkcionalnosti pumpe tako i zbog nemogucnosti potpunoPrecizne izrade. U zavisnosti od velicine zazora izmedju cilindra i klipa,pumpe se dele u tri grupe:

I grupa : zazor 20 – 70 mikronaII grupa: zazor 70 – 120 mikrona III grupa: zazor 120 – 170 mikrona

Kod klipova sa glatkim povrsinama dozvoljen je zazor za 10mikrona vise u svakoj grupi. Za busotine koje daju naftu malog viskoziteta, a imaju visokutemperaturu dna upotrebljavaju se pumpe I grupe. Pri niskoj temperaturi dna busotine i velikom viskozitetu nafteUpotrebljavaju se pumpe II i III grupe. Pumpe III grupe primenjuju se u busotinama koje daju velikuproizvodnju i vece kolicine slane vode, pa je neophodno

upotrebiti pumpe velikih precnika.

Da bi se obezbedila potpuna hermeticnost povrsina naleganja sedista i kuglice, te da bi se smanjilo mehanicko ostecenje kuglica usled stalnog udaranja o metalno sediste, u poslednje vreme se izradjuju sedista od gume. Ova sedista su otporna na nagrizanje nafte i znatno produzavaju vek trajanja ventila jer amortizuju – ublazavaju udarce kuglice pri radu.

Sl. 6. Ventil dubinske pumpe

Ventili dubinskih pumpi imaju veliki

znacaj kod rada dubinskih pumpi. Od

njihovog funkcionisanja zavisi celokupan

rad dubinske pumpe. Njihova konstrukcija i

tehnoloski proces izrade, kako sedista

tako i kuglica mora biti vrlo precizan.

Postoji vise vrsta ventila, ali u sustini oni

se mnogo ne razlikuju.

Na slici 6. prikazan je ventil dubinske

pumpe.

Velicina ventila zavisi od precnika pumpe.

Sedista i kuglice ventila se izradjuju od

specijalnih legiranih celika i moraju biti

otporni na mehanicko dejstvo i koroziju.

Stepen obrade ovih delova mora biti visok

jer njihove povrsine naleganja moraju

obezbediti potpuno nepropustanje tecnosti

t.j. moraju idealno nalegati.

Klipne sipke

Sl. 7.Klipna sipka sa spojnicom

Za izradu klipnih sipki upotrebljavaju se specijalni celici legirani sa niklom, niklom i molibdenom, a redje i sa hrom- niklom odnosno hrom- molibdenom. Na slici 7. prikazan je izgled klipne sipke sa spojnicom na jednom kraju.

Klipne sipke imaju na krajevima muske navoje, dok se medjusobno spajaju pomocu spojnica. Iznad muskog navoja, na sipki se nalazi cetvorougaoni deo koji sluzi za postavljanje kljuca, kojim se zavrcu i odvrcu sipke. Ovakav deo nalazi se i na sredini spojnice i sluzi u istu svrhu.

Klipne sipke se izradjuju u duzini od 7, 62 m i 9, 144 m. Dozvoljene tolerancije u duzini iznose 50, 8 mm. Radi upasivanja duzine kolone sipki u busotini, izradjuju se kratki komadi klipnih sipki u duzinama 1 – 3 m. Precnik klipnih sipki je 5/8’’, ¾’’, 7/8’’ i 1’’. Za spajanje klipnih sipki razlicitog precnika izradjuju se spojnice sa navojima 5/8’’x ¾’’; ¾’’ x 7/8’’ i 7/8’’ x 1’’.

Tabela 1. Osnovni podaci o klipnim sipkama

Duzina klipnih sipki se racuna od zavrsetka muskog navoja na jednoj strani do

kraja navrnute spojnice na drugoj strani sipke.

Klipne sipke su u toku rada stalno izlozene opterecenju. Pri hodu klipa navise,

klipne sipke su izlozene opterecenju na istezanje, a pri hodu klipa nanize klipne

sipke su izlozene opterecenju na pritisak. Opterecenje klipnih sipki raste sa

dubinom ugradjivanja i sa povecanjem precnika pumpe. Najvise su opterecene klipne sipke

pri vrhu busotine, jer one pored tezine stuba tecnosti u tubingu nose i celokupnu sopstvenu

tezinu. Iz ovog razloga najcesci su lomovi klipnih sipki upravo u blizini usta busotine.

Sl. 8. Suplja klipna sipka

Suplje klipne sipke se upotrebljavaju za pumpanje visoko viskozne nafte sa velikim procentom parafina. Kroz ove sipke i tubing u kome su ugradjene, moze se vrsiti cirkulacija tople vode ili nafte u cilju otapanja parafina sa zidova tubinga.

Suplje klipne sipke se izradjuju od 7/8’’, 1’’, 1 ¼’’

Da bi se obezbedio duzi vek trajanja klipnih sipki, i da bi se izbegli lomovi istih u busotini, neophodno je posvetiti punu paznju prilikom njihovog transporta i uskladistenja. Klipne sipke treba vrlo pazljivo odrzavati, a njihove krajeve kada su van busotine treba uvek obezbediti zastitnim kapama. Klipne sipke se izradjuju od materijala razlicitog kvaliteta, izbor klipnih sipki u pogledu kvaliteta i dimenzija zavisi od dubine ugradjivanja dubinske pumpe i uslova u busotini. Obicno se izradjuju u punom profilu. Za izuzetne prilike izradjuju se suplje klipne sipke. Na slici 8. prikazan je izgled suplje sipke.

Glatka sipka

Ova sipka se nalazi na vrhu kolone klipnih sipki.Okruglog je oblika i fino obradjena, kako bi pri prolazukroz zaptivnu glavu na ustima busotine, biloobezbedjeno potpuno zaptivanje. Gornjim krajemucvrscena je u nosac, koji je pomocu uzadi spojen za ’’konjsku glavu’’ balansne grede. Glatka sipka seizradjuje od kvalitetnog legiranog celika punog preseka.U pogledu precnika izradjuju se sledece dimenzije: 1 1/8’’,1¼’’, 1 ½’’, 1 ¾’’, i 2’’. Za izuzetne uslove izradjuju se supljeglatke sipke. Duzina glatkih sipki je 2, 432 mm (8’); 3, 344mm ( 11’); 4, 864 mm ( 16’) i 6, 732 mm ( 22’). Koja ce se duzina glatke sipke odabrati zavisi od toga kolikice biti hod klipa pumpe u busotini.

Kacaljka za dubinsko pumpanjeKacaljka sluzi za pokretanje klipa dubinske pumpe. Ona vrsi podizanje ispustanje glatke sipke i klipnih sipki, a sa njima i klipa dubinske pumpe.Glavni delovi kacaljke su:balansna greda, reduktor, protivtegovi i pogonskimotor.Balansna greda je izradjena od profilnog čelika. Na prednjoj strani ima’’konjsku glavu’’ za koju su ucvrscena dva uzeta sa prstenastim nosacemglatke sipke. Na zadnjoj strani balansna greda je spojena preko lezaja zapogonske poluge reduktora. Balansna greda njihajuci se na nosecem lezaju, vrsipodizanje i spustanje klipnih sipki u busotini.Reduktor vrsi redukciju broja okretaja pogonskog motora. On ima dve osovine kojesu medjusobno spojene sistemom redukcionih zupcanika. Na zadnjoj osovininalazi se klinasta remenica preko koje je reduktor spojen sa motorom. Prednjaosovina reduktora nosi dva kraka sa protivtegovima za koje su spojene pogonskepoluge, koje pokrecu balansnu gredu. Protivtegovi. Uravnotezenje kacaljke tj. izjednacavanje opterecenja pogonskogmotora, pri hodu navise i pri hodu nanize, postize se pomocu protivtegova. Oviprotivtegovi mogu biti postavljeni na balansnu gredu ili na kraku pogonske osovinereduktora. U prvom slucaju imamo balansno – uravnotezenje kacaljke, a u drugomrotorno uravnotezenje. Rotorno uravnotezenje se vise primenjuje, jer se njegovakorekcija moze izvesti lakse i jednostavnije.

Sl. 9.

Tegovi rotornog uravnotezenja

Na slici 9. Prikazani su tegovi rotornog uravnotezenja.  Kao sto se vidi na crtezu, na istom kraku

su spojene pogonske poluge balansne

grede. Menjajuci tacku pricvrscenja ovih

poluga po osi kraka, vrsi se regulisanje

duzine hoda glatke sipke.

Pogonski motor je izvor snage za

pokretanje kacaljke. Prenosenje snage

motora na reduktor vrsi se preko klinastih

remenica i remenja. Pogonski motor

moze biti sa unutrasnjim sagorevanjem ili

elektromotor.

Snaga motora se odredjuje u zavisnosti od

velicine opterecenja na glatkoj sipki I

stepena korisnog dejstva kacaljke I reduktora

Velicina i nosivost kacaljke odredjuju se

takodje u zavisnosti od ukupnog

opterecenja glatke sipke. Izradjuju se

kacaljke za 5, 7, 9 i 11 t nosivosti na

konjskoj glavi.

Oprema usta busotine u dubinskom pumpanju

Sl. 10. Oprema usta busotine u dubinskom pumpanju

1) kezing glava, 2) T komad, 3) zaptivna glava, 4) glatka sipka

Sve busotine koje su u pumpanju, po pravilu nemaju pritisak na ustima ili je taj pritisak mali, pa usta busotine nije potrebno opremiti erupcionom jelkom. Ukoliko je busotina pre dubinskog pumpanja bila eruptivna, erupcionu jelku treba skinuti, a na kezing glavu treba postaviti ptirubnicu sa »T« razvodom i zaptivnu glavu za klip sipke. Na slici 10. prikazana je oprema na ustima busotine u dubinskom pumpanju.

»T« razvod moze biti spojen sa kezing glavom pomocu prirubnice ili navoja. On sluzi da kroz njega moze prolaziti glatka sipka i da usmeri proticanje nafte iz busotine kroz naftovod ka sabirnoj stanici. Na gornjem kraju »T« razvoda postavljena je zaptivna glava, kroz koju takodje prolazi glatka sipka. Zaptivna glava sluzi da onemoguci isticanje nafte pored glatke sipke, te su unutar nje ugradjena gumena ili grafitno – lojalna brtvila –zaptivke.

Na kezing glavi moze biti postavljen jedan ventil za ispustanje izdvojenog gasa iz kezinga. Ako se ovaj ventil spoji sa naftovodom i u spojnu cev ugradi regulacioni ventil dvostrukog dejstva, onda se gas iz kezinga, posto naraste iznad odredjenog pritiska, automatski propusta u naftovod. Obrnuto, ako pritisak u naftovodu, usled bilo kojih razloga, poraste iznad dozvoljenog, ovaj ventil se otvara u drugom pravcu i pritisak biva vraćen nazad u kezing. Na ovaj nacin regulacioni ventil funkcionise kao osiguranje protiv loma klipnih sipki zbog velikog pritiska.

Ostala oprema kod dubinskog pumpanja klipnim pumpama

Sl.11. Busotina u pumpanju bez ankera i sa ankerom tubinga

Anker tubinga postavlja se na dnu tubinga radi zastite tubinga od savijanja. Ovo savijanje moze nastupiti usled suvise velikog trenja izmedju klipa i cilindra dubinske pumpe, posebno u slucajevima kada je nafta jako gusta ili kada sa sobom nosi pesak. Usled savijanja tubinga, klipne sipke se brzo trose i tubing ostecuje.

Na slici 11. prikazana je busotina u pumpanju bez ankera i sa ankerom tubinga.

Dubina ugradjivanja dubinske pumpe

Dubina ugradjivanja dubinske pumpe u busotini zavisi od vise faktora: dubine

perforiranog odnosno otvorenog sloja, statickog i dinamickog nivoa nafte u

busotini.

Dubina perforiranog odnosno otvorenog naftonosnog sloja zavisi od dubine

zaleganja produktivnog horizonta i ona se u toku zivota busotine ne menja tj. stalna

je.

Staticki nivo nafte u busotini je nivo pri kome nafta vise ne dotice u busotinu.

Visinska razlika izmedju dubine otvorenog sloja i visine nivoa nafte u busotini pri

kome nema dotoka u busotini je upravo staticki nivo. Staticki pritisak sloja seizracunava:

Ps = ( 1. 2.)

gde su:

Ps – staticki pritisak na dubini perforiranog sloja u bar.

H – dubina perforiranog sloja u m.

hs – staticki nivo nafte u busotini u m.

- specificna tezina nafte u busotini u kg/lit.

Dinamicki nivo nafte u busotini je stalni nivo koji se pri radu pumpe ne menja. Pri ovomnivou sva nafta koja dotekne u busotinu je izneta iz busotine na povrsinu radomdubinske pumpe. Dinamicki pritisak se izracunava po formuli:

Pd = ( 1. 3.) gde su:

Pd – dinamicki pritisak na dnu busotine u bar.H – dubina perforiranog sloja u m.

hd – dinamicki nivo u m.

- specificna tezina nafte u busotini u kg/lit. Radna depresija pumpe je pritisak pod kojim nafta iz busotine utice u cilindarpumpe. To je ustvari razlika pritiska izmedju statickog i dinamickog pritiska uvisini usisnog ventila pumpe. Ova depresija se izracunava:

Pp = ( 1. 4.) gde su:

Pp – radna depresija dubinske pumpe u bar.

hd – dinamicki nivo nafte u busotini u m.

hs – staticki nivo nafte u busotini u m.

- specificna tezina nafte u busotini u kg/lit.

Sl. 12.

Dubina ugradjivanja pumpe

Pri ugradjivanju dubinske pumpe u busotinu, vodi se racuna o buducem rezimu rada sloja. Na bazi toga vrsi se izbor dimenzija dubinske pumpe i odredjuje se dubina ugradjivanja iste.

Na slici 12. Sematski su prikazani staticki i dinamicki nivo u busotini, kao i dubina ugradjivanja dubinske pumpe

Razlika izmedju dubine ugradjivanja pumpe ( hup) i

dinamickog nivoa ( hd) naziva se dubinom potapanja

pumpe i obelezava se sa hpp.

hpp = hup – hd ( 1. 5)

Ukoliko je dinamicki nivo u busotini visi, dubina potapanja

pumpe ce biti veca, a ukoliko je dinamicki nivo nafte u

busotini nizi, pritisak napajanja pumpe je veci. Iz ovoga

proizilazi da dubina potapanja pumpe hpp, ne utice na

njen kapacitet, vec da taj kapacitet upravo zavisi od

dubine ugradjivanja dubinske pumpe. Treba napomenuti

da je minimalna dubina potapanja pumpe 30 m, kao i to

da ukoiko je dubina potapanja pumpe veca, da je rad

klipnih sipki i postrojenja na ustima busotine laksi.

Dubina ugradjivanja dubinske pumpe zavisi jos i od

hidrodinamickih i mehanickih svojstava naftonosnog sloja

tj. da li busotina sa naftom odaje slobodan gas i pesak.

Kapacitet dubinske pumpe

Razlikujemo teoretski i stvarni kapacitet dubinske pumpe.

Teoretski kapacitet pumpe se izracunava po formuli:

Q = 1440 F So n ( 1. 6)

gde su:

Q – kapacitet pumpe za 24h u m3

1440 – broj minuta u 24h

F – povrsina poprecnog preseka dubinske pumpe u m2

So – duzina hoda glatke sipke u m

n – broj hodova glatke sipke u jednom minutu

Povrsina poprecnog preseka klipa zavisi od velicine precnika klipa i izracunava se po

obrascu:

F =

Stvarni kapacitet pumpe je znatno manji od teoretskog i zavisi od koeficijenta

korisnog dejstva pumpe i postrojenja.

Qs = 1.440 F S n ( 1. 7.)

gde su:

Qs – stvarni kapacitet dubinske pumpe u m3/ 24h

S – stvarna duzina hoda klipa u m

- koeficijent korisnog dejstva pumpe i postrojenja

Stvarna duzina hoda klipa dubinske pumpe je redovno manja od duzine hoda

glatke sipke.

Razlika u duzini izmedju hoda glatke sipke i klipa dubinske

pumpe naziva se gubitak hoda klipa.

On nastaje usled istezanja klipnih sipki i

tubinga, kao i usled sila inercije, koje se javljaju u masi opreme postrojenja.

Po elementarnoj formuli, koja se moze primeniti za dubine ugradjivanja pumpi do 1300 m

i pri broju hodova klipa 8 – 10 u minutu, ovaj gubitak hoda se izracunava po fomuli:

= ( 1. 8.)

gde je:

– gubitak hoda klipa u m

Pt – tezina stuba tecnosti nad klipom, od dinamickog nivoa do usta busotine u kg

L – ukupna duzina klipnih sipki u m

E – modul elasticnosti klipnih sipki i tubinga

fs – povrsina preseka klipnih sipki u m2

ft – povrsina prstenastog preseka tubinga po metalu u m2

Kada od duzine hoda glatke sipke odbijemo vrednost gubitka hoda klipa, usled istezanja

klipnih sipki i tubinga, dobicemo stvarnu duzinu hoda klipa ( 1. 9.)

S = So – ( 1. 9.)

gde je:

So – hod glatke sipke koji se meri na ustima busotine , a

– gubitak hoda koji se određuje racunskim putem pomocu formule 1. 9.

Gubitak hoda klipa uslovljen je istezanjem klipnih sipki i tubinga, usled sledecih

sila:

Sila statickog opterecenja koju sacinjavaju tezina klipnih sipki i tecnosti iznad klipa pumpe, kao i sila trenja klipa o cilindar pumpe, i klipnih sipki o zidove tubinga

Sila inercije masa klipnih sipki i tecnosti koje se krecu

Dinamicka naprezanja od nastalih vibracija u koloni klipnih sipki

Sile naprezanja klipnih sipki se odredjuju pomocu dinamografa.

Dinamograf se montira na glatkoj sipki i sluzi za registrovanje opterecenja

glatke sipke. Prilikom hoda glatke sipke na gore i dole, registruju se sile

naprezanja klipnih sipki u obliku dijagrama.

Na slici 13. prikazan je teoretski dijagram koji ima oblik paralelograma.

Sl. 13. Teoretski dijagram dinamografaS – Hod glatke sipke

So – Hod klipa dubinske pumpe

G – Tezina klipnih sipki

Q1 – Opterecenje pri hodu na gore

Q2 – Opterecenje pri hodu na dole

P – Opterecenje na klip od pritiska tecnosti

- Deformacije klipnih sipki i tubinga pri hodu na gore

1 – deformacije klipnih sipki i tubinga pri hodu na dole

d – Trenje pri hodu na dole

g - Trenje pri hodu na gore

Tacka A odgovara krajnjem, najnizem polozaju klipa, pri hodu na nize i u pocetku hoda na vise. Dalje, pri kretanju glatke sipke na vise, opterecenje raste usled pritiska stuba tecnosti u tubingu na klip. Na putu od tacke A do tacke B opterecenje na glatkoj sipki raste ali klip u dubinskoj pumpi se jos uvek ne krece.

Za vreme tog kretanja, klipne sipke se sve vise opterecuju i izduzuju dok se tubing rasterecuje i skuplja. Odsecak bB, jednak je istezanju klipnih sipki i skracenju tubinga. U tacki B klipne sipke primaju puno opterecenje i otpocinje hod klipa na vise. Prava BC prikazuje stalno opterecenje na glatkoj sipki. U tacki C pocinje kretanje sipke na dole. U kretanju, do tacke D, klipne sipke se rasterecuju i skupljaju, dok tubing prima opterecenje stuba tecnosti i pod tim opterecenjem se isteze. Suma skracenja klipnih sipki i izduzenja tubinga prikazana je na dijagramu odseckom Dd. Prava DA prikazuje kretanje klipa na dole pri neizmenjenom opterecenju. Ovo opterecenje je jednako tezini sipki potopljenih u tecnosti, minus sila trenja.

g

Maksimalna sila koja deluje na glavu kacaljke odredjuje se po uproscenoj jednacinielementarne teorije – kacaljke:

Pmax = QsLb + QtecL + QsL ( 1. 10)

gde su:

Pmax – maksimalna sila na glavi kacaljke u kg

Qs – tezina klipnih sipki po duznom metru kg/mL – duzina kolone klipnih sipki u mB – koeficijent prividnog gubitka tezine sipki usled potapanja u tecnost

Qtec – tezina stuba tecnosti po duznom metru kg/mn– broj hodova klipa u jednoj minutiS – duzina hoda klipa dibinske pumpe u m.Koeficijent prividnog gubitka tezine klipnih sipki ( b) usled potapanja u tecnost, zavisi odspecificne tezine nafte u busotini i izracunava se iz formule:

b = ( 1. 11.)

gde su:

tec – specificna tezina nafte u busotini u kg /dm3

s – specificna tezina materijala klipnih sipki oko 7, 85 kg/dm3

 

Kontrola rada postrojenja za dubinsko pumpanje

Najuspesniji nacin provere rada dubinske pumpe, vrsi se pomocu dinamografa.

Dinamograf je uredjaj za merenje opterecenja glatke sipke u toku spustanja i podizanja

klipnih sipki. Pomocu njega se mogu snimiti sva opterecenja koja se manifestuju na

glatkoj sipci u obliku grafikona.Dinamograf je najpodesnije i najpouzdanije sredstvo za

kontrolu rada dubinske pumpe.

Danas se u svetu primenjuju sledeci tipovi dinamografa:

Mahanicki

Hidraulicki

Elektricni

Najvise se upotrebljavaju hidraulicki dinamografi razlicitih konstrukcija. Jedan od

dinamografa je dinamograf » Fridrih Lajtert « LL – 57.

Prednost ovog dinamografa u odnosu na ostale tipove, sastoji se u mogucnosti

dobijanja dijagrama bez obustavljanja rada kacaljki, sto je od prvostepene vaznosti za

snimanje dijagrama koji odrazava stvarne uslove rada dubinske pumpe.

Na slici 14., data je principijelna sema dinamografa LL – 57 koji se konstruktivno sastoji

iz tri glavna dela:

Sl. 14. Principijelna sema dinamografa LL – 57

a – noseci uredjaj b – pumpa za visoki pritisakc – hidralicni vodd–indikatorski sisteme –glatka sipkaf – protiv povratni ventilg – komplet za registracijuh – noseci klipi – rezervoar za uljej – oprugak – kanap l – igla za ubelezavanje

a)Sistema za primanje opterecenja, koga cine dva klipa

nosaca – h sa odgovarajucim cilindrima i pumpa za

visoki pritisak – b. Ceo sistem je ugradjen u blok od

lakog ali veoma otpornog materijala

b) Indikatorskog sistema – d

c)Kompleta – g na kome se registruje dobijeni dijagram.

Sistem za primanje opterecenja ima i jedan rezervoar

za ulje iz koga se pomocu pumpe za visoki pritisak – b,

pumpa ulje u ceo hidraulicni sistem. Otvaranjem

protivpovratnog ventila – f, ulje istice iz cilindra celog

hidraulicnog sistema i vraca se u rezervoar cime se

dinamograf rasterecuje.

Indikatorski sistem cine i cilindar koji, su povezani

preko hidraulicnog voda – c sa sistemom za primanje

opterecenja I opruge – j za drzanje ravnoteze pritisku

koji vlada u celom hidraulicnom sistemu.

Pored toga indikator je opremljen i uredjajem za registrovanje koji garantuje ravnomerno

ubelezavanje pri sto manjem trenju igle za ubelezavanje – 1 i hartije. Komplet za

registraciju dijagrama se sastoji od bubnja – g preko koga dolazi dijagram papir na koji

igla za ubelezavanje – 1 ucrtava dijagram. Bubanj se pomocu posebnog prenosnog

mehanizma stavlja u pokret na taj nacin sto se kanap – k pricvrsti za jedan lancic koji se

veze za neki oslonac ( busotinsku glavu ili erupcioni uredjaj).

Kada je dinamograf spreman za rad i otpustanjem kocnice, igla ucrtava dijagram na

hartiju koja je postavljena na bubnju za registraciju. Igla za ubelezavanje se krece pod

dejstvom klipa u cilindru indikatorskog sistema i opruge za odrzavanje ravnoteze.

Kretanje klipa u cilindru indikatorskog sistema vrsi se u zavisnosti od pritiska koji vlada u

celom hidraulicnom sistemu. Po zavrsenom merenju otvaranjem protivpovratnog ventila

– f dinamograf se rasterecuje, jer ulje iz hidraulicnog sistema dolazi u rezervoar – i, i

tako se ceo aparat moze lako izvaditi iz noseceg uredjaja na glatkoj sipki.

Stvarni dijagram koji se dobija prilikom merenja na busotini, razlikuje se od teoretskog,

te se na osnovu ovih razlika mogu odrediti uzroci neispravnog rada dubinske pumpe.

Objasnjenje oblika dijagrama se vidno olaksava, ako se preko njega postavi teoretski

dijagram.

Sl. 15. Prakticni dijagrami dinamografa

rada dubinske pumpe

Na slici 15. prikazani su tipski dijagrami rada dubinske pumpe:

1. Rad dubinske pumpe je normalan2. U potisnom delu pumpa popusta , 3. Znatno popustanje u potisnom delu pumpe,izaziva da tecnost ne dolazi do povrsine4. Potisni ventil pumpe ne zatvara5. Dubinska pumpa propusta na usisnoj strani6. Ne zatvara usisni ventil7. Pumpa propusta tecnost pri hodu klipa navise i na nize8. Ulazi gas u dubinsku pumpu, pa je stogapunjenje cilindra nepotpuno9. Nepravilno ( duboko) ugradjen klip10. Petlja u desnom gornjem uglu dijagramaukazuje na visoko postavljanje klipa sa uredjajemza vodjenje isisnog ventila iz njegovog sedista 11. Klip izlazi iz cilindra za vreme rada dubinskepumpe12. Zaklinjenje ( zaglava) klipa13.Otkinute ili odvrnute klipne sipke14.Opterecenje pri hodu na vise vece, a pri hoduna nize manje od teorijskog. 

2. Dubinsko pumpanje centrifugalnim elektricnim pumpama

Elektricne centrifugalne pumpe se primenjuju za eksploataciju naftnih busotina koje imaju vrlo velike kapacitete, od nekoliko stotina do 1600 t na dan.

Postrojenje elektricne centrifugalne pumpe se sastoji od elektromotora, protektora i centrifugalne pumpe.

Na slici 16. Prikazana je sema ovog postrojenja

Sl. 16.Dubinsko pumpanje pomocu

centrifugalne elektricne pumpe

Elektromotor 1, protektor 2, i centrifugalna pumpa 3, spojeni su medjusobno i na tubingu 4 spusteni u busotinu. Elektricni kabl 5 za napajanje motora sa strujom spojen je na povrsini sa uredjajem za napajanje i komandu 6, a duz tubinga je pricvrscen sa specijalnim prstenovima uz svaku spojnicu.

Elektromotor, protektor i kabl za napajanje motora sa strujom su specijalne konstrukcije i potpuno su nepropustivi za gasove i tecnost. Centrifugalna pumpa je visestepena, i zavisno od dubine ugradjivanja sposobna je da podigne naftu na visinu i do 2000 m. Zbog vrlo komplikovane konstrukcije, teskog ugradjivanja u busotini i potrebe da se pri najmanjem kvaru mora celo postrojenje vaditi iz busotine, primena ovog sistema nije rasprostranjena.

3.Dubinsko pumpanje hidraulicnim pumpama

Sl. 17. Dubunsko pumpanje

hidraulicnom pumpom

Iz rezervoara 1, pumpa visokog pritiska 2,

elektromotorom ili dizel motorom

3, usisava laku naftu i potiskuje je preko

razvodnog kolektora 4 i potisnih cevi u

busotini kroz radne cevi 5. Iz ovih cevi radna

tecnost – nafta ulazi u gornji pogonski deo

hidraulicne pumpe, gde preko razvodnih

ventila vrsi pokretanje dubinske pumpe 6.

Po zavrsenom radu u pogonskom delu

pumpe, radna tecnost ulazi u tubing gde se

mesa sa slojnom naftom koja je potisnuta

donjim delom hidraulicne pumpe.

Smesa slojne i radne nafte krece se kroz

tubing i dalje kroz porisne cevi ulazi u

rezervoar 1. Iz ovog rezervoara nafta se

delom vraca u busotinu a delom u sabirni

sistem.

Sl. 18. Hidraulicna dubinska pumpa

Na slici 18. Prikazana je hidraulicna pumpa sa oznacenim tokom kretanja, radne i slojne nafte.

Ovaj sistem je pokazao dobre rezultate kod pumpanja lakih nafti sa malim viskozitetom i niskom tackom stinjavanja. Za eksploataciju nafte visokog viskoziteta i niskog stinjavanja, ovaj sistem nije podesan, jer su na povrsini potrebni dodatni uredjaji za odvajanje radne od slojne nafte. Medjutim ukoliko se u blizini naftnog polja moze koristiti kao radna nafta onda je primena ovog sistema bez kruznog procesa preporucljiva i daje odlicne rezultate. U ovoj kombinaciji ovaj sistem otklanja mnoge poteskoce u eksploataciji i prikupljanju teske nafte.