No conjunto completo de equipamentos de recuperação de óleo, a unidade de bombeamento, ohaste de bombeamento, e a bomba de óleo são componentes essenciais muito importantes. Por meio de uma operação colaborativa, eles construíram um sistema de trabalho de "três equipamentos de bombeamento" para promover em conjunto todo o processo, desde a extração subterrânea de petróleo bruto até o transporte terrestre. As vantagens e desvantagens de desempenho desses três equipamentos e o grau de cooperação tácita não apenas afetarão diretamente a produção do poço de petróleo, mas também terão um impacto vital nos benefícios econômicos gerais do projeto de mineração.
Haste de sucção:
Ohaste de bombeamentoé o elo central que conecta a unidade de bombeamento terrestre e a unidade de bombeamento subterrânea nos "três equipamentos de bombeamento". Ele assume as funções duplas de transmissão de potência e suporte de carga: por um lado, transmite o movimento alternativo da unidade de bombeamento ao pistão da unidade de bombeamento e aciona o pistão para se mover; por outro lado, suporta o peso dohaste de bombeamentoA própria coluna, o peso da coluna de líquido e as cargas subterrâneas adicionais (como cargas inerciais e de atrito) e seu desempenho afetam diretamente a confiabilidade e a vida útil de todo o dispositivo de recuperação de óleo. De acordo com a especificação "API 11B-2021" (norma do Instituto Americano de Petróleo), a resistência à tração da haste de bombeamento não deve ser inferior a 620 MPa e a resistência ao escoamento não deve ser inferior a 550 MPa.
Ⅰ. Estrutura e material:
1. Projeto estrutural:
O corpo principal dohaste de sucçãoÉ um corpo de haste sólida com seção transversal circular, geralmente com comprimento de 7,62 m (25 pés) ou 9,14 m (30 pés), fácil de transportar e conectar ao local. Ambas as extremidades do corpo da haste são rosqueadas e múltiplashaste de sucçãossão conectados por meio de aros para formar um “haste de sucçãocoluna”. Para aumentar a resistência da conexão roscada, as peças roscadas são geralmente temperadas (a dureza atinge HRC28-32) e a estrutura anti-afrouxamento (como a rosca revestida com cola anti-afrouxamento) é usada para evitar que a rosca se solte durante operações subterrâneas.
2. Classificação do material:
De acordo com as condições de trabalho do poço de petróleo (como profundidade do poço, corrosão do petróleo bruto e tamanho da carga), o material do poçohaste de sucçãoé dividido principalmente em duas categorias:
Aço carbonohaste de sucção: Utilizando aço nº 45 e aço 20CrMo como materiais principais, apresenta as vantagens de alta resistência e baixo custo. É adequado para poços de petróleo convencionais com profundidade ≤ 2.000 m e corrosão fraca do petróleo bruto (incluindo concentração de HSS ≤ 50 ppm). É utilizado em poços convencionais em campos de petróleo no leste da China. A proporção de aplicações excede 80%;
Liga de açohaste de sucção: Aço 35CrMo e aço 42CrMo são os principais materiais, e a resistência à corrosão e à fadiga são aprimoradas por meio de tratamento de liga. É adequado para poços profundos ou ultraprofundos com profundidade de poço ≥ 2.000 m e forte corrosão do petróleo bruto (concentração de HSS >50 ppm). Por exemplo, em poços de gás com alto teor de enxofre em campos de petróleo e gás do sudoeste da China, a aplicação de aço-ligahaste de sucçãorepresenta mais de 90%.
Ⅱ Danos por carga e fadiga durante o trabalho:
Ohaste de sucçãosofre cargas alternadas complexas durante o trabalho, e os danos por fadiga são fáceis de ocorrer durante a operação de longo prazo, que é a principal causa da falha dohaste de sucção. As cargas que ele suporta incluem principalmente:
1. Carga estática: Incluindo o peso dohaste de sucçãocoluna em si (o peso do aço carbonohaste de sucçãopor metro é cerca de 15 kg), o peso da coluna de líquido (calculado de acordo com a densidade do petróleo bruto, geralmente 800-900 kg/m3).
2. Cargas dinâmicas: Incluindo cargas inerciais (cargas de aceleração geradas pelo movimento alternativo do pistão), cargas de atrito (cargas de atrito entre ohaste de sucçãoe a parede interna do tubo) e cargas de impacto (cargas de impacto instantâneas geradas quando a cabeça do burro está se deslocando).
Para prolongar a vida útil dohaste de sucção, medidas específicas precisam ser tomadas: Primeiro, otimizar os parâmetros de trabalho da ventosa (como reduzir o curso e selecionar razoavelmente o curso) para reduzir a carga dinâmica; Segundo, tratamento de superfície dohaste de sucção(como cromagem, pulverização de revestimento resistente ao desgaste) para melhorar a resistência ao desgaste; Terceiro, inspeção regular dohaste de sucçãocoluna (como o uso de tecnologia de detecção de falhas acústicas), detecção oportuna de trincas de fadiga.
Material de referência:
[1] Instituto Americano de Petróleo "API Spec 11B-2021Vara de sucçãoEspecificação"
[2] "Materiais de Engenharia Mecânica" Volume 46, Edição 7, 2022 "Vara de sucçãoProjeto de Estrutura e Análise de Confiabilidade de Conexão
[3] "Ferro e Aço" Volume 58, Edição 4, 2023 "Pesquisa sobre Otimização de Materiais e Resistência à Corrosão de Aço LigadoVaras de sucçãod"
[4] "Engenharia Mecânica" 2022, Volume 39, Edição 9 "Análise das Características de Carga e Vida de Fadiga deVara de sucçãoColuna"
[5] "Testes não destrutivos" Volume 45, Edição 3, 2023 "Tecnologia de testes não destrutivos e prática de aplicação deVara de sucçãod"