No campo da extração de petróleo, o equipamento de recuperação de óleo por bomba de poço profundo é o equipamento principal para realizar o transporte de petróleo bruto subterrâneo para o solo. Entre eles, o dispositivo de bomba de óleo tipo viga tornou-se um dos tipos mais amplamente utilizados devido à sua alta confiabilidade e forte adaptabilidade. O dispositivo é composto por uma parte terrestre e uma parte subterrânea: a parte terrestre contém uma unidade de bombeamento e um dispositivo de cabeça de poço para bombear poços de petróleo, enquanto a parte subterrânea é composta por uma haste de bombeamento, uma bomba de bombeamento, um oleoduto e outros componentes. No conjunto completo de equipamentos, a unidade de bombeamento, a haste de bombeamento e a bomba de óleo são os principais núcleos para realizar a extração de petróleo bruto. Os três trabalham juntos para formar um sistema de "três equipamentos de bombeamento" para completar em conjunto todo o processo, desde a extração subterrânea de petróleo bruto até o transporte terrestre. Seu desempenho e eficiência de cooperação determinam diretamente a produção e a economia de mineração do poço de petróleo.
Unidade de bombeamento:
Como unidade de energia terrestre dos “três equipamentos de bombeamento”, ounidade de bombeamento de óleoAssume a importante função de converter energia elétrica em movimento mecânico alternativo e fornecer energia para a produção subterrânea de petróleo. É um centro fundamental que conecta a energia terrestre às operações subterrâneas. Por meio da cooperação precisa com hastes de bombeamento e bombas de óleo, extrai continuamente petróleo bruto subterrâneo para o solo, sendo amplamente utilizado em diferentes tipos de poços de petróleo, como poços rasos e médios e poços profundos.
Ⅰ. Classificação:
Existem vários métodos de classificação para unidades de bombeamento. O núcleo pode ser dividido de acordo com suas características estruturais e equilíbrio. Diferentes tipos são adequados para diferentes condições de trabalho em poços de petróleo, atendendo às mais diversas necessidades de mineração.
1. Dividido por estrutura:
Bomba de óleo tipo viga móvel: Este é atualmente o tipo mais amplamente utilizado, nomeado após o componente chave da "viga móvel" na estrutura. Sua principal característica é acionar a cabeça do burro para se mover para baixo através do balanço da viga e, em seguida, puxar a haste de sucção. De acordo com a posição relativa do suporte e do mecanismo da biela da manivela, ela pode ser subdividida em tipo comum e tipo frontal (tipo frontal). O suporte da unidade de bombeamento de viga comum está localizado entre a cabeça do burro e o mecanismo da biela da manivela. A estrutura é simétrica e a estabilidade é forte. É adequada para a maioria dos poços de petróleo convencionais. O mecanismo da biela da manivela da unidade de bombeamento de viga frontal está localizado entre a cabeça do burro e o suporte da viga. A fuselagem é mais compacta e cobre uma pequena área, especialmente adequada para áreas com espaço limitado no local do poço, como campos de petróleo marginais urbanos ou formações de poços intensivas.
Unidade de bombeamento sem feixe: Comparada com a unidade de bombeamento sem feixe, a unidade de bombeamento sem feixe elimina a estrutura tradicional sem feixe e realiza a transmissão de potência por meio de transmissão hidráulica, transmissão por corrente ou transmissão por parafuso. Apresenta as vantagens de tamanho pequeno, peso leve e curso longo. Os tipos comuns incluem unidades de bombeamento hidráulicas, unidades de bombeamento por corrente, unidades de bombeamento por parafuso, etc., que são adequadas para poços profundos, poços ultraprofundos ou poços de petróleo pesado.
2. Dividido pelo saldo:
Tipo de balanceamento de viga: Um peso de balanceamento é instalado na parte traseira da viga para equilibrar a carga na extremidade dianteira do burro, ajustando a posição e o peso do peso. A estrutura é simples e fácil de manter, mas a precisão do balanceamento é baixa. É adequado para poços de petróleo de baixa carga e curso curto.
Tipo de balanceamento por manivela: Um peso de balanceamento é colocado na manivela para equilibrar a carga usando a força centrífuga quando a manivela gira. O efeito de balanceamento é mais estável e se adapta a condições de carga média e alta. Atualmente, é o método de balanceamento predominante do tipo viga.unidade de bombeamento de óleo.
Tipo de equilíbrio composto: combinando as vantagens do equilíbrio de viga e do equilíbrio de manivela, um peso de equilíbrio é definido na viga e na manivela, o que pode reduzir efetivamente as flutuações de carga e é adequado para poços profundos de alta carga e curso longo ou poços de petróleo de alto rendimento.
Ⅱ. Princípio de funcionamento:
A essência do processo de trabalho dounidade de bombeamento de óleoÉ o processo de "conversão e transmissão de energia". O núcleo é converter o movimento rotacional de alta velocidade da saída do motor no movimento alternativo de baixa velocidade da cabeça do burro por meio de uma transmissão em vários estágios. Pode ser dividido em três etapas principais:
1. Potência de entrada e desaceleração: O motor converte energia elétrica em energia mecânica, gera movimento rotacional de alta velocidade e o transmite para a caixa de engrenagens por meio do acoplamento. A desaceleração em vários estágios é realizada dentro da caixa de engrenagens por meio de um conjunto de engrenagens, que reduz a velocidade para a velocidade baixa exigida pela manivela, enquanto amplifica o torque para atender aos requisitos de carga do poço.
2. O movimento rotacional é convertido em oscilação: o eixo de saída da caixa de engrenagens aciona a manivela para realizar um movimento rotacional de baixa velocidade, e a manivela é conectada ao braço traseiro (ou antebraço) da viga por meio de uma biela. Quando a manivela gira, a biela empurra ou puxa a viga para oscilar para cima e para baixo em torno do fulcro do suporte, realizando a transformação de "movimento de rotação → movimento de oscilação".
3. Movimento recíproco e transferência de carga: Uma cabeça de burro é instalada na extremidade frontal da viga, e a cabeça de burro é conectada à haste de bombeamento de óleo por meio de um suspensor de corda. Com o balanço da viga, a cabeça de burro se move para cima e para baixo sincronizadamente, e a haste de sucção de tração aciona o pistão da bomba de óleo subterrânea para realizar um movimento recíproco vertical, extraindo o petróleo bruto do subsolo. Nesse processo, cargas como o peso da coluna de líquido acima do pistão, o peso da coluna da haste de sucção, etc., são transmitidas à cabeça de burro por meio do suspensor de corda, de modo que o projeto de resistência da cabeça de burro e da viga precisa atender aos requisitos de carga de alta resistência.
Ⅲ. Principais parâmetros técnicos:
O desempenho da unidade de bombeamento é refletido por meio de uma série de parâmetros-chave, que precisam ser selecionados de forma razoável de acordo com fatores como capacidade de produção do poço de petróleo, profundidade do poço e propriedades físicas do petróleo bruto:
Curso: Refere-se à distância máxima da cabeça do burro ao fundo, que determina diretamente o curso do pistão da bomba de óleo. Quanto maior o curso, mais líquido é bombeado de uma só vez, o que é adequado para poços de petróleo de alto rendimento.
Impulso: refere-se ao número de vezes que a cabeça do burro se move para cima e para baixo por minuto. Quanto maior o impulso, mais vezes o fluido é bombeado por unidade de tempo, mas um impulso muito alto aumentará o risco de danos por fadiga na haste de sucção.
Carga do ponto de suspensão: refere-se à carga máxima suportada pelo ponto de suspensão da cabeça do burro, incluindo o peso da haste de bombeamento, o peso da coluna de líquido e a carga adicional, que é a base central para o projeto de resistência da unidade de bombeamento.
Materiais de referência:
[1] "Petroleum Machinery" Journal, 2022, Volume 50, Edição 3, "Otimização Estrutural e Pesquisa de Aplicação do Tipo VigaUnidade de bombeamento de óleod"
[2] Sinopec "Exploração e Desenvolvimento de Petróleo" 2023, Volume 50, Edição 2, "Progresso na Aplicação de Unidades de Bombeamento Não-Feixe em Mineração de Poços Profundos"
[3] "Engenharia de Solos de Campos de Petróleo e Gás" Volume 40, Edição 11, 2021 "Pesquisa sobre a Otimização do Método de Balanço de Unidades de Bombeamento e a Melhoria da Eficiência Energética"
[4] "Projeto Mecânico e Fabricação" No. 8, 2022 "Projeto e Análise de Confiabilidade do Redutor deUnidade de bombeamento de óleod"
[5] "Engenharia de Poços de Petróleo e Gás" Volume 6, Edição 1, 2023 "Pesquisa sobre Otimização de Parâmetros e Correspondência de Capacidade de Unidades de Bombeamento"