La producción de petróleo comenzó hace aproximadamente 7.000 años. Los primeros yacimientos petrolíferos fueron descubiertos por arqueólogos a lo largo de las orillas del Nilo y del Éufrates y se remontan aproximadamente al año 5000 a.C. Ya entonces se utilizaba como combustible y sus derivados se utilizaban para construir carreteras y embalsamar a los muertos.
EN historia moderna Las primeras menciones del petróleo se pueden encontrar en la época de Boris Godunov, y luego el petróleo se llamaba "espeso", es decir, agua inflamable. Pero, hasta la segunda mitad del siglo XIX, sólo se extraía en pozos profundos. Cuando se demostró que se podía fabricar queroseno para iluminación a partir de petróleo, se empezaron a desarrollar métodos mediante bombas para extraer petróleo.
1 Tipos de bombas de aceite
Entre métodos modernos producción y refinación de petróleo, existen varios tipos principales de bombas para bombear productos derivados del petróleo:
- puente aéreo;
- elevación de gas;
- ESP – instalación de bombas centrífugas eléctricas;
- UEVN – bombas;
- ShSN – instalación de bombas de varilla para pozos.
1.1 Puente aéreo
1.2 Elevación por gas
A diferencia de un puente aéreo, se bombea gas, no aire, al elevador de gas, por lo que se denomina autocebante. bomba de gas. El principio de funcionamiento adicional es el mismo: el gas se bombea a través de la tubería hacia el zapato, se mezcla con aceite y sube debido a la diferencia de presión generada.
La ventaja del transporte por gas: una eficiencia mucho mayor en comparación con el transporte aéreo. Defecto: configuraciones obligatorias para calentar el gas inyectado (PPG-1) para evitar problemas de formación excesiva de hidratos.
1.3ESP
Bombas centrífugas para Industria del aceite En cuanto a su diseño, prácticamente no se diferencian de la tecnología centrífuga convencional. El bombeo de petróleo y el bombeo de agua siguen los mismos principios.
aceite sumergible bombas centrífugas– Estos son los llamados PTSEN, que son equipos multietapa (hasta 120 etapas en el primer bloque), con motores de una modificación sumergible especial.
La bomba sumergible para productos petrolíferos se puede construir hasta 400 etapas. Las bombas de aceite profundas para productos petrolíferos constan de:
- aparatos centrífugos;
- unidad de protección hidráulica;
- motor eléctrico sumergible;
- compensador.
Una variación de UPTsEN son las instalaciones con menos partes de metal, en comparación con PCEN, pero con mayor productividad. UPTsEN puede bombear hasta 114 toneladas por día.
Calificación simbolos Dispositivos ESP M(K)/5A/250/1000 significa que esto es:
- instalación en la que se instala una bomba eléctrica centrífuga;
- modular;
- resistente a la corrosión;
- 5A es una característica de las dimensiones transversales de la carcasa;
- la bomba de aceite suministra 250 metros cúbicos al día;
- y una presión de 1000 metros.
1.4 UEVN
Las bombas de tornillo para la producción de petróleo son de dos tipos: EVN y VNO.
El EWH forma parte de la instalación, que consta de un puesto de control y un transformador, que se ubican en superficie. Un aparato sumergible de producción en fondo de pozo equipado con un motor asíncrono lleno de aceite puede producir fluido de formación de alta viscosidad.
VNO forma parte de una instalación que consta de una estación de control y un accionamiento eléctrico. En la industria petrolera se utiliza para tuberías con un diámetro interior de al menos 121,7 mm.
La característica principal de las bombas de aceite de tornillo es el llamado tornillo sin fin. El tornillo gira dentro de una jaula de goma, las cavidades se llenan de líquido y este pasa hacia arriba a lo largo del eje del tornillo. Es más, el segundo rasgo distintivo Estas instalaciones han reducido a la mitad el número de revoluciones del motor (en comparación con PCEN).
1,5 ShSN
Bombas de varilla para la industria del petróleo y el gas – Estos son complejos de instalaciones aéreas y subterráneas.. El equipo subterráneo es el propio aparato de presión de varilla con una válvula de succión estacionaria en el extremo inferior del cilindro y una válvula de descarga móvil en la parte superior del pistón del émbolo, tuberías, una varilla y anclajes o vástagos protectores.
El equipo terrestre de este complejo es la llamada máquina de bombeo. La mecedora consta de una pirámide, una caja de cambios y un motor eléctrico montados sobre un marco sobre una base de hormigón. Se adjunta un equilibrador a la pirámide, que gira a través de la barra transversal, está conectado a la manivela y se coloca a ambos lados de la caja de cambios. El equilibrador y la manivela se mantienen en posición mediante el aparato de freno y toda la instalación se equilibra mediante contrapesos.
Comer diferentes modelos mecedoras: de un solo brazo y de dos brazos. La separación se produce según el tipo de equilibrador instalado en ellos. La profundidad que pueden alcanzar los rockeros es de 30 metros a 3, y en ocasiones 5 km.
1.6 ¿Cómo funciona el SRP? (video)
2 bombas principales para bombear aceite.
El complejo industrial de refinación de petróleo incluye no sólo la producción y refinación, sino también el transporte de productos petrolíferos. En este caso, el producto bombeado puede tener diferentes grados de viscosidad y temperatura.
La tecnología hidráulica principal debe garantizar una producción de alto rendimiento operación estable y fiabilidad, dar buenas presiones y ser lo más económico posible.
El equipo troncal viene en dos tipos: espiral de una etapa y seccional de múltiples etapas. Además, todo es centrífugo horizontal.
El caudal que pueden proporcionar los dispositivos multietapa alcanza los 710 metros cúbicos por hora, mientras que los de una sola etapa pueden proporcionar un caudal de hasta 10.000 metros cúbicos por hora.
La temperatura del fluido cuando se trabaja con equipos de línea principal no debe exceder los 80 °C. Algunos diseños pueden soportar temperaturas de hasta 200°C.
Pero siempre hay que centrarse en la cantidad de impurezas contenidas en el material bombeado y en la viscosidad cinemática de los líquidos. Porque sea cual sea la tecnología que elija finalmente (tornillo, diafragma, pistón hidráulico, línea principal, multifásica, placa, chorro, varilla o tornillo), sus principales parámetros se centrarán en estos dos factores: la viscosidad y la cantidad de impurezas.
Capítulo 4. ESTACIONES DE BOMBEO DE CAMPOS PETROLÍFEROS
Clasificación de estaciones de bombeo de campos petroleros.
Las estaciones de bombeo de campo se clasifican según su finalidad. Hay tres tipos de estaciones:
Estaciones de bombeo para transportar productos de pozo a través del territorio de los campos desde los pozos hasta puntos centrales recolección de aceite;
Estaciones de bombeo (unidades de bombeo) que aseguran el funcionamiento de los puntos centrales de recolección de petróleo, donde se prepara el petróleo para su transporte a las refinerías de petróleo (refinerías);
Estaciones de bombeo para bombear agua a formaciones petrolíferas a través de pozos de inyección y extraer petróleo de esta manera.
La clasificación anterior de estaciones de bombeo para campos petroleros es la más general. En depósitos individuales puede tener una apariencia ligeramente diferente. En particular, en varios campos no hay estaciones para bombear agua a los pozos de inyección. Su papel lo desempeña la alta presión. Bombas sumergibles Pozos de agua que bombean agua directamente desde los pozos de agua a los pozos de inyección. Esta opción se suele utilizar en aquellos campos donde se utiliza agua subterránea para inundar yacimientos de petróleo.
Existen otras diferencias con respecto a la clasificación general dada anteriormente.
Dependiendo de las condiciones de funcionamiento de las estaciones, se utilizan bombas. varios tipos. El tipo de bomba está determinado principalmente por las propiedades del líquido bombeado.
Los fluidos de campo transportados por las estaciones de bombeo no son petróleo en el sentido pleno. Es una mezcla de varios líquidos, gases y sólidos.
La parte líquida de la producción de pozos está representada por hidrocarburos líquidos (el petróleo mismo) y agua, cuyo contenido en el volumen total de producción puede oscilar entre cero y 90-95%. Composición asociada gas de petróleo, producido junto con el petróleo, varía ampliamente no solo para diferentes campos, sino también para el mismo campo en diferentes años de operación. Densidad mezclas de gases en este caso suele estar en el intervalo de 0,7 a 3,5 kg/m 3 .
Las inclusiones sólidas también son bastante variadas. Cuantitativo y característica de calidad los tiene amplia gama. Estas inclusiones contienen partículas en diferentes proporciones. rocas llevado a cabo por el flujo de los pozos, la escala de la tubería y Equipo tecnológico, así como hidrocarburos sólidos en forma de parafinas, ceresinas, asfaltenos, sustancias resinosas, etc.
La diferencia natural de los aceites en viscosidad y densidad complementa cuadro grande Propiedades físicas y químicas de los fluidos de campo.
Una variedad tan amplia de productos de pozo conduce a la necesidad de utilizar varios tipos de bombas en el campo PS, ya que cada tipo de bomba está diseñada para bombear ciertos tipos de líquidos y tiene su propia área de aplicación racional.
En el campo estaciones de bombeo Se utilizan principalmente bombas centrífugas y dos tipos de bombas de desplazamiento positivo: de pistón y rotativas.
Las bombas centrífugas se utilizan para bombear grandes volúmenes de petróleo y en los casos en que no se requieren altas presiones. Se utilizan principalmente en grandes campos con líquidos de baja viscosidad.
Los aceites viscosos se bombean mediante bombas de desplazamiento positivo. Al mismo tiempo, las bombas rotativas se utilizan, por regla general, para bombear aceites de alta viscosidad y en los casos en que la productividad de la estación de bombeo debe ser bastante alta.
De las bombas centrífugas en el campo, las bombas más utilizadas son los tipos Ayap, KSM, MS, NK, ND, NM y TsNS. En Siberia occidental en Últimamente Se prefieren las bombas CNS.
Las bombas de pistón se utilizan principalmente cuando el aceite contiene un porcentaje significativo de parafina (15%) y el bombeo normal de dichos aceites requiere no sólo calentamiento, sino también relativamente alta presión, que no pueden ser desarrollados por bombas centrífugas.
Para bombear aceite y emulsiones aceite-agua (con un contenido de gas libre de hasta el 15%) aplicación amplia recibió bombas centrífugas.
Las marcas de la bomba se descifran de la siguiente manera:
norte - petróleo; K - voladizo con soporte de rodamiento; C - seccional; M - monobloque; MS - multisección; D - entrada de doble cara (impulsor de entrada de doble cara); CNS - seccional de aceite centrífugo.
En las marcas de bombas, además de designaciones de letras Se dan grupos de números con la ayuda de los cuales se comunica información más detallada. especificaciones carros Las designaciones digitales se introducen en las marcas de dos maneras diferentes.
Con uno de ellos, el marcado general de la bomba queda así:
Aquí el primer dígito (8) corresponde al diámetro del tubo de entrada de la bomba (en milímetros), reducido 25 veces y redondeado. El segundo grupo de números (10) representa el factor de velocidad de la bomba, reducido diez veces y redondeado. El último grupo de números (5) refleja el número de etapas de la bomba.
Al igual que las bombas ND, también están marcados otros tipos de bombas, por ejemplo, las bombas NK y MS.
Con el segundo método de marcado, las designaciones digitales ingresadas en él corresponden a la principal características tecnológicas bombas, por ejemplo
Nuevo México-200-120-120.
El primer grupo de números (200) aquí indica el flujo de la bomba, expresado en metros cubicos por hora, el segundo (120), también para alimentación y en las mismas unidades, pero solo con un rotor reemplazable para alimentación reducida. El último grupo de números (120) brinda información sobre la presión desarrollada por la bomba en metros de la columna de líquido bombeado.
Las bombas centrífugas consideradas se utilizan para bombear petróleo de campo con un contenido de partículas sólidas en suspensión en una cantidad no superior al 0,2% y un tamaño no superior a 0,2 mm.
A diferencia de las bombas centrífugas, las bombas de desplazamiento positivo se utilizan mucho menos en los campos petrolíferos y son principalmente bombas de pistón. Las bombas de pistón más comunes son los tipos U8-3, 9MGr, NT-150, 11GR. Todas estas bombas son bombas de lodo. No están diseñados para bombear petróleo y, en consecuencia, no cumplen plenamente con las condiciones operativas de las estaciones de bombeo de campo. En particular, la potencia de estas bombas supera con creces la necesaria en las estaciones de campo; sus dimensiones y peso son excesivamente elevados. Alguno elementos estructurales Las bombas, como los sellos, no pueden soportar el contacto prolongado con el entorno petrolero y fallan rápidamente.
Las circunstancias enumeradas obligan, si es posible, a evitar el uso de estas bombas para el bombeo de productos de pozo en el campo y reemplazarlas con bombas centrífugas o rotativas.
Entre las bombas rotativas, las más habituales son las de tornillo: MVN-1,5; MVN-6; MVN-10; VN-50; ENN-120-5; ENV-32/25; 2ВВ-500/10. Las bombas de engranajes o de engranajes rotativos del tipo RE se utilizan con menos frecuencia. El uso limitado de este último tipo de bombas se explica por la necesidad de una limpieza más profunda del líquido bombeado de impurezas mecánicas en comparación con las de tornillo. Y esto no siempre es posible o racional en las condiciones de pesca.
Vladimir Jomutko
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Tipos de bombas para producción de petróleo y sus características.
La industria petrolera es la rama más importante de la industria rusa. No se puede subestimar la importancia de este recurso energético natural para la economía nacional. Cada año se extraen en Rusia millones de toneladas de “oro negro”, y este volumen no sólo satisface las necesidades del mercado interno, sino que también aporta al país una parte importante de los ingresos por exportaciones.
La extracción moderna de este mineral se realiza mediante pozos perforados en el macizo rocoso. Si no hay suficiente presión en la formación productiva, por regla general, el petróleo se extrae mediante mecanismos especiales que permiten elevar la materia prima a la superficie y también se utilizan para bombear agua a las formaciones productivas y mover los productos bombeados a través de tuberías de campo. , etcétera.
Estos mecanismos se llaman bombas de aceite. Las bombas de producción de petróleo se utilizan para elevar el petróleo a la superficie, las bombas de transferencia se utilizan para proporcionar la presión necesaria en la tubería principal y en el campo. sistemas de tuberías. A continuación veremos los principales tipos de dichos equipos.
Bombas de aceite. Tipos principales
Las bombas de aceite vienen en los siguientes tipos:
- bombas de varilla de bombeo (SRP);
- tornillo de varilla;
- centrífuga eléctrica (ECP);
- tornillo;
- diafragma;
- pistón hidráulico;
- líneas principales;
- multifásico;
- chorro;
- laminar.
Bombas de varilla para producción de petróleo (SRP)
Estos mecanismos son dispositivos volumétricos. Se utilizan para levantar las materias primas extraídas de un pozo creando la llamada depresión (diferencia de presión entre la formación productiva y el fondo de la mina). Muchos de ustedes han visto bombas de este tipo en películas y televisión (las famosas bombas de aceite).
La bomba de varilla incluye un bloque de cilindros, émbolos, válvulas, fijaciones especiales, varillas, varillas, adaptadores, etc. Estas unidades de bombeo se utilizan en más de la mitad de los yacimientos petrolíferos actualmente en funcionamiento.
La popularidad tan extendida de esta especie bomba de aceite se debe a las siguientes características indudables de calidad y rendimiento:
- coeficiente de alta eficiencia durante la operación;
- facilidad, conveniencia y simplicidad de los trabajos de reparación;
- posibilidad de utilizar la mayoría diferentes tipos unidades;
- posibilidad de uso incluso en condiciones extremas(por ejemplo, en el caso de una alta concentración de impurezas mecánicas; mayor contenido de gases en los productos extraídos; al bombear materias primas con alta corrosividad).
Bombas de tornillo de varilla para la producción de petróleo.
esta variedad instalaciones de varillas, por regla general, se utilizan en la operación mecanizada de pozos de producción en casos de producción de materias primas de petróleo pesadas, así como fluidos viscosos y de molienda.
Las principales ventajas de este tipo de instalaciones incluyen: la ausencia de gases aislados y el coste bastante asequible para este tipo de unidades.
Bombas centrífugas eléctricas de producción (ESP)
A pesar de que el número de pozos equipados con instalaciones de este tipo, significativamente menos en comparación con las bombas de varilla de bombeo, en términos de volúmenes de materias primas extraídas mediante bombas eléctricas centrífugas, superan con creces bombas de varilla de bombeo. Baste decir que en nuestro país alrededor del 80 por ciento de todo el "oro negro" ruso se extrae mediante PES.
Para describir brevemente este dispositivo, es un mecanismo de bombeo convencional equipado con impulsado eléctricamente(excepto que, a diferencia de la barra, no tiene parte molida, es larga y delgada). Los ESP han demostrado ser excelentes cuando funcionan en entornos caracterizados por una mayor agresividad corrosiva. Estas unidades de bombeo incluyen:
- unidad de bombeo sumergible, compuesta por la propia bomba y un accionamiento eléctrico con protección hidráulica;
- línea de cable que conecta el motor eléctrico a la subestación transformadora;
- Estación de control y regulación del funcionamiento de la instalación.
Las bombas centrífugas eléctricas sumergibles tienen ventajas significativas sobre las bombas de varilla de bombeo para pozos profundos, a saber:
- equipo terrestre sencillo;
- la capacidad de producir grandes volúmenes de materias primas (hasta 15 mil metros cúbicos por día);
- la posibilidad de su uso en pozos cuya profundidad supere los 3 mil metros;
- período largo (de 500 días a dos o tres años o más) de funcionamiento de la instalación sin trabajos de reparación;
- posibilidad de realizar las necesarias trabajo de investigación sin necesidad de elevar la unidad de bombeo a la superficie;
- métodos más simples y que requieren menos mano de obra para eliminar los depósitos de parafina formados en las paredes de las tuberías (tuberías de bombas y compresores).
Además, las unidades de bombeo centrífugo eléctrico se pueden utilizar a grandes profundidades y en pozos de producción inclinados (hasta pozos horizontales), así como en faenas mineras con un alto grado de corte de agua, en ambientes con un alto contenido de agua de bromuro de yodo. , con alto grado mineralización de aguas de formación y para elevar soluciones ácidas y salinas a la superficie.
Además, existen modificaciones de los BES para operación simultánea y separada en varios horizontes productivos dentro de un pozo. En algunos casos, estas unidades también se utilizan para inyectar agua de formación mineralizada en un yacimiento de petróleo con el fin de mantener el nivel requerido de presión del yacimiento.
Este diseño de bomba se utiliza generalmente para la producción de aceites pesados y de alta viscosidad con gran cantidad impurezas mecánicas (por ejemplo, arena), así como para bombear líquidos desde nivel alto viscosidad
Este tipo de unidad de bombeo de petróleo tiene las siguientes ventajas:
Bombas de tornillo
Bombas de aceite de diafragma
Al igual que los de varilla, son dispositivos de tipo volumétrico. El diseño de dicha unidad se basa en un diafragma especial que protege el producto extraído para que no entre en otras partes del mecanismo de bombeo. La bomba de diafragma incluye una columna de suministro de aceite, una válvula de descarga, un canal axial, un resorte helicoidal, un cilindro, un pistón, soportes, cable eléctrico etcétera.
Estas unidades de bombeo se utilizan generalmente en campos donde la materia prima de petróleo producida contiene un gran número de impurezas mecánicas. Las principales ventajas de este diseño incluyen la facilidad de instalación y posterior operación.
Bombas de pistones hidraulicos
Están diseñados para bombear fluido de formación desde un pozo. Las unidades de pistón hidráulico se utilizan en los casos en que no hay impurezas mecánicas en las materias primas extraídas.
Estas instalaciones incluyen: una bomba de pozo, un motor sumergible, un canal a través del cual se eleva el petróleo y el agua, una superficie PowerPoint y un sistema de preparación del ambiente de trabajo. Durante el proceso de extracción con estas unidades, el petróleo sale a la superficie junto con el agua extraída.
Las principales ventajas de las bombas de pistón hidráulicas son:
- la oportunidad cambia significativamente sus características básicas;
- simplicidad y facilidad de uso;
- la capacidad de realizar trabajos de reparación subterráneos sin mucha mano de obra;
- se pueden utilizar en pozos con orificios inclinados.
Bombas de aceite principales
Su objetivo principal es bombear materias primas extraídas o productos derivados del petróleo a través de oleoductos de campo, técnicos y principales.
Estas unidades son capaces de proporcionar alta presión para garantizar el bombeo de las materias primas transportadas. Su principal caracteristicas distintivas– funcionamiento económico y alto grado de fiabilidad.
Estas instalaciones constan de dos componentes principales: una carcasa y un sistema de rotor, y se utilizan para bombear aceite y productos derivados del petróleo a través de un sistema de tuberías troncales.
El uso de instalaciones de este tipo le permite:
- reducir la carga en la boca de la abertura;
- reducir la cantidad de equipo utilizado;
- aumentar la eficiencia del uso de los gases liberados;
- aumentar la rentabilidad de la explotación de campos remotos.
Bombas multifásicas para petróleo y productos petrolíferos.
Unidades de bombeo de aceite a chorro
Son las instalaciones más modernas y prometedoras para Industria del aceite industria. Su uso ayudará a llevar la tecnología de explotación de yacimientos petrolíferos a un nivel superior.
Dichas instalaciones incluyen: un mecanismo para suministrar el medio de trabajo. Boquilla activa, canal de suministro de líquido inyectado, cámara de desplazamiento y difusor.
Actualmente, las unidades de bombeo de este tipo son cada vez más populares debido a la simplicidad de su diseño, la ausencia de elementos móviles, un alto grado de resistencia y confiabilidad de funcionamiento incluso en condiciones operativas extremas, como una alta concentración de impurezas mecánicas. en el ambiente de trabajo, un alto contenido de gases libres en las materias primas extraídas. temperaturas elevadas Medio ambiente y agresividad del fluido de trabajo.
Instalaciones de chorro tipo de bomba son capaces de proporcionar:
- estabilidad del dispositivo;
- libertad para regular la presión en el fondo del pozo;
- funcionamiento óptimo de la unidad en casos de cambios incontrolados en parámetros tales como el grado de corte de agua, presión in situ, etc.;
- flujo más fácil y rápido de materias primas extraídas;
- acceso rápido a modo óptimo operación después de la suspensión de la operación del pozo;
- uso eficiente de los gases libres liberados;
- prevención del flujo en áreas anulares;
- el proceso de enfriamiento rápido de motores eléctricos sumergibles;
- estabilidad en el dispositivo de carga actual;
- aumentar la eficiencia de una instalación de producción de petróleo.
El uso de tales unidades de bombeo permite garantizar una mayor calidad y una producción más rápida de materias primas petroleras.
Estas bombas incluyen:
- carcasa equipada con tapa;
- eje de transmisión con cojinetes;
- Kit de trabajo, que consta de discos de distribución, rotor, estator y plato.
Bombas rotativas de paletas (paletas) PN
Las principales ventajas de las unidades de placas incluyen:
- alta resistencia;
- buena confiabilidad;
- alto grado de eficiencia en la producción de petróleo;
- buenas características de rendimiento;
- Alta resistencia al desgaste de las piezas del mecanismo.
El cese o ausencia del flujo llevó al uso de otros métodos para elevar el petróleo a la superficie, por ejemplo, mediante bombas de varilla de bombeo. Actualmente, la mayoría de los pozos están equipados con estas bombas. La producción de pozos varía desde decenas de kg por día hasta varias toneladas. Las bombas se bajan a profundidades desde varias decenas de metros hasta 3000 m, a veces hasta 3200-3400 m). Shsnu incluye:
a) equipo terrestre: máquina de bombeo (SK), equipo de boca de pozo, unidad de control;
b) equipos subterráneos: tuberías, varillas de bombeo, bombas de varilla de bombeo y varios dispositivos de protección, mejorando el funcionamiento de la instalación en condiciones difíciles.
Arroz. 1. Diagrama de una unidad de bombeo de varilla de bombeo
varilla profunda unidad de bombeo(Figura 1) consta de bomba de pozo 2 tipos enchufables o sin inserto, varillas de bombeo 4, tubería 3, suspendidas en una placa frontal o en un colgador de tubería 8 de los accesorios de cabeza de pozo, sello del prensaestopas 6, varilla del prensaestopas 7, máquina de bombeo 9, base 10 y T 5. En la recepción de la bomba del pozo se instala un dispositivo de protección en forma de filtro de gas o de arena 1.
1.1 Máquinas de bombeo
La máquina de bombeo (Fig. 2) es un accionamiento individual para una bomba de pozo. Los componentes principales de la máquina de bombeo son un marco, un soporte en forma de pirámide tetraédrica truncada, una barra de equilibrio con cabezal giratorio, una viga transversal con bielas articuladas a la barra de equilibrio, una caja de cambios con manivelas y contrapesos. El SK está equipado con un conjunto de poleas reemplazables para cambiar el número de oscilaciones, es decir, el control es discreto. Para cambiar y tensar rápidamente las correas, el motor eléctrico está montado sobre una corredera giratoria. La máquina oscilante está montada sobre un marco montado sobre una base de hormigón armado (cimientos). El equilibrador se fija en la posición requerida (superior) del cabezal mediante un tambor de freno (polea). El cabezal del equilibrador se pliega o gira para permitir el paso sin obstáculos de los equipos de elevación y fondo de pozo durante la reparación de pozos subterráneos. Dado que la cabeza del equilibrador se mueve en un arco, hay una suspensión de cable flexible 17 para conectarlo con la varilla y las varillas de la cabeza del pozo (Fig. 2). Permite ajustar el encaje del émbolo en el cilindro de la bomba para evitar que el émbolo golpee la válvula de succión o que el émbolo salga del cilindro, así como instalar un dinamógrafo para estudiar el funcionamiento del equipo.
Arroz. 2. Máquina de bombeo tipo SKD:
1 – suspensión de varilla en boca de pozo; 2 - equilibrador con soporte; 3 - soporte; 4 - biela; 5 - manivela; 6 - caja de cambios; 7 - polea conducida; 8 - cinturón; 9 - motor eléctrico; 10 – polea motriz; 11 - vallado; 12 – plato giratorio; 13 – marco; 14 – contrapeso; 15 – atravesar; 16 – freno; 17 - suspensión de cuerda
La amplitud de movimiento del cabezal equilibrador (longitud de carrera de la varilla del cabezal de pozo-7 en la Fig. 1) se ajusta cambiando la ubicación de la unión del cigüeñal con la biela en relación con el eje de rotación (moviendo el pasador del cigüeñal a otro orificio ). Durante un doble golpe del equilibrador, la carga sobre el volante es desigual. Para equilibrar el funcionamiento de la máquina de bombeo, se colocan pesos (contrapesos) en el equilibrador, la manivela o en el equilibrador y la manivela. Entonces el equilibrado se denomina, respectivamente, equilibrador, manivela (rotor) o combinado.
La unidad de control proporciona control del motor eléctrico en situaciones de emergencia (rotura de varillas, avería de la caja de cambios, bomba, rotura de tubería, etc.), así como el arranque automático del motor eléctrico después de un rodaje. la fuente de poder.
Las máquinas de bombeo para minería temporal pueden ser móviles, neumáticas (o montadas sobre orugas). Un ejemplo es el balancín móvil "ROUDRANER" de la empresa "LAFKIN".
1.2 Rendimiento de la bomba
El rendimiento teórico del SSN es igual a
, m 3 / día, Donde 1440 es el número de minutos de un día;
D es el diámetro exterior del émbolo;
L - longitud de carrera del émbolo;
n es el número de oscilaciones dobles por minuto.
La Q de alimentación real siempre es< Qt.
Actitud
, se llama coeficiente de alimentación, entonces Q = Q t a n, donde a n varía de 0 a 1.En pozos en los que se manifiesta el llamado efecto fuente, es decir en pozos que fluyen parcialmente a través de una bomba, puede ser n >1. El funcionamiento de la bomba se considera normal si an =0,6¸0,8.
La relación de alimentación depende de una serie de factores que se tienen en cuenta mediante los coeficientes.
un norte =a g ×a ус ×a n ×a уm ,
donde los coeficientes son:
a g - deformación de varillas y tuberías;
a nosotros - contracción de líquidos;
a n - grado de llenado de la bomba con líquido;
a um - fugas de líquido.
donde a g =Spl/S, Spl es la longitud de carrera del émbolo (determinada a partir de las condiciones de tener en cuenta las deformaciones elásticas de varillas y tubos); S es la longitud de carrera de la varilla de boca de pozo (establecida durante el diseño).
DS=DS w +DS t,
Donde DS es la deformación general; S - deformación de la varilla; DS t - deformación de la tubería.
donde b es el coeficiente volumétrico del líquido, igual a la relación de volúmenes (caudales) de líquido en condiciones de succión y condiciones de superficie.
La bomba se llena de líquido y gas libre. La influencia del gas en el llenado y el caudal de la bomba se tiene en cuenta mediante el coeficiente de llenado del cilindro de la bomba.
- número de gas (relación entre el caudal de gas libre y el caudal de líquido en condiciones de succión). Un coeficiente que caracteriza el espacio largo, es decir el volumen del cilindro debajo del émbolo en su posición más baja del volumen del cilindro descrito por el émbolo. Al aumentar la longitud de la carrera del émbolo, puede aumentar una n. Tasa de fuga
donde g yt es el caudal de las fugas de fluido (en el par de émbolos, válvulas, acoplamientos de tuberías); a yt es un valor variable (a diferencia de otros factores) que aumenta con el tiempo, lo que conduce a un cambio en el coeficiente de alimentación.
El coeficiente de oferta óptimo se determina a partir de la condición de costo mínimo de producción y reparación del pozo.
La disminución del caudal actual de la bomba a lo largo del tiempo se puede describir mediante la ecuación parabólica
, (1.1.)
T: el período completo de funcionamiento de la bomba antes de que se detenga el suministro (si el motivo es el desgaste del par de émbolos, entonces T significa la vida útil total posible de la bomba); m es el exponente de la parábola, normalmente igual a dos; t es el tiempo de funcionamiento real de la bomba después de la siguiente reparación de la bomba.
Con base en el criterio del costo mínimo del petróleo producido, teniendo en cuenta los costos por día de operación del pozo y el costo de las reparaciones, A. N. Adonin determinó la duración óptima del período de recuperación.
, (1.2.)
donde t p es la duración de la reparación del pozo; B p - costo mantenimiento preventivo; B e - costos por día de operación del pozo, excluyendo B p .
Sustituyendo t mopt en lugar de t en la fórmula (1.1.), determinamos el coeficiente de suministro final óptimo antes de las reparaciones subterráneas preventivas a nopt.
Si el coeficiente de suministro actual a nopt se vuelve igual al óptimo a nopt (desde el punto de vista de reparación y reducción de costos de producción), entonces es necesario detener el pozo y comenzar a reparar (reemplazar) la bomba.
El ratio de oferta promedio para el período de revisión será
.
El análisis muestra que en B p /(B e ×T)<0,12 допустимая степень уменьшения подачи за межремонтный период составляет 15¸20%, а при очень больших значениях B p /(B э ×T) она приближается к 50%.
Se puede aumentar la eficiencia económica de la operación SSP mejorando la calidad de las reparaciones de las bombas, reduciendo los costos de operación y reparación del pozo en curso, así como determinando oportunamente el momento de la reparación del pozo.
1.3 Reglas de seguridad para la operación de pozos con bombas de varilla de bombeo
La boca del pozo debe estar equipada con accesorios y un dispositivo para sellar la varilla. La tubería de la boca de un pozo de flujo periódico debe permitir la liberación de gas desde el espacio anular hacia la línea de flujo a través de una válvula de retención y un cambio en el empaque de la varilla cuando hay presión en el pozo. Antes de comenzar los trabajos de reparación o antes de inspeccionar el equipo de un pozo que funciona periódicamente con arranque automático, remoto o manual, se debe apagar el motor eléctrico y colocar un cartel en el dispositivo de arranque: “No encender, hay gente trabajando .” En pozos con control automático y remoto de máquinas de bombeo, cerca del dispositivo de arranque, se deben colocar carteles en un lugar visible con la inscripción "¡Atención! Arranque automático". Esta inscripción también debería estar en el dispositivo de arranque. El sistema de medición de caudal del pozo, arranque, parada y cargas en la varilla pulida (cabezal equilibrador) debe tener acceso al centro de control. El control de un pozo equipado con una bomba autopropulsada se realiza mediante una estación de control de pozo tipo SUS - 01 (y sus modificaciones), que tiene modos de control manual, automático, remoto y de programa. Tipos de paradas de protección del SSN: sobrecarga del motor eléctrico (>70% del consumo de energía); cortocircuito; reducción de la tensión de la red (<70% номинального); обрыв фазы; обрыв текстропных ремней; обрыв штанг; неисправность насоса; повышение (понижение) давления на устье. Для облегчения обслуживания и ремонта станков-качалок используются специальные технические средства такие, как агрегат 2АРОК, маслозаправщик МЗ - 4310СК.
Vladimir Jomutko
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Principales tipos de bombas para productos petrolíferos.
Las bombas para productos de petróleo ligero y fracciones de petróleo oscuro, así como para petróleo crudo, deben proporcionar un alto nivel de confiabilidad y seguridad al trabajar con ellos, y bombear eficazmente los líquidos necesarios, incluidos aquellos con alta viscosidad e impurezas mecánicas.
Las bombas de aceite se diferencian de otras unidades similares por su capacidad para funcionar en condiciones de funcionamiento especiales.
Sus componentes y otros elementos estructurales se ven afectados por compuestos de hidrocarburos y el rango de temperaturas y presiones es muy amplio. Estas instalaciones se fabrican en una amplia variedad de versiones climáticas, por lo que pueden funcionar eficazmente en una amplia variedad de condiciones climáticas, desde las duras latitudes del norte hasta los desiertos cálidos.
Las bombas para bombear productos derivados del petróleo deben tener suficiente potencia, ya que durante la producción el petróleo sube de los pozos desde una profundidad considerable y durante su transporte a través de tuberías es necesario crear suficiente presión en la tubería para el movimiento ininterrumpido del producto.
Las unidades de bombeo de petróleo son capaces de trabajar con petróleo crudo, productos derivados del petróleo de fracciones claras y oscuras, emulsiones de petróleo y gas, así como gases licuados y otras sustancias líquidas con propiedades similares.
En los yacimientos petrolíferos, dichas unidades de bombeo se pueden utilizar para bombear fluido de lavado durante el proceso de perforación del pozo o durante las operaciones de lavado durante una reparación importante. También se utilizan para bombear medios líquidos a la formación, lo que garantiza una mayor intensidad de producción. Además, estas unidades bombean diversos medios líquidos no agresivos, incluido el aceite bañado con agua.
Estas unidades pueden equiparse con los siguientes tipos de unidades:
- mecánico;
- eléctrico;
- hidráulico;
- neumático;
- térmico.
Un propulsor eléctrico es el más conveniente, pero requiere una fuente de electricidad. La gama de características de bombeo de las bombas eléctricas es muy amplia.
Si no es posible proporcionar suministro de energía, dichas bombas pueden equiparse con motores de turbina de gas o con motores de combustión interna.
Los accionamientos neumáticos se utilizan principalmente en bombas centrífugas, donde es posible utilizar energía a alta presión, ya sea gas natural o asociado. Esta combinación aumenta significativamente la rentabilidad de los equipos de bombeo.
Principales características de diseño y tipos de bombas para productos petrolíferos.
Las principales características de diseño de todas las unidades de bombeo para trabajar con petróleo y sus productos son:
- la presencia de una parte hidráulica especial en la bomba;
- materiales especiales que aseguran la instalación de una unidad petrolera en áreas abiertas;
- sello mecánico especial;
- Protección contra explosiones de motores eléctricos.
Estas unidades de bombeo se montan con un accionamiento sobre una sola base. El sello mecánico, que se coloca entre la carcasa y el eje de la bomba, está equipado con un sistema de lavado y un sistema de suministro de líquido. La parte de flujo del dispositivo está hecha de acero al carbono o al níquel.
Los principales tipos de tales instalaciones:
- tornillo;
- centrífugo.
Las bombas de aceite de tipo tornillo están diseñadas para funcionar en condiciones operativas más severas que las bombas centrífugas. Dado que las instalaciones de tornillo permiten bombear el fluido de trabajo sin contacto con los tornillos, pueden funcionar eficazmente incluso cuando se bombean sustancias contaminadas, como petróleo crudo, pulpa, lodos de aceite, salmuera, etc. Además, este tipo de unidades son muy adecuadas para trabajar con sustancias de alta densidad.
Las instalaciones de tornillos de aceite pueden ser de un solo tornillo o de dos tornillos.
Bombas de paletas para productos petrolíferos ligeros.
Ambas versiones tienen una buena capacidad de autocebado y crean una alta presión (más de 10 atmósferas), lo que proporciona un alto nivel de presión (más de cien metros).
Los diseños de doble tornillo hacen un excelente trabajo al bombear líquidos viscosos (por ejemplo, fueloil, betún, alquitrán, lodos, etc.) incluso cuando la temperatura de la atmósfera circundante fluctúa. Este diseño puede soportar temperaturas del fluido de trabajo de hasta 450 grados Celsius, mientras que la temperatura ambiente puede bajar hasta -60 grados Celsius. Las instalaciones multifásicas de dos tornillos pueden trabajar con líquidos cuyo contenido en gas alcanza hasta el 90%.
Las unidades de tornillo también se pueden utilizar para descargar cisternas de automóviles y ferrocarriles, contenedores llenos de ácidos y para otras tareas que las bombas centrífugas no pueden realizar.
Las bombas centrífugas para petróleo y productos derivados del petróleo son de los siguientes tipos:
- consola;
- dos soportes;
- semisumergible vertical (suspendido).
La bomba centrífuga del primer tipo está equipada con un acoplamiento elástico o rígido, aunque también existen modificaciones sin embrague. Estas instalaciones se montan en un plano horizontal o vertical o a lo largo de un eje central. O - en las patas. Las sustancias bombeadas deben tener una temperatura no superior a 400°.
La bomba voladiza de una etapa está equipada con impulsores unidireccionales. Puede usarse para bombear aceite u otros líquidos con temperaturas que no excedan los 200 grados.
Las estructuras de doble soporte pueden ser:
Sus modificaciones vienen con uno o dos cuerpos, así como con succión unidireccional y bidireccional. La temperatura del fluido de trabajo en tales instalaciones tampoco debe exceder los 200 grados.
La bomba semisumergible vertical para bombear productos petrolíferos se fabrica con una o dos carcasas. Además, pueden tener desagüe independiente o a través de columna. Además, existen modificaciones con paleta guía o con salida en espiral.
Según el nivel de temperatura del fluido de trabajo, dichas instalaciones se dividen en:
- unidades para trabajar con líquidos con una temperatura de 80°:
- semisumergible;
- bombas seccionales principales de tipo horizontal multietapa de hierro fundido;
- unidades con impulsores de entrada única;
- Dispositivos de acero horizontales de una sola etapa.
- para líquidos con una temperatura de 200°:
- bombas voladizas de hierro fundido;
- Instalaciones de tipo horizontal multietapa de hierro fundido.
Bomba para productos petrolíferos KMM-E 150-125-250
- temperatura 400°:
- unidades voladizas de acero;
- bombas con impulsores unidireccionales;
- Unidades con impulsores de dos vías.
Qué sellos instalar en dichos dispositivos también depende de la temperatura del entorno de trabajo. Para este indicador se utilizan sellos simples a un nivel de no más de 200°C y sellos de doble extremo, hasta 400°.
Además, dichas unidades de bombeo se dividen en grupos según su área de aplicación:
- unidades involucradas en procesos de producción y transporte de petróleo;
- Bombas utilizadas en la preparación y procesamiento de materias primas de petróleo.
El primer grupo incluye bombas que se utilizan:
- para el suministro de aceite a grupos de instalaciones de medición automatizadas;
- para su presentación en el punto central de recogida;
- para bombear petróleo comercial a tanques;
- para bombear a la estación principal de un oleoducto principal;
- para bombear petróleo en refinerías de petróleo;
- en estaciones de refuerzo.
El segundo grupo incluye bombas que suministran aceite a centrífugas, separadores, intercambiadores de calor, columnas de destilación y hornos.
La bomba centrífuga sellada consta de:
- viviendas;
- impulsor cerrado;
- cojinete;
- copa selladora;
- imanes internos y externos;
- carcasa protectora y secundaria;
- marco de soporte;
- sello de aceite;
- sensor de temperatura.
Bomba de aceite (tipo BB3):
- marco;
- casquillo para reducción de presión;
- impulsor equipado con difusor (primera etapa);
- chaqueta del impulsor;
- diafragma para equilibrar;
- pernos de sujeción;
- sello de ranura del difusor;
- perno de soporte (con junta);
- eje de trabajo;
- ramal de tubería.
Bomba para bombear productos petrolíferos ligeros KM 100-80-170E
Campo de aplicación de unidades de bombeo de petróleo.
Se utilizan tales dispositivos:
- en empresas de producción y refinación de petróleo;
- en sistemas de suministro de combustible de plantas combinadas de calor y energía (CHP);
- en grandes salas de calderas;
- en grandes estaciones de servicio de gasolina;
- en empresas dedicadas al almacenamiento, transbordo y distribución de petróleo y productos derivados del petróleo;
- al bombear diversos productos derivados del petróleo;
- para bombear petróleo crudo a través de oleoductos principales;
- para trabajar con petróleo comercial, gas condensado o gases licuados;
- para bombear agua caliente en instalaciones de la industria energética;
- al inyectar agua en una formación en campos petroleros;
- al bombear productos químicos, ácidos y líquidos salinos, así como sustancias explosivas, etc.
Bomba de sello dinámico con impulsor para bombear productos derivados del petróleo contaminados y ácidos con sólidos y arena.