بخشی از مقاله
طراحي بهينه عملکرد نسل جديد پمپ هاي ميله اي مکشي
(تسمه اي) دريکي از ميادين جنوب غربي ايران
چکيده
مخزن مورد مطالعه يکي از مخازن نفتي در جنوب غرب ايران مي باشد که فشار استاتيک پايين مخزن، توليد با برش آب بالا و ضخامت کم لايه توليدي نفت در کل مخزن منجر به افت فشار جرياني و در نهايت بسته شدن چاه شده است . به منظور تأمين فشار سر چاهي مورد نياز ، مي توان از نسل جديد پمپ ميله اي مکشي نوع تسمه اي استفاده نمود. پمپ هاي مذکور در مقايسه با پمپ هاي کله اسبي با توجه به طول رفت و برگشت بيشتر، سايز پمپ بزرگتر و توان بالاتر، قادر به توليد با پتانسيل بيشتر و فشار سر چاهي بالاتر مي باشد. تجربه نصب پمپ هاي ميله اي مکشي نوع تسمه اي در ميادين ديگر ايران و بروز برخي مشکلات ناشي از طراحي نامناسب اين نوع پمپ ها، بيانگر اهميت طراحي بهينه پمپ هاي مذکور با هدف جلوگيري از هرزرفت هزينه ها مي باشد. در اين مطالعه محاسبات لازم جهت نصب پمپ در اعماق مختلف چاه مورد نظر با برش آب هاي متفاوت انجام گرفت که با توجه به فشار خروجي پمپ محاسبه شده در عمق نصب پمپ و به کمک اطلاعات بدست آمده از نمودارها از قبيل فشار ورودي پمپ و فشار سر چاهي ، عمق مناسب نصب پمپ براي توليد مطلوب و حداقل فشار سر چاهي لازم انتخاب گرديد.
واژه هاي کليدي: پمپ کله اسبي ، پمپ ميله اي مکشي نوع تسمه اي، برش آب
مقدمه
هنگامي که انرژي طبيعي مخزن براي انتقال نفت از درون چاه تا سرچاه کافي نباشد و يا نتواند فشار سر چاهي مطلوب را تامين نمايد، استفاده از روش هاي فرازآوري مصنوعي مورد نياز مي باشد. هدف اصلي استفاده از فرازآوري مصنوعي در ابتدا افزايش فشار جرياني با هدف بهينه سازي فرآيند توليد و جلوگيري از هرزرفت نفت در فرآورش نفت در واحد بهره برداري و سپس افزايش دبي توليدي مي باشد که اين مهم با افزايش توليد در چاه هاي مجهز شده به پمپ هاي درون چاهي حاصل شده است . يکي از روش هاي مرسوم در فرازآوري بکارگيري پمپ ميله اي مکشي بوده که داراي ظرفيت توليد کم و عملکرد ساده اي مي باشد. در اين مطالعه ، پس از تحليل نمودار هاي عملکرد چاه و مخزن، طراحي پمپ در اعماق مختلف مورد بررسي قرار گرفته است . جهت طراحي چاه از نرم افزارهاي شبيه ساز Pipesim و براي طراحي پمپ ميله اي مکشي تسمه اي از فرمول هاي موجود در کاتالوگ شرکت نصب کننده پمپ استفاده شده است (از آنجايي که نرم افزار هاي Pipesim و
Prosper فقط براي پمپ هاي کله اسبي با قطر کم پمپ و طول کوتاه رفت و برگشت مناسب مي باشد، لذا طراحي عملکرد پمپ هاي جديد با فرمول هاي کاتالوگ شرکت انجام گرفت ).
١- اطلاعات چاه
چاه مورد بررسي در اين مقاله ، از چاه هاي توليدي نفت در مخزن آسماري يکي از ميادين جنوب غربي ايران است . اين چاه با دبي حدود ١٠٠٠ بشکه در روز در حال توليد بوده که نزديکي سطح تماس آب ونفت با شبکه هاي توليدي و ارتفاع کم لايه نفتي در کل مخزن منجر به توليد آب اضافي و در نهايت کاهش فشار جرياني و بستن چاه گرديده است . [٤] جدول١
٢-شبيه سازي چاه
نمودار عملکرد چاه و مخزن در شرايط توليد آب حدود ٢٠ درصد و حداقل فشار سر چاهي مورد نياز ٤٠٠ پام بيانگر عدم توليد نفت است . همچنين راندن ١٥٠٠ متر لوله مغزي با قطر بهينه هم نمي تواند حداقل فشار سر چاهي لازم را تامين نمايد.
(شکل ١) لذا با توجه به پتانسيل خوب مخزن (ضريب بهره دهي بالا) و پايين بودن ميزان فشار استاتيک و همچنين توليد با برش آب بالا (بدليل نزديک بودن مشبک ها به سطح تماس آب و نفت و کوتاه بودن لايه توليدي نفت در کل مخزن ) ، لزوم
تغيير منحني عملکرد چاه به کمک بکارگيري فرازآوري الزامي مي باشد.[٣]
شکل ١ - مقايسه فشار سر چاهي و دبي براي لوله مغزي با قطرهاي مختلف
با توجه به نبود گاز کافي در روش فرازآوري با گاز، پيچيدگي و عمر کوتاه و مناسب نبودن براي دبي هاي کم در پمپ الکتريکي درون چاهي ، عملکرد نامناسب پمپ هاي خلا پيشرو براي سيالات اين مخازن، بکارگيري روش پمپ ميله اي مکشي به عنوان گزينه اول فرازآوري در اين مخزن مورد مطالعه قرار گرفته است .[٢]
٣-پمپ ميله اي مکشي نوع تسمه اي
نسل جديد پمپ هاي ميله اي مکشي ، پمپ ميله اي مکشي نوع تسمه اي عمودي مي باشد. بر خلاف نسل پيشين (نوع کله اسبي ) که به علت حرکت چکش گونه ، رفت و برگشت کوتاهي را طي مي کرد، با داشتن طول رفت و برگشت بين ٦ تا ١٠ متر امکان توليد نفت را از چاه هاي با عمق نصب متوسط ٨٠٠ تا ١٢٠٠ متر و دبي حداکثر ١٠٠٠ بشکه در روز را فراهم نموده است . [٤] يکي از قوي ترين مدل هاي پمپ ميله اي مکشي نوع تسمه اي نصب شده در مناطق نفت خيز جنوب ، مدل ٨٠٠ با طول استروک ٧ متر، قدرت موتور ٤٥ کيلو وات و بيشينه سرعت ٣ تلمبه در دقيقه است که توانايي تحمل حداکثر ١٢ تن را در نقطه آويزان در سطح را دارد. با توجه به دبي مورد نظر ١٠٠٠ بشکه در روز، پمپ با ويژگي هاي قطر داخلي ٩٥ ميليمتر ( ٣/٤ ٣ اينچ ) و سطح مقطع پيستون ٧٠.٨٨ سانتيمتر مربع انتخاب گرديد. در اين طراحي پمپ با مدل ٨٠٠ با لوله مغزي قطر "١/٢ ٣ و ميله مکشي با سايز "١ مفروض گرديد. سپس جهت آناليز وآزمايش توانايي پمپ ، با فرض نصب پمپ ميله اي مکشي در اعماق ٨٠٠، ١٠٠٠ و ١٢٠٠ متر حفار ، محاسبات انجام گرفته تحليل و بررسي گرديد.[١]
با فرض نصب پمپ در عمق ١٠٠٠ متر حفار، بيشينه سرعت ٣ تلمبه در دقيقه ، طول موثر ٧ متر و انتخاب بزرگترين قطر پمپ ٣/٧٥ اينچ با بازده حجمي ٠/٨، بيشينه ميزان توليد پمپ ميله اي مکشي برابر ١٠٨٠ بشکه در روز محاسبه گرديد.
(فرمول ١)
