از میان کلیه خدماتى که در طول حفارى یک چاه نفت یا گاز به آن داده مى شود،لوله گذارى(casing) و سیمان کارى(cementing) را یقینا مى توان مهمترین خدمت دانست.عمر چاه ،میزان تولید و مدت بهره دهى آن به مقدار زیادى بستگى به درجه موفقیت این خدمات دارد. در عملیات لوله گذارى ، چاه بوسیله یک رشته لوله هاى فولادى مخصوص پوشیده مى شود،و متعاقب آن در عملیات سیمان کارى ، فضاى حلقوى بین دیواره چاه،از یک دوغاب سیمان با ترکیبات معین،پر مى گردد.

  محاسبات پمپ و انواع پمپ در حفاری چاه نفت و گاز

مقدمه محاسبات پمپ و انواع پمپ در حفاری

از میان کلیه خدماتى که در طول حفارى یک چاه نفت یا گاز به آن داده مى شود،لوله گذارى(casing) و سیمان کارى(cementing) را یقینا مى توان مهمترین خدمت دانست.عمر چاه ،میزان تولید و مدت بهره دهى آن به مقدار زیادى بستگى به درجه موفقیت این خدمات دارد.

در عملیات لوله گذارى ، چاه بوسیله یک رشته لوله هاى فولادى مخصوص پوشیده مى شود،و متعاقب آن در عملیات سیمان کارى ، فضاى حلقوى بین دیواره چاه،از یک دوغاب سیمان با ترکیبات معین،پر مى گردد.

دوغاب سیمانى که به این ترتیب دالان پشت لوله ها را پر مى کند با گذشت زمان مى بندد و سفت مى شود و سنگ سیمان حاصل چون غلافى محکم،لوله هاى پوششى را در بر مى گیرد و آنها را با سازند پیوند مى دهد.

این غلاف سیمانى وظایف متعددى را انجام مى دهد که شاید بتوان همه آنها را در دو کلمه محافظت و ممانعت خلاصه کرد.سیمان به دیواره چاه ثبات مى دهد و لوله هاى پوششى را در مقابل فشار هاى خارجى ناشى از طبقات زمین که ممکن است حتى باعث درهم شکسته شدن و خورد گشتن لوله ها گردند و نیز در مقابل الکترولیز و خوردگى که ناشى از آب هاى خورنده زیر زمینى و هیدروکربن هاى ترش که ناشى از تماس مستقیم لوله ها با چینه ها مى باشد محافظت مى کند.همجنین از عبور سیال هاى یک سازند به سازند دیگر و آلوده شدن ناخواسته هیدروکربن هاى ارزشمند یعنى نفت و گاز ممانعت به عمل مى آورد.

  محاسبات پمپ و انواع پمپ در حفاری چاه نفت و گاز

دستگاه پمپاژ سیمان

دستگاه پمپاژ سیمان (pump truck) جهت عمل سیمان زنى با فشار بالا،هنگام حفارى چاههاى نفت،مورد استفاده قرار مىگیرد.این دستگاه به طور خلاصه شامل سیستم میکسر و گردش دوغاب سیمان(RCM)دو عدد پمپ پیستونى ،دو عدد موتور دیزل جهت تامین قدرت مورد نیاز پمپ هاى پیستونى،مخزن تامین آب،مخزن سوخت و یک عدد موتور دیزل کمکى جهت راه اندازى سیستم هیدرولیک و پنوماتیک و سیستم RCM و اجزا مربوط به آن (پمپ هاى گریز از مرکز و هیدروموتورها)مى باشد.

انواع پمپ هاى پیستونى که بر روى pump truck نصب است شامل:HT-400،JEREH،

DOWELL و OMEGA-600  است.

دو عدد پمپ HT-400 کنار یکدیگر ، در انتهاى شاسى تریلر حامل دستگاه مونتاژ شده اند و مخزن RCM نیز بین مخزن آب و پمپ هاى HT-400 قرار گرفته است.در یک نمونه از این دستگاه مدل CPR-N4 قدرت مورد نیاز پمپ هاى HT-400 توسط دو عدد موتور دیزل نوع 8V-92TA با قدرت خروجى حدود ۴۵۰ اسب بخار براى هر موتور تامین مى شود.موتور کمکى از نوع  دیزل    ۴-۷۱-GENERAL MOTORS L مى باشد.مجموعه هاى فوق بر روى شاسى مخصوصى مونتاژ شده اند و شاسى تریلر دستگاه نیز به گونه اى طراحى شده است که ماکزیمم توانایى را در برابر نیروهاى اعمال شده از خود نشان مى دهد.در دنباله به بررسى اجزا این دستگاه CPR-N4 مى پردازیم.

در مجموع تریلر داراى وزن ۲۸-۳۰ تن مى باشد.

طرح و عملکرد سیستم RCM:

سیستم RCM یک سیستم مخلوط کننده آب و سیمان و دوغاب سیمان همراه با مجموعه همزن و مجموعه گردش دوغاب مى باشد و از اجزا اصلى زیر تشکیل شده است:

• میکسر سیرکولیشن (RCM MIXER)
• ظرف(مخزن) همزن دو قسمتى با حجم ۲۷/۱ متر مکعب
• دو عدد هیدروموتور که همزن هاى توربینى(TURBINE AGITATORS) را به گردش در مى آورند که در هر قسمت ظرف همزن ، یکى از آنها قرار دارد.
• پمپ گریز از مرکز (بوستر پمپ ) آب ، میکسینگ پمپ(MIXING PUMP)
• پمپ گریز از مرکز چرخش دهنده دوغاب سیمان ، پمپ سیرکولیشن
• یک عدد دنسیومتر(چگالى سنج)رادیو اکتیو در خط خروجى پمپ سیرکولیشن

محاسبات پمپ و انواع پمپ در حفاری

پمپ هاى پیستونى

(PISTON PUMP)

این پمپ ها داراى دو نوع مى باشند:شعاعى و محورى

در پمپ هاى شعاعى ضمن حرکت محور(SHAFT) پیستون ها یک حرکت رفت و آمدى انجام مى دهند و پیستون هایى که از روى مدخل پایینى میله مرکزى عبور مى کنند روغن را جذب کرده و پیستون هایى که از روى بالایى رد مى شوند پر از روغن مى باشند.

در نوع محورى پیستون ها به موازات محور گردان پمپ قرار مى گیرند و حرکت محور پمپ موجب دوران استوانه سیلندر مى شود.وسیله اى در این پمپ ها وجود دارد که به آن کفشک نگهدار مى گویند که به وسیله نیروى فنرى که دارد به یک صفخه بادامک (CAM) متصل مى باشد و موجب مى شود تا پیستون هاى پمپاژ عمل رفت و آمدى محورى انجام دهند.

چیدمان پمپ هاى پیستونى بر روى PUMP TRUCK  به  دو گونه است:۱- در راستاى طول پمپ تراک ۲- در راستاى عرض پمپ تراک

در مدل اول میل گاردن مستقیما به WORM GEAR وصل شده و با چرخش WORM GEAR  ، RING GEAR چرخیده و عمل PUMPING انجام مى شود.

پمپ هاى پیستونىHT-400

در مدل دوم میل گاردن به یک جعبه زنجیر متصل مى شود و از طریق زنجیر حرکت دورانى خود را به WORM GEAR   منتقل مى کند.

در مدل دوم از پمپ هاى DOWELL استفاده مى شود و اکثرا براى عملیات اسید استفاده مى شود.در مدل اول این نوع پمپ ساخت شرکت هالیبرتون بوده و در زمره پمپ هاى جابجایى مثبت طبقه بندى مى شود.نام آن HT-400 ، اشاره به  سه پیستونى بودن (TRIPLEX) این پمپ و افقى بودن (HORIZONTAL) آن دارد.توان اصلى آن برابر ۴۰۰ اسب بخار مى باشد که در حال حاضر، این توان به ۸۰۰ اسب بخار نیز ارتقا یافته است.

ویژگى هاى این پمپ ها، ایجاد جریان سیال با فشار بسیار بالاى PSI 20000 و قابلیت جابجایى و حمل آسان بدلیل وزن سبک و حجم کم،کارایى بالا و عمر طولانى و سه قسمت مجزا از هم در ایجاد جریان سیال با قابلیت جایگزینى و تعویض یک بخش بدون نیاز به دستکارى قسمت هاى دیگر مى باشد.

مشخصات پمپهاى HT-400

این پمپ از سه قسمت اساسى POWER END مربوط به قسمت انتقال قدرت و FLUID END مربوط به قسمت پمپاژ سیال،و جدا کننده SPACER تشکیل شده است که در زیر به شرح آن مى پردازیم.

پاوراند به گونه اى طراحى شده است که عملا تمام قسمتهاى آن به طور جراکانه قابل تعویض مى باشند.البته بدنه پاوراند در دو حالت چپ دست و راست دست،به صورت یکپارچه ساخته شده است.این بدنه ها قابل تعویض نیستند.

قدرت لازم جهت به حرکت در آوردن این پمپ ها از طریق دو موتور دیزل اصلى به دو عدد گیربوکس اتوماتیک منتقل گشته، سپس از طریق میل گاردن به چرخ دنده حلزونى worm gear انتقال داده مى شود.مجموعه محرک حلزونى ، براى دو طرح پمپ هاى چپ دست و راست دست،با نسبت دنده یکسان،قابل تعویض مى باشند.

چرخ دنده حلزونى ، چرخ دنده حلقه اى ring gear  را با نسبت دنده ۸.۶:۱      یا نسبت ۸.۴:۱ به حرکت در مى آورد، یعنى به ازاى هر ۸.۶ دور چرخش حلزون،یک دور کامل چرخش رینگ را خواهیم داشت.

در درون چرخ دنده حلقه اى، یک کوپلینگ ،قرار دارد که حرکت را به میل لنگ ،منتقل مى کند.میل لنگ داراى سه ژورنال با ۱۲۰ درجه اختلاف زاویه اى،که از طریق سه دسته شاتون و سه پیستون متصل به آنها حرکت دورانى را،به حرکت رفت و برگشتى تبدیل مى کند.

براى ساختن میل لنگ پمپ HT-400 فولاد فورج شده ى حرارت دیده به کار رفته است.تمامى میل لنگ ها،حتى در دو مبدل چپ دست و راست دست ، مشابه مى باشند.تمامى میل لنگ هاى پمپ

HT-400  یک کورس با طول ۸ in، ایجاد مى نماید.

شاتون پمپ HT-400 از آلومینیوم فورج شده،ساخته شده است.شاتون از قسمت داخل دریل کارى شده است که روانکارى بوش ها و پین هاى پیستون را فراهم مى سازد.شاتون ها همگى مشابه  یکدیگر بوده و کاملا قابل تعویض با یکدیگر مى باشند.

یاتاقان هاى میله رابط(شاتون)،از نوع لغزشى و از جنس برنز، دو تکه و با قابلیت حرکت بالا مى باشند.یاتاقان هاى شاتون کاملا مشابه یکدیگر و قابل تعویض مى باشند.قسمت پاوراند با ۵ سایز پلانجر مربوط به قسمت فلوید اند مى تواند مونتاژ شود.

هر crosshead روى دو slide در بالا و پایین به صورت دو پوسته حرکت مى کند.بین پیستون و slide کفشک ها(shoes) قرار مى گیرند که کفشک بزرگ بخاطر تحمل بار بیشتر در پایین و کفشک کوچک در بالا قرار مى گیرد.

فلوید اند از ۳ محفظه مجزا ولى کاملا یکسان تشکیل شده است که هر قسمت به صورت فورج شده همراه با عملیات حرارتى ساخته شده است.فلویداند مى تواند با هر ۵ سایز پلانجر،به کار رود و هر سایز و یا هر یک از محفظه هاى فلویداند،در صورت نیاز مى توانند به طور اختصاصى تعویض شوند.این پلانجرها بر اساس مشخصات ویژه خود،براى کاربردهاى خاص و فشارهاى متفاوت،مى توانند به کار روند.

محاسبات پمپ و انواع پمپ در حفاری

فاصله اندازها اجزا مخصوصى هستند که جهت جداسازى فلویداند از پاوراند،در این پمپ ها طراحى شده اند.فاصله انداز باعث مى شود که از آلودگى قسمت پاوراند توسط سیال پمپاژ شونده،جلوگیرى به عمل آید که در نتیجه این عمل،از شکست زود رس قطعات پاوراند جلوگیرى مى شود.این جز منحصر به فرد و قابل تعویض،در مواردى که عملکرد پمپ به صورت پمپاژ مداوم باشد،نقش بسیار مهمى را ایفا مى نماید.

روانکارى

سیستم روانکارى قسمت پاوراند،یک واحد مجزا مى باشد و از یک پمپ روغن دنده اى تشکیل شده است.

روانکارى این سیستم توسط،قسمت هاى لغزنده،بیرینگهاى چرخ دنده حلزونى،میل لنگ و یاتاقاتهاى میل لنگ و پین هاىcrosshead انجام مى گیرد.تمام قسمتهاى پاوراند،بدون نیاز به منبع خارجى،توسط پمپ دنده اى به طور استاندارد روانکارى مى شوند،حجم اضافه سیال روانکار که توسط پمپ دنده اى پمپاژ مى شود،توسط یک شیر اطمینان که در مجموعه چرخ دنده حلزونى قرار دارد(بخصوص در سرعت هاى بالا)،از یک خط باى پاس عبور مى نماید.

سیتم روغنکارى بدین گونه است که روغن پس از خروج از پمپ وارد مبدل لوله پوسته اى شده تا عمل خنک کارى صورت پذیرد و پس از خنک شدن،روغن از مبدل خارج شده و پس از عبور از فیلتر روغن به دو مسیر مجزا تقسیم مى شود.یک مسیر به سمت شیر باى پاس رفته و از آنجا روغن بر روى چرخ دنده ها ریخته و مسیر دیگر پس از عبور از یک فیلتر روغن دیگر از قسمت مرکز دنده از خارج وارد میل لنگ شده و میل لنگ را روانکارى مى کند.

محاسبات پمپ و انواع پمپ در حفاری

اجزا تشکیل دهنده پمپ HT-400

محفظه استوانه اى شکل است که پلانجر را در درون خود جاى مى دهد.عمل پمپاژ در پمپ هاى رفت و برگشتى بر اساس حرکت پیستون یا پلانجر در داخل سیلندر انجام مى شود و سیلندر از مایع پر مى شود و پس از پر شدن سلند از مایع پلانجر در جهت مخالف حرکت کرده در این صورت شیر دهانه مکش دهانه مکش بسته و شیر موجود در دهانه خروجى باز شده و سیال پمپ مى شود.

پلانجر استوانه اى شکل بوده و معمولا از فلز ساخته مى شود. حرکت رفت و برگشت پلانجر در داخل سیلندر منجر به عمل مکش و رانش مى شود.پلانجر در حقیقت منتقل کننده نیرو به سیال مى باشد که این نیرو منجر به تولید فشار مى شود.

ادامه با خرید و دانلود

مطالعه بیشتر