1. تعريف مضخة الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) ومبدأ عملها:
مضخة أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):يُثبَّت برميل المضخة في الطرف السفلي من الأنبوب، ويدفع قضيب الشفط المكبس ذهابًا وإيابًا لتحقيق الشفط والتفريغ. مقارنةً بمضخات الإدخال (التي يُمكن فيها سحب برميل المضخة والمكبس وإرجاعهما كوحدة واحدة)، تتميز مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) ببراميل أكثر سمكًا، وأكثر مقاومة للضغط والتآكل. ومع ذلك، يتطلب ذلك سحب الأنبوب للصيانة، مما يجعل الوصول إليه أصعب.
الاختلافات بين مضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) ومضخات قضيب الشفط التقليدية:
الموضع الهيكلي: يتم تثبيت برميل المضخة على الأنابيب (مضخة أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API)) مقابل سحب برميل المضخة وسحبه باستخدام القضيب (مضخة الإدخال).
قدرة الضغط والصلابة:مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API)توفر مقاومة أعلى للضغط وتكون أكثر استقرارًا في الآبار العميقة ذات الضغط العالي.
استراتيجية الصيانة:مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API)تتمتع بتكاليف صيانة أعلى نسبيًا ولكن دورات الصيانة أطول.
2. آليات صدمة السائل وتداخل الغاز:
صدمة السوائل: يدخل تدفق متناوب من الغاز إلى السائل/السائل إلى حجرة المضخة. تُسبب التأثيرات المُجتمعة لفتح وإغلاق الصمام اللحظي وقصور السائل طفرات ضغط تؤثر على مكونات الصمام وأسطح التزاوج بين المكبس والأسطوانة، مما يُسبب تآكلًا مبكرًا وعطلًا وتوقفًا مؤقتًا.
تداخل الغاز/قفل الغاز: يؤدي ارتفاع معدل تدفق الغاز عند مدخل المضخة إلى تهوية حجرة المضخة، مما يؤدي إلى الضغط بدلاً من الإزاحة، مما ينتج عنه شوط خالٍ من السوائل وانخفاض كبير في كفاءة المضخة.
التأثير علىمضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):في الآبار العميقة، والضغوط العالية، وتطبيقات جي إل آر العالية، فإن الفشل في معالجة صدمة الغاز/السائل يمكن أن يؤدي بسهولة إلى صدمة الصمام، وإجهاد المكبس، وتقلبات الكفاءة، وإغلاق المضخة بشكل متكرر.
3. مبدأ تشغيل وتصميم مضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):
برميل ذو جدران سميكة + خلوص دقيق: الحفاظ على التركيز والختم تحت ضغط مرتفع، مما يقلل من التسرب.
تركيب ثابت: لا يتفاعل البرميل مع القضيب، مما يؤدي إلى صلابة هيكلية عالية ومقاومة مُحسّنة للتآكل غير المتساوي. مطابقة مشعب الصمامات: تتوافق خصائص الفتح والإغلاق، والمواد، والمكونات المرنة لصمامات المحطة/السفر مع بيئة التصادم.
هيكل المخزن المؤقت الاختياري: في ظروف الارتفاع الشديد في الضغط، يمكن إضافة حجرة عازلة أو عنصر خانق لتقليل تدرجات الضغط.
المواد والسطح: مواد مقاومة للتآكل (H₂S/أول أكسيد الكربون₂)، ومقاومة للاهتراء (تحتوي على رمل)، ومقاومة لدرجات الحرارة (بئر ذو درجة حرارة عالية) - جنبًا إلى جنب مع المعالجات السطحية (مثل التصلب/الطلاء) لإطالة عمر الخدمة.
4. حساب اختيار مضخة الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):
الهدف: مع الأخذ في الاعتبار هدف Q (إنتاج الهدف)، قم بمطابقة قطر المضخة D، والشوط S، ومعدل الشوط مدير مشروع مشترك، والكفاءة الحجمية η_vol.
صيغة تقدير الإزاحة والإنتاج (إمبراطوري)
الإزاحة لكل ضربة (برميل/سلسلة):
V_str = (π · D² / 4) · (S / (231 × 42))
حيث D وS بالبوصة؛ 231 بوصة مكعبة = 1 جالون، 42 جالون = 1 برميل
الإنتاج اليومي (برميل يوميا):
س ≈ V_str · مدير مشروع مشترك · 1440 · η_vol
الكفاءة الحجمية ηvol:
جي إل آر مرتفع: ηvol↓، مما يتطلب إضافة مرساة هوائية/فاصل غاز أو تعديل استراتيجية الصمام.
اللزوجة العالية/محتوى الرمل العالي: زيادة تباطؤ الصمام والتسرب، ηvol↓.
التآكل اللامركزي/ضعف التركيز: تؤدي زيادة الخلوص إلى التسرب، ηvol↓.
نقاط رئيسية لاختيار قطر مضخة الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):
إعطاء الأولوية للإنتاج: قطر مضخة صغير + معدل شوط مرتفع/شوط طويل مقابل قطر مضخة كبير + معدل شوط منخفض. يلزم إجراء مقارنة شاملة لحمل القضيب، والتآكل، واستهلاك الطاقة. ملاءمة الأنابيب: طابق القطر الداخلي/القطر الخارجي للأنابيب مع القطر الخارجي للمضخة، مع مراعاة عملية الرفع/الخفض والمساحة المتاحة لهيكل التحكم في الرمال.
الديناميكية: يؤثر تردد الشوط وشدته على رنين وتر القضيب وعمر التعب. يُنصح بتحسين تردد الشوط بالتزامن مع محرك تردد متغير (محرك تردد متغير).
5. حدود التشغيل وأوضاع الفشل الشائعة لمضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):
تأثير الصمام/ارتفاع السائل: يتميز بتآكل مقعد الصمام، وتلف لوحة الصمام، والطفرات/التشوهات في مخطط الطاقة.
قفل الغاز/النفخ غير الكافي: انخفاض ملء المضخة، مما يؤدي إلى رسم تخطيطي للطاقة "slender" وتقلبات كبيرة في الإنتاج.
التآكل والانفعال اللامركزي: يتسبب انحراف البئر والتآكل اللامركزي وجزيئات الرمل في حدوث خدوش طولية على أسطوانة المكبس/المضخة، مما يؤدي إلى زيادة التسرب.
التصاق الرمل: يتسبب الرمل في انسداد منفذ الصمام أو خلوص التركيب، مما يتسبب في التصاق المضخة/فشلها بشكل متقطع.
التآكل والتشقق الإجهادي: تتطلب البيئات ذات الضغط العالي التي تحتوي على أيونات H₂S/أول أكسيد الكربون₂ + الكلوريد مواد منسقة واستراتيجيات مضادة للتآكل.
المواد/التدابير المضادة الهيكلية لمضخة أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API):
محتوى الرمل: صمامات ذات سطح صلب، ومخففات اختناق، وتنظيم تدفق المدخل العقلاني، وشاشات التحكم في الرمل/مجموعات الحصى.
التآكل: السبائك/الطلاءات المقاومة للتآكل ومثبطات التآكل؛ يجب أن تكون الأختام مصنوعة من مواد مقاومة للحرارة ومقاومة للأحماض.
التآكل اللامركزي: أجهزة التمركز/مخفضات الاحتكاك، والمرشدات المحسنة، وتردد الشوط الأمثل لتقليل الأحمال الجانبية على سلسلة القضيب.
6. دمج مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) مع حلول منع الصدمات الغازية/السوائل:
مضاد للغاز: مثبتات الغاز في قاع البئر/فاصلات الغاز، مكابس ثنائية المرحلة/تصميم توقيت صمام محدد، ونسب قطر المكابس العلوية/السفلية المحسنة.
الهدف: زيادة ملء المضخة وقمع قفل الغاز.
صدمة مضادة للسوائل: غرف عازلة/خنق، ومرونة صمام محسنة، وجودة المكبس ونسب الخلوص، وتدرجات ضغط التحكم.
الهدف: تقليل الصدمات العابرة وإطالة عمر مكونات الصمامات والأسطح المتصلة. في مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API)، يمكن دمج تقنيتين بالتوازي: الأولى هي تثبيت تدفق الغاز، والثانية هي تقليل الصدمات، مما يُحسّن كفاءة المضخة وعمرها الافتراضي بشكل ملحوظ.
7. مراقبة وتشخيص مضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) في الموقع:
مخططات الدينامومتر: تحديد ملء المضخة، وتسرب الصمام، وارتفاعات السائل، ونوافذ تحميل سلسلة القضيب.
تسجيل مستوى السائل/معلمات رأس البئر: تقدير ضغط مدخل المضخة وتغيرات جي إل آر، وتصحيح معدل الشوط واستخدام الشوط بشكل ديناميكي.
تحسين استهلاك الطاقة ومعدل الضربات: تتجنب استراتيجية تقاسم وقت الضربات محرك تردد متغير + مناطق الرنين وتقلل من إجهاد أوتار القضيب.
شجرة الأعطال وتدوير قطع الغيار: تطوير الأعطال الشائعة (الصمامات، الملاءمة، التآكل، التشويش الرملي) إلى نمط-أعراض-إجراءات تشغيلية قياسية.
8. مقارنة كمية لمضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) مع تقنيات الرفع الاصطناعي الأخرى:
مقارنة بمضخات الإدخال: تتميز مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) بمقاومة عالية للضغط واستقرارية عالية؛ كما توفر سهولة الصيانة وتقليل وقت انقطاع البئر. مقارنة بمضخات الإدراك الحسي الإلكتروني (المضخات الغاطسة الكهربائية): تُعد مضخات الإدراك الحسي الإلكتروني مناسبة لمعدلات إنتاج عالية جدًا وكميات كبيرة من السوائل، إلا أن تكاليف صيانة الكابلات ومحولات التردد والمحركات مرتفعة. أما مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) فهي أكثر اقتصادية للآبار العميقة متوسطة الإنتاج.
مقارنةً بمضخات التجويف التقدمية (بي سي بي): تتميز مضخات بي سي بي بثبات أكبر في ظروف اللزوجة العالية والمواد الصلبة، لكنها حساسة لمواد الجزء الثابت المرنة ودرجة الحرارة. تتميز مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) بمزايا التوافق مع الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية، بالإضافة إلى عمر خدمة أطول للسدادات المعدنية.
9. الأسئلة الشائعة:
س1: كيفية اختيارمضخة أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API)مقابل مضخة الإدخال؟
ج: تُفضّل مضخات أنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) للآبار العميقة، والضغوط العالية، وفروقات الضغط الكبيرة. إذا كانت أولوية موقع البئر هي الصيانة السريعة وتوفير وقت التوقف، فإن مضخات الإدخال هي الأفضل. حدّد أولويات استراتيجيات الإنتاج والصيانة المستهدفة، ثم قيّم المواد والأحمال الديناميكية.
س2: ماذا يجب فعله إذا أدى ارتفاع جي إل آر إلى انخفاض كفاءة المضخة؟
ج: ضع مثبت هواء/فاصل غاز عند مدخل المضخة. إذا لزم الأمر، استخدم تصميمًا ثنائي المراحل لتوقيت الصمامات، مع تحسين الشوط ومراقبة مستوى السائل، لتحسين معدل التعبئة وحجم السائل.
س٣: كيف يمكن معالجة مشكلة الطرق المتكرر للسوائل؟ ج: إدخال نظام التخزين المؤقت/الخنق، وتحسين مرونة مشعب الصمام وجسم المضخة لتقليل طفرات الضغط؛ وفي الوقت نفسه، الحد من التكتل من خلال تقنيات المعالجة (الخنق، ومثبتات التدفق، وتكرار الضخ المعقول).
س4: هل يمكن استخدام مضخات الأنابيب واجهة برمجة التطبيقات (API) في الآبار المحملة بالرمال؟
ج: نعم، ولكن هناك حاجة إلى استراتيجيات التحكم في الرمال ومقاومة التآكل: شاشات/مقومات المدخل، ومكونات الصمام ذات الواجهة الصلبة، والمسافات المثلى والمعالجات السطحية، ودورات إصلاح الصمامات الأقصر.
س5: هل هناك طريقة سريعة لحساب الإنتاج؟
استخدم Q ≈ (π·D² / 4) · (S / (231×42)) · مدير مشروع مشترك · 1440 · ηvol للتقدير؛ يتطلب ηvol تصحيحًا ديناميكيًا يعتمد على مخططات الطاقة/اختبار مستوى السائل.