في المجموعة الكاملة من معدات استخلاص النفط، وحدة الضخ،قضيب الضختُعدّ كلٌّ من مضخة النفط ووحدة الضخّ من المكونات الأساسية المهمة للغاية. ومن خلال العمل التعاوني، نجحوا في بناء نظام تشغيل "ثلاثي معدات الضخ" لتعزيز العملية بأكملها، بدءًا من استخراج النفط الخام من باطن الأرض وصولًا إلى النقل البري. ولن تؤثر مزايا وعيوب أداء هذه المعدات الثلاث، بالإضافة إلى درجة التعاون الضمني، بشكل مباشر على إنتاج بئر النفط فحسب، بل سيكون لها أيضًا تأثيرٌ بالغ الأهمية على الفوائد الاقتصادية الإجمالية لمشروع التعدين.
قضيب المصاصة:
القضيب الضخهو الرابط الأساسي الذي يربط وحدة الضخ الأرضية ووحدة الضخ الجوفية في "معدات الضخ الثلاث". يؤدي وظيفتين: نقل الطاقة وتحمل الحمل: من جهة، ينقل الحركة الترددية لوحدة الضخ إلى مكبس وحدة الضخ ويدفعه للتحرك؛ ومن جهة أخرى، يتحمل وزنقضيب الضخيؤثر كلٌّ من عمود السحب نفسه، ووزن عمود السائل، والأحمال الجوفية الإضافية (مثل الأحمال القصورية والاحتكاكية)، وأدائه بشكل مباشر على موثوقية وعمر خدمة جهاز استخلاص النفط بأكمله. وفقًا لمعيار "API المواصفات 11B-2021" (معيار معهد البترول الأمريكي)، يجب ألا تقل قوة شد قضيب السحب عن 620 ميجا باسكال، وألا تقل قوة الخضوع عن 550 ميجا باسكال.
1. الهيكل والمادة:
1. التصميم الهيكلي:
الجسم الرئيسي للقضيب المصاصةهو جسم قضيب صلب ذو مقطع عرضي دائري، يبلغ طوله عادةً 7.62 مترًا (25 قدمًا) أو 9.14 مترًا (30 قدمًا)، وهو سهل النقل والتوصيل بالموقع. طرفا جسم القضيب ملولبان، ومتعددانقضيب المصاصةسيتم ربطها من خلال حلقات لتشكيل "قضيب المصاصة"العمود". من أجل تعزيز قوة الاتصال الملولب، يتم عادةً تلطيف الأجزاء الملولبة (تصل الصلابة إلى الدورة 28 لمجلس حقوق الإنسان-32)، ويتم استخدام الهيكل المضاد للفك (مثل الخيط المغطى بالغراء المضاد للفك) لمنع الخيط من الفك أثناء العمليات تحت الأرض.
2. تصنيف المواد:
وفقًا لظروف عمل بئر النفط (مثل عمق البئر، وتآكل النفط الخام، وحجم الحمل)، فإن مادةقضيب المصاصةتنقسم بشكل أساسي إلى فئتين:
الفولاذ الكربونيقضيب المصاصة: بفضل استخدام الفولاذ رقم 45 وفولاذ 20CrMo كمواد رئيسية، يتميز هذا المنتج بقوة تحمل عالية وتكلفة منخفضة. وهو مناسب لآبار النفط التقليدية بعمق ≤ 2000 متر وتآكل النفط الخام الضعيف (بما في ذلك تركيز HSS ≤ 50 جزء في المليون). ويُستخدم في الآبار التقليدية في حقول النفط بشرق الصين، وتتجاوز نسبة استخدامه 80%.
سبائك الفولاذقضيب المصاصة: فولاذ 35CrMo وفولاذ 42CrMo هما المادتان الرئيسيتان، وقد تم تحسين مقاومتهما للتآكل ومقاومة التعب من خلال المعالجة بالسبائك. وهو مناسب للآبار العميقة أو فائقة العمق التي يبلغ عمقها ≥ 2000 متر، والتي تتعرض لتآكل شديد في النفط الخام (تركيز HSS 50 جزء في المليون). على سبيل المثال، في آبار الغاز عالية الكبريت في حقول النفط والغاز في جنوب غرب الصين، يُستخدم فولاذ السبائكقضيب المصاصةتمثل أكثر من 90%.
2. أضرار الحمل والتعب أثناء العمل:
القضيب المصاصةيتعرض لأحمال متناوبة معقدة أثناء العمل، ومن السهل حدوث أضرار التعب أثناء التشغيل على المدى الطويل، وهو السبب الرئيسي لفشلقضيب المصاصة. الأحمال التي تتحملها بشكل رئيسي تشمل:
1. الحمل الثابت: بما في ذلك وزنقضيب المصاصةالعمود نفسه (وزن الفولاذ الكربونيقضيب المصاصةتبلغ كثافة عمود السائل (للمتر الواحد حوالي 15 كجم)، (يتم حسابها وفقًا لكثافة النفط الخام، وعادة ما تكون 800-900 كجم/م3).
2. الأحمال الديناميكية: بما في ذلك الأحمال بالقصور الذاتي (أحمال التسارع الناتجة عن الحركة الترددية للمكبس)، وأحمال الاحتكاك (أحمال الاحتكاك بينقضيب المصاصةوالجدار الداخلي للأنابيب، وأحمال التأثير (أحمال التأثير اللحظية التي تنشأ عندما يتحرك رأس الحمار).
من أجل إطالة عمر الخدمةقضيب المصاصة، هناك حاجة إلى اتخاذ تدابير مستهدفة: أولاً، تحسين معلمات عمل الماصة (مثل تقليل الشوط واختيار الشوط بشكل معقول) لتقليل الحمل الديناميكي؛ ثانياً، المعالجة السطحية للمصاصةقضيب المصاصة(مثل طلاء الكروم، رش طلاء مقاوم للتآكل) لتحسين مقاومة التآكل؛ ثالثًا، التفتيش المنتظم للقضيب المصاصةالعمود (مثل استخدام تكنولوجيا الكشف عن العيوب الصوتية)، والكشف في الوقت المناسب عن شقوق التعب.
المواد المرجعية:
[1] معهد البترول الأمريكي "API المواصفات 11B-2021قضيب المصاصةالمواصفات"
[2] "مواد الهندسة الميكانيكية" المجلد 46، العدد 7، 2022 دي دي اتشقضيب المصاصةتحليل موثوقية تصميم الهيكل والاتصال
[3] "الحديد والصلب" المجلد 58، العدد 4، 2023 "البحث في تحسين المواد ومقاومة التآكل للصلب السبائكيقضبان المصاصةدددددد
[4] "الهندسة ميكانيكاااااا 2022، المجلد 39، العدد 9 "تحليل خصائص الحمل وعمر التعب لـقضيب المصاصةعمود
[5] "الاختبارات غير المدمرة" المجلد 45، العدد 3، 2023 "تكنولوجيا الاختبار غير المدمرة وممارسة التطبيققضيب المصاصةدددددد