Antibuckling System in Sucker Rod Pumps

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Weltweit werden beinahe 85 % des nicht eruptiv produzierbaren Öls mittels Pferdekopfpumpen gefördert. Dieser Pumpentyp wird häufig für beinahe ausgeförderte Lagerstätten verwendet, welche sich durch geringe Förderraten und Drücke auszeichnen. Wird der Betrieb dieser Pumpen unwirtschaftlich, so bedeutet dies oft das Aus für die Bohrung oder sogar für das gesamte Ölfeld. Um die Lebensdauer des Ölfeldes zu verlängern und die Reserven zu erhöhen, ist es von großer Bedeutung die Instandhaltungskosten zu reduzieren. Ein wesentlicher Einflussfaktor ist das Knickverhalten des Pumpgestänges, welches den volumetrischen Wirkungsgrad verringert und die Korrosion und Erosion an den Kontaktstellen in der Verrohrung erhöht, wodurch dessen Austausch erforderlich werden kann. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse des dynamischen Verhaltens des Pumpgestänges und der darauf basierenden Berechnung des Knickverhaltens. Eine umfassende Literaturstudie ergab, dass die gedämpfte Wellengleichung, welche bereits von GIBBS 1966 eingeführt wurde, und seine Modifizierungen eine wesentliche Grundlage für die Analyse des dynamischen Verhaltens des Pumpgestänges bilden. Aus diesem Grund wird ein diagnostisches Modell auf Basis einer analytischen Lösung in MATLAB programmiert. Dieses generiert aus den gemessenen Daten an der Polierstange die entsprechenden Informationen an der Pumpe. Der Einfluss des Dämpfungskoeffizienten und die ausgewählte Zahl von Fourier Koeffizienten werden vergegenwärtigt und anschließend optimiert, um die gemessenen Pumpe-Daten am besten zu repräsentieren. Die Hauptaufgabe des erstellten MATLAB Programms ist es, das dynamische Verhalten innerhalb des knickgefährdeten Bereiches im Pumpgestänge zu analysieren. Die Anwendung des Knickkriteriums zeigt dann, ob mit Knicken gerechnet werden muss und weitere Maßnahmen erforderlich sind. Verschiedene Maßnahmen zur Verhinderung von Knicken werden präsentiert und teilweise mit MATLAB nachgerechnet. Im Ergebnis zeigt sich, dass nur eine geeignete Kombination aus Schwerstangen und Tensioning Element zum Ziel führt und Knicken effizient verhindert. Wird eine optimierte Konstruktion des Pumpenstranges gewählt, so kann sogar das Gesamtgewicht des Pumpenstranges im Vergleich zur Originalzusammensetzung, welche keine Maßnahmen zur Verhinderung von Knicken enthält, verringert werden, was die erforderliche Leistung des Antriebs und somit Betriebskosten reduziert.

Details

Titel in ÜbersetzungAntibuckling System in Pferdekopfpumpen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung1 Juli 2011
StatusVeröffentlicht - 2011