1. Definisi dan Prinsip Pompa Tabung API:
Pompa tabung API: Laras pompa terpasang pada ujung bawah pipa, dan batang penghisap menggerakkan pendorong maju mundur untuk mencapai proses hisap dan buang. Dibandingkan dengan pompa sisipan (di mana laras pompa dan pendorong dapat ditarik dan ditarik sebagai satu kesatuan), pompa pipa API memiliki laras yang lebih tebal, lebih tahan tekanan, dan lebih tahan aus. Namun, hal ini membutuhkan penarikan pipa untuk perawatan, sehingga membuatnya kurang mudah diakses.
Perbedaan antara pompa tabung API dan pompa batang pengisap tradisional:
Posisi Struktural: Laras pompa terpasang pada pipa (pompa pipa API) vs. laras pompa ditarik dan ditarik kembali dengan batang (pompa sisipan).
Kapasitas Tekanan dan Kekakuan:Pompa tabung APImenawarkan ketahanan tekanan yang lebih tinggi dan lebih stabil di sumur bertekanan tinggi dan dalam.
Strategi Pemeliharaan:Pompa tabung APImemiliki biaya pemeliharaan yang relatif lebih tinggi tetapi siklus pemeliharaan lebih lama.
2. Mekanisme Kejutan Cairan dan Gangguan Gas:
Kejutan cairan: Aliran gas-cair/slug yang bergantian memasuki ruang pompa. Efek gabungan dari pembukaan dan penutupan katup seketika dan inersia fluida menciptakan lonjakan tekanan yang memengaruhi komponen katup dan permukaan sambungan plunger-barrel, menyebabkan keausan dini, kegagalan, dan waktu henti.
Gangguan gas/kunci gas: GLR yang tinggi pada saluran masuk pompa menyebabkan aerasi dalam ruang pompa, yang mengakibatkan kompresi alih-alih perpindahan, sehingga mengakibatkan langkah "bebas cairan dan penurunan signifikan dalam efisiensi pompa.
Dampak padaPompa tabung API:Pada sumur dalam, tekanan tinggi, dan aplikasi GLR tinggi, kegagalan dalam mengatasi guncangan gas/cairan dapat dengan mudah menyebabkan guncangan katup, ketegangan pendorong, fluktuasi efisiensi, dan seringnya penghentian pompa.
3. Prinsip Kerja dan Desain Pompa Tubing API:
Laras berdinding tebal + jarak bebas yang presisi: Mempertahankan konsentrisitas dan penyegelan di bawah tekanan tinggi, mengurangi kebocoran.
Pemasangan tetap: Laras tidak bergerak bolak-balik dengan batang, menghasilkan kekakuan struktural yang tinggi dan peningkatan ketahanan terhadap keausan yang tidak merata. Penyesuaian Manifold Katup: Karakteristik bukaan dan penutupan, material, dan komponen elastis katup stasiun/perjalanan disesuaikan dengan lingkungan benturan.
Struktur Penyangga Opsional: Dalam kondisi lonjakan tinggi, ruang penyangga atau elemen pembatas dapat ditambahkan untuk mengurangi gradien tekanan.
Material dan Permukaan: Material tahan korosi (H₂S/CO₂), tahan aus (mengandung pasir), dan tahan suhu (sumur suhu tinggi)—dikombinasikan dengan perawatan permukaan (seperti pengerasan/pelapisan) untuk memperpanjang masa pakai.
4. Perhitungan Pemilihan Pompa Tabung API:
Sasaran: Diberikan Q_target (target produksi), diameter pompa yang cocok D, langkah S, laju langkah SPM, dan efisiensi volumetrik η_vol.
Rumus Estimasi Perpindahan dan Produksi (Imperial)
Perpindahan per langkah (bbl/str):
V_str = (π · D² / 4) · (S / (231 × 42))
Dimana D dan S dalam inci; 231 in³ = 1 gal, 42 gal = 1 bbl
Produksi harian (bpd):
Q ≈ V_str · SPM · 1440 · η_vol
Efisiensi volumetrik ηvol:
GLR Tinggi: ηvol↓, memerlukan penambahan jangkar udara/pemisah gas atau modifikasi strategi katup.
Viskositas tinggi/kandungan pasir tinggi: Peningkatan histeresis dan kebocoran katup, ηvol↓.
Keausan eksentrik/konsentrisitas buruk: Peningkatan jarak bebas menyebabkan kebocoran, ηvol↓.
Poin-poin penting untuk memilih diameter pompa pipa API:
Prioritas produksi: Diameter pompa kecil + laju langkah tinggi/langkah panjang vs. diameter pompa besar + laju langkah rendah. Diperlukan perbandingan komprehensif antara beban batang, keausan, dan konsumsi energi. Kesesuaian Pipa: Sesuaikan ID/OD pipa dengan diameter luar pompa, dengan mempertimbangkan proses pengangkatan/penurunan dan ruang yang tersedia untuk struktur pengendali pasir.
Dinamika: Frekuensi dan gaya langkah memengaruhi resonansi senar batang dan umur lelah. Disarankan untuk mengoptimalkan frekuensi langkah dengan menggunakan penggerak frekuensi variabel (VFD).
5. Batasan Operasional dan Mode Kegagalan Umum Pompa Tabung API:
Dampak Katup/Lonjakan Cairan: Ditandai dengan erosi dudukan katup, kerusakan pelat katup, dan lonjakan/distorsi pada diagram daya.
Kunci Gas/Pengembangan Tidak Memadai: Pengisian pompa rendah, menghasilkan diagram daya yang "slender" dan fluktuasi produksi yang signifikan.
Keausan dan Ketegangan Eksentrik: Penyimpangan sumur, keausan eksentrik, dan partikel pasir menimbulkan goresan memanjang pada plunger/barel pompa, sehingga meningkatkan kebocoran.
Pasir Menempel: Pasir menyumbat celah port katup atau sambungan, menyebabkan pompa macet/kegagalan intermiten.
Korosi dan Retak Tegangan: H₂S/CO₂ + ion klorida + lingkungan tegangan tinggi memerlukan material terkoordinasi dan strategi anti-korosi.
Bahan pompa pipa API/tindakan penanggulangan struktural:
Kandungan pasir: Katup berpermukaan keras, penyangga pelambatan, pengaturan aliran masuk yang rasional, dan saringan pengendali pasir/paket kerikil.
Korosi: Paduan/pelapisan tahan korosi dan penghambat korosi; segel harus terbuat dari bahan tahan panas dan tahan asam.
Keausan eksentrik: Pemusat/pengurang gesekan, pemandu yang ditingkatkan, dan frekuensi langkah yang dioptimalkan untuk mengurangi beban lateral pada rangkaian batang.
6. Integrasi pompa tabung API dengan solusi pencegahan guncangan gas/cairan:
Anti-gas: Jangkar gas/pemisah gas bawah lubang, pendorong dua tahap/desain pengaturan waktu katup khusus, dan rasio diameter pendorong atas/bawah yang dioptimalkan.
Sasaran: Meningkatkan pengisian pompa dan menekan penguncian gas.
Anti guncangan cairan: Ruang penyangga/pembatasan, elastisitas katup yang dioptimalkan, kualitas pendorong dan rasio kelonggaran, serta gradien tekanan kontrol.
Tujuan: Mengurangi guncangan transien dan memperpanjang umur komponen katup serta permukaan pasangannya. Pada pompa pipa API, dua teknologi dapat diintegrasikan secara paralel: pertama menstabilkan aliran gas dan kemudian mengurangi guncangan, yang biasanya meningkatkan efisiensi dan umur pompa secara signifikan.
7. Pemantauan dan Diagnosis di Tempat Pompa Tabung API:
Diagram Dinamometer: Menentukan pengisian pompa, kebocoran katup, lonjakan cairan, dan jendela beban rangkaian batang.
Pencatatan Level Cairan/Parameter Kepala Sumur: Memperkirakan tekanan masuk pompa dan perubahan GLR, secara dinamis mengoreksi laju langkah dan pemanfaatan langkah.
Konsumsi Energi dan Optimalisasi Laju Langkah: Strategi pembagian waktu langkah VFD + menghindari zona resonansi dan mengurangi kelelahan tali batang.
Pohon Kesalahan dan Rotasi Suku Cadang: Kembangkan kegagalan umum (katup, kecocokan, korosi, kemacetan pasir) menjadi SOP pola-gejala-tindakan.
8. Perbandingan Kuantitatif Pompa Tubing API dengan Teknologi Pengangkatan Buatan Lainnya:
Perbandingan dengan Pompa Sisipan: Pompa tubing API unggul dalam hal ketahanan dan stabilitas tekanan; pompa sisipan menawarkan perawatan yang mudah dan meminimalkan waktu penghentian sumur. Dibandingkan dengan ESP (Pompa Submersible Listrik): ESP cocok untuk laju produksi yang sangat tinggi dan volume cairan yang tinggi, tetapi biaya perawatan kabel, konverter frekuensi, dan motornya tinggi. Pompa tubing API lebih ekonomis untuk sumur dalam dengan produksi sedang.
Dibandingkan dengan PCP (Pompa Rongga Progresif): PCP lebih stabil dalam kondisi viskositas tinggi dan padat, tetapi sensitif terhadap material stator elastis dan suhu. Pompa tubing API menawarkan keunggulan dalam kompatibilitas tekanan/suhu tinggi dan masa pakai segel logam.
9. Tanya Jawab:
Q1: Bagaimana cara memilihPompa tabung APIvs. pompa sisipan?
J: Pompa tubing API lebih disukai untuk sumur dalam, tekanan tinggi, dan perbedaan tekanan tinggi. Jika lokasi sumur memprioritaskan perawatan cepat dan penghematan waktu henti, pompa insert lebih disukai. Prioritaskan strategi produksi dan perawatan yang ditargetkan, lalu evaluasi material dan beban dinamis.
Q2: Apa yang harus dilakukan jika GLR tinggi mengakibatkan efisiensi pompa rendah?
A: Pasang jangkar udara/pemisah gas pada saluran masuk pompa. Jika perlu, gunakan plunger dua tahap/desain pengaturan waktu katup khusus, dikombinasikan dengan optimalisasi langkah dan pemantauan level cairan, untuk meningkatkan laju pengisian dan ηvol.
Q3: Bagaimana cara mengatasi liquid hammering yang sering terjadi? J: Terapkan buffering/throttling dan optimalkan elastisitas pada manifold katup dan badan pompa untuk mengurangi lonjakan tekanan; sekaligus, tekan slugging melalui teknologi proses (throttling, penstabil aliran, dan frekuensi pemompaan yang wajar).
Q4: Dapatkah pompa tabung API digunakan pada sumur berpasir?
A: Ya, tetapi diperlukan strategi pengendalian pasir dan ketahanan aus: penyaring/penyearah saluran masuk, komponen katup berpermukaan keras, jarak bebas dan perawatan permukaan yang dioptimalkan, serta siklus perbaikan katup yang lebih pendek.
Q5: Apakah ada metode cepat untuk menghitung produksi?
Gunakan Q ≈ (π·D² / 4) · (S / (231×42)) · SPM · 1440 · ηvol untuk estimasi; ηvol memerlukan koreksi dinamis berdasarkan diagram daya/pengujian level cairan.