Mathematical Description and Experimental Analysis of Sucker Rod Pump Valve Movement of Sucker Rod Pump Life Extension

Titel in Übersetzung: Mathematische Beschreibung und Experimentelle Analyse der Sauggestängepumpen Ventilbewegung zur Lebensdauerverlängerung Sauggestängepumpen

Ehab Tara

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Sauggestängepumpen sind eines der etabliertesten und weit verbreiteten künstlichen Fördersysteme in der Öl- und Gasindustrie. Während ihr Betrieb relativ einfach ist, kann die Vorhersage des Verhaltens der Komponenten im Bohrloch eine Herausforderung darstellen, da sie sich hauptsächlich auf Näherungswerte stützt, die aus an der Oberfläche erfassten Dynamometerdaten abgeleitet werden. Die Umwandlung von Oberflächendaten in die Bewegung im Bohrloch ist aufgrund der Elongation der Saugstangenreihe notwendig, was zu Fehlinterpretationen führen kann und die Effizienz des künstlichen Fördersystems reduziert und Betriebskosten erhöht. Es kann zu technischen Ausfällen kommen, die eine zeit- und kostenintensive Überholung erfordern. Daher ist ein umfassendes Verständnis des Verhaltens der Komponenten im Bohrloch von entscheidender Bedeutung, um betriebliche Ineffizienzen und technische Ausfälle zu vermeiden. Das Ziel dieses Projekts ist die Erstellung und Prüfung eines fluiddynamischen Modells für Saugpumpen, welches sich speziell auf das Ventil konzentriert. Dabei wird die Leistung der Pumpe unter realen Betriebsbedingungen untersucht. Ziel ist die Entwicklung eines Simulationsmodells für die Bewegung des Kugelventils der Saugrohrpumpe in verschiedenen Betriebsphasen unter Berücksichtigung der genauen Bewegung des Bohrlochkolbens. Bisherige Forschungsarbeiten konzentrierten sich auf die Abschätzung der Belastungen an der Oberfläche und die Bewertung der Bedingungen im Bohrloch mit Hilfe von Dynamometerkarten unter der Annahme, dass die Pumpe unter idealen Bedingungen läuft. Dieses Projekt verfolgt jedoch einen Bottom-up-Ansatz und berücksichtigt die Bohrlochkomponenten, indem es die Kolbenkinematik sowie den Zustand und die beeinflussenden Parameter der Bohrlochpumpe berücksichtigt. Ein transients Simulationsmodell wurde vom Simulationsdienstleister AC2T research GmbH auf der Grundlage der Navier-Stokes-Gleichung entwickelt, um die Ventilschließzeiten und die Aufprallgeschwindigkeit auf den Sitz während des Betriebs bei wechselnder Kugeldichte und Ventilgeometrie vorherzusagen. Zur Weiterentwicklung des Modells wurde eine 3DImplementierung erstellt, die verschiedene in der Industrie verwendete Ventile berücksichtigt, und das Modell wurde durch Messung der Position der Ventilkugel während des Betriebs als Funktion der Zeit und der Aufprallgeschwindigkeit am Pumpenprüfstand der Montanuniversität Leoben validiert. Das Modell wurde dann durch Bewertung der kritischen Geschwindigkeit gemäß Wurzelgesetz kalibriert und validiert. Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zu einem umfassenderen Verständnis des Verhaltens von Saugstangenpumpen unter realen Betriebsbedingungen. Durch diese Erkenntnisse können zukünftige Pumpenauslegungen und -betriebe verbessert werden.
Titel in ÜbersetzungMathematische Beschreibung und Experimentelle Analyse der Sauggestängepumpen Ventilbewegung zur Lebensdauerverlängerung Sauggestängepumpen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Albishini, Ramzy, Betreuer (intern)
  • Langbauer, Clemens, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2023

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 18-05-2028

Schlagwörter

  • Sauggestängepumpen
  • Geoenergietechnik
  • künstliches Liftsystem
  • SRP-Ventil
  • Dynamometerkarte
  • Simulation

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