Frequency-Elastic Operations of Sucker Rod Pumps

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Die große Menge an Energieverlusten ist eines der größten Defizite von Gestängetiefpumpen und führt dazu, dass der Energieverbrauch und folglich die Betriebskosten von ölfördernden Unternehmen in die Höhe getrieben werden. Angesichts dessen bietet diese Arbeit eine exakte Analyse der Arbeitsweise und Leistung von Gestängetiefpumpen. Basierend auf dem Verlauf von Polierstangenlast und Energieverbrauch wird daraufhin ein optimiertes Verfahren entwickelt, das die Antriebsgeschwindigkeit der Pumpe während eines Hubs verändert und somit die Effizienz des Systems verbessert. Für die Durchführung dieses optimierten Verfahrens wurde ein Geschwindigkeitsprofil mit Hilfe von harmonischen Funktionen entworfen und zusätzlich ein Frequenzumrichter eingesetzt. Es wird bewiesen, dass diese Methode für niedrige bis mittlere Pumpgeschwindigkeiten technisch realisierbar ist und zu mehreren Verbesserungen des Systems führt. Zum Vergleich werden für die herkömmliche und die optimierte Arbeitsweise Simulationen mit verschiedenen Pumpgeschwindigkeiten, Ausgleichsgewichtspositionen und Motoreinstellungen durchgeführt und die Ergebnisse untereinander verglichen. Für eine Ölsonde mit einer durchschnittlichen Pumpgeschwindigkeit von 5 Hüben pro Minute, kann die Spitzenlast an der Polierstange um 2 % und der Energieverbrauch um bis zu 37 % verringert werden. Dies führt zu einer Anhebung des Systemwirkungsgrad von 24 % auf 38 %. Darüber hinaus kann die Belastung von Motor und Getriebe um bis zu 23 % reduziert werden. Abschließend werden in dieser Arbeit die derzeitigen Anfahrvorgänge von Gestängetiefpumpen untersucht, die bei der Erstinbetriebnahme und nach Sondenbehandlungen verwendet werden. Basierend auf Förder- und Flüssigkeitsdaten wird daraufhin ein optimiertes Verfahren entwickelt, dass mit Hilfe eines Frequenzumrichters die Pumpgeschwindigkeit in Form einer linearen Rampe erhöht und somit die Wahrscheinlichkeit von Sandförderung und sofortigem Gerätebruch verringert.

Details

Titel in ÜbersetzungFrequenzoptimierter Betrieb von Gestängetiefpumpen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung7 Apr 2017
StatusVeröffentlicht - 2017