Forage et complétion de puits

sucker rod pumping

Pompage à tiges de pompage : Un cheval de bataille fiable de la production pétrolière et gazière

Le pompage à tiges de pompage, également connu sous le nom de pompage à balancier, est une méthode largement utilisée de levage artificiel dans l'industrie pétrolière et gazière. Cette technique est essentielle pour extraire les hydrocarbures des puits qui ne disposent pas d'une pression naturelle suffisante pour amener le fluide à la surface.

Fonctionnement :

Le cœur du pompage à tiges de pompage est une pompe souterraine, installée au fond du puits ou à proximité. Cette pompe est reliée à une chaîne de tiges de pompage qui s'étendent jusqu'à la surface. Les tiges sont ensuite fixées à un balancier ou à un mécanisme à manivelle alternatif actionné par un groupe de pompage à balancier. Le mouvement du groupe, entraîné par un moteur électrique ou un moteur à combustion interne, transmet des mouvements de haut en bas aux tiges de pompage, ce qui permet à la pompe de fonctionner.

Le cycle de levage :

  • Descente : Le balancier descend, tirant les tiges de pompage vers le bas. Cela crée une aspiration dans la pompe, aspirant le fluide du puits dans la chambre de la pompe.
  • Montée : Lorsque le balancier remonte, les tiges se déplacent vers le haut, forçant le fluide à traverser les clapets de refoulement de la pompe et à remonter le tube de production jusqu'à la surface.

Contrepoids :

Le poids de la chaîne de tiges et de la colonne de fluide qu'elle soulève est important. Pour contrer cela, le groupe de pompage à balancier intègre des mécanismes de contrepoids :

  • Poids : Des poids sont fixés au balancier ou à la manivelle, fournissant une force descendante pour compenser le poids des tiges et du fluide.
  • Pression d'air : Dans certains cas, un vérin pneumatique fixé au balancier permet d'équilibrer le poids.

Avantages du pompage à tiges de pompage :

  • Fiabilité : Le pompage à tiges de pompage est réputé pour sa fiabilité et sa longue durée de vie.
  • Simplicité : La technologie est relativement simple, nécessitant moins de maintenance spécialisée et d'équipements par rapport à d'autres méthodes de levage artificiel.
  • Polyvalence : Il peut être adapté à un large éventail de conditions de puits, y compris des profondeurs variables, des types de fluides et des débits de production.
  • Rentabilité : Le pompage à tiges de pompage est souvent plus rentable que d'autres méthodes de levage artificiel, en particulier pour les puits ayant des débits de production modérés.

Limitations :

  • Débit de production : Le pompage à tiges de pompage a des limites pour gérer les débits de production élevés, ce qui le rend moins adapté aux puits très productifs.
  • Profondeur du puits : Le pompage de puits plus profonds pose des défis en raison du poids accru de la chaîne de tiges.
  • Propriétés du fluide : Une viscosité élevée du fluide ou la présence de sable peuvent nuire à l'efficacité de la pompe et nécessiter des conceptions spécialisées.

Conclusion :

Le pompage à tiges de pompage reste une pierre angulaire de la production pétrolière et gazière, s'avérant une méthode fiable et rentable pour amener les fluides à la surface. Sa polyvalence, sa simplicité et sa fiabilité éprouvée en ont fait la solution de prédilection pour un grand nombre de puits dans le monde. À mesure que la technologie continue d'évoluer, les progrès du pompage à tiges de pompage devraient améliorer l'efficacité et prolonger encore sa durée de vie dans le paysage en constante évolution de l'extraction pétrolière et gazière.


Test Your Knowledge

Sucker Rod Pumping Quiz:

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the primary function of the sucker rod pumping system?

a) To increase the natural pressure in a well. b) To transport oil and gas from the wellhead to the processing facility. c) To lift hydrocarbons from wells that lack sufficient natural pressure. d) To monitor and control the flow rate of oil and gas production.

Answer

c) To lift hydrocarbons from wells that lack sufficient natural pressure.

2. Which component of the sucker rod pumping system is responsible for creating suction to draw fluid into the pump?

a) The electric motor. b) The beam pumping unit. c) The production tubing. d) The subsurface pump.

Answer

d) The subsurface pump.

3. How does the beam pumping unit transmit motion to the sucker rods?

a) By rotating a central shaft. b) By using hydraulic pressure. c) By employing a reciprocating beam or crank mechanism. d) By using compressed air.

Answer

c) By employing a reciprocating beam or crank mechanism.

4. What is a primary advantage of sucker rod pumping compared to other artificial lift methods?

a) Higher production rates. b) Lower installation costs. c) More efficient operation in high-viscosity fluids. d) Greater suitability for very deep wells.

Answer

b) Lower installation costs.

5. Which of the following is a limitation of sucker rod pumping?

a) Difficulty in adapting to varying well conditions. b) High maintenance requirements. c) Inefficient operation in wells with low production rates. d) Inability to handle high production rates.

Answer

d) Inability to handle high production rates.

Sucker Rod Pumping Exercise:

Scenario:

You are a field engineer working on a well that has recently experienced a decline in production. After analysis, you suspect the problem might be related to the sucker rod pumping system.

Task:

  1. Identify three potential issues within the sucker rod pumping system that could be causing the production decline.
  2. For each potential issue, suggest a specific action you could take to investigate or address the problem.

Exercise Correction

Here are some possible issues and actions:

1. Pump Failure: The subsurface pump could be malfunctioning or worn out, resulting in reduced efficiency.

  • Action: Run a pump performance test to assess its efficiency and identify any issues. If necessary, consider replacing the pump.

2. Rod String Issues: The sucker rod string might have broken or become stuck, preventing proper operation.

  • Action: Inspect the rod string for damage using a downhole camera or other inspection techniques. If a break is detected, repair or replace the affected section.

3. Rod String Weight: The weight of the rod string might be excessive, leading to inefficient pumping or strain on the system.

  • Action: Calculate the weight of the rod string and compare it to the recommended weight for the well conditions. If necessary, consider adjusting the weight by shortening the string or using lighter rods.


Books

  • Artificial Lift Methods by M.B. Standing (This classic textbook provides comprehensive coverage of various artificial lift methods, including sucker rod pumping.)
  • Petroleum Production Systems by John M. Campbell (Offers a detailed discussion of sucker rod pumping, including design, optimization, and troubleshooting.)
  • Oil Well Drilling and Production by W.C. Lyons (Covers the entire oil well lifecycle, with a dedicated section on sucker rod pumping systems.)

Articles

  • "Sucker Rod Pumping: A Comprehensive Review" by A.K. Singh et al. (Published in the Journal of Petroleum Science and Engineering, this article provides a thorough analysis of the technology and its applications.)
  • "Optimizing Sucker Rod Pumping Systems" by J.D. Smith (This article focuses on strategies for maximizing the efficiency and lifespan of sucker rod pumping systems.)
  • "Sucker Rod Pumping in Challenging Environments" by R.S. Miller (Explores the application of sucker rod pumping in wells with unconventional fluids or complex geological formations.)

Online Resources

  • Petroleum Equipment Institute (PEI): PEI offers extensive resources on artificial lift technologies, including sucker rod pumping, with information on design, operation, and troubleshooting. https://www.pei.org/
  • Society of Petroleum Engineers (SPE): SPE provides a vast library of technical papers and articles related to sucker rod pumping, including case studies and research advancements. https://www.spe.org/
  • Oil & Gas Journal: This industry publication regularly publishes articles and technical analyses on sucker rod pumping and other artificial lift technologies. https://www.ogj.com/

Search Tips

  • Use specific keywords: "sucker rod pumping", "beam pumping", "artificial lift", "oil well production", "pump design", "optimization techniques".
  • Combine keywords with relevant topics: "sucker rod pumping troubleshooting", "sucker rod pumping efficiency", "sucker rod pumping in shale formations".
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