Beschreibung
Verfahren zur Bestimmung von Betriebseigenschaften einer Gestänge-Tiefpumpe sowie Pumpsystem hierfür
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Be triebseigenschaften einer Gestänge-Tiefpumpe, umfassend einen Pump-Kopf, welcher über ein Gestänge mit einem Kinematik- Wandler verbunden ist, und der Kinematik-Wandler von einem elektrischen Motor angetrieben wird.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Pumpsystem mit einer Ge- stänge-Tiefpumpe, umfassend einen Pump-Kopf, welcher über ein Gestänge mit einem Kinematik-Wandler verbunden ist, und der Kinematik-Wandler von einem elektrischen Motor angetrieben wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Computerimplementiertes Verfahren zur Bestimmung von Betriebseigenschaften einer Ge- stänge-Tiefpumpe .
Tiefpumpen werden als Fördereinrichtungen zur Gewinnung von unterirdisch lagernden Flüssigkeiten eingesetzt, wenn der La gerstättendruck nicht ausreicht, dass sie selbständig bzw. in ausreichender Menge an die Oberfläche gelangen. Zumeist wird mit ihnen Erdöl gefördert. Weitere Einsatzgebiete sind die Förderung von Sole und Heilwässern.
Das Bild der meisten Ölfelder wird von Gestänge-Tiefpumpen geprägt, die wegen ihres Aussehens und ihrer Bewegung auch Pferdekopfpumpen, Nickesel oder Nicker genannt werden. Dabei befindet sich der eigentliche Pumpmechanismus - ein Kolben mit Rückschlagventilen - in einem eigenen Rohrstrang im Bohr loch nahe der ölführenden Schicht. Der Kolben wird mittels einer verschraubbaren Stange von einem an der Erdoberfläche befindlichen Pumpenbock in eine kontinuierliche Auf- und Ab bewegung versetzt. Dies wird durch den sogenannten Pferdekopf bewerkstelligt. Dieser besteht aus einem am Ende eines als
Balancier angeordneten Kreisbogensegments, an dem ein Stahl seil- oder Kettenpaar oben angeklemmt ist.
Der Antrieb erfolgt zumeist elektrisch. Beim Vorhandensein von ausreichend im Erdöl gelösten energiehaltigen Gasen kann jedoch ein Teil dieser Gase an Ort und Stelle mittels eines Degasers vom Fördergut abgetrennt und einem Gasmotor, der die Pumpe antreibt, zugeführt werden.
Je nach Pumpenbauart und -große beträgt der Arbeitshub 1 bis 5 m. Pro Minute sind zweieinhalb bis zwölf Hübe üblich. Die Gestänge-Tiefpumpe kann bis zu Fördertiefen von etwa 2500 m wirtschaftlich eingesetzt werden. Für größere Tiefen sind aufgrund des großen Gewichts der zu hebenden Flüssigkeitssäu le andere Pumpensysteme besser geeignet.
Der Pumpentyp „Mark II" des texanischen Herstellers Lufkin Industries eignet sich durch seine spezielle Bewegungsgeomet rie besonders für hohe Förderraten aus großen Tiefen.
Der Pumpentyp „Sucker Rod" weist eine Saugstange auf, das heißt eine Stahlstange mit einer typischen Länge zwischen 25 und 30 Fuß und einem Gewinde an beiden Enden, die in der Öl industrie verwendet wird, um die Oberflächen- und Bohrloch komponenten einer in einer Ölquelle installierten Hubkolben pumpe miteinander zu verbinden.
Ein äußerst wertvolles Instrument zur Analyse der Bohrloch leistung ist ein Bohrlochprüfstand, welcher die Belastung der polierten Stange im Verhältnis zur Position der polierten Stange misst.
Mit Dynamometern können Stangenposition und Stangenlast über der Zeit aufgezeichnet werden. Der lastmessende Teil des Dy namometers ist an der polierten Stange angebracht, damit die Last erfasst und an einen Rekorder gesendet werden kann. Ein Begleitteil des am Hubbalken angebrachten Leistungsprüfstands erfasst die Position der polierten Stange und sendet sie an
denselben Rekorder. Die erzeugte Grafik wird als Dynagraph oder häufiger als Dynamometer oder Dynagraph-Karte bezeichnet und entspricht einem Last-Weg-Diagramm.
An der Oberfläche entnommene Dynamometerkarten können selten direkt zur Erfassung der Betriebsbedingungen der Bohrlochpum pe verwendet werden, da sie auch alle Kräfte (statisch und dynamisch) widerspiegeln, die von der Pumpe bis zum Bohrloch kopf auftreten. Befindet sich jedoch ein Dynamometer direkt über der Pumpe, ist die aufgezeichnete Karte ein echter Indi kator für den Pumpenbetrieb. Dies gelang Gilberts Dynagraph (ein mechanisches Dynamometer) in den 1930er Jahren. Stablas ten unmittelbar über der Pumpe, die als Funktion der Pumpen position aufgezeichnet werden, geben Dynagraph-Karten einen Namen, mit dem sie von Oberflächenkarten unterschieden wer den. Obwohl die Anwendung von Gilberts Dynagraph eine direkte Untersuchung von Pumpproblemen ermöglichte, hatten die prak tischen Auswirkungen, die mit der Notwendigkeit verbunden wa ren, das Instrument im Bohrloch laufen zu lassen, seine Vor teile bei weitem überwogen.
Bisher werden zur Erfassung der Betriebsbedingungen einer Ge- stänge-Tiefpumpe Sensoren eingesetzt, welche die wirkenden Kräfte beziehungsweise die aktuelle Lage (Inklination) des Laufbalkens (englisch „beam" bzw. „cranck arm") erfassen, beispielsweise durch Kraft-Sensoren, Hall-Sensoren oder Nähe rungssensoren. Daraus wird die Position des Gestänges berech net. Dabei ist es jedoch aufwändig, die jeweiligen Sensoren miteinander zu kalibrieren. Außerdem können durch eine unge naue Kalibrierung Fehler entstehen, welche die Messdatenaus wertung ungünstig beeinflussen können.
Es ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrich tung zur Bestimmung von Betriebseigenschaften einer Gestänge- Tiefpumpe bereitzustellen, welche die Erfassung der Betriebs bedingungen vereinfacht und gleichzeitig die Messdaten genau er erfasst werden, als im Stand der Technik bekannt.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren ein gangs genannter Art gelöst, wobei ferner ein Erfassungsmittel vorgesehen ist, die Leistungsaufnahme des Motors während des sen Betrieb zu erfassen, umfassend die Schritte: a) Erfassen der Stromaufnahme und der Betriebsspannung des Motors in Form von diskreten Messpunkten über zumindest einen Pumpzyklus, welchem jeweils vier Betriebsphasen der Tiefpumpe zugeordnet werden können, und daraus Be stimmen der Leistungsaufnahme des Motors, b) Bestimmen für einen Pumpzyklus einer Periodendauer und eines Maximums der Leistungsaufnahme, welches dem Dreh moment-Maximum der Tiefpumpe entspricht, c) Bestimmen eines Bezugsphasenwinkels für den Kinematik- Wandler mithilfe der Eigenschaften des Kinematik- Wandlers und der Leistungsaufnahme des Motors, welcher den Zusammenhang zwischen dem Maximum der Leistungsauf nahme und dem Maximum der auf das Gestänge der Tiefpum pe wirkenden Kraft beschreibt, d) Ermitteln eines Drehmoment-Verlaufs aus der Leistungs aufnahme des Motors mithilfe der Eigenschaften des Ki nematik-Wandlers, e) Bestimmen der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe aus dem im Schritt d) ermittelten Drehmoment-Verlauf unter Verwendung der im Schritt b) bestimmten Perioden dauer und dem im Schritt c) bestimmten Bezugsphasenwin kel.
Die Erfindung erkennt, dass sich die Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe auch ohne Berücksichtigung der Motorge schwindigkeit ermitteln lassen. Die Erfindung geht dabei von der überraschenden Erkenntnis aus, dass sich die Betriebsei genschaften der Förder-Pumpe auch durch den Drehmoment- Verlauf, der Periodendauer und dem Bezugsphasenwinkel ermit teln lassen.
Dadurch wird erreicht, dass für die Bestimmung der Betriebs eigenschaften der Förder-Pumpe keine weiteren Sensoren, wel che an der Pumpe angebracht werden müssen, benötigt werden.
Ferner kann auf eine aufwändige Kalibrierung solcher Sensoren untereinander verzichtet werden.
Durch die Erfindung ist es möglich, die Betriebseigenschaften von Förder-Pumpen wesentlich einfacher, flexibler und robus ter bestimmen zu können. Außerdem kann die Genauigkeit bei der Bestimmung der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe er höht werden.
Die diskreten Messpunkte der Stromaufnahme des Motors werden mit einer hinreichend hohen Abtastfrequenz erfasst.
Die Betriebsspannungsversorgung des Motors kann eine oder mehrere Phasen aufweisen.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Periodendauer mithilfe eines approximierten Polynoms durch die Leistungswerte der Messpunkte ermittelt wird.
Dadurch ist auf eine einfache Weise eine präzise Bestimmung der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Periodendauer mithilfe eines Polynoms ermittelt wird, welches für Stützpunkte des Polynoms statistische Mittelwerte der Leistungswerte der jeweiligen Messpunkte über zumindest fünf, bevorzugt zumindest zehn, besonders bevorzugt zumindest fünfzig Pumpzyklen berücksichtigt.
Dadurch ist auf eine einfache Weise eine präzise Bestimmung der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass für die Messpunkte ein Referenzwert ermittelt wird, bei wel chem für die Änderung des jeweiligen Leistungswerts zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Messpunkten ein Maxi-
mum vorliegt, und die Periodendauer mithilfe des Referenz werts ermittelt wird.
Dadurch ist auf eine einfache Weise eine präzise Bestimmung der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bestimmen der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe mit hilfe eines Last-Weg-Diagramms erfolgt, welches aus dem im Schritt d) ermittelten Drehmoment-Verlauf unter Verwendung der im Schritt b) bestimmten Periodendauer und dem im Schritt c) bestimmten Bezugsphasenwinkel ermittelt wird.
Dadurch ist auf eine einfache Weise eine präzise Bestimmung der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe möglich.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Bezugsphasenwinkel bezüglich des absoluten Maximums der Leistungswerte der Messpunkte innerhalb eines Pumpzyklus be stimmt wird.
Dadurch ist auf eine einfache Weise eine präzise Bestimmung der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe möglich.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Pumpsystem eingangs genannter Art gelöst, wobei ferner ein Erfassungs mittel vorgesehen ist, das dazu eingerichtet ist, die Leis tungsaufnahme des Motors während dessen Betrieb zu erfassen, und ferner eine Rechenvorrichtung mit einem Speicher vorgese hen ist, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemäße Verfahren mithilfe des Erfassungsmittels auszuführen.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Computerimplementier tes Verfahren anzugeben. Die auf ein Computerimplementiertes Verfahren gerichtete Aufgabe der Erfindung ist gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 8.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den beige schlossenen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sys tems mit einer Gestänge-Tiefpumpe,
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für einen Pump-Kopf einer Ge stänge-Tiefpumpe,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für ein Flussdiagramm des er findungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Last-Weg- Diagramm,
Fig. 5 Last-Weg-Diagramme für eine Pumpe bei verschiedenen Leistungen,
Fig. 6 Last-Weg-Diagramme für eine Pumpe bei verschiedenen Lasten und Betriebsmodi,
Fig. 7 eine zeitliche Darstellung eines Stromverlaufs eines elektrischen Antriebsmotors für eine Gestänge- Tiefpumpe.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pumpsystems 100 mit einer Gestänge-Tiefpumpe 1 vom Typ einer Sucker-Rod-Pumpe.
Das Pumpsystem 100 umfasst einen Pump-Kopf 110, welcher über ein Gestänge 5, 10 mit einem Kinematik-Wandler 120 verbunden ist.
Das Gestänge 5, 10 bildet eine sogenannte „Stabschnur" und verläuft durch einen Bohrlochkopf 6, mit welchen eine Durch flussleitung 7 zur Ableitung eines geförderten Mediums 14 verbunden ist.
An den Bohrlochkopf 6 grenzt ein Mantel 8 an, in welchem eine Röhre 9 verläuft, die das Gestänge 5 bzw. 10 führt.
Am unteren Ende des Gestänges 10 ist der Pump-Kopf 110 befes tigt, der einen Kolben 11 in einem Lauf 12 beinhaltet. Eine Bewegung des Kolbens 11 führt zu einem Abpumpen des Förderme diums 14.
Der Mantel 8 ist in einem Bohrloch 13 gebildet.
Der Kinematik-Wandler 120 wird beispielsweise von einer An triebsmaschine in Form eines elektrischen Motors 3 über ein Untersetzungsgetriebe 4 angetrieben. Der Kinematik- Wandler 120 kann zusätzlich einen hydraulischen Kraftverstär ker umfassen.
Die mechanische Anbindung des Kinematik-Wandler 120 erfolgt in diesem Beispiel über einen Laufbalken 2, kann je nach ver wendetem Pumpentyp aber variieren.
Dem Fachmann sind derartige Kinematik-Wandler geläufig, eben so deren Beschreibung in Form von „Eigenschaften eines Kine matik-Wandlers" durch die Transformations-Funktion von mecha nischen Bewegungen und Kräften.
Der Kinematik-Wandler 120 konvertiert eine Drehbewegung des Motors 3 in eine Linearbewegung des Gestänges 5, 10.
Die Eigenschaften des Kinematik-Wandler 120 können beispiels weise über Hebelwirkungen und Übersetzungen, sowie über die elektrische Antriebsleistung und bewegte Massen beschrieben werden. Dabei ist zu beachten, dass die Position einer Schwungmasse entlang einer Drehbewegung und die korrespondie rende Krafteinwirkung am Gestänge 10 in einem zeitlichen Zu sammenhang steht, welche als Bezugsphasenwinkel bezeichnet wird. Für eine jeweilige Pumpenanordnung kann ein Bezugspha-
senwinkel unter Anwendung der Kinematik-Prinzipien der Mecha nik bestimmt werden, wie dem Fachmann bekannt.
Ferner ist ein Erfassungsmittel 110 vorgesehen, das dazu ein gerichtet ist, die Stromaufnahme und die Betriebsspannung der einzelnen Phasen des Motors 3 während dessen Betrieb zu er fassen. Dies kann beispielsweise durch ein Amperemeter bezie hungsweise Voltmeter erfolgen, welches insbesondere zeitlich hochauflösend diskrete Messpunkte mit Strom- beziehungsweise Spannungswerten erfasst.
Durch die erfassten Strom- und Betriebsspannungswerte kann die effektive Leistungsaufnahme und die Schein- Leistungsaufnahme bestimmt werden.
Ferner ist eine Rechenvorrichtung 140 mit einem Speicher 150 vorgesehen, welche dazu eingerichtet ist, das erfindungsgemä ße Verfahren mithilfe des Erfassungsmittels 130 auszuführen.
Es ist dem Fachmann bekannt, wie ein Bezugsphasenwinkel für den Kinematik-Wandler 120 mithilfe der Eigenschaften des Ki nematik-Wandlers 120 und der Leistungsaufnahme 72 des Mo tors 3, welcher den Zusammenhang zwischen dem Maximum 83 der Leistungsaufnahme 72 und dem Maximum der auf das Gestänge der Tiefpumpe 1 wirkenden Kraft beschreibt, ermittelt werden kann.
Es ist dem Fachmann auch bekannt, wie ein Drehmoment-Verlauf aus der Leistungsaufnahme 72 des Motors 3 mithilfe der Eigen schaften des Kinematik-Wandlers 120 ermittelt werden kann.
Fig. 2 zeigt ein weiteres, detaillierteres Beispiel für einen Pump-Kopf 111 nach dem Stand der Technik.
Die Stabschnur bzw. das Gestänge 10 wird entsprechend der Fig. 1 angetrieben und in eine Auf- und Ab-Linearbewegung versetzt.
In der gezeigten Variante des Pumpkopfs 111 ist im Bohr loch 13 eine Deckröhre 15 mit vertikalen Rillen angeordnet, welche innerhalb der Deckröhre 15 über eine Haltevorrich tung 16 und ein selbstausrichtendes Lager 17 eine drehende Röhre 18 mit Spiralrillen führt.
Eine Aufnahmeröhre 19 ist über eine Flügelmutter 20 mit einer Kolbenanordnung 21 verbunden, welche in einer Pumpenausklei dung 22 gelegen ist.
Eine kalibrierte Stange 23 ist über einen Stift 24 und eine Haltevorrichtung 25 mit dem Gestänge 10 verbunden, welche die Kolbenanordnung durch die Linearbewegung antreibt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens mit folgenden Schritten: a) Erfassen der Stromaufnahme und der Betriebsspannung des Motors 3 mit einer Abtastfrequenz über zumindest einen Pumpzyklus, welcher jeweils vier Betriebsphasen der Tiefpumpe 1 zugeordnet werden kann, in Form von diskre ten Messpunkten mit Stromwerten, und daraus Bestimmen der Leistungsaufnahme 72 des Motors 3 mit Leistungswer ten, b) Bestimmen für einen Pumpzyklus einer Periodendauer 85 und eines Maximums 82 der Leistungsaufnahme 72, welches dem Drehmoment-Maximum der Tiefpumpe 1 entspricht, c) Bestimmen eines Bezugsphasenwinkels für den Kinematik- Wandler 120 mithilfe der Eigenschaften des Kinematik- Wandlers 120 und der Leistungsaufnahme des Motors 3, welcher den Zusammenhang zwischen dem Maximum 82 der Leistungsaufnahme und dem Maximum der auf das Gestänge der Tiefpumpe 1 wirkenden Kraft beschreibt, d) Ermitteln eines Drehmoment-Verlaufs aus der Leistungs aufnahme des Motors 3 mithilfe der Eigenschaften des Kinematik-Wandlers 120, e) Bestimmen der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe 1 aus dem im Schritt d) ermittelten Drehmoment-Verlauf unter Verwendung der im Schritt b) bestimmten Perioden-
dauer und dem im Schritt c) bestimmten Bezugsphasenwin kel.
Die Leistungswerte können durch das Produkt von den diskreten Stromwerten und der Betriebsspannung bestimmt werden.
Die Periodendauer 85 kann beispielsweise mithilfe eines ap proximierten Polynoms 80 durch die Leistungswerte der Mess punkte ermittelt werden.
Die Periodendauer 85 kann beispielsweise aber auch mithilfe eines Polynoms 80 ermittelt werden, welches für Stützpunkte des Polynoms statistische Mittelwerte der Leistungswerte der jeweiligen Messpunkte über zumindest fünf, bevorzugt zumin dest zehn, besonders bevorzugt zumindest fünfzig Pumpzyklen berücksichtigt .
Für die Messpunkte kann ein Referenzwert 81 ermittelt werden, bei welchem für die Änderung des jeweiligen Leistungswerts zwischen zwei unmittelbar aufeinander folgenden Messpunkten ein Maximum vorliegt, und die Periodendauer 85 mithilfe des Referenzwerts 81 ermittelt wird.
Das Bestimmen der Betriebseigenschaften der Förder-Pumpe 1 kann mithilfe eines Last-Weg-Diagramms 30, 50, 54, 57, 60-65 erfolgen, welches aus dem im Schritt d) ermittelten Drehmo ment-Verlauf unter Verwendung der im Schritt b) bestimmten Periodendauer und dem im Schritt c) bestimmten Bezugsphasen winkel ermittelt wird.
Der Bezugsphasenwinkel kann bezüglich des absoluten Maximums der Leistungswerte der Messpunkte innerhalb eines Pumpzyklus bestimmt werden.
Fig. 4 bis Fig. 6 zeigen Beispiele für Last-Weg-Diagramme, welche häufig dazu verwendet werden, um die Betriebseigen schaften von Gestänge-Tiefpumpen zu bestimmen.
In Fig. 4 ist ein Last-Weg-Diagramm 30 dargestellt.
Auf der x-Achse ist die Position 31 der polierten Stange auf getragen, und auf der y-Achse die Last 32 der polierten Stan ge.
Es ist ein tiefster Punkt des Pumpenhubs 33 und ein höchster Punkt des Pumpenhubs 34 erkennbar.
Ferner ist eine Spitze der polierten Stange 35 (PPRI) darge stellt.
Strichliert ist eine Karte 36 der polierten Stange für Pump geschwindigkeit gleich Null eingezeichnet.
Ferner ist ein Karte 37 der polierten Stange für Pumpge schwindigkeit größer als Null.
Es ist eine minimale Last der polierten Stange 38 (MPRL) dar gestellt.
Es kann auch eine Bruttokolbenlast 39 abgelesen werden.
Außerdem kann ein Gewicht der Stangen im Fluid 40 bestimmt werden, sowie Kräfte 41 und 42, und ein Pump-Hub bzw. Pump- Weg 43.
In Fig. 5 sind Last-Weg-Diagramme 50 mit Stangenlast bei Sollwert als Funktion der Last 32 der polierten Stange über die jeweilige Position 31 der polierten Stange gezeigt.
Ein Last-Weg-Diagramm 51 zeigt den Betrieb bei voller Pumpen- Leistung.
Ein Last-Weg-Diagramm 52 zeigt den Betrieb bei leergepumpten Fördermedium.
Ein jeweiliger Sollwert 53 ist erkennbar.
Ferner sind Last-Weg-Diagramme 54 mit Stangenlast bei einem Betriebswechsel als Funktion der Last 32 der polierten Stange über die jeweilige Position 31 der polierten Stange gezeigt, wobei jeweilige Winkel 55, 56 ablesbar sind.
Ferner sind Last-Weg-Diagramme 57 mit Stangenlast mit der je weiligen mechanischen Arbeit der Stangen dargestellt.
In Fig. 6 sind Last-Weg-Diagramme 60-65 für verschiedene Be triebszustände dargestellt.
Diagramm 60 zeigt Last-Weg-Diagramme bei einem normalen Be trieb.
Diagramm 61 zeigt Last-Weg-Diagramme bei einem Fluid-Lager Diagramm 62 zeigt Last-Weg-Diagramme bei Gas-Einwirkung im unterirdischen Lager.
Diagramm 63 zeigt ein Last-Weg-Diagramm bei einem festste ckenden Kolben.
Diagramm 64 zeigt Last-Weg-Diagramm bei einem Leck durch ein stehendes Ventil.
Ein Diagramm 65 zeigt ein Last-Weg-Diagramm bei einem Leck durch ein bewegtes Ventil.
Fig. 7 zeigt ein Beispiel für eine zeitliche Darstellung ei nes Leistungsverlaufs eines elektrischen Antriebsmotors für eine Gestänge-Tiefpumpe, welche aus der Stromaufnahme und Be triebsspannung des Motors 3 ermittelt wurde.
Die Darstellung weist eine Zeitachse 70 und eine Achse 71 für Amplitude der Strom- bzw. Leistungsaufnahme auf.
Es ist eine Leistungsaufnahme 72 gezeigt, für welche ein Nullpunkt bzw. Nullachse 80, sowie ein Polynom für gemittelte Leistungsaufnahme 81 bestimmt werden kann.
Für das Polynom 80 können ein Maximalwert der gemittelten Leistungsaufnahme 82, sowie Nulldurchgänge der gemittelten Leistungsaufnahme 83, 84 ermittelt werden.
Ferner kann für das Polynom 80 eine Periodendauer 85 der ge mittelten Leistungsaufnahme bestimmt werden.
Daraus kann ein Phasenwinkel 86 der gemittelten Leistungsauf nahme ermittelt werden, welcher den Zusammenhang zwischen der Drehbewegung des Motors 3 und dem Gestänge 10 der Pumpe 1 be schreibt.
Aus der ermittelten Werten kann ein entsprechendes Last-Weg- Diagramm ermittelt werden, um daraus auf einfache Weise die Betriebseigenschaften der Gestänge-Tiefpumpe 1 abzuleiten.
BezugsZeichen :
1 Gestänge-Tiefpumpe
2 Laufbalken
3 Antriebsmaschine, Motor
4 Untersetzungsgetriebe
5 polierte Stange
6 Bohrlochkopf
7 Durchflussleitung
8 Mantel
9 Röhre
10 Stabschnur 11 Kolben 12 Lauf
13 Bohrloch
14 Fördermedium
15 Deckröhre mit vertikalen Rillen 16, 25 Halte orrichtung
17 selbstausrichtendes Lager
18 drehende Röhre mit Spiralrillen
19 Aufnähmeröhre
20 Flügelmutter 21 Kolbenanordnung 22 Pumpenauskleidung
23 kalibrierte Stange
24 Stift
30 Last-Weg-Diagramm
31 Position der polierten Stange
32 Last der polierten Stange
33 Tiefster Punkt des Pumpenhubs
34 Höchster Punkt des Pumpenhubs
35 Spitze der polierten Stange, PPRI
36 Karte der polierten Stange für Pumpgeschwindig keit gleich Null
37 Karte der polierten Stange für Pumpgeschwindig keit größer als Null
38 Minimale Last der polierten Stange, MPRL
39 BruttokoIbenlast
40 Gewicht der Stangen im Fluid
41, 42 Kraft 43 Weg
50 Last-Weg-Diagramm mit Stangenlast bei Sollwert
51 Pumpe, volle Leistung
52 leergepumpt
53 Sollwert
54 Last-Weg-Diagramm mit Stangenlast beim Betriebs wechsel
55, 56 Winkel 57 Last-Weg-Diagramm mit mechanischer Arbeit der Stangen
60 Last-Weg-Diagramm im normalen Betrieb
61 Last-Weg-Diagramm bei einem Fluid-Lager
62 Last-Weg-Diagramm bei Gas-Einwirkung
63 Last-Weg-Diagramm bei feststeckendem Kolben
64 Last-Weg-Diagramm bei einem Leck durch ein ste hendes Ventil
65 Last-Weg-Diagramm bei einem Leck durch ein beweg tes Ventil
70 Zeitachse
71 Achse für Amplitude der Strom- bzw. Leistungsauf nahme
72 Leistungsaufnahme 80 gewählter Nullpunkt bzw. Nullachse 81 Polynom für gemittelte Leistungsaufnahme 82 Maximalwert der gemittelten Leistungsaufnahme 83, 84 Nulldurchgang der gemittelten Leistungsaufnahme
85 Periodendauer der gemittelten Leistungsaufnahme
86 ermittelter Phasenwinkel der gemittelten Leis tungsaufnahme
100 Pumpsystem 110, 111 Pumpköpf
120 Kinematik-Wandler 130 Erfassungsmittel 140 Rechenvorrichtung 150 Speicher