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Concernant certaines questions sur les pompes à vis, Anhui Shengshi Datang J'aimerais partager quelques réflexions avec vous tous.

  Analyse des causes et des risques de la rotation inverse des tiges de tiges dans Pompe à vis Puits

1. Analyse des causes de l'inversion de rotation des tiges de tiges dans les puits de pompes à vis

Lors de l'extraction pétrolière à l'aide de pompes à vis, l'inversion de rotation de la colonne de tiges est une panne relativement fréquente. Les causes de cette inversion sont complexes, mais la principale est l'arrêt brutal ou le blocage de la pompe en cours de fonctionnement, entraînant une déformation et une torsion de la colonne. La libération rapide de ces contraintes provoque alors l'inversion de rotation. Plus précisément, si la pompe à vis s'arrête ou se bloque soudainement en cours de fonctionnement, une différence de pression apparaît entre le liquide à haute pression contenu dans le tubage de production et la pression hydrostatique du puits dans l'espace annulaire du tubage. Sous l'effet de cette différence de pression, la pompe à vis se comporte comme un moteur hydraulique, entraînant le rotor et la colonne de tiges qui y sont reliées dans une rotation inverse rapide.

La rotation inverse de la colonne de tiges de la pompe à vis est influencée par la différence de pression entre le tubage et le cuvelage, ce qui se traduit par des variations de durée et de vitesse de rotation inverse. Généralement, une différence de pression plus importante induit une vitesse de rotation inverse plus élevée et une durée plus longue. À mesure que la différence de pression diminue, la vitesse et la durée de la rotation inverse diminuent en conséquence jusqu'à ce que la différence de pression s'équilibre, moment auquel la rotation inverse s'arrête progressivement. Lors de la rotation inverse, la colonne de tiges vibre intensément. Si une résonance se produit pendant cette vibration (c'est-à-dire si la fréquence de vibration de la colonne de tiges en rotation inverse se synchronise avec la fréquence naturelle de la tête de puits), la vitesse de rotation peut instantanément atteindre sa valeur maximale. Cette situation peut provoquer des accidents graves, causer des dommages importants sur le chantier et même entraîner des pertes humaines.

2. Risques liés à l'inversion de rotation de la colonne de tiges dans les puits de pompes à vis

Les risques liés à l'inversion du sens de rotation des tiges de forage varient en fonction de la vitesse et de la durée de l'inversion. Dans les cas les plus graves, des incidents de sécurité sur le chantier peuvent avoir des conséquences sérieuses. Ces risques se manifestent principalement sous trois aspects :

(1) Une rotation inverse peut entraîner le déplacement de la tige de polissage par rapport à sa position initiale, provoquant ainsi son balancement. Ceci peut engendrer une usure importante de la pompe à vis et endommager divers composants et pièces.

(2) Lors d'une rotation inverse, si la vitesse est trop élevée ou la durée trop longue, la température des composants en mouvement peut augmenter continuellement, risquant d'enflammer des gaz inflammables à la tête de puits. Ceci pourrait provoquer une explosion sur le site, entraînant des conséquences graves et imprévisibles.

(3) Si la rotation inverse n'est pas correctement maîtrisée, la poulie motrice risque de se briser. Les fragments projetés sur le chantier présentent un risque de blessure pour le personnel, endommagent le site de production pétrolière, réduisent l'efficacité d'extraction et augmentent la probabilité de divers incidents de sécurité.

Dispositifs anti-retour couramment utilisés pour les tiges de pompage à vis

1. Dispositif anti-retour à cliquet

Ce type de dispositif empêche la rotation inverse grâce à l'engagement unidirectionnel d'un cliquet et d'un rochet. Plus précisément, le cliquet et le rochet s'engrènent par un système d'engrènement externe. En fonctionnement normal, la force centrifuge désengage le rochet de la bande de frein du cliquet, maintenant ainsi le dispositif anti-retour inactif. Cependant, en cas d'arrêt brutal de la pompe à vis, la tige de piston amorce un mouvement inverse par inertie. Durant cette rotation inverse, la gravité et la force du ressort provoquent l'engagement du rochet contre la bande de frein, activant ainsi le dispositif anti-retour. Ce dernier dissipe alors le couple généré par la rotation inverse à grande vitesse grâce à la force de frottement.

Le système à cliquet présente une structure simple, une installation aisée, un faible coût global et offre une bonne flexibilité et une bonne maniabilité. Cependant, son activation/fonctionnement nécessite généralement une intervention manuelle à courte distance. Une mauvaise manipulation peut entraîner le glissement des surfaces de friction, ce qui représente un risque pour la sécurité. De plus, ce type de système peut générer un bruit important pendant son fonctionnement et soumet ses composants à des chocs et à une usure considérables, nécessitant des remplacements fréquents de pièces.

2. Dispositif anti-retour à friction

Le dispositif anti-retour à friction se compose de deux parties principales : une roue libre qui détermine le sens de rotation et un ensemble de mâchoires de frein. Dans ce dispositif, les mâchoires de frein sont fixées aux corps de frein par rivetage, et ces deux corps de frein serrent la bague extérieure. En fonctionnement normal de la pompe à vis (rotation horaire), le dispositif reste inactif. En cas d'arrêt brutal provoquant une inversion de sens de rotation, le mécanisme d'entraînement s'inverse. Dans cet état, des galets se déplacent entre la roue dentée et la bague extérieure, activant ainsi le dispositif. L'amortissement ainsi créé limite la rotation de la roue dentée, assurant la fonction anti-retour. Cependant, le fonctionnement de ce dispositif nécessitant souvent une intervention manuelle, une mauvaise manipulation peut entraîner une panne. De plus, son remplacement comporte des risques importants pour la sécurité. Par conséquent, son utilisation dans les puits équipés de pompes à vis est actuellement relativement limitée.

3. Dispositif anti-retour de type roue libre

Le dispositif anti-retour à roue libre fonctionne selon le principe d'un embrayage à roue libre. Concrètement, en fonctionnement normal de la pompe à vis (rotation de la tige de tige dans le sens direct), les roues libres à l'intérieur du dispositif restent alignées et désengagées de la bague extérieure, maintenant ainsi le dispositif inactif. Lorsque la pompe s'arrête brusquement et que la tige de tige commence à tourner en sens inverse, le couple inverse généré entraîne la rotation du dispositif dans la direction opposée. Les roues libres s'alignent alors en sens inverse, se bloquant contre la bague extérieure et empêchant la rotation inverse de la tige de tige.

Le dispositif à roue libre présente une conception simple, une installation facile, une bonne maniabilité et un fonctionnement très sûr, minimisant ainsi les risques d'accidents. Sa durée de vie est longue et il ne nécessite pas de remplacement fréquent de pièces. Son principal inconvénient réside dans son incapacité à résoudre fondamentalement le problème de la rotation inverse. Si le couple inverse dépasse la capacité de résistance des roues libres, cela peut entraîner leur rupture et un dysfonctionnement du dispositif. De plus, la maintenance quotidienne de ce dispositif peut s'avérer contraignante.

4. Dispositif anti-retour de type hydraulique

Le principe de fonctionnement du dispositif anti-retour hydraulique est similaire à celui d'un système de freinage automobile. Lorsque la pompe à vis s'arrête brusquement et que la tige de forage est sur le point de tourner en sens inverse, le moteur hydraulique intégré au dispositif se met en marche. La pression du fluide hydraulique actionne des plaquettes de friction contre un disque de frein, libérant une grande partie de l'énergie potentielle de rotation inverse et dissipant ainsi le mouvement inverse de la tige de forage.

Les avantages du dispositif hydraulique comprennent un fonctionnement stable et fiable, une sécurité élevée, l'absence de bruit et de risques pour le personnel sur site. La maintenance, le remplacement et l'entretien quotidien sont relativement simples et sûrs. Ce type de dispositif permet de résoudre plus efficacement le problème de rotation inverse, améliorant ainsi la sécurité de fonctionnement du système de pompe à vis. Ses inconvénients résident dans son coût global élevé et les exigences de qualité strictes imposées aux composants hydrauliques, ce qui peut engendrer des coûts de maintenance et de remplacement plus importants. En cas de problèmes tels que la dégradation du fluide hydraulique ou des fuites pendant le fonctionnement, les performances du dispositif peuvent être affectées, nécessitant une maintenance régulière.

Mesures pour remédier à la rotation inverse de la chaîne de tiges dans Pompe à vis Puits

1. Recherche et application de dispositifs anti-retour plus sûrs et plus fiables

L'analyse des causes de la rotation inverse des tiges de tiges indique que les principaux facteurs sont la libération de l'énergie potentielle élastique emmagasinée dans ces tiges et l'effet de la différence de pression entre le tubage et le cuvelage. Si la rotation inverse n'est pas efficacement maîtrisée, notamment à haute vitesse ou pendant une durée prolongée, elle peut entraîner une série de conséquences graves et d'incidents de sécurité, engendrant des risques importants. Par conséquent, la recherche et l'application techniques doivent être renforcées. À partir des dispositifs anti-retour existants, des améliorations doivent être apportées afin de développer et d'appliquer des dispositifs plus sûrs et plus fiables. Ces derniers doivent garantir la libération sécurisée du couple et l'élimination efficace de la différence de pression lors des arrêts brusques des pompes à vis, réduisant ainsi les risques de sécurité associés. Les principes de fonctionnement, les avantages et les inconvénients des dispositifs anti-retour courants nécessitent une analyse approfondie en vue d'améliorations ciblées. Ceci permettra d'améliorer la stabilité et la fiabilité de ces dispositifs, de minimiser les risques de sécurité lors de leur utilisation et de maximiser la sécurité d'exploitation des pompes à vis.

2. Application des interrupteurs anti-retour de fond de puits

L'utilisation d'interrupteurs anti-retour de fond de puits permet de contrer efficacement la rotation inverse causée par les forces hydrauliques. Cet interrupteur se compose d'un disque, d'une bille, d'une tige de poussée, d'une goupille de cisaillement et d'un raccord de liaison. Son application dans le système d'entraînement d'une pompe à vis permet de réduire le couple généré lors des arrêts brusques, de diminuer la vitesse de rotation inverse et d'atténuer la rotation inverse due à la différence de pression entre le tubage et le cuvelage. En dissipant les forces hydrauliques, il contribue à contrôler la rotation inverse et empêche le recul de la colonne de tiges. L'interrupteur anti-retour présente une structure simple, un faible coût et une installation facile. Sa grande stabilité, sa fiabilité élevée et ses nombreuses applications expliquent sa large utilisation dans l'exploitation pétrolière.

3. Renforcement de la gestion de la sécurité en surface

Pour maîtriser efficacement le phénomène de rotation inverse, il est essentiel non seulement d'équiper les systèmes de pompes à vis de dispositifs anti-retour appropriés, mais aussi de renforcer la sécurité des opérations en surface et de mettre en œuvre des mesures de protection afin de réduire les conséquences néfastes de cette rotation. Ces mesures comprennent notamment :

① Le personnel doit effectuer quotidiennement l'inspection, l'entretien et la maintenance des équipements de pompes à vis, tenir à jour des registres de gestion des équipements appropriés, accumuler continuellement de l'expérience et améliorer ses capacités de prévention en matière de sécurité.

② Mettre en place une surveillance continue du fonctionnement du système de pompe à vis afin de détecter rapidement toute anomalie. Intervenir immédiatement pour diagnostiquer et résoudre les pannes afin de réduire les risques d'inversion de rotation.

③ Élaborer des plans d'intervention d'urgence complets. En cas d'inversion soudaine de rotation, activer immédiatement le plan d'urgence afin de réduire la probabilité d'incidents de sécurité.