Canne a ventosasono componenti vitali nei sistemi di pompaggio dei pozzi petroliferi progettati per azionare il pistone del pozzo ed estrarre il petrolio greggio dai serbatoi. Sono prodotti da vari materiali tra cui acciaio, fibra di vetro, leghe di alluminio e compositi di carbonio. Il nostro blog chiarisce la composizione, le proprietà, i vantaggi e le limitazioni per orientare la selezione ottimale dei materiali.
1. La ventosa in acciaio è buona?
Le barre di acciaio sono state tradizionalmente la scelta materiale dominante grazie alla loro eccezionale resistenza alla trazione, durata ed efficienza economica. Sono generalmente realizzati in acciaio al carbonio medio di alta qualità come AISI 1045 con un contenuto di carbonio di circa lo 0,45%. L'acciaio può essere trattato termicamente mediante tempra e rinvenimento per raggiungere resistenze alla trazione superiori a 100 ksi.
L'eccellente resistenza consente alle aste in acciaio di sopportare carichi dinamici e statici pesanti durante il movimento alternativo. Il moderato contenuto di carbonio fornisce una ragionevole duttilità, resistenza alla fatica e lavorabilità rispetto agli acciai legati più elevati. Ulteriori elementi di lega come cromo, vanadio e molibdeno vengono spesso incorporati per migliorare la durezza, la durata a fatica e la resistenza alla corrosione.
(1)Installazione e manutenzione
Una corretta installazione è fondamentale per prevenire cedimenti prematuri delle barre d'acciaio. Le linee guida API consigliano di limitare le deformazioni curve iniziali a {{0}},2 pollici/piede e curvature memorizzate inferiori a 0,1 pollici/piede. È preferibile un raddrizzamento graduale rispetto a bruschi aggiustamenti di flessione. È necessario applicare un'adeguata lubrificazione del filo per evitare grippaggi durante il trucco (API 11B, 2015).
Una lubrificazione regolare, un'ispezione visiva e test NDT periodici sono indispensabili per combattere l'usura delle aste, la corrosione e i danni cumulativi da fatica (Jennings et al., 1993). Le estremità delle aste possono essere tagliate per eliminare le sezioni danneggiate. Le aste usurate dovrebbero essere sostituite tempestivamente per evitare cali di produttività del pozzo.
2. Aste a ventosa in fibra di vetro: proprietà di robustezza, peso e resistenza alla corrosione
Le aste in fibra di vetro mostrano una maggiore resistenza alla trazione superiore a 160 ksi unita ad un peso sostanzialmente inferiore, migliorando la capacità di sollevamento e l'efficienza nei pozzi più profondi (Jennings et al., 1993). Sono prodotti tramite pultrusione di resina poliestere termoindurente o vinilestere rinforzata da fili avvolti di fibre di vetro ad alta resistenza.
L'elevata percentuale di fibre in volume fino all'80% conferisce resistenza e rigidità specifiche eccezionali. La fibra di vetro dimostra una resistenza alla fatica superiore con una minore sensibilità ai danni accumulati (Jennings et al., 1993). Le aste sono inoltre naturalmente resistenti alla corrosione senza richiedere rivestimenti protettivi.
(1)Quanto costa una fibra di vetro 1,25asta a ventosapesare?
Il suo peso può variare a seconda del produttore e delle specifiche esatte. Tuttavia, le aste in fibra di vetro sono generalmente più leggere delle aste in acciaio. Per fornire una stima approssimativa, una tipica canna in fibra di vetro da 1- pollici pesa solitamente da 1,5 a 2 libbre per piede.
Aste a ventosa in lega di alluminio: alternativa leggera ma conforme
La lega di alluminio offre un risparmio di peso di circa il 40% rispetto all'acciaio, riducendo le sollecitazioni di carico sui tubi. Solitamente vengono utilizzate leghe di alluminio ad alta resistenza come 6061 e 7075 contenenti magnesio e zinco. L'alluminio presenta un'eccellente resistenza alla corrosione.
Tuttavia, le barre di alluminio sono più cedevoli di quelle di acciaio, mostrando una maggiore deflessione elastica e una maggiore propensione all’instabilità (Postler, 1997). Anche la resistenza alla fatica è inferiore a quella dell'acciaio. Pertanto le barre di alluminio sono generalmente limitate a pozzi meno deviati e a basso carico. Il corretto accoppiamento con le aste in acciaio è fondamentale per mitigare l'usura del giunto dovuta alle sollecitazioni di flessione.
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