Даказана, што кампаненты абароны помпы абараняюць помпы ад пяску і падаўжаюць тэрмін службы ЭЦН у нетрадыцыйных свідравінах. Гэта рашэнне кантралюе зваротны паток пяску для ГРП і іншых цвёрдых часціц, якія могуць выклікаць перагрузкі і прастоі. Дапаможная тэхналогія ліквідуе праблемы, звязаныя з нявызначанасцю размеркавання часціц па памеры.
Паколькі ўсё больш і больш нафтавых свідравін абапіраюцца на ЭЦН, падаўжэнне тэрміну службы сістэм электрычных погружных помпаў (ЭЦН) становіцца ўсё больш важным. Тэрмін службы і прадукцыйнасць помпаў штучнага ўздыму адчувальныя да цвёрдых часціц у здабываемых вадкасцях. Тэрмін службы і прадукцыйнасць ЭЦН значна зніжаюцца з павелічэннем колькасці цвёрдых часціц. Акрамя таго, цвёрдыя рэчывы павялічваюць час прастою свідравіны і частату капітальнага рамонту свідравіны, неабходных для замены ЭЦН.
Цвёрдыя часціцы, якія часта цякуць праз штучныя пад'ёмныя помпы, уключаюць пластовы пясок, прапанты гідраўлічнага разрыву пласта, цэмент і падвергнутыя эрозіі або карозіі металічныя часціцы. Свідравіны, прызначаныя для аддзялення цвёрдых часціц, вар'іруюцца ад нізкаэфектыўных цыклонаў да высокаэфектыўнай трохмернай драцяной сеткі з нержавеючай сталі. Свідравінныя віхравыя пескоотделители выкарыстоўваліся ў звычайных свідравінах на працягу дзесяцігоддзяў, і яны ў асноўным выкарыстоўваюцца для абароны помпаў ад вялікіх часціцы падчас здабычы. Аднак нетрадыцыйныя свідравіны падвяргаюцца перарывістаму плыні, у выніку чаго існуючая тэхналогія свідравіннага віхравога сепаратара працуе толькі з перапынкамі.
Для абароны ESP было прапанавана некалькі розных варыянтаў камбінаваных фільтраў для кантролю пяску і свідравінных віхравых пескоотделителей. Аднак існуюць прабелы ў ахове і прадукцыйнасці ўсіх помпаў з-за нявызначанасці ў размеркаванні памеру і аб'ёме цвёрдых часціц, якія ўтвараюцца кожнай свідравінай. Нявызначанасць павялічвае даўжыню кампанентаў кантролю над пяском, тым самым памяншаючы глыбіню, на якой можна ўсталяваць ESP, абмяжоўваючы патэнцыял падзення пласта ESP і негатыўна ўплываючы Эканоміка свідравіны. У нетрадыцыйных свідравінах пераважней глыбокія ўстаноўкі. Тым не менш, выкарыстанне дэсандэраў і буравых анкераў для падвешвання доўгіх цвёрдых вузлоў кантролю пяску ў секцыях обсадной трубы з абмежаванымі ESP паляпшэннямі напрацовак на адмову, звязанымі з выгібам. Карозія ўнутранай трубы - яшчэ адзін аспект гэтай канструкцыі, які не быў належным чынам ацэнены.
Аўтары артыкула 2005 г. прадставілі эксперыментальныя вынікі свідравога сепаратара пяску на аснове цыклоннай трубы (малюнак 1), якія залежалі ад дзеяння цыклона і сілы цяжару, каб паказаць, што эфектыўнасць падзелу залежыць ад глейкасці нафты, хуткасці патоку і памеру часціц. Яны паказваюць, што эфектыўнасць сепаратара ў значнай ступені залежыць ад канчатковай хуткасці часціц. Эфектыўнасць падзелу памяншаецца з памяншэннем хуткасці патоку, памяншаецца павелічэнне памеру цвёрдых часціц і павелічэнне глейкасці нафты, малюнак 2. Для тыповага свідравога сепаратара з цыклоннай трубкай эфектыўнасць падзелу падае да ~10%, калі памер часціц падае да ~100 мкм.Акрамя таго, па меры павелічэння хуткасці патоку віхравы сепаратар падвяргаецца эрозійнаму зносу, што ўплывае на тэрмін службы кампанентаў канструкцыі.
Наступнай лагічнай альтэрнатывай з'яўляецца выкарыстанне 2D экрана для кантролю пяску з вызначанай шырынёй шчыліны. Памер і размеркаванне часціц з'яўляюцца важнымі фактарамі пры выбары экранаў для фільтрацыі цвёрдых часціц пры звычайнай і нетрадыцыйнай здабычы свідравін, але яны могуць быць невядомымі.у якасці альтэрнатывы можа спатрэбіцца адфільтраваць пясок пасля гідраўлічнага разрыву пласта. У любым выпадку кошт збору, аналізу і выпрабаванняў цвёрдых часціц можа быць непамерна высокай.
Калі 2D-экран труб не наладжаны належным чынам, вынікі могуць паставіць пад пагрозу эканоміку свідравіны. Занадта малыя адтуліны пясчанага экрана могуць прывесці да заўчаснага закаркавання, адключэння і неабходнасці рамонту. Калі яны занадта вялікія, яны дазваляюць цвёрдым часцінам бесперашкодна паступаць у вытворчы працэс, што можа выклікаць карозію нафтаправодаў, пашкодзіць штучныя пад'ёмныя помпы, прамыць паверхневыя дроселі і запоўніць паверхневыя сепаратары, што патрабуе пескаструйнай апрацоўкі і ўтылізацыі. .Гэта сітуацыя патрабуе простага, эканамічна эфектыўнага рашэння, якое магло б падоўжыць тэрмін службы помпы і ахапіць шырокае размеркаванне пяску.
Каб задаволіць гэтую патрэбу, было праведзена даследаванне выкарыстання вузлоў клапанаў у спалучэнні з драцяной сеткай з нержавеючай сталі, якая неадчувальная да выніковага размеркавання цвёрдых часціц. Даследаванні паказалі, што драцяная сетка з нержавеючай сталі з пераменным памерам пор і 3D-структурай можа эфектыўна кантраляваць цвёрдыя часціцы розных памераў, не ведаючы размеркавання цвёрдых часціц у выніку. 3D-сетка з нержавеючай сталі можа эфектыўна кантраляваць пясчынкі ўсіх памераў, без неабходнасць дадатковай другаснай фільтрацыі.
Клапан у зборы, усталяваны ў ніжняй частцы экрана, дазваляе працягваць вытворчасць, пакуль ESP не будзе выцягнуты. Ён прадухіляе выманне ESP адразу пасля таго, як экран перамыкаецца. Атрыманы ў выніку экран кантролю пяску на ўваходзе і вузел клапана абараняюць ESP, штокавыя пад'ёмныя помпы і газліфтныя заканчванні ад цвёрдых часціц падчас вытворчасці шляхам ачысткі патоку вадкасці і забяспечваюць эканамічна эфектыўнае рашэнне для падаўжэння тэрміну службы помпы без неабходнасці падганяць характарыстыкі рэзервуара для розных сітуацый.
Канструкцыя абароны помпы першага пакалення. Ахоўны вузел помпы з выкарыстаннем экранаў з нержавеючай сталі быў усталяваны ў гравітацыйнай дрэнажнай свідравіне з парай у Заходняй Канадзе, каб абараніць ESP ад цвёрдых часціц падчас вытворчасці. Сіты фільтруюць шкодныя цвёрдыя часціны з вытворчай вадкасці, калі яна трапляе ў вытворчую калонку. Унутры вытворчай калоны вадкасці цякуць да ўваходнага адтуліны ESP, адкуль яны перапампоўваюцца на паверхню. паміж зонай здабычы і верхнім ствалом свідравіны.
З цягам часу здабычы кальцавая прастора паміж экранам і абсаднай трубой мае тэндэнцыю перамыкацца пяском, што павялічвае супраціў цячэнню. У рэшце рэшт кальцавое прастора цалкам перакрывае, спыняе паток і стварае перапад ціску паміж ствалом свідравіны і эксплуатацыйнай калоннай, як паказана на малюнку 3. У гэты момант вадкасць больш не можа паступаць у ESP, і трэба выцягнуць калонку заканчвання.У залежнасці ад шэрагу зменных, звязаных з выпрацоўкай цвёрдых часціц, працягласць, неабходная для спынення патоку праз мост цвёрдых часціц на экране, можа быць меншай, чым працягласць, якая дазволіць ESP перапампоўваць вадкасць, нагружаную цвёрдымі часціцамі, сярэдні час паміж адмовамі на зямлю, таму было распрацавана другое пакаленне кампанентаў.
Блок абароны помпы другога пакалення. Экран кантролю пяску на ўваходзе PumpGuard* і сістэма зборкі клапанаў падвешаны ніжэй помпы REDA* на малюнку 4, прыклад нетрадыцыйнага завяршэння ESP. Калі свідравіна пачынае здабываць, сетка адфільтроўвае цвёрдыя часціцы ў здабычы, але пачне павольна перамыкацца з пяском і ствараць перапад ціску. Калі гэты перапад ціску дасягае зададзенага ціску ўзлому клапана, клапан адкрываецца, дазваляючы вадкасці цячы непасрэдна ў гэты паток выраўноўвае перапад ціску на экране, аслабляючы счапленне мяшкоў з пяском на вонкавым баку экрана. Пясок можа вырвацца з кальцавога прасторы, што памяншае супраціў патоку праз сета і дазваляе патоку аднаўляцца. Па меры падзення перападу ціску клапан вяртаецца ў закрытае становішча і аднаўляюцца нармальныя ўмовы патоку. Паўтарайце гэты цыкл, пакуль не спатрэбіцца выцягнуць ESP з адтуліны для абслугоўвання. Корпус Даследаванні, асветленыя ў гэтым артыкуле, дэманструюць, што сістэма здольная значна падоўжыць тэрмін службы помпы ў параўнанні з выкананнем толькі скрынінга.
Для нядаўняй устаноўкі было ўведзена эканамічнае рашэнне для ізаляцыі зоны паміж драцяной сеткай з нержавеючай сталі і ESP. Чашкавы пакер, звернуты ўніз, усталяваны над секцыяй экрана. Над кубкавым пакерам дадатковая цэнтральная перфарацыя трубкі забяспечвае шлях патоку для вырабленай вадкасці для міграцыі з унутранага боку экрана ў кальцавую прастору над пакерам, дзе вадкасць можа паступаць ва ўваход ESP.
Сеткаваты фільтр з нержавеючай сталі, абраны для гэтага рашэння, мае некалькі пераваг у параўнанні з тыпамі 2D-сеткі на аснове шчылін. 2D-фільтры абапіраюцца ў асноўным на часціцы, якія ахопліваюць шчыліны або шчыліны фільтраў, каб ствараць мяшкі з пяском і забяспечваць кантроль над пяском. Аднак, паколькі для экрана можна выбраць толькі адно значэнне зазору, экран становіцца вельмі адчувальным да размеркавання часціц атрыманай вадкасці па памерах.
Наадварот, тоўсты сеткаваты пласт сеткаватых фільтраў з нержавеючай сталі забяспечвае высокую сітаватасць (92%) і вялікую плошчу адкрытага патоку (40%) для атрыманай свідравой вадкасці. Фільтр пабудаваны шляхам сціскання ворса з нержавеючай сталі і абкручвання яе непасрэдна вакол перфараванай цэнтральнай трубы, а затым заключае яе ў перфараваную ахоўную вечка, якая прыварана да цэнтральнай трубы на кожным канцы. Размеркаванне пор у сеткаватым ложку, не- раўнамерная вуглавая арыентацыя (ад 15 мкм да 600 мкм) дазваляе бясшкодным дробным дробкам цячы ўздоўж траекторыі 3D патоку да цэнтральнай трубы пасля таго, як больш буйныя і шкодныя часціцы затрымліваюцца ў сетцы. Выпрабаванне ўтрымання пяску на ўзорах гэтага сіта паказала, што фільтр падтрымлівае высокую пранікальнасць, таму што вадкасць утвараецца праз сіта. Па сутнасці, гэты фільтр аднаго «памеру» можа апрацоўваць любое размеркаванне часціц па памеры атрыманых вадкасцей. Гэты экран з воўны з нержавеючай сталі быў распрацаваны буйным аператарам у 1980-х гадах спецыяльна для аўтаномнага заканчвання экранаў у пластах, стымулюемых парай, і мае вялікі вопыт паспяховых усталяванняў.
Вузел клапана складаецца з падпружыненага клапана, які забяспечвае аднабаковы паток у калону труб з вытворчай зоны. Шляхам рэгулявання папярэдняй нагрузкі вінтавой спружыны перад устаноўкай клапан можна наладзіць для дасягнення жаданага ціску ўзлому для прымянення. Як правіла, клапан запускаецца пад сеткай з нержавеючай сталі, каб забяспечыць другасны шлях патоку паміж рэзервуарам і ESP. У некаторых выпадках некалькі клапанаў і сетак з нержавеючай сталі працуюць паслядоўна , прычым сярэдні клапан мае меншы ціск расколіны, чым самы ніжні клапан.
З цягам часу часціцы пласта запаўняюць кальцавую вобласць паміж вонкавай паверхняй экрана пратэктара помпы і сценкай вытворчага корпуса. Калі паражніна запаўняецца пяском і часціцы кансалідуюцца, перапад ціску на мяшку з пяском павялічваецца. Калі гэта падзенне ціску дасягае зададзенага значэння, конусны клапан адкрываецца і дазваляе цячы непасрэдна праз уваходнае адтуліну помпы. На гэтай стадыі паток праз трубу можа разбіць раней кансалідаваны пясок уздоўж ex тэрыторыя сеткавага фільтра. З-за зніжэння перападу ціску паток аднаўляецца праз сетку, а ўпускны клапан зачыніцца. Такім чынам, помпа можа бачыць паток непасрэдна ад клапана толькі на працягу кароткага перыяду часу. Гэта падаўжае тэрмін службы помпы, бо большая частка патоку - гэта вадкасць, адфільтраваная праз пясчаную сетку.
Сістэма абароны помпы працавала з пакерамі ў трох розных свідравінах у басейне штата Дэлавэр у Злучаных Штатах. Асноўная мэта складаецца ў тым, каб паменшыць колькасць запускаў і прыпынкаў ESP з-за перагрузак, звязаных з пяском, і павялічыць даступнасць ESP для паляпшэння вытворчасці. Сістэма абароны помпы падвешана да ніжняга канца радка ESP. Вынікі нафтавай свідравіны дэманструюць стабільную працу помпы, зніжэнне вібрацыі і інтэнсіўнасці току, а таксама тэхналогію абароны помпы. Пасля ўстаноўкі новай сістэмы пясок і цвёрдыя рэчывы час прастою скараціўся на 75%, а тэрмін службы помпы павялічыўся больш чым на 22%.
Свідравіна. Сістэма ESP была ўстаноўлена ў новай свідравіне для бурэння і гідраразрыву пласта ў акрузе Марцін, штат Тэхас. Вертыкальная частка свідравіны складае прыкладна 9000 футаў, а гарызантальная частка цягнецца да 12000 футаў, вымераная глыбіня (MD). Для першых двух заканчванняў свідравінная сістэма віхравога пясчанага сепаратара з шасцю злучэннямі для абсадкі была ўстаноўлена як неад'емная частка заканчвання ESP. Для двух паслядоўных установак з выкарыстаннем аднаго і таго ж тыпу пяскоаддзяляльніка, назіраліся нестабільныя паводзіны параметраў працы ЭЦН (сіла току і вібрацыя). Аналіз разборкі выцягнутага блока ЭЦН паказаў, што вузел віхравога газааддзяляльніка быў забіты іншародным рэчывам, якое было вызначана як пясок, паколькі ён немагнітны і не ўступае ў хімічную рэакцыю з кіслатой.
У трэцяй устаноўцы ESP драцяная сетка з нержавеючай сталі замяніла пясоаддзяляльнік як сродак барацьбы з пяском ESP. Пасля ўстаноўкі новай сістэмы абароны помпы ESP паказаў больш стабільныя паводзіны, скараціўшы дыяпазон ваганняў току рухавіка з ~19 А для ўстаноўкі №2 да ~6,3 А для ўстаноўкі №3. Вібрацыя больш стабільная, і тэндэнцыя зніжаецца на 75%.Падзенне ціску таксама было стабільным, вагаючыся вельмі мала ў параўнанні з папярэдняй устаноўкі і атрымаў дадатковы перапад ціску на 100 фунтаў на кв.
Свідравіна B. У адной свідравіне каля Юніс, штат Нью-Мексіка, у іншай нетрадыцыйнай свідравіне быў усталяваны ESP, але без абароны помпы. Пасля першапачатковага падзення загрузкі ESP пачаў дэманстраваць нестабільныя паводзіны. Ваганні току і ціску звязаны са скокамі вібрацыі. Пасля падтрымання гэтых умоў на працягу 137 дзён ESP выйшаў з ладу, і была ўсталявана замена. Другая ўстаноўка ўключае новую сістэму абароны помпы з той жа канфігурацыяй ESP. Пасля таго, як свідравіна аднавіла здабычу , ESP працавала нармальна, са стабільнай сілай току і меншай вібрацыяй. На момант публікацыі другая серыя ESP працавала больш за 300 дзён, што значна палепшылася ў параўнанні з папярэдняй устаноўкай.
Свідравіна C. Трэцяя ўстаноўка сістэмы на месцы была праведзена ў Ментоне, штат Тэхас, кампаніяй, якая спецыялізуецца на нафце і газе, у якой сутыкнуліся з адключэннямі і збоямі ESP з-за здабычы пяску, і яна хацела палепшыць час бесперабойнай працы помпаў. Аператары звычайна запускаюць свідравінныя сепаратары пяску з хвостам у кожнай свідравіне ESP. Аднак, як толькі лайнер запоўніцца пяском, сепаратар дазволіць пяску цячы праз секцыю помпы, раз'ядаючы ступень помпы, падшыпнікі і вал, што прыводзіць да страты пад'ёмнай сілы. Пасля запуску новай сістэмы з пратэктарам помпы тэрмін службы ESP павялічваецца на 22% з больш стабільным падзеннем ціску і лепшым часам бесперабойнай працы, звязаным з ESP.
Колькасць адключэнняў, звязаных з пяском і цвёрдымі рэчывамі, падчас працы знізілася на 75 %, з 8 выпадкаў перагрузкі ў першай устаноўцы да двух у другой устаноўцы, а колькасць паспяховых перазапускаў пасля адключэння праз перагрузку павялічылася на 30 % з 8 у першай устаноўцы.У агульнай складанасці 12 мерапрыемстваў, у агульнай складанасці 8 мерапрыемстваў, былі выкананы ў другаснай устаноўцы, зніжаючы электрычную нагрузку на абсталяванне і павялічваючы тэрмін службы ESP.
На малюнку 5 паказана раптоўнае павышэнне сігнатуры ціску на ўваходзе (сіні), калі сетка з нержавеючай сталі заблакаваная і клапан у зборы адкрыты. Гэтая сігнатура ціску можа яшчэ больш павысіць эфектыўнасць вытворчасці шляхам прагназавання збояў ESP, звязаных з пяском, таму можна планаваць аперацыі па замене з дапамогай установак для капітальнага рамонту.
1 Марцінс, Дж. А., Э. С. Роза, С. Робсан, «Эксперыментальны аналіз віхравой трубы ў якасці свідравіннай прылады пескаачышчальніка», дакумент SPE 94673-MS, прадстаўлены на Канферэнцыі SPE па нафтавай інжынерыі Лацінскай Амерыкі і Карыбскага басейна, Рыа-дэ-Жанэйра, Бразілія, 20 чэрвеня - 23 лютага 2005 г. https://doi.org/10.2118/94673-MS .
Гэты артыкул змяшчае элементы з дакумента SPE 207926-MS, прадстаўленага на Міжнароднай нафтавай выставе і канферэнцыі ў Абу-Дабі ў Абу-Дабі, ААЭ, 15-18 лістапада 2021 г.
Усе матэрыялы падпарадкоўваюцца строгаму выкананню законаў аб аўтарскім праве. Калі ласка, азнаёмцеся з нашымі ўмовамі, палітыкай выкарыстання файлаў cookie і палітыкай прыватнасці перад выкарыстаннем гэтага сайта.