Komponente za zaštitu pumpe dokazano štite pumpe od pijeska i produžuju radni vijek ESP-ova u nekonvencionalnim bušotinama. Ovo rješenje kontrolira povratni tok frak pijeska i drugih čvrstih materija koje mogu uzrokovati preopterećenja i zastoje. Tehnologija koja omogućava eliminiše probleme povezane s nesigurnošću raspodjele veličine čestica.
Kako se sve više naftnih bušotina oslanja na ESP, produženje vijeka električnih potopljenih pumpnih (ESP) sistema postaje sve važnije. Radni vijek i performanse pumpi sa umjetnim dizanjem osjetljive su na krute tvari u proizvedenim fluidima. Radni vijek i performanse ESP-a značajno su se smanjili s povećanjem čvrstih čestica. Osim toga, čvrste tvari povećavaju vrijeme zastoja bušotine i zamjenu ESP-a.
Čvrste čestice koje često teku kroz pumpe za umjetno podizanje uključuju formacijski pijesak, propante za hidrauličko frakturiranje, cement i erodirane ili korodirane metalne čestice. Tehnologije za otvore u bušotini su dizajnirane da odvoje čvrste tvari u rasponu od niskoefikasnih ciklona do visokoefikasne 3D žičane mreže od nehrđajućeg čelika. od velikih čestica tokom proizvodnje. Međutim, nekonvencionalne bušotine su podložne povremenom strujanju, što rezultira da postojeća tehnologija vrtložnog separatora radi samo povremeno.
Predloženo je nekoliko različitih varijanti kombinovanih sita za kontrolu pijeska i dubinskih vrtložnih desandera za zaštitu ESP-ova. Međutim, postoje praznine u zaštiti i proizvodnim performansama svih pumpi zbog nesigurnosti u distribuciji veličine i zapremine čvrstih tvari koje proizvodi svaka bušotina. Nesigurnost povećava dužinu komponenti za kontrolu pijeska, čime se smanjuje dubinu na kojoj se može postaviti negativan potencijal ESP-a i smanjiti negativan utjecaj ESP-a. U nekonvencionalnim bušotinama preferiraju se dublje dubine postavljanja. Međutim, upotreba brusilica i muških sidara za isplaku za vješanje dugih, krutih sklopova za kontrolu pijeska u dijelovima kućišta sa ograničenim ESP MTBF poboljšanjima visoke težine.
Autori rada iz 2005. predstavili su eksperimentalne rezultate dubinskog separatora pijeska baziranog na ciklonskoj cijevi (slika 1), koji je ovisio o djelovanju ciklona i gravitaciji, kako bi pokazali da efikasnost odvajanja ovisi o viskoznosti nafte, protoku i veličini čestica. Oni pokazuju da je efikasnost separatora u velikoj mjeri ovisi o smanjenju brzine protoka u dijelu koji se smanjuje. veličina čvrstih čestica i povećanje viskoznosti ulja, Slika 2. Za tipični ciklon ciklon separator u bušotini, efikasnost separacije pada na ~10% kako veličina čestica pada na ~100 µm.Osim toga, kako se brzina protoka povećava, vrtložni separator je podložan trošenju erozije, što utiče na vijek trajanja strukturnih komponenti.
Sljedeća logična alternativa je korištenje 2D sita za kontrolu pijeska sa definiranom širinom proreza. Veličina i distribucija čestica su važna razmatranja pri odabiru sita za filtriranje čvrstih tvari u konvencionalnoj ili nekonvencionalnoj proizvodnji bušotina, ali mogu biti nepoznate. Čvrste tvari mogu dolaziti iz rezervoara, ali mogu varirati od pete do pete;alternativno, ekran će možda morati da filtrira pijesak od hidrauličkog lomljenja. U oba slučaja, troškovi prikupljanja čvrstih materija, analize i testiranja mogu biti previsoki.
Ako 2D zaslon cijevi nije pravilno konfiguriran, rezultati mogu ugroziti ekonomičnost bušotine. Premali otvori na pješčanoj mreži mogu dovesti do preranog začepljenja, zatvaranja i potrebe za sanacijskim radovima. Ako su preveliki, dozvoljavaju čvrstim tvarima da slobodno uđu u proizvodni proces, što može korodirati cijevi za naftu, oštetiti umjetnu površinu i odvojiti površinu od pjeskarenja i odvojiti površinu od pijeska. .Ova situacija zahtijeva jednostavno, isplativo rješenje koje može produžiti vijek trajanja pumpe i pokriti široku distribuciju pijeska.
Da bi se zadovoljila ova potreba, sprovedena je studija o upotrebi sklopova ventila u kombinaciji sa žičanom mrežom od nerđajućeg čelika, koja je neosetljiva na rezultujuću distribuciju čvrstih materija. Studije su pokazale da mreža od nerđajućeg čelika sa promenljivom veličinom pora i 3D strukturom može efikasno kontrolisati čvrste materije različitih veličina bez poznavanja raspodele veličine čestica rezultujućih čvrstih materija. acija.
Sklop ventila montiran na dnu sita omogućava nastavak proizvodnje sve dok se ESP ne izvuče. On sprječava da se ESP izvuče odmah nakon što se sito premosti. Rezultirajući zaslon za kontrolu pijeska na ulazu i sklop ventila štite ESP, pumpe za podizanje šipke i komplete za podizanje plina od krutih tvari tokom proizvodnje čišćenjem protoka tekućine i osiguravaju isplativo rješenje za reservo-rezerv za različite karakteristike.
Zaštitni sklop pumpe prve generacije. Zaštitni sklop pumpe koji koristi sita od nehrđajućeg čelika raspoređen je u gravitacijski drenažni bunar uz pomoć pare u zapadnoj Kanadi kako bi zaštitio ESP od čvrstih tvari tokom proizvodnje. Zasloni filtriraju štetne krute tvari iz proizvodnog fluida dok ulazi u proizvodni niz. Unutar proizvodnog niza, tekućine teku do sita ESP pumpe između ulaza ESP pumpe i do površine ESP-a. lacija između proizvodne zone i gornje bušotine.
Tokom proizvodnog vremena, prstenasti prostor između sita i kućišta ima tendenciju da se premosti pijeskom, što povećava otpor protoka. Na kraju, prstenasti dio potpuno premošćuje, zaustavlja protok i stvara razliku tlaka između bušotine i proizvodnog niza, kao što je prikazano na slici 3. U ovom trenutku, fluid više ne može teći do ESP-a i završni niz mora biti povučen.U zavisnosti od brojnih varijabli povezanih sa proizvodnjom čvrstih materija, trajanje potrebno za zaustavljanje protoka kroz most čvrstih materija na ekranu može biti kraće od trajanja koje bi omogućilo ESP-u da pumpa srednje vreme između kvarova na tlu tečnosti sa čvrstim materijama, tako da je razvijena druga generacija komponenti.
Zaštitni sklop pumpe druge generacije. Sistem za kontrolu ulaznog pijeska i sklop ventila PumpGuard* je suspendovan ispod REDA* pumpe na slici 4, primjer nekonvencionalnog završetka ESP-a. Nakon što bušotina proizvodi, ekran filtrira čvrste tvari u proizvodnji, ali će početi polako da se premošćuje s pijeskom i stvara razliku tlaka. Kada ovaj diferencijalni tlak dostigne ventil tlaka koji se otvara direktno u ventil za otvaranje pukotine. niz do ESP.Ovaj protok izjednačava razliku tlaka preko zaslona, ​​popuštajući prianjanje vreća s pijeskom na vanjskoj strani sita.Pjesak može slobodno izbiti iz prstenastog sloja, što smanjuje otpor protoka kroz sito i omogućava nastavak protoka.Kako diferencijalni tlak pada, ventil se vraća u zatvoreni položaj i normalni uvjeti protoka se nastavljaju dok se ne izvuče ESP. osvijetljeni u ovom članku pokazuju da je sistem u stanju značajno produžiti vijek trajanja pumpe u poređenju sa samo završetkom skrininga u toku.
Za nedavnu instalaciju, uvedeno je troškovno vođeno rješenje za izolaciju područja između žičane mreže od nehrđajućeg čelika i ESP-a. Iznad sekcije sita postavljen je paker za čaše okrenut prema dolje. Iznad staklenog pakera, dodatne perforacije središnje cijevi obezbjeđuju put protoka proizvedenog fluida da migrira iz unutrašnjosti ekrana u prstenasti prostor iznad pakera, gdje tekućina ESP može ući u ESP.
Mrežasti filter od nehrđajućeg čelika odabran za ovo rješenje nudi nekoliko prednosti u odnosu na tipove 2D mreže zasnovane na razmacima. 2D filteri se prvenstveno oslanjaju na čestice koje se protežu kroz otvore filtera ili proreze kako bi napravili vreće s pijeskom i obezbijedili kontrolu pijeska. Međutim, budući da se samo jedna vrijednost zazora može odabrati za sito, zaslon postaje vrlo osjetljiv na distribuciju veličine čestica proizvedene tekućine.
Nasuprot tome, debeli mrežasti sloj filtera od nehrđajućeg čelika pruža visoku poroznost (92%) i veliku površinu otvorenog protoka (40%) za proizvedeni fluid bušotine. Filter je konstruiran kompresijom mrežice od nehrđajućeg čelika i omotavanjem je direktno oko perforirane središnje cijevi, a zatim je inkapsulira unutar perforiranog zaštitnog sloja na kraju koji se nalazi u sredini. ujednačena ugaona orijentacija (u rasponu od 15 µm do 600 µm) omogućava da bezopasne fine čestice teku duž 3D putanje protoka prema centralnoj cijevi nakon što su veće i štetne čestice zarobljene unutar mreže. Testiranje zadržavanja pijeska na uzorcima ovog sita pokazalo je da filter održava visoku propusnost jer ovaj dio može generirati jedan dio tečnosti. susreću se distribucije proizvedenih fluida po veličini.Ovo sito od vune od nerđajućeg čelika razvilo je jedan od glavnih operatera 1980-ih posebno za samostalne završne radove u rezervoarima stimulisanim parom i ima dugu evidenciju uspešnih instalacija.
Sklop ventila se sastoji od ventila s oprugom koji omogućava jednosmjerni protok u cijev cijevi iz proizvodnog područja. Podešavanjem prednaprezanja zavojne opruge prije ugradnje, ventil se može prilagoditi kako bi se postigao željeni tlak pucanja za primjenu. Tipično, ventil se pokreće ispod žičane mreže od nehrđajućeg čelika kako bi se osigurao sekundarni put protoka između višestrukog ventila i ventila od višestrukog čelika u radu s višestrukim rezervoarom od čelika. srednji ventil koji ima niži pritisak pucanja od najnižeg ventila.
Vremenom, čestice formacije ispunjavaju prstenasto područje između vanjske površine sita sklopa zaštitnog sklopa pumpe i zida proizvodnog kućišta. Kako se šupljina puni pijeskom i čestice se konsolidiraju, pad tlaka u vreći s pijeskom se povećava. Kada ovaj pad tlaka dostigne unaprijed zadanu vrijednost, konusni ventil se otvara i omogućava protok direktno kroz ovu cijev pumpe, koji je u stanju da prođe kroz prethodnu cijev pumpe prema gore. eksterijera sitastog filtera. Zbog smanjene razlike tlaka, protok će se nastaviti kroz sito i usisni ventil će se zatvoriti. Zbog toga pumpa samo kratko vrijeme može vidjeti protok direktno iz ventila. Ovo produžava vijek trajanja pumpe, jer najveći dio protoka predstavlja tekućina filtrirana kroz sito od pijeska.
Sistem zaštite pumpe je radio sa pakerima u tri različite bušotine u basenu Delaware u Sjedinjenim Državama. Glavni cilj je smanjiti broj pokretanja i zaustavljanja ESP-a zbog preopterećenja vezanih za pijesak i povećanje dostupnosti ESP-a kako bi se poboljšala proizvodnja. Sistem zaštite pumpe je suspendovan sa donjeg kraja ESP niza. Rezultati naftne bušotine pokazuju stabilne i strujne performanse pumpe, smanjenu snagu pumpe i novu tehnologiju za ugradnju pijeska. vrijeme zastoja je smanjeno za 75% i vijek trajanja pumpe je povećan za više od 22%.
Bušotina. ESP sistem je instaliran u novoj bušotini i bušotini za lomljenje u okrugu Martin, Teksas. Vertikalni dio bušotine je približno 9.000 stopa, a horizontalni dio se proteže do 12.000 stopa, izmjerena dubina (MD). Za prva dva završetka, sistem separatora vrtložnog pijeska u nizu sa vrtložnim separatorom pijeska sa šest linijskih spojeva ugrađena je kao integralna instalacija tipa ESP od istih spojeva ESP. separator pijeska, uočeno je nestabilno ponašanje radnih parametara ESP (intenzitet struje i vibracije). Analiza demontaže povučene ESP jedinice je pokazala da je sklop vrtložnog plinskog separatora začepljen stranim materijama za koje je utvrđeno da je riječ o pijesku jer je nemagnetna i ne reaguje hemijski sa kiselinom.
U trećoj ESP instalaciji, žičana mreža od nerđajućeg čelika zamenila je separator peska kao sredstvo ESP kontrole peska. Nakon instaliranja novog sistema zaštite pumpe, ESP je pokazao stabilnije ponašanje, smanjujući opseg fluktuacija struje motora sa ~19 A za instalaciju #2 na ~6,3 A za instalaciju #3. Vibracija je malo stabilnija u poređenju sa prethodnim trendom pritiska od 7%. instalacija i dobio dodatnih 100 psi pada pritiska. ESP isključenja preopterećenja su smanjena za 100% i ESP radi sa niskim vibracijama.
Bušotina B. U jednoj bušotini u blizini Eunicea u Novom Meksiku, druga nekonvencionalna bušotina imala je instaliran ESP, ali nije imala zaštitu pumpe. Nakon početnog pada pokretanja, ESP je počeo da pokazuje neuobičajeno ponašanje. Fluktuacije struje i pritiska su povezane sa skokovima vibracija. Nakon održavanja ovih uslova 137 dana, ESP je otkazao i druga zamjena je ugrađena u novu pumpu. U proizvodnji, ESP je radio normalno, sa stabilnom amperažom i manje vibracija. U vrijeme objavljivanja, druga serija ESP-a je dostigla preko 300 dana rada, što je značajno poboljšanje u odnosu na prethodnu instalaciju.
Bušotina C. Treća instalacija sistema na licu mjesta bila je u Mentoneu, Teksas, od strane kompanije specijalizirane za naftu i plin koja je iskusila prekide i kvarove ESP-a zbog proizvodnje pijeska i željela je poboljšati vrijeme rada pumpe. Operatori obično pokreću separatore pijeska u bušotinama sa košuljicom u svakoj ESP bušotini. Međutim, kada se košuljica napuni pijeskom, separator će omogućiti da se pijesak i dio pumpe odvajaju kroz dio pumpe da se otječe. lift. Nakon pokretanja novog sistema sa zaštitnikom pumpe, ESP ima 22% duži radni vek sa stabilnijim padom pritiska i boljim vremenom rada vezanim za ESP.
Broj isključenja uzrokovanih pijeskom i čvrstim tvarima tijekom rada smanjen je za 75%, sa 8 događaja preopterećenja u prvoj instalaciji na dva u drugoj instalaciji, a broj uspješnih ponovnih pokretanja nakon gašenja preopterećenja porastao je za 30%, sa 8 u prvoj instalaciji.U sekundarnoj instalaciji izvedeno je ukupno 12 događaja, od ukupno 8 događaja, čime je smanjeno električno opterećenje opreme i produžen radni vijek ESP-a.
Slika 5 prikazuje nagli porast signature usisnog tlaka (plavo) kada je mreža od nehrđajućeg čelika blokirana i sklop ventila je otvoren. Ovaj tlak tlaka može dodatno poboljšati efikasnost proizvodnje predviđanjem kvarova ESP-a povezanih s pijeskom, tako da se mogu planirati operacije zamjene sa uređajima za remont.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Rosson, "Eksperimentalna analiza kočnica kao otvor za desander", "SPE papir 94673-MS, predstavljen na konferenciji za inženjersku tehniku ​​u Karipskom naftu, Rio de Janeiro, Brazil, 20. januara 2005./10.2118/94673-MS.
Ovaj članak sadrži elemente iz SPE dokumenta 207926-MS, predstavljenog na Međunarodnoj izložbi nafte u Abu Dabiju i konferenciji u Abu Dabiju, UAE, 15.-18. novembra 2021.
Svi materijali podliježu striktno primijenjenim zakonima o autorskim pravima, molimo pročitajte naše Odredbe i uvjete, Politiku kolačića i Politiku privatnosti prije korištenja ove stranice.