I cumpunenti di prutezzione di a pompa sò stati pruvati à prutezzione di i pumps da a sabbia è allargà a vita operativa di l'ESP in wells.This solu cunvenzione cuntrolla u backflow di frac sand è altri solidi chì ponu causà overloads è downtime.The enabling technology elimina i prublemi assuciati cù l'incertezza di distribuzione di particella.
Siccomu più è più pozzi di petroliu si basanu nantu à ESP, allargà a vita di i sistemi di pumping submersible elettricu (ESP) diventa sempre più impurtante. A vita operativa è a prestazione di e pompe di elevazione artificiale sò sensibili à i solidi in i fluidi prudutti. A vita operativa è a prestazione di l'ESP diminuite significativamente cù l'aumentu di particelle solide.
Particelle solidi chì spessu passanu à traversu pompe di ascensore artificiale includenu sabbia di furmazione, puntelli di frattura idraulica, cimentu, è particelle di metalli erosi o corrosi. Tecnulugie di u fondu cuncepitu per separà i solidi varienu da i cicloni di bassa efficienza à a rete di filu d'acciaio inossidabile 3D d'alta efficienza. I pozzi cunvinziunali sò sottumessi à u flussu di slug intermittenti, chì risultati in a tecnulugia di separatore di vortice di u fondu di u funziunamentu chì travaglia solu intermittently.
Diversi varianti di schermi di cuntrollu di sabbia cumminati è di dissander di vortice di fondu sò stati pruposti per prutege l'ESP. Tuttavia, ci sò lacune in a prutezzione è a prestazione di produzzione di tutte e pompe per via di l'incertezza in a distribuzione di dimensioni è u voluminu di solidi pruduciutu da ogni pozzu. well economics.Deeper setting depths sò preferiti in wells.However unconventional, l 'usu di de-sanders è ancore fangu male-plug à suspende longu, assemblea di cuntrollu di sabbia rigida in rùbbriche di casing cu high dogleg gravità limitata ESP MTBF improvements.Corrosion di u tubu internu hè un altru aspettu di stu disignu chì ùn hè statu adeguatamente evaluatu.
L'autori di un documentu di u 2005 presentanu risultati sperimentali di un separatore di sabbia di fondu basatu annantu à un tubu di ciclone (Figura 1), chì dipendeva da l'azzione di u ciclone è a gravità, per dimustrà chì l'efficienza di separazione dipende da a viscosità di l'oliu, u flussu è a dimensione di e particelle. viscosità, Figura 2.Per un siparatore tipicu di u tubu di ciclone, l'efficienza di separazione scende à ~ 10% cum'è a dimensione di particella scende à ~ 100 µm.Inoltre, cum'è u flussu aumenta, u separatore vortex hè sottumessu à l'usura di l'erosione, chì afecta l'usu di a vita di cumpunenti strutturale.
A prossima alternativa logica hè di utilizà un schermu di cuntrollu di sabbia 2D cù una larghezza di slot definita. A dimensione di e particella è a distribuzione sò cunsiderazioni impurtanti quandu selezziunate schermi per filtrà i solidi in a pruduzzione di bè cunvinziunali o micca cunvinziunali, ma ponu esse scunnisciuti.alternativamente, u screnu pò bisognu di filtrà a sabbia da fracturing.In idraulici. In ogni casu, u costu di cullizzioni di solidi, analisi è teste pò esse pruibitivu.
Se u schermu di tubi 2D ùn hè micca cunfiguratu bè, i risultati ponu compromette l'ecunumia di u pozzu. L'apertura di schermi di sabbia chì sò troppu chjuchi ponu risultatu in tappi prematuri, chjusi è a necessità di rimedii. Se sò troppu grande, permettenu à i solidi di entre liberamente in u prucessu di produzzione, chì ponu corrode i tubi d'oliu, dannà e pompe di ascensori artificiali, sguassate i separatori di superfici artificiali è necessitanu di riempimentu di separatori di superfici è di pulizziari. suluzione simplice è costu-efficace chì pò allargà a vita di a pompa è copre una larga distribuzione di dimensioni di sabbia.
Per risponde à sta necessità, hè statu realizatu un studiu nantu à l'usu di assemblee di valvula in cumbinazione cù a rete di filu d'acciaio inossidabile, chì hè insensibile à a distribuzione di solidi risultanti. Studii anu dimustratu chì a rete di filu d'acciaio inossidabile cù una dimensione di poru variabile è una struttura 3D pò cuntrullà efficacemente i solidi di diverse dimensioni senza cunnosce a distribuzione di particella di i solidi risultanti. filtrazione secundaria.
Un assemblea di valvula muntata nantu à u fondu di u screnu permette a produzzione di cuntinuà finu à chì l'ESP hè tiratu fora. Impedisce chì l'ESP sia recuperatu immediatamente dopu à u ponte di u screnu. U schermu di cuntrollu di sabbia d'ingressu risultante è l'assemblea di valvula prutege ESP, pompe di elevazione di barra, è cumplette di elevazione di gas da solidi durante a produzzione pulendu u flussu di fluidu è furnisce una soluzione di costu-efficace per allargà a vita di a pompa senza una soluzione diversa.
Disegnu di prutezzione di pompa di prima generazione. Un assemblatu di prutezzione di pompa cù schermi di lana d'acciaio inossidabile hè statu implementatu in un pozzu di drenaje di gravità assistita à vapore in Canada Occidentale per prutege l'ESP da i solidi durante a produzzione. zona è u pozzu superiore.
À u tempu di pruduzzione, u spaziu annular trà u screnu è a casing tende à ponte cù a sabbia, chì aumenta a resistenza di u flussu. Eventualmente, l'annulus ponte cumpletamente, ferma u flussu, è crea un differenziale di pressione trà u pozzu è a stringa di pruduzzione, cum'è mostra in a Figura 3. À questu puntu, u fluidu ùn pò più flussu à l'ESP è a stringa di cumpleta deve esse tirata.Sicondu una quantità di variàbili ligati à a produzzione di solidi, a durazione necessaria per piantà u flussu à traversu u ponte di solidi nantu à u screnu pò esse menu di a durata chì permettenu à l'ESP di pumpà u fluidu di solidi caricati u tempu mediu trà i fallimenti à a terra, cusì a seconda generazione di cumpunenti hè stata sviluppata.
L'assemblea di prutezzione di a pompa di a seconda generazione. U PumpGuard * schermu di cuntrollu di sabbia d'ingressu è u sistema di assemblea di valvula hè sospesa sottu à a pompa REDA * in Figura 4, un esempiu di un cumpletu ESP non convenzionale. Una volta chì u pozzu hè pruduciutu, u screnu filtra i solidi in a pruduzzione, ma cumminciarà à ponte lentamente cù a sabbia è creà una pressione differenziale. in a stringa di tubi à u ESP.This flussu equalizes u differenziale di pressione à traversu u schermu, allentendu a presa di i sacchetti di sabbia nantu à l'esternu di u screen.Sand hè liberu di rompe fora di l'annulus, chì riduce a resistenza di u flussu attraversu u screnu è permette u flussu di ripiglià. Quandu a pressione differenziale scende, a valvula torna à a so pusizioni chjusa. studii evidenziati in questu articulu dimustranu chì u sistema hè capaci di allargà significativamente a vita di a pompa paragunata à u cumpletu di screening in esecuzione solu.
Per l'installazione recente, hè stata introdotta una soluzione di costu per l'isolamentu di l'area trà a rete di filu d'acciaio inossidabile è l'ESP. Un imballatore di tazza rivolta in basso hè muntatu sopra a sezione di u screnu. Sopra u packer di tazza, perforazioni supplementari di tubu centrale furnisce un percorsu di flussu per u fluidu pruduttu per migrare da l'internu di a schermu à u spaziu annular sopra l'imballatore, induve u fluidu pò entre in ESP in.
U filtru di maglia di filu d'acciaio inossidabile sceltu per sta suluzione offre parechji vantaghji nantu à i tipi di rete 2D basati in gap. I filtri 2D si basanu principarmenti in particelle chì stendenu spazii di filtri o slot per custruisce sacchetti di sabbia è furnisce un cuntrollu di sabbia.
In cuntrastu, u lettu di maglia spessa di filtri di filtri d'acciaio inossidabile furnisce una alta porosità (92%) è una grande area di flussu aperta (40%) per u fluidu di pozzu pruduciutu. U filtru hè custruitu cumpressendu una rete di lana d'acciaio inossidabile è avvolgendula direttamente intornu à un tubu centrale perforatu, dopu l'incapsula in una copertina protettiva perforata chì hè in ogni estremità di u centru di distribuzione. L'orientazione ngulare (che varieghja da 15 µm à 600 µm) permette a fine innocue di scorri longu un percorsu di flussu 3D versu u tubu centrale dopu chì particelle più grandi è dannosi sò intrappulati in a rete. Test di ritenzione di sabbia nantu à esemplari di stu setamu hà dimustratu chì u filtru mantene una alta permeabilità perchè u fluidu hè generatu à traversu u filu di filtrazione. .Questu schermu di lana d'acciaio inossidabile hè statu sviluppatu da un operatore maiò in l'anni 1980 in modu specificu per a cumplessione di schermi autònomi in reservoirs stimulati à vapore è hà una larga storia di installazioni successu.
L'assemblea di a valvula hè custituita da una valvola caricata da una molla chì permette un flussu unidirezionale in a stringa di tubi da l'area di produzzione. Ajustendu a precarica di molla elicoidale prima di a stallazione, a valvula pò esse persunalizata per ottene a pressione di cracking desiderata per l'applicazione. In genere, una valvula hè fatta sottu à a rete di filu d'acciaio inossidabile per furnisce un percorsu di flussu secundariu trà l'acciaio inossidabile, i serbatoi è l'opera multipla. valvola chì hà una pressione di cracking più bassu cà a valvola più bassu.
Au fil du temps, les particules de formation remplissent l'espace annulaire entre la surface extérieure du écran d'assemblage du protecteur de pompe et le mur de l'enveloppe de production. Au fur et à mesure que la cavité se remplit de sable et que les particules se consolident, la pression à travers le sac de sable augmente. A causa di u differenziale di pressione ridutta, u flussu ripiglià à traversu u screnu è a valvula d'ingesta si chjuderà. Per quessa, a pompa pò vede solu u flussu direttamente da a valvula per un cortu periodu di tempu. Questu prolonga a vita di a pompa, cum'è a maiò parte di u flussu hè u fluidu filtratu à traversu u screnu di sabbia.
U sistema di prutezzione di a pompa hè operatu cù imballatori in trè pozzi diffirenti in u bacinu di Delaware in i Stati Uniti. L'obiettivu principale hè di riduce u numeru di ESP inizia è si ferma per via di sovraccarichi di sabbia è di aumentà a dispunibilità ESP per migliurà a produzzione. u tempu hè statu ridutta da 75% è a vita di a pompa aumentata da più di 22%.
Un sistema ESP hè statu stallatu in un novu pozzu di perforazione è frattura in Martin County, Texas. A parte verticale di u pozzu hè di circa 9 000 piedi è a parte horizontale si estende à 12 000 piedi, prufundità misurata (MD). cumportamentu di i paràmetri di u funziunamentu ESP (intensità currente è vibration) hè statu osservatu. L'analisi di disassembly di l'unità ESP tirata palesanu chì l'assemblea di separatori di gas vortex hè stata chjucata cù materia stranera, chì hè stata determinata à esse sabbia perchè ùn hè micca magneticu è ùn reagisce micca chimicamente cù l'acidu.
In a terza installazione ESP, a rete di filu d'acciaio inossidabile hà rimpiazzatu u separatore di sabbia cum'è un mezzu di cuntrollu di sabbia ESP. Dopu a stallazione di u novu sistema di prutezzione di a pompa, l'ESP hà mostratu un cumpurtamentu più stabile, riducendu a gamma di fluttuazioni di corrente di u mutore da ~ 19 A per a stallazione # 2 à ~ 6.3 A per a stallazione # 3. A vibrazione hè più stabile è a tendenza hè ridutta di 75%. 0 psi di caduta di pressione. I spegnimenti di sovraccarichi ESP sò ridotti di 100% è l'ESP opera cù vibrazioni bassu.
Ben B. In un pozzu vicinu à Eunice, Novu Messicu, un altru pozzu pocu cunvinziunali avia installatu un ESP, ma senza prutezzione di a pompa. Dopu à a caduta iniziale di l'iniziu, l'ESP hà cuminciatu à esibisce un cumpurtamentu erraticu. I fluttuazioni in a corrente è a pressione sò assuciati cù spikes di vibrazione. ble amperage è menu vibration.At the time of publication, a seconda run of ESP avia righjuntu più di 300 ghjorni di funziunamentu, una mellura significativa nantu à a stallazione precedente.
A terza installazione in situ di u sistema hè stata in Mentone, Texas, da una cumpagnia di petroliu è gasu chì hà sperimentatu interruzioni è fallimenti ESP per a produzzione di sabbia è vulianu migliurà u tempu di a pompa. Dopu avè eseguitu u novu sistema cù u protettore di a pompa, l'ESP hà una vita operativa di 22% più longa cù una caduta di pressione più stabile è un megliu uptime ESP-related.
U nùmeru di sabbia è solidi-related shutdowns durante u funziunamentu diminuì da 75%, da 8 evenimenti overload in a prima installazione à dui in a seconda installazione, è u numeru di riiniziata successu dopu à overload shutdown cresce da 30%, da 8 in a prima stallazione.Un totale di 12 avvenimenti, per un totale di 8 avvenimenti, sò stati realizati in a stallazione secundaria, riducendu u stress elettricu nantu à l'equipaggiu è aumentendu a vita operativa di l'ESP.
A figura 5 mostra l'aumentu bruscu di a firma di pressione di intake (blu) quandu a rete in acciaio inox hè bluccata è l'assemblea di a valvula hè aperta. Questa firma di pressione pò ancu migliurà l'efficienza di a produzzione predichendu i fallimenti ESP legati à a sabbia, cusì l'operazioni di rimpiazzamentu cù rigs workover pò esse pianificatu.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, "Experimental analysis of swirl tube as downhole desander device", SPE Paper 94673-MS, presentata à a SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Rio de Janeiro, Brazil, June 20 - February 23, 2005.
Questu articulu cuntene elementi da a carta SPE 207926-MS, presentata à l'Esposizione è a Conferenza Internaziunale di Petroleum Abu Dhabi in Abu Dhabi, UAE, 15-18 Novembre 2021.
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