Komponantoj de pumpiloprotekto pruviĝis protekti pumpilojn kontraŭ sablo kaj plilongigi la funkcian vivon de ekstraktaj putoj (ESP-oj) en netradiciaj putoj. Ĉi tiu solvo kontrolas la refluon de fraktura sablo kaj aliaj solidoj, kiuj povas kaŭzi troŝarĝojn kaj malfunkciojn. La ebliga teknologio forigas la problemojn asociitajn kun necerteco pri la distribuado de partikla grandeco.
Ĉar pli kaj pli da naftoputoj dependas de ESP-oj, plilongigi la vivdaŭron de elektraj subakvigeblaj pumpadsistemoj (ESP) fariĝas ĉiam pli grava. La funkcivivo kaj rendimento de artefaritaj levpumpiloj estas sentemaj al solidoj en produktitaj fluidoj. La funkcivivo kaj rendimento de la ESP malpliiĝis signife kun la pliiĝo de solidaj partikloj. Krome, solidoj pliigas la puto-malfunkcitempon kaj la oftecon de riparado necesajn por anstataŭigi la ESP.
Solidaj partikloj, kiuj ofte fluas tra artefaritaj levopumpiloj, inkluzivas formacian sablon, hidraŭlikajn fendajn apogilojn, cementon kaj eroziitajn aŭ koroditajn metalpartiklojn. Fundoteknologioj desegnitaj por apartigi solidojn varias de malalt-efikecaj ciklonoj ĝis alt-efikeca 3D rustorezista ŝtala dratmaŝo. Fundovorticaj desabliloj estis uzataj en konvenciaj putoj dum jardekoj, kaj ili estas ĉefe uzataj por protekti pumpilojn de grandaj partikloj dum produktado. Tamen, nekonvenciaj putoj estas submetataj al intermita limakofluo, kio rezultas en tio, ke ekzistanta fonvortica apartigilteknologio funkcias nur intermite.
Pluraj malsamaj variaĵoj de kombinitaj sablokontrolaj ekranoj kaj fundtruaj vorticaj desabliloj estis proponitaj por protekti ESP-ojn. Tamen, ekzistas breĉoj en la protekto kaj produktada agado de ĉiuj pumpiloj pro la necerteco en la grandecdistribuo kaj volumeno de solidoj produktitaj de ĉiu puto. Necerteco pliigas la longon de la sablokontrolaj komponantoj, tiel reduktante la profundon, ĉe kiu la ESP povas esti agordita, limigante la rezervujan malkreskopotencialon de la ESP, kaj negative influante la putekonomikon. Pli profundaj agordaj profundoj estas preferataj en netradiciaj putoj. Tamen, la uzo de desabliloj kaj virŝtopaj kotankroj por suspendi longajn, rigidajn sablokontrolajn asembleojn en tubsekcioj kun alta kurbiĝo-severeco limigis plibonigojn de la MTBF de la ESP. Korodo de la interna tubo estas alia aspekto de ĉi tiu dezajno, kiu ne estis adekvate taksita.
La aŭtoroj de artikolo el 2005 prezentis eksperimentajn rezultojn de sabloapartigilo en la fundo de la truo bazita sur ciklona tubo (Figuro 1), kiu dependis de ciklona agado kaj gravito, por montri, ke la apartiga efikeco dependas de la viskozeco de la oleo, flukvanto kaj partikla grandeco. Ili montras, ke la efikeco de la apartigilo plejparte dependas de la fina rapido de la partikloj. La apartiga efikeco malpliiĝas kun malpliiĝanta flukvanto, malpliiĝanta solida partikla grandeco kaj pliiĝanta viskozeco de la oleo, Figuro 2. Por tipa ciklona tuba apartigilo en la fundo de la truo, la apartiga efikeco falas al ~10% kiam la partikla grandeco falas al ~100 µm. Krome, kiam la flukvanto pliiĝas, la kirlika apartigilo estas submetita al erozia eluziĝo, kiu influas la vivdaŭron de strukturaj komponantoj.
La sekva logika alternativo estas uzi 2D sablan kontrolkribrilon kun difinita fendlarĝo. Partikla grandeco kaj distribuo estas gravaj konsideroj kiam oni elektas kribrilojn por filtri solidojn en konvencia aŭ nekonvencia putproduktado, sed ili povas esti nekonataj. La solidoj povas veni de la rezervujo, sed ili povas varii de kalkano al kalkano; alternative, la kribrilo eble bezonos filtri sablon de hidraŭlika fendado. En ambaŭ kazoj, la kosto de solidkolektado, analizo kaj testado povas esti tro alta.
Se la 2D tuba kribrilo ne estas ĝuste agordita, la rezultoj povas kompromiti la ekonomikon de la puto. Tro malgrandaj malfermaĵoj de la sablokribrilo povas rezultigi trofruan ŝtopadon, haltigojn kaj la bezonon de riparaj riparoj. Se ili estas tro grandaj, ili permesas al solidoj libere eniri la produktadan procezon, kio povas korodi naftoduktoj, difekti artefaritajn levpumpilojn, elfluigi surfacajn sufokilojn kaj plenigi surfacajn apartigilojn, postulante sabloblovadon kaj forigon. Ĉi tiu situacio postulas simplan, kostefikan solvon, kiu povas plilongigi la vivon de la pumpilo kaj kovri larĝan distribuon de sablograndecoj.
Por plenumi ĉi tiun bezonon, oni faris studon pri la uzo de valvasembleoj kombine kun rustorezistŝtala dratmaŝo, kiu estas imuna al la rezulta solida distribuo. Studoj montris, ke rustorezistŝtala dratmaŝo kun varia porgrandeco kaj 3D-strukturo povas efike kontroli solidojn de diversaj grandecoj sen koni la partiklan grandecdistribuon de la rezultaj solidoj. La 3D-rustorezistŝtala dratmaŝo povas efike kontroli la sablerojn de ĉiuj grandecoj, sen la bezono de ekstra sekundara filtrado.
Valva asembleo muntita sur la fundo de la kribrilo permesas la daŭrigon de produktado ĝis la ESP estas eltirita. Ĝi malhelpas la elprenon de ESP tuj post kiam la kribrilo estas transpontita. La rezulta enira sablokontrola kribrilo kaj valva asembleo protektas ESP-ojn, stangolevigajn pumpilojn kaj gaslevigajn kompletigojn de solidoj dum produktado per purigado de la fluida fluo kaj provizas kostefikan solvon por plilongigi la vivdaŭron de la pumpilo sen devi adapti la karakterizaĵojn de la rezervujo por malsamaj situacioj.
Unua-generacia pumpilprotekt-dezajno. Pumpilprotekt-asembleo uzanta rustorezistaŝtalajn lanajn kribrilojn estis deplojita en vapor-helpata gravita drenadputo en okcidenta Kanado por protekti la ESP-on de solidoj dum produktado. Kribriloj filtras damaĝajn solidojn el la produktadfluido kiam ĝi eniras la produktadĉenon. Ene de la produktadĉeno, fluidoj fluas al la ESP-enirejo, kie ili estas pumpitaj al la surfaco. Pakiloj povas esti funkciigitaj inter la kribrilo kaj la ESP por provizi zonan izoladon inter la produktadzono kaj la supra putoboro.
Dum la produktadotempo, la ringoforma spaco inter la kribrilo kaj la tubenfermaĵo emas transpontiĝi kun sablo, kio pliigas flureziston. Fine, la ringoforma spaco tute transpontas, haltigas la fluon, kaj kreas premdiferencon inter la putoboro kaj la produktada ŝnuro, kiel montrite en Figuro 3. Je ĉi tiu punkto, la fluido jam ne povas flui al la bormaŝino-elektro (ESP) kaj la kompletiga ŝnuro devas esti tirita. Depende de kelkaj variabloj rilataj al solida produktado, la daŭro bezonata por haltigi la fluon tra la solida ponto sur la kribrilo povas esti malpli ol la daŭro, kiu permesus al la ESP pumpi la solidŝarĝitan fluidon dum la averaĝa tempo inter paneoj al la grundo, do la dua generacio de komponantoj estis evoluigita.
La dua generacio de pumpilprotekta asembleo. La sistemo de PumpGuard* por eniro de sablokontrola kribrilo kaj valva asembleo estas pendanta sub la REDA* pumpilo en Figuro 4, ekzemplo de netradicia ESP-kompletigo. Post kiam la puto produktas, la kribrilo filtras la solidojn en produktado, sed komencos malrapide pontiĝi kun la sablo kaj krei premdiferencon. Kiam ĉi tiu diferenciala premo atingas la fiksitan fendan premon de la valvo, la valvo malfermiĝas, permesante al fluido flui rekte en la tuban ŝnuron al la ESP. Ĉi tiu fluo egaligas la premdiferencon trans la kribrilo, malstreĉante la tenon de la sablosakoj ekster la kribrilo. Sablo povas libere eliri el la ringo, kio reduktas flureziston tra la kribrilo kaj permesas al fluo rekomenciĝi. Kiam la diferenciala premo malpliiĝas, la valvo revenas al sia fermita pozicio kaj normalaj flukondiĉoj rekomenciĝas. Ripetu ĉi tiun ciklon ĝis necesas eltiri la ESP el la truo por riparado. La kazesploroj elstarigitaj en ĉi tiu artikolo montras, ke la sistemo kapablas signife plilongigi la vivon de la pumpilo kompare kun la funkciado de kribrila kompletigo sole.
Por la lastatempa instalaĵo, kost-movita solvo estis enkondukita por areizolado inter la rustorezistŝtala dratmaŝo kaj la ESP. Malsupren-direktita taspakilo estas muntita super la kribrsekcio. Super la taspakilo, pliaj centraj tubtruoj provizas fluvojon por ke la produktita fluido migru de la interno de la kribrgrupo al la ringoforma spaco super la pakilo, kie la fluido povas eniri la ESP-enirejon.
La filtrilo el rustorezista ŝtalo elektita por ĉi tiu solvo ofertas plurajn avantaĝojn kompare kun 2D-maŝoj bazitaj sur interspacoj. 2D-filtriloj ĉefe dependas de partikloj trans filtraj interspacoj aŭ fendoj por konstrui sablosakojn kaj provizi sablokontrolon. Tamen, ĉar nur ununura interspaco-valoro povas esti elektita por la kribrilo, la kribrilo fariĝas tre sentema al la partikla grandecdistribuo de la produktita fluido.
Kontraste, la dika maŝa lito de rustorezistŝtalaj dratmaŝaj filtriloj provizas altan porecon (92%) kaj grandan malferman fluareon (40%) por la produktita putfluido. La filtrilo estas konstruita per kunpremado de rustorezistŝtala lana maŝo kaj envolvado de ĝi rekte ĉirkaŭ truita centra tubo, poste enkapsuligante ĝin ene de truita protekta kovrilo, kiu estas veldita al la centra tubo ĉe ĉiu fino. La distribuo de poroj en la maŝa lito, la neunuforma angula orientiĝo (intervalanta de 15 µm ĝis 600 µm) permesas al sendanĝeraj fajnaĵoj flui laŭ 3D-fluopado direkte al la centra tubo post kiam pli grandaj kaj damaĝaj partikloj estas kaptitaj ene de la maŝo. Sablo-retenaj testoj sur specimenoj de ĉi tiu kribrilo montris, ke la filtrilo konservas altan permeablon ĉar fluido estas generita tra la kribrilo. Efektive, ĉi tiu unu-grandeca filtrilo povas pritrakti ĉiujn partiklajn grandecdistribuojn de produktitaj fluidoj renkontitaj. Ĉi tiu rustorezistŝtala lana kribrilo estis evoluigita de grava funkciigisto en la 1980-aj jaroj specife por memstaraj kribrilkompletigoj en vapor-stimulitaj rezervujoj kaj havas ampleksan historion de sukcesaj instaladoj.
La valvasembleo konsistas el risort-ŝarĝita valvo, kiu permesas unudirektan fluon en la tuban ĉenon de la produktada areo. Per alĝustigo de la spiralrisorta antaŭŝarĝo antaŭ la instalado, la valvo povas esti adaptita por atingi la deziratan fendopremon por la apliko. Tipe, valvo estas funkciigata sub la rustorezistŝtala drata reto por provizi duarangan fluvojon inter la rezervujo kaj la ESP. En iuj kazoj, pluraj valvoj kaj rustorezistŝtalaj retoj funkcias serie, kun la meza valvo havanta pli malaltan fendopremon ol la plej malalta valvo.
Kun la tempo, la formaj partikloj plenigas la ringoforman areon inter la ekstera surfaco de la pumpil-protektanta asemblea kribrilo kaj la muro de la produktada enfermaĵo. Dum la kavaĵo pleniĝas per sablo kaj la partikloj firmiĝas, la premfalo trans la sablosako pliiĝas. Kiam ĉi tiu premfalo atingas antaŭdifinitan valoron, la konusa valvo malfermiĝas kaj permesas fluon rekte tra la pumpil-enirejo. En ĉi tiu stadio, la fluo tra la tubo kapablas rompi la antaŭe firmiĝintan sablon laŭlonge de la ekstero de la kribrila filtrilo. Pro la reduktita premdiferenco, la fluo rekomenciĝos tra la kribrilo kaj la ensuĉa valvo fermiĝos. Tial, la pumpilo povas vidi la fluon rekte de la valvo nur dum mallonga tempodaŭro. Ĉi tio plilongigas la vivon de la pumpilo, ĉar plejparto de la fluo estas la fluido filtrita tra la sablokribrilo.
La pumpilprotektsistemo funkciis per pakiloj en tri malsamaj putoj en la Delavara Baseno en Usono. La ĉefa celo estas redukti la nombron de ESP-komencoj kaj haltoj pro sablo-rilataj troŝarĝoj kaj pliigi ESP-haveblecon por plibonigi produktadon. La pumpilprotektsistemo estas pendigita de la malsupra fino de la ESP-ĉeno. La rezultoj de la naftoputo montras stabilan pumpilfunkciadon, reduktitan vibradon kaj kurentintensecon, kaj pumpilprotektteknologion. Post instalado de la nova sistemo, la sablo- kaj solidaĵrilata malfunkcitempo reduktiĝis je 75% kaj la pumpilvivdaŭro plilongiĝis je pli ol 22%.
Puto. Sistemo ESP estis instalita en nova borado kaj fendado de puto en Kantono Martin, Teksaso. La vertikala parto de la puto estas proksimume 9,000 futojn longa kaj la horizontala parto etendiĝas ĝis 12,000 futoj, mezurita profundo (MD). Por la unuaj du kompletigoj, subtera vortica sabloapartigila sistemo kun ses tegaĵaj konektoj estis instalita kiel integrita parto de la ESP-kompletigo. Por du sinsekvaj instaladoj uzantaj la saman tipon de sabloapartigilo, malstabila konduto de la funkciaj parametroj de la ESP (kurenta intenseco kaj vibrado) estis observita. Malmuntada analizo de la tirita ESP-unuo rivelis, ke la vortica gasapartigila asembleo estis ŝtopita per fremda materio, kiu estis determinita kiel sablo ĉar ĝi estas nemagneta kaj ne kemie reagas kun acido.
En la tria ESP-instalaĵo, rustorezistŝtala dratmaŝo anstataŭigis la sabloapartigilon kiel rimedo por ESP-sablokontrolo. Post instalado de la nova pumpila protekta sistemo, la ESP montris pli stabilan konduton, reduktante la gamon de motorkurentaj fluktuoj de ~19 A por instalaĵo n-ro 2 ĝis ~6.3 A por instalaĵo n-ro 3. Vibrado estas pli stabila kaj la tendenco estas reduktita je 75%. La premfalo ankaŭ estis stabila, fluktuante tre malmulte kompare kun la antaŭa instalaĵo kaj gajnis pliajn 100 psi da premfalo. Haltigoj pro troŝarĝo de la ESP estas reduktitaj je 100% kaj la ESP funkcias kun malalta vibrado.
Puto B. En unu puto proksime de Eunice, Nov-Meksiko, alia netradicia puto havis instalitan ESP-on sed neniun pumpilprotekton. Post la komenca ekfunkciigo, la ESP komencis montri nekonstantan konduton. Fluktuoj en kurento kaj premo estas asociitaj kun vibradpikoj. Post konservado de ĉi tiuj kondiĉoj dum 137 tagoj, la ESP paneis kaj anstataŭaĵo estis instalita. La dua instalaĵo inkluzivas novan pumpilprotektsistemon kun la sama ESP-konfiguracio. Post kiam la puto rekomencis produktadon, la ESP funkciis normale, kun stabila amperaĝo kaj malpli da vibrado. Dum la publikigo, la dua kuro de ESP atingis pli ol 300 tagojn da funkciado, signifa plibonigo kompare kun la antaŭa instalaĵo.
Puto C. La tria surloka instalaĵo de la sistemo okazis en Mentone, Teksaso, fare de nafto-kaj-gasa speciala kompanio, kiu spertis paneojn kaj elektrocentralajn paneojn pro sabloproduktado kaj volis plibonigi la pumpilfunkcitempon. Funkciigistoj tipe funkciigas sabloapartigilojn kun tegaĵo en ĉiu elektrocentrala puto. Tamen, post kiam la tegaĵo pleniĝas per sablo, la apartigilo permesas al la sablo flui tra la pumpilsekcio, korodante la pumpilŝtupon, lagrojn kaj ŝafton, rezultante en perdo de levitkapablo. Post funkciigo de la nova sistemo kun la pumpilprotektilo, la elektrocentrala puto havas 22% pli longan funkcivivon kun pli stabila premfalo kaj pli bona elektrocentrala funkcitempo.
La nombro da ĉesigoj rilataj al sablo kaj solidoj dum funkciado malpliiĝis je 75%, de 8 troŝarĝaj eventoj en la unua instalaĵo ĝis du en la dua instalaĵo, kaj la nombro da sukcesaj rekomencoj post troŝarĝa ĉesigo pliiĝis je 30%, de 8 en la unua instalaĵo. Entute 12 eventoj, por entute 8 eventoj, estis faritaj en la sekundara instalaĵo, reduktante elektran streĉon sur la ekipaĵo kaj plilongigante la funkcian vivdaŭron de la ESP.
Figuro 5 montras la subitan pliiĝon de la ensuĉa premsignaturo (blua) kiam la rustorezistŝtala reto estas blokita kaj la valvasembleo estas malfermita. Ĉi tiu premsignaturo povas plue plibonigi produktadefikecon per antaŭdirado de sablo-rilataj ESP-fiaskoj, do anstataŭigaj operacioj per reoperaciaj platformoj povas esti planitaj.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Eksperimenta analizo de kirlotubo kiel malŝlifmaŝino en subtera bortruo,” SPE-Artikolo 94673-MS, prezentita ĉe la SPE Latinameriko kaj Karibia Konferenco pri Naftoinĝenierado, Rio-de-Ĵanejro, Brazilo, 20-a de junio - 23-a de februaro, 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Ĉi tiu artikolo enhavas elementojn el la SPE-papero 207926-MS, prezentita ĉe la Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference en Abu Dhabi, UAE, 15-18 novembro 2021.
Ĉiuj materialoj estas submetitaj al strikte devigitaj kopirajtaj leĝoj, bonvolu legi niajn Kondiĉojn de Uzo, Politikon pri Kuketoj kaj Politikon pri Privateco antaŭ ol uzi ĉi tiun retejon.