Ponpak babesteko osagaiek ponpak hareatik babesten dituztela eta ESPen funtzionamendu-bizitza luzatzen dutela frogatu da putzu ez-konbentzionaletan. Soluzio honek frak-harea eta gainkarga eta geldialdi eragin ditzaketen beste solido batzuen atzeranzko fluxua kontrolatzen du. Teknologia ahalbidetzaileak partikula-tamainaren banaketaren ziurgabetasunarekin lotutako arazoak ezabatzen ditu.
Gero eta petrolio-putzu gehiagok ESP-en menpe daudenez, gero eta garrantzitsuagoa da urpeko ponpaketa elektrikoen (ESP) sistemen bizitza luzatzea. Jasotze artifizialeko ponpen funtzionamendu-bizitza eta errendimendua sentikorrak dira ekoitzitako fluidoetan dauden solidoekiko. ESP-ren funtzionamendu-bizitza eta errendimendua nabarmen gutxitu ziren partikula solidoen igoerarekin. Gainera, solidoek putzuaren geldialdi-denbora eta ESP ordezkatzeko behar den lan-maiztasuna handitzen dituzte.
Maiz ponpa artifizialetan zehar isurtzen diren partikula solidoen artean, formazio-harea, haustura hidraulikoko euskarriak, zementua eta higatutako edo korroditutako metal partikulak daude. Solidoak bereizteko diseinatutako zulo-beheko teknologiak eraginkortasun txikiko zikloietatik hasi eta eraginkortasun handiko 3D altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sareetaraino doaz. Zulo-beheko zurrunbilo-desharetzaileak hamarkadetan erabili izan dira putzu konbentzionaletan, eta batez ere ponpak partikula handietatik babesteko erabiltzen dira ekoizpenean zehar. Hala ere, putzu ez-konbentzionalak tarteka dagoen barra-fluxuaren menpe daude, eta horren ondorioz, dauden zulo-beheko zurrunbilo-bereizle teknologiak tarteka bakarrik funtzionatzen du.
ESPak babesteko, harea-kontrolerako pantaila konbinatuen eta zulo-beheko zurrunbilo-harea-deskagulatzaileen hainbat aldaera proposatu dira. Hala ere, ponpa guztien babesean eta ekoizpen-errendimenduan hutsuneak daude, putzu bakoitzak sortutako solidoen tamaina-banaketaren eta bolumenaren ziurgabetasunagatik. Ziurgabetasunak harea-kontrolerako osagaien luzera handitzen du, eta horrela ESPa ezar daitekeen sakonera murrizten du, ESParen urtegiaren beherakada-potentziala mugatuz eta putzuaren ekonomian eragin negatiboa izanik. Ezarpen-sakonera sakonagoak nahiago dira putzu ez-konbentzionaletan. Hala ere, harea-deskagulatzaileak eta tapoi ar-lokatz-aingurak erabiltzeak harea-kontrolerako multzo zurrun eta luzeak esekitzeko, dogleg larritasun handiko karkasa-sekzioetan, ESParen MTBF hobekuntzak mugatu ditu. Barne-hodiaren korrosioa diseinu honen beste alderdi bat da, behar bezala ebaluatu ez dena.
2005eko artikulu baten egileek zikloi-hodi batean oinarritutako harea-bereizgailu baten emaitza esperimentalak aurkeztu zituzten (1. irudia), zikloiaren ekintzaren eta grabitatearen araberakoa zena, bereizketa-eraginkortasuna olioaren biskositatearen, emari-abiaduraren eta partikula-tamainaren araberakoa dela erakusteko. Erakusten dute bereizgailuaren eraginkortasuna partikulen abiadura terminalaren araberakoa dela neurri handi batean. Bereizketa-eraginkortasuna gutxitzen da emari-abiadura gutxitu ahala, partikula solidoen tamaina gutxitu ahala eta olioaren biskositatea handitu ahala, 2. irudia. Zikloi-hodi tipiko baten barneko zulo-bereizgailuarentzat, bereizketa-eraginkortasuna ~% 10era jaisten da partikula-tamaina ~100 µm-ra jaisten den heinean. Gainera, emari-abiadura handitzen den heinean, zurrunbilo-bereizgailua higadura-higaduraren menpe dago, eta horrek egitura-osagaien bizitzan eragina du.
Hurrengo alternatiba logikoa 2D harea-kontrolerako bahe bat erabiltzea da, zirrikitu-zabalera definitua duena. Partikula-tamaina eta banaketa kontuan hartu beharreko gauza garrantzitsuak dira putzu konbentzionalen edo ez-konbentzionalen ekoizpenean solidoak iragazteko baheak hautatzerakoan, baina ezezagunak izan daitezke. Solidoak urtegitik etor daitezke, baina orpo batetik bestera alda daitezke; bestela, baheak haustura hidraulikotik datorren harea iragazi behar izan dezake. Edozein kasutan, solidoak biltzearen, aztertzearen eta proben kostua debekatzailea izan daiteke.
2D hodi-bahea behar bezala konfiguratzen ez bada, emaitzek putzuaren ekonomia arriskuan jar dezakete. Harea-bahearen irekidura txikiegiek buxadura goiztiarra, geldialdiak eta konponketa-lanak behar izatea eragin dezakete. Handiegiak badira, solidoak ekoizpen-prozesuan libreki sartzen uzten dute, eta horrek petrolio-hodiak korrosioa eragin dezake, jasotze-ponpa artifizialak kaltetu, gainazaleko itotzeak garbitu eta gainazaleko bereizgailuak bete, hareaz garbitu eta botatzea eskatuz. Egoera honek ponparen bizitza luzatu eta harea-tamaina asko estali ditzakeen irtenbide sinple eta kostu-eraginkor bat eskatzen du.
Behar horri erantzuteko, balbula-multzoak altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sarearekin konbinatuta erabiltzeari buruzko ikerketa bat egin zen, eta sare hori ez da sentikorra sortzen den solidoen banaketarekiko. Ikerketek erakutsi dute poro-tamaina aldakorreko eta 3D egiturako altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sareak tamaina desberdinetako solidoak eraginkortasunez kontrola ditzakeela, sortzen den solidoen partikula-tamainaren banaketa jakin gabe. 3Dko altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sareak tamaina guztietako harea-aleak eraginkortasunez kontrola ditzake, bigarren mailako iragazketa gehigarririk behar izan gabe.
Bahearen behealdean muntatutako balbula-multzo batek ekoizpena jarraitzea ahalbidetzen du ESPa atera arte. Horrek ESPa zubiz estali ondoren berehala berreskuratzea eragozten du. Ondorioz sortutako sarrerako harea-kontrolerako pantaila eta balbula-multzoak ESPak, haga-jasotzeko ponpak eta gas-jasotzeko osaketak solidoetatik babesten ditu ekoizpenean zehar, fluido-fluxua garbituz, eta ponparen bizitza luzatzeko irtenbide eraginkorra eskaintzen du, urtegiaren ezaugarriak egoera desberdinetara egokitu beharrik gabe.
Lehen belaunaldiko ponpa-babesaren diseinua. Altzairu herdoilgaitzezko artilezko sareak erabiltzen dituen ponpa-babes muntaketa bat zabaldu zen Kanadako mendebaldeko lurrun bidezko grabitate-drainatze putzu batean, ESP ekoizpenean solidoetatik babesteko. Baheek ekoizpen-fluidotik solido kaltegarriak iragazten dituzte ekoizpen-katean sartzen denean. Ekoizpen-katean, fluidoak ESP sarrerara isurtzen dira, eta handik gainazalera ponpatzen dira. Ontziratzaileak bahearen eta ESPren artean jar daitezke ekoizpen-eremuaren eta goiko putzuaren arteko isolamendu zonala lortzeko.
Ekoizpen-denboran zehar, bahearen eta karkasaren arteko eraztun-espazioak hareaz estaltzeko joera du, eta horrek fluxuaren erresistentzia handitzen du. Azkenean, eraztunak erabat zubi egiten du, fluxua gelditzen du eta presio-diferentzial bat sortzen du putzuaren eta ekoizpen-katearen artean, 3. irudian ikusten den bezala. Puntu honetan, fluidoak ezin du ESPra isuri eta osatze-katea atera behar da. Solidoen ekoizpenarekin lotutako hainbat aldagairen arabera, baheko solidoen zubitik fluxua geldiarazteko behar den iraupena ESPri akatsen arteko batez besteko denboran solidoz betetako fluidoa lurrera ponpatzeko aukera emango liokeen iraupena baino txikiagoa izan daiteke, beraz, osagaien bigarren belaunaldia garatu zen.
Bigarren belaunaldiko ponpa babesteko muntaketa. PumpGuard* sarrerako harea kontrolerako pantaila eta balbula multzo sistema REDA* ponparen azpian dago zintzilik 4. irudian, ESP osatze ez-konbentzional baten adibidea. Putzua ekoizten hasten denean, pantailak ekoizpenean dauden solidoak iragazten ditu, baina poliki-poliki hareaz gainditzen hasiko da eta presio diferentzial bat sortuko du. Presio diferentzial honek balbularen ezarritako pitzadura-presiora iristen denean, balbula irekitzen da, fluidoa zuzenean hodi-katean ESPra isurtzea ahalbidetuz. Fluxu honek pantailaren zeharreko presio diferentziala berdintzen du, pantailaren kanpoaldean dauden hareazko poltsen heldulekua askatuz. Harea libreki ateratzen da eraztunetik, eta horrek pantailaren zeharreko fluxu-erresistentzia murrizten du eta fluxua berriro hastea ahalbidetzen du. Presio diferentziala jaisten den heinean, balbula bere itxiera-posiziora itzultzen da eta fluxu-baldintza normalak berreskuratzen dira. Errepikatu ziklo hau ESP zulotik ateratzea beharrezkoa izan arte mantentze-lanetarako. Artikulu honetan nabarmendutako kasu-azterketek erakusten dute sistemak ponparen bizitza nabarmen luzatu dezakeela bahetze-osaketa bakarrik egitearekin alderatuta.
Duela gutxiko instalaziorako, kostuetan oinarritutako irtenbide bat sartu zen altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sarearen eta ESPren arteko eremua isolatzeko. Beheranzko kopa-ontzi bat muntatzen da bahe-atalaren gainean. Kopa-ontziaren gainean, erdiko hodi-zulo gehigarriek fluxu-bidea eskaintzen dute ekoitzitako fluidoarentzat bahearen barnealdetik ontziratzailearen gaineko espazio eraztun-formakora migratzeko, eta handik fluidoa ESPren sarrerara sar daiteke.
Soluzio honetarako aukeratutako altzairu herdoilgaitzezko sare-iragazkiak hainbat abantaila eskaintzen ditu hutsuneetan oinarritutako 2D sare motekin alderatuta. 2D iragazkiek batez ere iragazkiaren hutsuneak edo zirrikituak zeharkatzen dituzten partikuletan oinarritzen dira harea-poltsak eraikitzeko eta harea-kontrola emateko. Hala ere, hutsune-balio bakarra hauta daitekeenez bahearentzat, bahea oso sentikorra bihurtzen da ekoitzitako fluidoaren partikula-tamainaren banaketarekiko.
Aldiz, altzairu herdoilgaitzezko sare-iragazkien sare-ohe lodiak porositate handia (% 92) eta fluxu-eremu ireki handia (% 40) eskaintzen die ekoitzitako putzu-fluidoari. Iragazkia altzairu herdoilgaitzezko artilezko sare bat konprimituz eta zuzenean erdiko hodi zulatu baten inguruan bilduz eraikitzen da, eta gero, erdiko hodiari mutur bakoitzean soldatuta dagoen babes-estalki zulatu batean kapsulatzen da. Sare-oheko poroen banaketak, angelu-orientazio ez-uniformeak (15 µm-tik 600 µm-ra bitartekoak), partikula handiagoak eta kaltegarriak sarean harrapatuta geratu ondoren, partikula fin kaltegabeak 3D fluxu-bide batean zehar erdiko hodirantz isurtzea ahalbidetzen du. Bahe honen laginetan egindako harea atxikitzeko probek erakutsi zuten iragazkiak iragazkortasun handia mantentzen duela, fluidoa bahearen bidez sortzen delako. Eraginkortasunez, "tamaina" bakarreko iragazki honek aurkitutako fluidoen partikula-tamaina banaketa guztiak kudea ditzake. Altzairu herdoilgaitzezko artilezko bahe hau operadore nagusi batek garatu zuen 1980ko hamarkadan, bereziki lurrun-estimulatutako urtegietan bahe-osaketa autonomoetarako, eta instalazio arrakastatsuen ibilbide zabala du.
Balbula multzoa malguki-balbula batez osatuta dago, eta horrek ekoizpen-eremutik hodi-katean fluxu unidirekzionala ahalbidetzen du. Instalatu aurretik malguki-aurrekarga doituz, balbula pertsonaliza daiteke aplikaziorako nahi den pitzadura-presioa lortzeko. Normalean, balbula bat altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sarearen azpian jartzen da, urtegiaren eta ESPren artean bigarren mailako fluxu-bide bat emateko. Kasu batzuetan, hainbat balbula eta altzairu herdoilgaitzezko sare seriean funtzionatzen dute, erdiko balbulak beheko balbulak baino pitzadura-presio txikiagoa izanik.
Denborarekin, eraketa-partikulak ponpa-babeslearen muntaketa-babesaren kanpoko gainazalaren eta ekoizpen-karkasaren hormaren arteko eraztun-eremua betetzen dute. Barrunbea harez betetzen den heinean eta partikulak finkatzen diren heinean, harea-zakuaren gaineko presio-jaitsiera handitzen da. Presio-jaitsiera hori aurrez ezarritako balio batera iristen denean, kono-balbula irekitzen da eta ponparen sarreratik zuzenean fluxua uzten du. Fase honetan, hodiaren bidezko fluxua aurretik finkatutako harea hautsi dezake bahe-iragazkiaren kanpoaldean zehar. Presio-diferentzial murriztua dela eta, fluxua berriro hasiko da bahetik eta sarrera-balbula itxiko da. Beraz, ponpak balbularen fluxua zuzenean denbora gutxian bakarrik ikus dezake. Horrek ponparen bizitza luzatzen du, fluxu gehiena harea-bahetik iragazitako fluidoa baita.
Ponpa babesteko sistema Delaware arroko (AEB) hiru putzu ezberdinetan packerrekin erabili zen. Helburu nagusia ESPren abiarazteko eta gelditzeko kopurua murriztea da, harearekin lotutako gainkargengatik, eta ESPren erabilgarritasuna handitzea, ekoizpena hobetzeko. Ponpa babesteko sistema ESP katearen beheko muturretik zintzilik dago. Petrolio-putzuaren emaitzek ponparen errendimendu egonkorra, bibrazio eta korronte-intentsitate murriztua eta ponpa babesteko teknologia erakusten dituzte. Sistema berria instalatu ondoren, harea eta solidoekin lotutako geldialdi-denbora % 75 murriztu zen eta ponparen bizitza % 22 baino gehiago handitu zen.
Putzu bat. ESP sistema bat instalatu zen Martin konderrian (Texas) zulatzeko eta hausturatzeko putzu berri batean. Putzuaren zati bertikala gutxi gorabehera 9.000 oinekoa da eta zati horizontala 12.000 oineko sakonera neurturaino (MD) iristen da. Lehenengo bi zuloetan, sei estaldura-konexio zituen zulo-beheko zurrunbilo-harea-bereizgailu sistema bat instalatu zen, ESPren zati gisa. Harea-bereizgailu mota bera erabiliz jarraian egindako bi instalaziotan, ESPren funtzionamendu-parametroen (korronte-intentsitatea eta bibrazioa) portaera ezegonkorra ikusi zen. Ateratako ESP unitatearen desmuntatze-analisiak agerian utzi zuen zurrunbilo-gasen bereizgailuaren muntaketa materia arrotz batekin beteta zegoela, eta hori harea zela zehaztu zen, ez-magnetikoa delako eta ez duelako azidoarekin kimikoki erreakzionatzen.
Hirugarren ESP instalazioan, altzairu herdoilgaitzezko alanbre-sareak ordezkatu zuen harea-bereizgailua ESP harea kontrolatzeko bitarteko gisa. Ponpa babesteko sistema berria instalatu ondoren, ESP-ak portaera egonkorragoa erakutsi zuen, motorraren korronte-gorabeheren tartea ~19 A-tik 2. instalaziorako ~6,3 A-ra murriztuz. Bibrazioa egonkorragoa da eta joera % 75 murriztu da. Presio-jaitsiera ere egonkorra izan zen, aurreko instalazioarekin alderatuta oso gutxi gorabehera gorabehera izanik eta 100 psi-ko presio-jaitsiera gehigarria lortu zuen. ESP-aren gainkarga-itzaltzeak % 100 murrizten dira eta ESP-ak bibrazio gutxirekin funtzionatzen du.
B putzua. Eunicetik (Mexiko Berria) gertu dagoen putzu batean, beste putzu ez-konbentzional batek ESP bat zuen instalatuta, baina ponpa-babesik ez. Hasierako abiarazte-jaitsieraren ondoren, ESP-ak portaera irregularra erakusten hasi zen. Korrontearen eta presioaren gorabeherak bibrazio-puntekin lotuta daude. Baldintza hauek 137 egunez mantendu ondoren, ESP-ak huts egin zuen eta ordezko bat instalatu zen. Bigarren instalazioak ponpa-babes sistema berri bat barne hartzen du, ESP konfigurazio berdinarekin. Putzuak ekoizpena berriro hasi ondoren, ESP normal funtzionatzen ari zen, anperaje egonkorrekin eta bibrazio gutxiagorekin. Argitaratzeko unean, ESP-aren bigarren exekuzioak 300 egun baino gehiagoko funtzionamendua lortu zuen, aurreko instalazioarekin alderatuta hobekuntza nabarmena.
C putzua. Sistemaren hirugarren instalazioa Mentonen (Texas) egin zen, petrolio eta gas espezialitateko enpresa batek egina. Enpresa horrek harea-ekoizpenaren ondorioz etenaldiak eta ESP matxurak izan zituen eta ponparen funtzionamendu-denbora hobetu nahi zuen. Operadoreek normalean zulo-beheko harea-bereizgailuak erabiltzen dituzte ESP putzu bakoitzean estaldura dutela. Hala ere, estaldura hareaz betetzen denean, bereizgailuak harea ponpa-ataletik isurtzen uzten du, ponpa-etapa, errodamenduak eta ardatza korrosio eginez, eta ondorioz jasotze-potentzia galtzea eraginez. Sistema berria ponpa-babeslearekin erabili ondoren, ESP-ak % 22 funtzionamendu-bizitza luzeagoa du, presio-jaitsiera egonkorragoarekin eta ESP-rekin lotutako funtzionamendu-denbora hobeagoarekin.
Funtzionamenduan zehar harea eta solidoekin lotutako geldialdien kopurua % 75 jaitsi zen, lehenengo instalazioan 8 gainkarga gertakaritik bigarren instalazioan bira, eta gainkarga itzali ondoren arrakastaz berrabiarazi zirenen kopurua % 30 handitu zen, lehenengo instalazioan 8 izan zirenetik. Guztira 12 gertaera egin ziren bigarren instalazioan, guztira 8 gertaera, ekipamenduaren tentsio elektrikoa murriztuz eta ESPren funtzionamendu-bizitza handituz.
5. irudiak sarrerako presioaren sinaduraren bat-bateko igoera erakusten du (urdina) altzairu herdoilgaitzezko sarea blokeatzen denean eta balbula multzoa irekitzen denean. Presio sinadura honek ekoizpenaren eraginkortasuna are gehiago hobetu dezake harearekin lotutako ESP matxurak aurreikusiz, beraz, ordezkapen eragiketak planifikatu daitezke workover plataformekin.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Zurrunbilo-hodiaren analisi esperimentala zulo-zuloan lixa-gabetzaile gisa”, SPE 94673-MS dokumentua, SPE Latinoamerikako eta Karibeko Petrolio Ingeniaritzako Konferentzian aurkeztua, Rio de Janeiro, Brasil, 2005eko ekainaren 20tik otsailaren 23ra. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Artikulu honek 2021eko azaroaren 15etik 18ra Abu Dhabin (UAE) egindako Abu Dhabi Nazioarteko Petrolio Erakusketa eta Konferentzian aurkeztutako SPE 207926-MS artikuluko elementuak ditu.
Material guztiak zorrotz betearazten diren copyright legeen menpe daude, mesedez, irakurri gure Baldintzak eta zehaztapenak, Cookien politika eta Pribatutasun politika gune hau erabili aurretik.