Pumpun suojakomponenttien on todistettu suojaavan pumppuja hiekalta ja pidentävän ESP:n käyttöikää epätavanomaisissa kaivoissa. Tämä ratkaisu säätelee hiekan ja muiden kiintoaineiden takaisinvirtausta, mikä voi aiheuttaa ylikuormituksia ja seisokkeja. Mahdollistava teknologia eliminoi hiukkaskokojakauman epävarmuuteen liittyvät ongelmat.
Kun yhä useammat öljylähteet luottavat ESP:hen, sähköisten uppopumppujärjestelmien (ESP) käyttöiän pidentämisestä tulee yhä tärkeämpää. Keinotekoisten nostopumppujen käyttöikä ja suorituskyky ovat herkkiä tuotettujen nesteiden kiintoaineille. ESP:n käyttöikä ja suorituskyky vähenivät merkittävästi kiinteiden hiukkasten lisääntyessä. Lisäksi kiinteät aineet lisäävät ESP:n vaihtamiseen tarvittavaa kaivon seisokkiaikaa ja työtaajuutta.
Keinotekoisten nostopumppujen läpi usein virtaavia kiinteitä hiukkasia ovat mm. muodostushiekka, hydraulinen murtoaine, sementti ja eroostuneet tai syöpyneet metallihiukkaset. Kiinteiden aineiden erottamiseen suunnitellut porausreikien tekniikat vaihtelevat matalatehoisista sykloneista tehokkaaseen 3D-ruostumattomaan teräslankaverkkoon. Pohjareikien pyörteitä on käytetty pääasiassa vuosikymmenien ajan suojelemaan osienpoistopumppuja. Epätavanomaisiin kaivoihin kohdistuu aina ajoittaista etanavirtausta, mikä johtaa siihen, että olemassa oleva porausreikien pyörreerotintekniikka toimii vain ajoittain.
ESP:iden suojaamiseksi on ehdotettu useita eri muunnelmia yhdistetyistä hiekanohjausseuloista ja porausreikien pyörteenpoistajasta. Kaikkien pumppujen suojauksessa ja tuotantosuorituskyvyssä on kuitenkin aukkoja, mikä johtuu kunkin kaivon tuottaman kiintoaineen kokojakauman ja tilavuuden epävarmuudesta. Epävarmuus lisää hiekanohjauskomponenttien pituutta, mikä vähentää syvyyttä, johon ESP voidaan asettaa negatiivisesti, ja rajoittaa ESP:n taloudellista vaikutusta. Eper-kiinnityssyvyydet ovat suositeltavia epätavanomaisissa kaivoissa.Hiomakoneiden ja urostulppaankkureiden käyttö pitkien, jäykkien hiekanohjauskokoonpanojen ripustamiseen kotelon osiin, joissa ESP:n MTBF-parannukset ovat rajoitettuja. Sisäputken korroosio on toinen tämän suunnittelun näkökohta, jota ei ole arvioitu riittävästi.
Vuoden 2005 artikkelin kirjoittajat esittelivät kokeellisia tuloksia sykloniputkeen perustuvasta sykloniputkeen pohjautuvasta hiekkaerottimesta (kuva 1), jotka riippuivat syklonin vaikutuksesta ja painovoimasta, osoittaakseen erotuksen tehokkuuden riippuvan öljyn viskositeetista, virtausnopeudesta ja hiukkaskoosta. Ne osoittavat, että erottimen tehokkuus riippuu suurelta osin hiukkasten hiukkasten koon pienentymisen loppunopeudesta, hiukkasten koon pienenemisestä. ja öljyn viskositeetin lisääminen, kuva 2. Tyypillisessä sykloniputken alareiän erottimessa erotustehokkuus laskee ~10 %:iin, kun hiukkaskoko putoaa ~100 µm:iin.Lisäksi virtausnopeuden kasvaessa pyörreerotin altistuu eroosiokulumiselle, mikä vaikuttaa rakenneosien käyttöikään.
Seuraava looginen vaihtoehto on käyttää 2D-hiekanohjausseulaa, jolla on määritetty raon leveys. Hiukkasten koko ja jakautuminen ovat tärkeitä näkökohtia valittaessa seuloja kiintoaineiden suodattamiseen tavanomaisessa tai epätavanomaisessa kaivotuotannossa, mutta ne voivat olla tuntemattomia. Kiintoaineet voivat tulla säiliöstä, mutta ne voivat vaihdella kantapäästä toiseen;vaihtoehtoisesti seula saattaa joutua suodattamaan hiekkaa hydraulisesta murtamisesta. Kummassakin tapauksessa kiintoaineiden keräämisen, analysoinnin ja testauksen kustannukset voivat olla kohtuuttomat.
Jos 2D-letkun seulaa ei ole konfiguroitu oikein, tulokset voivat vaarantaa kaivon taloudellisuuden. Liian pienet hiekkaseulan aukot voivat aiheuttaa ennenaikaisen tukkeutumisen, seisokkeja ja korjaavien töiden tarpeen. Jos ne ovat liian suuria, ne päästävät kiintoaineita vapaasti tuotantoprosessiin, mikä voi syövyttää öljyputkia, vaurioittaa keinotekoisia täyttöpinnan erottimia. Tilanne vaatii yksinkertaisen, kustannustehokkaan ratkaisun, joka voi pidentää pumpun käyttöikää ja kattaa laajan hiekkakokojakauman.
Tämän tarpeen täyttämiseksi suoritettiin tutkimus venttiilikokoonpanojen käytöstä ruostumattoman teräslankaverkon kanssa, joka ei ole herkkä tuloksena olevalle kiintoainejakaumaksi. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ruostumattomasta teräksestä valmistettu metalliverkko, jolla on vaihteleva huokoskoko ja 3D-rakenne, voi tehokkaasti hallita erikokoisia kiinteitä aineita tietämättä tuloksena olevien kiinteiden aineiden tehokasta hiukkaskokojakaumaa. ylimääräistä toissijaista suodatusta varten.
Seulan pohjaan asennettu venttiilikokoonpano mahdollistaa tuotannon jatkamisen, kunnes ESP vedetään ulos. Se estää ESP:tä noutamasta välittömästi sen jälkeen, kun seula on silloitettu. Tuloksena oleva tulohiekkaohjausseula ja venttiilikokoonpano suojaa ESP:itä, sauvan nostopumppuja ja kaasunnoston lopputuloksia kiinteiltä aineilta tuotannon aikana puhdistamalla nestevirtausta ja tarjoaa kustannustehokkaan ratkaisun pumpun käyttöiän pidentämiseen ilman eri tilanteita.
Ensimmäisen sukupolven pumpun suojaussuunnittelu. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja villaseuloja käyttävä pumpun suojakokoonpano otettiin käyttöön höyryavusteisessa painovoimanpoistokaivossa Länsi-Kanadassa ESP:n suojaamiseksi kiinteiltä aineilta tuotannon aikana. Seulat suodattavat haitalliset kiinteät aineet tuotantonesteestä, kun se tulee tuotantoketjuun. Tuotantosarjan sisällä nesteet virtaavat ESP:n tuloaukkoon, jossa ne pumpataan ESP:n ja seulan välistä tuotantoaluetta pitkin pintaan. ylempi kaivon kaivo.
Tuotantoajan kuluessa sihdin ja kotelon välinen rengastila pyrkii muodostamaan sillan hiekan kanssa, mikä lisää virtausvastusta. Lopulta rengas silloittaa kokonaan, pysäyttää virtauksen ja luo paine-eron porausreiän ja tuotantojonon välille, kuten kuvassa 3. Tässä vaiheessa neste ei voi enää virrata ESP:hen ja täydennysnauhaa on vedettävä.Riippuen useista kiinteiden aineiden tuotantoon liittyvistä muuttujista, kesto, joka tarvitaan pysäyttämään virtaus kiintoainesillan läpi näytöllä, voi olla lyhyempi kuin kesto, joka sallisi ESP:n pumpata kiintoainekuormitetun nesteen keskimääräisen ajan vaurioiden välillä maahan, joten komponenttien toinen sukupolvi kehitettiin.
Toisen sukupolven pumpun suojakokoonpano. PumpGuard* tuloaukon hiekanohjausseula ja venttiilikokoonpanojärjestelmä on ripustettu REDA*-pumpun alle kuvassa 4, esimerkki epätavanomaisesta ESP:n valmistumisesta. Kun kaivo alkaa tuottaa, seula suodattaa tuotannossa olevat kiinteät aineet, mutta alkaa hitaasti muodostaa siltaa hiekan kanssa ja luoda paine-eron. Kun tämä venttiilin paine-ero saavuttaa venttiilin paine-eron. Tämä virtaus tasoittaa paine-eron ruudun poikki, löysentäen ruudun ulkopuolella olevien hiekkasäkkien pitoa. Hiekka voi murtautua vapaasti renkaasta, mikä vähentää virtausvastusta sihdin läpi ja mahdollistaa virtauksen jatkumisen. Kun paine-ero laskee, venttiili palaa kiinni-asentoonsa ja normaalit virtausolosuhteet jatkuvat, kunnes ESP on korostettava. Tämä artikkeli osoittaa, että järjestelmä pystyy pidentämään merkittävästi pumpun käyttöikää verrattuna pelkkään seulonnan suorittamiseen.
Äskettäiseen asennukseen otettiin käyttöön kustannuslähtöinen ratkaisu ruostumattoman teräslankaverkon ja ESP:n välisen alueen eristämiseen. Seulaosan yläpuolelle on asennettu alaspäin suunnattu kuppipakkauslaite. Kupinpakkauslaitteen yläpuolelle on lisätty keskiputken rei'itykset, jotka tarjoavat virtausreitin sihdin sisäpuolelta tiivistimen yläpuolella olevaan rengasmaiseen tilaan, jossa ESP-neste pääsee sisään.
Tähän ratkaisuun valittu ruostumattomasta teräksestä valmistettu metalliverkkosuodatin tarjoaa useita etuja rakopohjaisiin 2D-verkkotyyppeihin verrattuna. 2D-suodattimet perustuvat ensisijaisesti hiukkasiin, jotka ulottuvat suodattimen rakoihin tai rakoihin hiekkasäkkien rakentamiseen ja hiekan hallintaan. Koska seulalle voidaan kuitenkin valita vain yksi rakoarvo, seulasta tulee erittäin herkkä tuotetun nesteen hiukkaskokojakauman suhteen.
Sitä vastoin ruostumattomasta teräksestä valmistettujen metalliverkkosuodattimien paksu verkkopohja tarjoaa korkean huokoisuuden (92 %) ja suuren avoimen virtausalueen (40 %) valmistetulle porausnesteelle. Suodatin on rakennettu puristamalla ruostumattomasta teräksestä valmistettu fleeceverkko ja käärimällä se suoraan rei'itetyn keskiputken ympärille, sitten kapseloi se jokaisen rei'itettyyn suojakannen sisälle, joka on rei'itetty suojakansi, joka on jakelun keskellä. Tasainen kulmasuuntaus (vaihtelee 15 µm - 600 µm) mahdollistaa vaarattoman hienoaineksen virrata 3D-virtausreittiä pitkin keskiputkea kohti sen jälkeen, kun suurempia ja haitallisia hiukkasia on jäänyt loukkuun tämän seulan näytteillä. Tämän seulan näytteiden hiekanpidätystesti osoitti, että suodatin säilyttää korkean läpäisevyyden, koska nesteen muodostuminen kaikki hiukkaskoon jakautuvat suodattimet voivat käsitellä seulan läpi. Tämän ruostumattomasta teräksestä valmistetun villaseulan on kehittänyt suuri toimija 1980-luvulla erityisesti höyrystimuloiduissa säiliöissä suoritettaviin itsenäisiin seuloihin, ja sillä on laaja kokemus onnistuneista asennuksista.
Venttiilikokoonpano koostuu jousikuormitteisesta venttiilistä, joka mahdollistaa yksisuuntaisen virtauksen putkisarjaan tuotantoalueelta. Säätämällä kierrejousen esijännitystä ennen asennusta, venttiili voidaan räätälöidä saavuttamaan haluttu halkeilupaine sovellukselle. Tyypillisesti venttiili ajetaan ruostumattomasta teräksestä valmistetun metalliverkon alle, jotta saadaan toissijainen virtausreitti säiliön ja ESP-sarjan välillä, joissa on useita teräsventtiiliä, joissakin tapauksissa ESP-sarjan venttiilit toimivat. pienempi halkeilupaine kuin alimmassa venttiilissä.
Ajan myötä muodostumahiukkaset täyttävät rengasmaisen alueen pumpun suojakokoonpanon suojuksen ulkopinnan ja tuotantokotelon seinämän välillä. Kun onkalo täyttyy hiekalla ja hiukkaset tiivistyvät, painehäviö hiekkasäkin yli kasvaa. Kun tämä painehäviö saavuttaa esiasetetun arvon, kartioventtiili avautuu ja päästää virtauksen suoraan hiekan läpi virtausta pitkin poistoputken läpivientivaiheen läpivientiputken läpi. seulasuodatin. Pienentyneen paine-eron vuoksi virtaus jatkuu sihdin läpi ja imuventtiili sulkeutuu. Siksi pumppu näkee virtauksen suoraan venttiilistä vain lyhyen ajan. Tämä pidentää pumpun käyttöikää, koska suurin osa virtauksesta on hiekkasihdin läpi suodatettua nestettä.
Pumpun suojausjärjestelmää ajettiin pakkareilla kolmessa eri kaivossa Delawaren altaalla Yhdysvalloissa. Päätavoitteena on vähentää ESP:n käynnistysten ja pysäytysten määrää hiekan aiheuttamien ylikuormituksen vuoksi ja lisätä ESP:n saatavuutta tuotannon parantamiseksi. Pumpun suojajärjestelmä on ripustettu ESP-sarjan alapäästä. Öljykaivon tulokset osoittavat vakaan pumpun suorituskyvyn, alentunutta tärinää ja pumppujen virransäästöä. aika lyheni 75 % ja pumpun käyttöikä piteni yli 22 %.
Kaivo. ESP-järjestelmä asennettiin uuteen poraus- ja murtokaivoon Martinin piirikunnassa, Texasissa. Kaivon pystysuora osa on noin 9 000 jalkaa ja vaakasuora osuus ulottuu 12 000 jalkaan mitattuna syvyydessä (MD). Kahdessa ensimmäisessä valmistumisessa asennettiin porausreiän pyörrehiekkaerotinjärjestelmä, jossa on kuusi vuorausliitäntää. Hiekanerottimen tyyppi, ESP:n toimintaparametrien (virran voimakkuus ja tärinä) epävakaa käyttäytyminen havaittiin. Vedetyn ESP-yksikön purkamisanalyysi paljasti, että pyörrekaasunerottimen kokoonpano oli tukkeutunut vieraalla aineella, jonka määritettiin olevan hiekkaa, koska se on ei-magneettinen eikä reagoi kemiallisesti hapon kanssa.
Kolmannessa ESP-asennuksessa ruostumaton teräsverkko korvasi hiekkaerottimen ESP-hiekan hallinnassa. Uuden pumpun suojausjärjestelmän asennuksen jälkeen ESP osoitti vakaampaa toimintaa, mikä pienensi moottorin virran vaihteluväliä ~19 A:sta asennuksessa #2 ~ 6,3 A:een asennuksessa #3. Tärinä on vakaampi verrattuna edelliseen flunssan pudotukseen, ja myös trendi on laskenut 7 %. asennuksen ja lisäsi 100 psi:n painehäviön. ESP:n ylikuormituskatkokset vähenevät 100 % ja ESP toimii alhaisella tärinällä.
Kaivo B. Yhdessä kaivossa lähellä Eunicea, New Mexico, toiseen epätavalliseen kaivoon oli asennettu ESP, mutta ei pumpun suojausta.Ensimmäisen käynnistyksen jälkeen ESP alkoi käyttäytyä epäsäännöllisesti. Virran ja paineen vaihtelut liittyvät tärinäpiikeihin. Kun näitä olosuhteita oli ylläpidetty 137 päivää, ESP epäonnistui ja toiseen järjestelmään asennettiin uusi pumppu. Suojaus asennettiin uudelleen. med-tuotannossa ESP toimi normaalisti, vakaalla ampeerilla ja vähemmän tärinää.Julkaisuhetkellä ESP:n toinen ajo oli saavuttanut yli 300 käyttöpäivän, mikä on merkittävä parannus edelliseen asennukseen.
Kaivo C. Järjestelmän kolmas paikan päällä tapahtuva asennus tehtiin Mentonessa, Texasissa, öljy- ja kaasualan erikoisyrityksen toimesta, joka koki katkoksia ja ESP-vikoja hiekan tuotannon vuoksi ja halusi parantaa pumpun käyttöaikaa. Käyttäjät käyttävät tyypillisesti kaivohiekanerottimia vuorauksella jokaisessa ESP-kaivossa. Kuitenkin, kun vuoraus täyttyy hiekalla, erotin päästää hiekan virtaamaan pumppuun, syövyttämään osan ja pumppua. Kun uutta järjestelmää on käytetty pumpunsuojalla, ESP:llä on 22 % pidempi käyttöikä, vakaampi painehäviö ja parempi ESP:hen liittyvä käyttöaika.
Hiekkaan ja kiintoaineisiin liittyvien seisokkien määrä käytön aikana väheni 75 % ensimmäisen asennuksen kahdeksasta ylikuormitustapahtumasta kahteen toisessa asennuksessa, ja onnistuneiden uudelleenkäynnistysten määrä ylikuormitusseisokkien jälkeen kasvoi 30 % ensimmäisen asennuksen 8:sta.Toisioasennuksessa suoritettiin yhteensä 12 tapahtumaa, yhteensä 8 tapahtumaa, mikä vähensi laitteiden sähköistä rasitusta ja pidensi ESP:n käyttöikää.
Kuvassa 5 näkyy äkillinen nousu imupaineen allekirjoituksessa (sininen), kun ruostumaton teräsverkko on tukossa ja venttiilikokoonpano avataan. Tämä painetunniste voi edelleen parantaa tuotannon tehokkuutta ennustamalla hiekkaan liittyviä ESP-vikoja, joten voidaan suunnitella vaihtotoimenpiteitä työkoneilla.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, "Experimental analysis of swirl tube as downhole desander device", SPE Paper 94673-MS, esitelty SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference -konferenssissa, Rio de Janeiro, Brasilia, 20. kesäkuuta – 23. helmikuuta 2005.-1/07.6.
Tämä artikkeli sisältää elementtejä SPE-paperista 207926-MS, joka esiteltiin Abu Dhabin kansainvälisessä öljynäyttelyssä ja konferenssissa Abu Dhabissa, Arabiemiirikunnissa, 15.–18.11.2021.
Kaikki materiaalit ovat tiukasti valvottujen tekijänoikeuslakien alaisia. Lue käyttöehdot, evästekäytäntö ja tietosuojakäytäntömme ennen tämän sivuston käyttöä.