Konpozan pwoteksyon ponp yo pwouve yo pwoteje ponp yo kont sab epi pwolonje lavi operasyonèl ESP yo nan pi ki pa konvansyonèl yo. Solisyon sa a kontwole refli sab fraktirasyon an ak lòt solid ki ka lakòz surcharge ak pann. Teknoloji sa a elimine pwoblèm ki asosye ak ensètitid distribisyon gwosè patikil yo.
Kòm de pli zan pli pi petwòl konte sou ESP yo, pwolonje lavi sistèm ponpe elektrik submersible (ESP) yo vin pi enpòtan. Dire lavi fonksyònman ak pèfòmans ponp leve atifisyèl yo sansib a solid nan likid ki pwodui yo. Dire lavi fonksyònman ak pèfòmans ESP a diminye anpil ak ogmantasyon patikil solid yo. Anplis de sa, solid yo ogmante tan pann pi a ak frekans reparasyon ki nesesè pou ranplase ESP a.
Patikil solid ki souvan koule nan ponp leve atifisyèl yo enkli sab fòmasyon, propagent frakti idwolik, siman, ak patikil metal erode oswa korode. Teknoloji anba tè ki fèt pou separe solid yo varye ant siklòn ki pa efikas rive nan may fil asye pur 3D ki efikas anpil. Desablaj toubiyon anba tè yo te itilize nan pi konvansyonèl yo pandan plizyè dizèn ane, epi yo prensipalman itilize pou pwoteje ponp yo kont gwo patikil pandan pwodiksyon an. Sepandan, pi nonkonvansyonèl yo sijè a koule bal tanzantan, sa ki lakòz teknoloji séparateur toubiyon anba tè ki egziste deja a sèlman fonksyone tanzantan.
Yo te pwopoze plizyè varyant diferan de ekran kontwòl sab konbine ak desablaj vortex nan twou pou pwoteje ESP yo. Sepandan, gen twou vid ki genyen nan pwoteksyon ak pèfòmans pwodiksyon tout ponp yo akòz ensètitid nan distribisyon gwosè ak volim solid ki pwodui pa chak pi. Ensètitid ogmante longè konpozan kontwòl sab yo, kidonk diminye pwofondè kote yo ka mete ESP la, limite potansyèl bès rezèvwa ESP la, epi gen yon enpak negatif sou ekonomi pi a. Yo pi pito pwofondè enstalasyon ki pi fon nan pi ki pa konvansyonèl yo. Sepandan, itilizasyon desablaj ak lank labou ak ploge gason pou sispann asanblaj kontwòl sab ki long ak rijid nan seksyon bwat ki gen gwo severite dogleg limite amelyorasyon MTBF ESP yo. Korozyon tib enteryè a se yon lòt aspè nan konsepsyon sa a ki poko byen evalye.
Otè yon atik an 2005 yo te prezante rezilta eksperimantal yon séparateur sab nan twou ki baze sou yon tib siklòn (Figi 1), ki te depann de aksyon siklòn ak gravite, pou montre ke efikasite separasyon an depann de viskozite lwil la, to koule a, ak gwosè patikil yo. Yo montre ke efikasite séparateur a depann anpil de vitès tèminal patikil yo. Efikasite separasyon an diminye lè to koule a diminye, gwosè patikil solid yo diminye, epi viskozite lwil la ogmante, Figi 2. Pou yon séparateur tipik nan twou ak tib siklòn, efikasite separasyon an desann a ~10% lè gwosè patikil la desann a ~100 µm. Anplis de sa, lè to koule a ogmante, séparateur vortex la sibi ewozyon, ki afekte lavi konpozan estriktirèl yo.
Pwochen altènatif lojik la se sèvi ak yon ekran kontwòl sab 2D ak yon lajè fant defini. Gwosè ak distribisyon patikil yo se konsiderasyon enpòtan lè w ap chwazi ekran pou filtre solid nan pwodiksyon pi konvansyonèl oswa nonkonvansyonèl, men yo ka enkoni. Solid yo ka soti nan rezèvwa a, men yo ka varye de yon talon a yon lòt; altènativman, ekran an ka bezwen filtre sab ki soti nan frakti idwolik. Nan nenpòt ka, pri koleksyon solid, analiz ak tès yo ka twò wo.
Si ekran tib 2D a pa byen konfigire, rezilta yo ka konpwomèt ekonomi pi a. Ouvèti ekran sab ki twò piti ka lakòz bouche twò bonè, are epi nesesite pou reparasyon. Si yo twò gwo, yo pèmèt solid yo antre lib nan pwosesis pwodiksyon an, sa ki ka korode tiyo lwil yo, domaje ponp leve atifisyèl yo, rense bouchon sifas yo epi ranpli separateur sifas yo, sa ki mande sablaj ak jete yo. Sitiyasyon sa a mande yon solisyon senp epi pri-efikas ki ka pwolonje lavi ponp lan epi kouvri yon laj distribisyon gwosè sab.
Pou satisfè bezwen sa a, yo te fè yon etid sou itilizasyon asanblaj valv an konbinezon ak may fil asye pur, ki pa sansib a distribisyon solid ki kapab lakòz. Etid yo montre ke may fil asye pur ak gwosè pò varyab ak estrikti 3D ka kontwole solid divès gwosè efektivman san yo pa konnen distribisyon gwosè patikil solid ki kapab lakòz yo. May fil asye pur 3D a ka kontwole grenn sab tout gwosè efektivman, san yo pa bezwen filtraj segondè siplemantè.
Yon asanblaj valv monte anba ekran an pèmèt pwodiksyon an kontinye jiskaske yo rale ESP a soti. Li anpeche yo retire ESP a imedyatman apre yo fin ponse ekran an. Ekran kontwòl sab admisyon an ak asanblaj valv la pwoteje ESP yo, ponp leve tij yo, ak konplete leve gaz yo kont solid pandan pwodiksyon an lè li netwaye koule likid la epi li bay yon solisyon pri-efikas pou pwolonje lavi ponp lan san yo pa bezwen adapte karakteristik rezèvwa a pou diferan sitiyasyon.
Premye jenerasyon konsepsyon pwoteksyon ponp. Yo te deplwaye yon asanblaj pwoteksyon ponp ki itilize ekran lenn asye pur nan yon pi drenaj gravite ak asistans vapè nan lwès Kanada pou pwoteje ESP a kont solid pandan pwodiksyon. Ekran yo filtre solid danjere nan likid pwodiksyon an pandan l ap antre nan fisèl pwodiksyon an. Nan fisèl pwodiksyon an, likid yo koule nan antre ESP a, kote yo ponpe yo sou sifas la. Yo ka mete pake ant ekran an ak ESP a pou bay izolasyon zonal ant zòn pwodiksyon an ak pi anwo a.
Avèk letan pwodiksyon an, espas anilè ki genyen ant ekran an ak kò a gen tandans pou l kouvri ak sab, sa ki ogmante rezistans koule a. Evantyèlman, espas anilè a kouvri nèt, li sispann koule a, epi li kreye yon diferans presyon ant twou pi a ak fisèl pwodiksyon an, jan yo montre nan Figi 3. Nan pwen sa a, likid la pa ka koule ankò nan ESP a epi yo dwe rale fisèl konpleksyon an. Tou depan de yon kantite varyab ki gen rapò ak pwodiksyon solid yo, dire ki nesesè pou sispann koule a nan pon solid yo sou ekran an ka mwens pase dire ki ta pèmèt ESP a ponpe likid ki chaje ak solid yo nan tan mwayèn ant echèk yo nan tè a, kidonk yo te devlope dezyèm jenerasyon konpozan yo.
Dezyèm jenerasyon asanblaj pwoteksyon ponp lan. Sistèm ekran kontwòl sab ak asanblaj valv PumpGuard* la sispann anba ponp REDA* la nan Figi 4, yon egzanp yon konpleksyon ESP ki pa konvansyonèl. Yon fwa pi a ap pwodui, ekran an filtre solid yo nan pwodiksyon, men li pral kòmanse konekte dousman ak sab la epi kreye yon diferans presyon. Lè presyon diferans sa a rive nan presyon fann valv la, valv la ouvri, sa ki pèmèt likid la koule dirèkteman nan fisèl tib la nan ESP la. Koule sa a egalize diferans presyon an atravè ekran an, sa ki dekole priz sak sab yo sou deyò ekran an. Sab la lib pou soti nan bag la, sa ki diminye rezistans koule nan ekran an epi pèmèt koule a rekòmanse. Lè presyon diferans lan bese, valv la retounen nan pozisyon fèmen li epi kondisyon koule nòmal yo rekòmanse. Repete sik sa a jiskaske li nesesè pou rale ESP la soti nan twou a pou antretyen. Etid ka yo mete aksan sou nan atik sa a demontre ke sistèm nan kapab pwolonje lavi ponp lan anpil konpare ak konpleksyon tès depistaj la sèlman.
Pou enstalasyon resan an, yo te entwodui yon solisyon ki baze sou pri pou izolasyon zòn ant may fil asye pur la ak ESP a. Yon pake tas ki fè fas anba monte anlè seksyon ekran an. Anlè pake tas la, gen lòt pèforasyon nan tib santral ki bay yon chemen koule pou likid ki pwodui a ka migre soti nan enteryè ekran an pou ale nan espas anilè ki anlè pake a, kote likid la ka antre nan antre ESP a.
Filtè may asye pur ki chwazi pou solisyon sa a ofri plizyè avantaj parapò ak kalite may 2D ki baze sou espas. Filtè 2D yo konte prensipalman sou patikil ki travèse espas oswa fant filtè yo pou konstwi sak sab epi bay kontwòl sab. Sepandan, piske se yon sèl valè espas ki ka chwazi pou ekran an, ekran an vin trè sansib a distribisyon gwosè patikil likid ki pwodui a.
Okontrè, kabann may epè filtè may asye pur yo bay yon gwo porosit (92%) ak yon gwo sifas koule ouvè (40%) pou likid pi ki pwodui a. Filtè a konstwi lè yo konprese yon may asye pur epi vlope l dirèkteman otou yon tib santral ki pèfore, answit yo ankapsule l nan yon kouvèti pwoteksyon ki pèfore ki soude nan tib santral la nan chak bout. Distribisyon porosit yo nan kabann may la, oryantasyon angilè ki pa inifòm (ki soti nan 15 µm a 600 µm) pèmèt amann ki pa danjere yo koule sou yon chemen koule 3D nan direksyon tib santral la apre patikil ki pi gwo ak danjere yo bloke nan may la. Tès retansyon sab sou echantiyon tamis sa a demontre ke filtè a kenbe yon gwo pèmeyabilite paske likid la pwodui nan tamis la. An efè, filtè "gwosè" sèl sa a ka jere tout distribisyon gwosè patikil likid pwodui yo rankontre. Ekran lenn asye pur sa a te devlope pa yon gwo operatè nan ane 1980 yo espesyalman pou konplete ekran endepandan nan rezèvwa ki stimule pa vapè epi li gen yon dosye anpil nan enstalasyon siksè.
Asanblaj valv la konsiste de yon valv ki chaje ak yon resò ki pèmèt yon sèl direksyon koule nan fisèl tib la soti nan zòn pwodiksyon an. Lè w ajiste prechaj resò espiral la anvan enstalasyon an, ou ka pèsonalize valv la pou reyalize presyon fann ki nesesè pou aplikasyon an. Tipikman, yo pase yon valv anba may fil asye pur la pou bay yon chemen koule segondè ant rezèvwa a ak ESP la. Nan kèk ka, plizyè valv ak may asye pur yo fonksyone an seri, ak valv mitan an ki gen yon presyon fann ki pi ba pase valv ki pi ba a.
Avèk letan, patikil fòmasyon yo ranpli zòn anilè ki genyen ant sifas ekstèn ekran asanblaj pwotektè ponp lan ak miray bwat pwodiksyon an. Pandan kavite a ap ranpli ak sab epi patikil yo ap konsolide, gout presyon an atravè sak sab la ogmante. Lè gout presyon sa a rive nan yon valè predefini, valv konik la ouvri epi pèmèt koule a dirèkteman nan antre ponp lan. Nan etap sa a, koule ki pase nan tiyo a kapab kraze sab ki te konsolide anvan an sou deyò filtè ekran an. Akòz diferans presyon ki redwi a, koule a ap rekòmanse nan ekran an epi valv admisyon an ap fèmen. Se poutèt sa, ponp lan ka sèlman wè koule a dirèkteman nan valv la pou yon ti peryòd tan. Sa a pwolonje lavi ponp lan, paske pifò nan koule a se likid ki filtre nan ekran sab la.
Sistèm pwoteksyon ponp lan te opere ak packers nan twa pi diferan nan basen Delaware nan Etazini. Objektif prensipal la se diminye kantite demaraj ak arè ESP akòz surcharge ki gen rapò ak sab epi ogmante disponiblite ESP pou amelyore pwodiksyon. Sistèm pwoteksyon ponp lan sispann nan bout ki pi ba nan fisèl ESP la. Rezilta pi lwil oliv la montre pèfòmans ponp ki estab, vibrasyon ak entansite kouran redwi, ak teknoloji pwoteksyon ponp. Apre enstalasyon nouvo sistèm nan, tan pann ki gen rapò ak sab ak solid te redwi pa 75% epi lavi ponp lan te ogmante pa plis pase 22%.
Yon pi. Yo te enstale yon sistèm ESP nan yon nouvo pi perçage ak fraktirasyon nan Konte Martin, Texas. Pòsyon vètikal pi a mezire apeprè 9,000 pye epi pòsyon orizontal la pwolonje jiska 12,000 pye, pwofondè mezire (MD). Pou de premye konpleksyon yo, yo te enstale yon sistèm séparateur sab vortex anba twou ak sis koneksyon revètman kòm yon pati entegral nan konpleksyon ESP la. Pou de enstalasyon youn apre lòt lè l sèvi avèk menm kalite séparateur sab la, yo te obsève konpòtman enstab nan paramèt fonksyònman ESP yo (entansite kouran ak vibrasyon). Analiz demontaj inite ESP ki te rale a te revele ke asanblaj séparateur gaz vortex la te bouche ak matyè etranje, yo te detèmine ke se sab paske li pa mayetik epi li pa reyaji chimikman ak asid.
Nan twazyèm enstalasyon ESP a, may fil asye pur te ranplase séparateur sab la kòm yon mwayen pou kontwole sab ESP a. Apre enstalasyon nouvo sistèm pwoteksyon ponp lan, ESP a te montre yon konpòtman ki pi estab, li te diminye varyasyon kouran motè a soti nan ~19 A pou enstalasyon #2 a ~6.3 A pou enstalasyon #3. Vibrasyon an pi estab epi tandans lan redwi pa 75%. Gout presyon an te estab tou, li te varye anpil ti kras konpare ak enstalasyon anvan an epi li te genyen yon gout presyon 100 psi anplis. Aretman surcharge ESP yo redwi pa 100% epi ESP a fonksyone ak yon vibrasyon ki ba.
Pi B. Nan yon pi toupre Eunice, Nouvo Meksik, yon lòt pi ki pa konvansyonèl te gen yon ESP enstale men pa t gen pwoteksyon ponp. Apre premye gout demaraj la, ESP a te kòmanse montre yon konpòtman iregilye. Fluktuasyon nan kouran ak presyon yo asosye avèk pik vibrasyon. Apre yo fin kenbe kondisyon sa yo pandan 137 jou, ESP a te kraze epi yo te enstale yon ranplasman. Dezyèm enstalasyon an gen ladan yon nouvo sistèm pwoteksyon ponp ak menm konfigirasyon ESP a. Apre pi a te rekòmanse pwodiksyon, ESP a t ap fonksyone nòmalman, ak anperaj ki estab ak mwens vibrasyon. Nan moman piblikasyon an, dezyèm seri ESP a te rive nan plis pase 300 jou operasyon, yon amelyorasyon siyifikatif parapò ak enstalasyon anvan an.
Pi C. Twazyèm enstalasyon sistèm nan sou plas te fèt nan Mentone, Texas, pa yon konpayi espesyalize nan lwil oliv ak gaz ki te fè eksperyans pann ak echèk ESP akòz pwodiksyon sab epi ki te vle amelyore tan fonksyònman ponp lan. Operatè yo tipikman itilize separatè sab nan twou ak revètman nan chak pi ESP. Sepandan, yon fwa revètman an ranpli ak sab, separatè a ap pèmèt sab la koule nan seksyon ponp lan, sa ki korode etap ponp lan, kousinen yo ak arbr a, sa ki lakòz yon pèt leve. Apre yo fin itilize nouvo sistèm nan ak pwotektè ponp lan, ESP a gen yon lavi fonksyònman 22% pi long ak yon gout presyon ki pi estab ak yon pi bon tan fonksyònman ki gen rapò ak ESP.
Kantite are ki gen rapò ak sab ak solid pandan operasyon an diminye de 75%, soti nan 8 evènman surcharge nan premye enstalasyon an rive nan de nan dezyèm enstalasyon an, epi kantite redémarrage ki reyisi apre are akòz surcharge ogmante de 30%, soti nan 8 nan premye enstalasyon an. Yon total de 12 evènman, pou yon total de 8 evènman, te fèt nan enstalasyon segondè a, sa ki diminye estrès elektrik sou ekipman an epi ogmante lavi operasyonèl ESP la.
Figi 5 la montre ogmantasyon sibit nan siyati presyon admisyon an (ble) lè may asye pur la bloke epi asanblaj valv la louvri. Siyati presyon sa a ka amelyore efikasite pwodiksyon an plis toujou lè li predi echèk ESP ki gen rapò ak sab, pou yo ka planifye operasyon ranplasman ak ekipman repare.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Analiz eksperimantal tib toubiyon kòm aparèy desander nan twou,” SPE Paper 94673-MS, prezante nan Konferans SPE Amerik Latin nan ak Karayib la sou Jeni Petwòl, Rio de Janeiro, Brezil, 20 jen – 23 fevriye 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Atik sa a gen ladan l eleman ki soti nan papye SPE 207926-MS la, prezante nan Ekspozisyon ak Konferans Entènasyonal Petwòl Abu Dhabi nan Abu Dhabi, UAE, 15-18 Novanm 2021.
Tout materyèl yo sijè a lwa sou dwa otè ki aplike estrikteman, tanpri li Tèm ak Kondisyon nou yo, Règleman sou Bonbon ak Règleman sou Konfidansyalite anvan ou itilize sit sa a.