A szivattyúvédő komponensek bizonyítottan megvédik a szivattyúkat a homoktól, és meghosszabbítják az ESP-k élettartamát a nem hagyományos kutakban.Ez a megoldás szabályozza a töredezett homok és más szilárd anyagok visszaáramlását, amelyek túlterhelést és leállást okozhatnak. Az engedélyező technológia kiküszöböli a részecskeméret-eloszlás bizonytalanságával kapcsolatos problémákat.
Mivel egyre több olajkút támaszkodik ESP-re, az elektromos merülőszivattyús (ESP) rendszerek élettartamának meghosszabbítása egyre fontosabbá válik. A mesterséges emelőszivattyúk élettartama és teljesítménye érzékeny a termelt folyadékokban lévő szilárd anyagokra. Az ESP élettartama és teljesítménye jelentősen csökkent a szilárd részecskék számának növekedésével. Ezenkívül a szilárd anyagok megnövelik az ESP cseréjéhez szükséges kút leállási idejét és üzemi gyakoriságát.
A mesterséges emelőszivattyúkon gyakran átfolyó szilárd részecskék közé tartozik a formációs homok, a hidraulikus repesztő támasztóanyagok, a cement és az erodált vagy korrodált fémrészecskék. A szilárd anyagok leválasztására tervezett mélyedési technológiák az alacsony hatásfokú ciklonoktól a nagy hatékonyságú 3D-s rozsdamentes acél dróthálóig terjednek. A mélyedéses örvénytelenítő szivattyúkat elsősorban évtizedek óta használják a nagyméretű részecskegyártás során. A nem szokványos kutak időszakosan ki vannak téve a csigák áramlásának, ami azt eredményezi, hogy a meglévő fúrólyuk örvényleválasztó technológia csak időszakosan működik.
Az ESP-k védelmére a kombinált homokvezérlő szűrők és fúrólyuk örvénytelenítők számos különböző változatát javasolták. Az egyes kutak által termelt szilárd anyagok méreteloszlásának és térfogatának bizonytalansága miatt azonban hiányosságok mutatkoznak az összes szivattyú védelmében és termelési teljesítményében. A bizonytalanság megnöveli a homokvezérlő komponensek hosszát, ezáltal csökkentve az ESP-t negatívan beállító, és a potenciális ESP-t korlátozó hatást. A nem hagyományos kutaknál előnyben részesítik az eper beállítási mélységet.Azonban a csiszológépek és a dugós sárhorgonyok használata a hosszú, merev homokvezérlő szerelvények felfüggesztésére olyan burkolatszakaszokban, amelyeknél az ESP MTBF erőssége korlátozott. A belső cső korróziója ennek a kialakításnak egy másik szempontja, amelyet nem értékeltek megfelelően.
Egy 2005-ös cikk szerzői cikloncsőre épülő fúrólyuk homokleválasztó kísérleti eredményeit mutatták be (1. ábra), amelyek ciklon hatásától és gravitációjától függtek, hogy bemutassák, hogy az elválasztás hatékonysága az olaj viszkozitásától, áramlási sebességétől és részecskeméretétől függ. Megmutatják, hogy a szeparátor hatékonysága nagymértékben függ a szilárd részecskék méretének csökkenésével, csökkenő áramlási sebességétől. és az olaj viszkozitásának növelése, 2. ábra. Egy tipikus cikloncsöves mélyedéses szeparátor esetében az elválasztási hatékonyság ~10%-ra esik, ahogy a részecskeméret ~100 µm-re csökken.Ezenkívül az áramlási sebesség növekedésével az örvényleválasztó eróziós kopásnak van kitéve, ami befolyásolja a szerkezeti elemek élettartamát.
A következő logikus alternatíva egy meghatározott résszélességű 2D homokvezérlő szita használata.A szemcseméret és az eloszlás fontos szempontok a szilárd anyagok kiszűrésére szolgáló sziták kiválasztásakor a hagyományos vagy nem szokványos kútgyártás során, de előfordulhatnak ismeretlenek.A szilárd anyagok származhatnak a tározóból, de saroktól-sarkig változhatnak;alternatív megoldásként a szitának meg kell szűrnie a homokot a hidraulikus repesztésből. Mindkét esetben a szilárdanyag-gyűjtés, elemzés és tesztelés költsége túl magas lehet.
Ha a 2D csőszűrő nincs megfelelően konfigurálva, az eredmények veszélyeztethetik a kút gazdaságosságát. A túl kicsi homokszűrő nyílások idő előtti eltömődéshez, leálláshoz és javítási munkák szükségességéhez vezethetnek. Ha túl nagyok, lehetővé teszik a szilárd anyagok szabad bejutását a gyártási folyamatba, ami korrodálhatja az olajcsöveket, károsíthatja a mesterséges kitöltő felületű elválasztó szivattyúkat, A helyzet egyszerű, költséghatékony megoldást igényel, amely meghosszabbíthatja a szivattyú élettartamát, és lefedheti a homokméretek széles eloszlását.
Ennek az igénynek a kielégítésére tanulmány készült a szelepszerelvények rozsdamentes acél dróthálóval kombinált használatáról, amely érzéketlen a keletkező szilárdanyag-eloszlásra. Tanulmányok kimutatták, hogy a változó pórusméretű és 3D-s szerkezetű rozsdamentes acél drótháló hatékonyan képes szabályozni a különböző méretű szilárd anyagokat anélkül, hogy ismerné a keletkező szilárd anyagok szemcseméret-eloszlását. extra másodlagos szűréshez.
A szita aljára szerelt szelepszerelvény lehetővé teszi a gyártás folytatását az ESP kihúzásáig. Megakadályozza az ESP azonnali visszavételét a szita áthidalása után. Az így létrejövő bemeneti homokvezérlő szita és szelepszerelvény megvédi az ESP-ket, a rúdemelő szivattyúkat és a gázemelő szivattyúkat a szilárd anyagoktól a gyártás során a folyadékáramlás tisztításával, és költséghatékony megoldást kínál a szivattyúk jellemző élettartamának meghosszabbítására.
Első generációs szivattyúvédelmi tervezés. A rozsdamentes acélgyapot szitákat használó szivattyúvédő szerelvényt egy gőzerővel támogatott gravitációs vízelvezető kútban helyezték el Nyugat-Kanadában, hogy megvédjék az ESP-t a szilárd anyagoktól a gyártás során. A képernyők kiszűrik a káros szilárd anyagokat a gyártási folyadékból, amikor az belép a gyártási láncba. A gyártósoron belül a folyadékok az ESP bemenetéhez áramlanak, ahol a zóna és a szita között a termelési zóna között szivattyúzzák a felületre. a felső kútfúrás.
A gyártási idő múlásával a szita és a burkolat közötti gyűrű alakú tér áthidalódik a homokkal, ami növeli az áramlási ellenállást. Végül a gyűrű teljesen áthidalódik, leállítja az áramlást, és nyomáskülönbséget hoz létre a fúrólyuk és a gyártósor között, amint az a 3. ábrán látható. Ekkor a folyadék már nem tud az ESP-hez áramolni, és a befejező szálat meg kell húzni.A szilárdanyag-termeléssel kapcsolatos számos változótól függően a szilárdanyag-hídon keresztüli áramlás leállításához szükséges időtartam a képernyőn rövidebb lehet, mint az az időtartam, amely lehetővé tenné az ESP számára a szilárdanyagokkal terhelt folyadék talajba szivattyúzását, ezért a komponensek második generációját fejlesztették ki.
A második generációs szivattyúvédő szerelvény. A PumpGuard* bemeneti homokvezérlő szita és szelepszerelvény rendszere a REDA* szivattyú alatt van felfüggesztve a 4. ábrán, amely egy példa a nem szokványos ESP-beépítésre. Amint a kút megindul, a szita kiszűri a termelésben lévő szilárd anyagokat, de lassan áthidalni kezd a homokkal, és nyomáskülönbséget hoz létre. Amikor ez a szelep nyomáskülönbsége eléri a szelepet, eléri a nyomáskülönbséget, zsinór az ESP-hez.Ez az áramlás kiegyenlíti a nyomáskülönbséget a képernyőn, meglazítva a homokzsákok markolatát a képernyő külső oldalán.A homok szabadon kitörhet a gyűrűből, ami csökkenti az áramlási ellenállást a szitán keresztül, és lehetővé teszi az áramlás újraindulását.Amint a nyomáskülönbség csökken, a szelep visszatér zárt helyzetébe, és a normál áramlási feltételek folytatódnak, amíg meg kell ismételni ezt a ciklust. ez a cikk bemutatja, hogy a rendszer képes jelentősen meghosszabbítani a szivattyú élettartamát, összehasonlítva azzal, hogy önmagában futtatná a szűrés befejezését.
A közelmúltban végzett telepítésnél költségvezérelt megoldást vezettek be a rozsdamentes acél drótháló és az ESP közötti terület leválasztására. A szitarész fölé egy lefelé néző csészetömítő van felszerelve. A csészetömítő felett további középső csőperforációk biztosítanak áramlási útvonalat a képződött folyadék számára, amely a szita belsejéből a tömörítő feletti gyűrű alakú térbe vándorol, ahol az ESP folyadék bejuthat az ESP folyadékba.
Az ehhez a megoldáshoz választott rozsdamentes acél dróthálós szűrő számos előnnyel rendelkezik a hézagalapú 2D hálótípusokhoz képest. A 2D szűrők elsősorban a szűrőréseken vagy -réseken átívelő részecskékre támaszkodnak homokzsákok kialakításához és homokszabályozáshoz. Mivel azonban csak egyetlen résérték választható a szitához, a szita nagyon érzékeny lesz az előállított folyadék részecskeméret-eloszlására.
Ezzel szemben a rozsdamentes acél dróthálós szűrők vastag hálós ágya nagy porozitást (92%) és nagy nyitott áramlási területet (40%) biztosít az előállított fúrólyuk folyadék számára. A szűrőt rozsdamentes acél gyapjú háló összenyomásával és közvetlenül egy perforált középső cső köré tekerve kapszulázzák, majd egy perforált védőburkolatba kapszulázzák, a cső közepén lévő nem perforált védőburkolatban. Az egyenletes szögirány (15 µm és 600 µm között) lehetővé teszi, hogy ártalmatlan finomszemcsék 3D-s áramlási útvonalon áramolhassanak a központi cső felé, miután nagyobb és káros részecskék beszorultak a hálóba. A homokvisszatartási vizsgálat ennek a szitának a mintáin azt mutatta, hogy a szűrő fenntartja a magas permeabilitást, mivel az előállított folyadékok egyetlen szemcsés eloszlását képesek kezelni a szitán keresztül. Ezt a rozsdamentes acél gyapjúszitát egy jelentős üzemeltető fejlesztette ki az 1980-as években, kifejezetten a gőz által stimulált tartályokban lévő önálló szita-kiegészítésekhez, és széles körű tapasztalattal rendelkezik a sikeres telepítések terén.
A szelepszerelvény egy rugós szelepből áll, amely lehetővé teszi az egyirányú áramlást a csővezetékbe a gyártási területről. A tekercsrugó előfeszítésének beállításával a telepítés előtt a szelep testreszabható az alkalmazáshoz szükséges repedési nyomás eléréséhez. Jellemzően egy szelepet vezetnek a rozsdamentes acél drótháló alatt, hogy másodlagos áramlási útvonalat biztosítsanak a tartály és az ESP-nélküli szelep között, egyes esetekben acél nélküli szeleppel. alacsonyabb repedési nyomás, mint a legalacsonyabb szelepnél.
Idővel a képződmény részecskéi kitöltik a gyűrű alakú területet a szivattyúvédő szerelvény külső felülete és a gyártóház fala között. Ahogy az üreg megtelik homokkal, és a részecskék megszilárdulnak, a nyomásesés a homokzsákon növekszik. Amikor ez a nyomásesés eléri az előre beállított értéket, a kúpos szelep kinyílik, és lehetővé teszi a homok áramlását közvetlenül a szivattyú bemeneti nyílásán keresztül. a szitaszűrőt. A csökkentett nyomáskülönbség miatt az áramlás újraindul a szitán, és a szívószelep bezár. Ezért a szivattyú csak rövid ideig látja az áramlást közvetlenül a szelepből. Ez meghosszabbítja a szivattyú élettartamát, mivel az áramlás nagy része a homokszűrőn átszűrt folyadék.
A szivattyúvédelmi rendszert három különböző kútban, az Egyesült Államokban, a Delaware-medencében üzemeltették tömörítőkkel. A fő cél a homok okozta túlterhelések miatti ESP indítások és leállások számának csökkentése, valamint az ESP rendelkezésre állásának növelése a termelés javítása érdekében. A szivattyúvédelmi rendszer az ESP húr alsó végére van felfüggesztve. Az olajkút eredményei stabil szivattyúteljesítményt, csökkentett rezgést és új szivattyúzási technológiát mutatnak. az idő 75%-kal csökkent, a szivattyú élettartama pedig több mint 22%-kal nőtt.
Egy kút.Egy ESP rendszert telepítettek egy új fúró- és repesztőkútba a texasi Martin megyében. A kút függőleges része megközelítőleg 9000 láb, a vízszintes része pedig 12000 lábra nyúlik, mért mélység (MD) szerint. Az első két befejezésnél egy fúrólyuk örvényes homokleválasztó rendszert szereltek fel hat béléscsőcsatlakozással. homokleválasztó típusa, az ESP működési paramétereinek (áram intenzitása és rezgése) instabil viselkedése figyelhető meg.A húzott ESP egység szétszerelési elemzése során kiderült, hogy az örvénygázleválasztó szerelvény idegen anyaggal eldugult, ami homokként került megállapításra, mivel nem mágneses és nem lép kémiai reakcióba savval.
A harmadik ESP telepítésnél rozsdamentes acél drótháló váltotta fel a homokleválasztót az ESP homokszabályozásának eszközeként. Az új szivattyúvédelmi rendszer telepítése után az ESP stabilabb viselkedést mutatott, csökkentve a motoráram ingadozási tartományát ~19 A-ról a #2 telepítésnél ~6,3 A-re a #3 telepítésnél. telepítése és további 100 psi nyomásesés érhető el. Az ESP túlterhelés leállása 100%-kal csökken, és az ESP alacsony vibrációval működik.
B. kút Az új-mexikói Eunice közelében lévő egyik kútban egy másik nem szokványos kútban ESP volt felszerelve, de nem volt szivattyúvédelem. A kezdeti rendszerindítás után az ESP rendszertelenül viselkedett. Az áram és a nyomás ingadozása rezgéscsúcsokkal van összefüggésben. Miután ezeket a feltételeket 137 napig fenntartotta, az ESP meghibásodott, és a második rendszer telepítése az ESP újratelepítésével történt. med termelés, az ESP normálisan működött, stabil áramerősséggel és kevesebb vibrációval. A közzététel időpontjában az ESP második futtatása elérte a 300 napos üzemidőt, ami jelentős előrelépés az előző telepítéshez képest.
C. kút. A rendszer harmadik helyszíni telepítését a texasi Mentone-ban végezte egy olaj- és gázipari cég, amely kimaradásokat és ESP-hibákat tapasztalt a homoktermelés miatt, és javítani akarta a szivattyú üzemidejét. Az üzemeltetők jellemzően fúrólyuk-homokleválasztókat futtatnak béléscsővel minden ESP-kútban. Ha azonban a bélés megtelik homokkal, a szeparátor lehetővé teszi, hogy a homok átfolyjon, a szivattyú szakaszán keresztül korrodáljon. Az új rendszer szivattyúvédővel való működtetése után az ESP 22%-kal hosszabb élettartammal rendelkezik, stabilabb nyomáseséssel és jobb ESP-vel kapcsolatos üzemidővel.
Az üzem közbeni homokkal és szilárd anyagokkal kapcsolatos leállások száma 75%-kal csökkent az első telepítés 8 túlterhelési eseményéről a második telepítésben kettőre, a túlterhelési leállás utáni sikeres újraindítások száma pedig 30%-kal nőtt az első telepítés 8-ról.Összesen 12 eseményt, összesen 8 eseményt hajtottak végre a másodlagos telepítésben, csökkentve a berendezés elektromos igénybevételét és növelve az ESP élettartamát.
Az 5. ábra a szívónyomás jelének (kék) hirtelen megnövekedését mutatja a rozsdamentes acél háló eltömődése és a szelepegység kinyitásakor. Ez a nyomásjel tovább javíthatja a termelés hatékonyságát a homokkal kapcsolatos ESP meghibásodások előrejelzésével, így tervezhetőek a csereműveletek munkaváltó fúrótornyokkal.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, „Experimental analysis of swirl tube as downhole desander device”, SPE Paper 94673-MS, bemutatva az SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference-en, Rio de Janeiro, Brazília, 2005. június 20. és február 23. között.
Ez a cikk az SPE 207926-MS dokumentumának elemeit tartalmazza, amelyet az Abu Dhabi Nemzetközi Kőolajipari Kiállításon és Konferencián mutattak be Abu Dhabiban, Egyesült Arab Emírségekben, 2021. november 15–18.
Minden anyagra szigorúan betartott szerzői jogi törvények vonatkoznak, kérjük, olvassa el az Általános Szerződési Feltételeinket, a Cookie-kra vonatkozó szabályzatunkat és az Adatvédelmi szabályzatunkat, mielőtt használná ezt az oldalt.