Ապացուցված է, որ պոմպի պաշտպանության բաղադրիչները պաշտպանում են պոմպերը ավազից և երկարացնում են ESP-ների շահագործման ժամկետը ոչ սովորական հորերում: Այս լուծումը վերահսկում է ֆրակ ավազի և այլ պինդ նյութերի հետհոսքը, որոնք կարող են առաջացնել ծանրաբեռնվածություն և խափանումներ: Միավորող տեխնոլոգիան վերացնում է մասնիկների չափի բաշխման անորոշության հետ կապված խնդիրները:
Քանի որ ավելի ու ավելի շատ նավթահորեր հիմնվում են ESP-ների վրա, էլեկտրական սուզվող պոմպային (ESP) համակարգերի ծառայության ժամկետի երկարացումն ավելի կարևոր է դառնում: Արհեստական ​​վերելակի պոմպերի շահագործման ժամկետը և աշխատանքը զգայուն են արտադրվող հեղուկների պինդ նյութերի նկատմամբ: ESP-ի գործառնական կյանքը և արդյունավետությունը զգալիորեն նվազել են պինդ մասնիկների ավելացման հետ:
Պինդ մասնիկները, որոնք հաճախ հոսում են արհեստական ​​բարձրացնող պոմպերի միջով, ներառում են ձևավորման ավազ, հիդրավլիկ ճեղքող նյութեր, ցեմենտ և էրոզիայի ենթարկված կամ կոռոզիայի ենթարկված մետաղական մասնիկներ: Պինդները տարանջատելու համար նախատեսված տեխնոլոգիաները ցածր արդյունավետության ցիկլոններից մինչև բարձր արդյունավետ 3D չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցեր են: արտադրության ընթացքում պոմպերը մեծ մասնիկներից պաշտպանելու համար: Այնուամենայնիվ, ոչ սովորական հորերը ենթարկվում են ընդհատվող թրթուրների հոսքի, ինչը հանգեցնում է նրան, որ գոյություն ունեցող փոսային հորձանուտային պտտվող տարանջատիչ տեխնոլոգիան աշխատում է միայն ընդհատումներով:
Առաջարկվել են ավազի վերահսկման համակցված էկրանների և փոսերի պտտահողմային մաքրող սարքերի մի քանի տարբեր տարբերակներ՝ ESP-ները պաշտպանելու համար: Այնուամենայնիվ, բոլոր պոմպերի պաշտպանության և արտադրության կատարողականության մեջ կան բացեր՝ յուրաքանչյուր հորի կողմից արտադրվող պինդ նյութերի չափերի բաշխման և ծավալի անորոշության պատճառով: Բացասական ազդեցություն հորատանցքերի տնտեսության վրա: Ոչ ավանդական հորերում նախընտրելի է ամրացման ավելի խորը: Այնուամենայնիվ, ավազահանող և արական խրոցակով ցեխի խարիսխների օգտագործումը երկար, կոշտ ավազի հսկիչ հավաքույթները կասեցնելու համար պատյանների հատվածներում, որոնց խստությունը սահմանափակվում է ESP MTBF-ի բարելավումներով: Ներքին խողովակի կոռոզիան չի գնահատվել այս խողովակի ևս մեկ այլ տեսանկյունից:
2005թ.-ի հոդվածի հեղինակները ներկայացրել են ցիկլոնային խողովակի վրա հիմնված ավազի բաժանարարի փորձնական արդյունքները (Նկար 1), որը կախված է ցիկլոնի գործողությունից և ձգողականությունից, ցույց տալու համար, որ տարանջատման արդյունավետությունը կախված է նավթի մածուցիկությունից, հոսքի արագությունից և մասնիկների չափից: Նվազող հոսքի արագության, պինդ մասնիկների չափի նվազման և յուղի մածուցիկության բարձրացման դեպքում, Նկար 2: Տիպիկ ցիկլոնային խողովակի ներքևի փոս բաժանարարի համար տարանջատման արդյունավետությունը նվազում է մինչև ~10%, քանի որ մասնիկների չափը նվազում է մինչև ~100 մկմ:Բացի այդ, քանի որ հոսքի արագությունը մեծանում է, հորձանուտի բաժանարարը ենթարկվում է էրոզիայի մաշվածության, ինչը ազդում է կառուցվածքային բաղադրիչների օգտագործման վրա:
Հաջորդ տրամաբանական այլընտրանքը ավազի կառավարման 2D էկրանի օգտագործումն է՝ սահմանված բացվածքի լայնությամբ: Մասնիկների չափը և բաշխումը կարևոր նկատառումներ են սովորական կամ ոչ սովորական հորերի արտադրության մեջ պինդ նյութերը զտելու համար էկրաններ ընտրելիս, բայց դրանք կարող են անհայտ լինել: Պինդները կարող են առաջանալ ջրամբարից, բայց դրանք կարող են տարբեր լինել կրունկից գարշապարը:Այլապես, էկրանին կարող է անհրաժեշտ լինել զտել ավազը հիդրավլիկ ճեղքվածքից: Երկու դեպքում էլ, պինդ նյութերի հավաքման, վերլուծության և փորձարկման արժեքը կարող է չափազանց մեծ լինել:
Եթե ​​2D խողովակի էկրանը ճիշտ կազմաձևված չէ, արդյունքները կարող են վտանգել ջրհորի տնտեսությունը: Ավազի էկրանի բացվածքները, որոնք չափազանց փոքր են, կարող են հանգեցնել վաղաժամ խցանման, անջատումների և վերանորոգման աշխատանքների անհրաժեշտության: Այս իրավիճակը պահանջում է պարզ, ծախսարդյունավետ լուծում, որը կարող է երկարացնել պոմպի կյանքը և ծածկել ավազի չափսերի լայն տարածում:
Այս կարիքը բավարարելու համար ուսումնասիրություն է իրականացվել չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցի հետ համատեղ փականների հավաքածուների օգտագործման վերաբերյալ, որն անզգայուն է ստացված պինդ նյութերի բաշխման նկատմամբ: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցը՝ ծակոտիների փոփոխական չափով և 3D կառուցվածքով, կարող է արդյունավետորեն կառավարել տարբեր չափերի պինդները՝ առանց իմանալու արդյունքի 3 պինդ պողպատի չափսերի բաշխումը: առանց լրացուցիչ երկրորդական ֆիլտրման անհրաժեշտության:
Էկրանի ներքևի մասում տեղադրված փականների հավաքածուն թույլ է տալիս շարունակել արտադրությունը այնքան ժամանակ, մինչև ESP-ն դուրս չգա: Այն կանխում է ESP-ի դուրսբերումը էկրանը կամրջելուց անմիջապես հետո: Ստացված մուտքի ավազի կառավարման էկրանը և փականի հավաքումը պաշտպանում են ESP-ները, գավազանների վերացման պոմպերը և գազի բարձրացման ավարտը պինդ նյութերից արտադրության ընթացքում և ապահովում է լուծույթի վերականգնում, որը երկարացնում է հեղուկի պոչը: տարբեր իրավիճակների համար.
Առաջին սերնդի պոմպի պաշտպանության նախագծում: Չժանգոտվող պողպատից բրդյա էկրաններ օգտագործող պոմպի պաշտպանության սարքը տեղադրվել է Արևմտյան Կանադայում գոլորշու օժանդակությամբ ինքնահոս ջրահեռացման ջրհորի մեջ՝ արտադրության ընթացքում ESP-ն պինդ նյութերից պաշտպանելու համար: Էկրանները զտում են վնասակար պինդները արտադրական հեղուկից, երբ այն մտնում է արտադրական շարանը: գոտիական մեկուսացում արտադրական գոտու և վերին հորատանցքի միջև:
Արտադրության ժամանակի ընթացքում էկրանի և պատյանների միջև օղակաձև տարածությունը հակված է կամրջվել ավազով, ինչը մեծացնում է հոսքի դիմադրությունը: Ի վերջո, օղակը կամրջում է ամբողջությամբ, դադարեցնում հոսքը և ստեղծում է ճնշման տարբերություն հորատանցքի և արտադրական լարերի միջև, ինչպես ցույց է տրված Նկար 3-ում:Կախված պինդ նյութերի արտադրության հետ կապված մի շարք փոփոխականներից, էկրանի վրա պինդ նյութերի կամրջով հոսքը դադարեցնելու համար պահանջվող տևողությունը կարող է ավելի քիչ լինել, քան այն տեւողությունը, որը թույլ կտա ESP-ին պինդ հեղուկով բեռնված հեղուկը մղել գետնին խափանումների միջեւ ընկած միջին ժամանակը, ուստի ստեղծվեց բաղադրիչների երկրորդ սերունդը:
Երկրորդ սերնդի պոմպի պաշտպանության հավաքակազմը: PumpGuard* մուտքի ավազի կառավարման էկրանը և փականի հավաքման համակարգը կասեցված է REDA* պոմպի տակ Նկար 4-ում, անսովոր ESP-ի ավարտի օրինակ: Հորը արտադրվելուց հետո էկրանը զտում է պինդ նյութերը արտադրության մեջ, բայց կսկսի դանդաղորեն կամրջել ավազի հետ և կստեղծի ճնշումը տարբերվող: փականը բացվում է՝ թույլ տալով հեղուկը հոսել ուղիղ դեպի խողովակի լարը դեպի ESP: Այս հոսքը հավասարեցնում է ճնշման դիֆերենցիալը էկրանի վրա՝ թուլացնելով ավազի պարկերի բռնումը էկրանի արտաքին մասում: Ավազն ազատ է դուրս գալիս օղակից, ինչը նվազեցնում է հոսքի դիմադրությունը էկրանով և թույլ է տալիս վերսկսել հոսքը: անհրաժեշտ է ESP-ը դուրս բերել անցքից սպասարկման համար: Այս հոդվածում ընդգծված դեպքերի ուսումնասիրությունները ցույց են տալիս, որ համակարգը ի վիճակի է զգալիորեն երկարացնել պոմպի կյանքը՝ համեմատած միայն ստուգման ավարտի հետ:
Վերջերս տեղադրման համար ներդրվել է ծախսերի վրա հիմնված լուծում չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցի և ESP-ի միջև տարածքի մեկուսացման համար: Էկրանի հատվածի վերևում տեղադրված է դեպի ներքև ուղղված բաժակների փաթեթավորում: Բաժակ փաթեթավորողի վերևում կենտրոնական խողովակի լրացուցիչ անցքերն ապահովում են արտադրված հեղուկի հոսքի ուղին էկրանի ներսից դեպի օղակաձև տարածություն էկրանի ներսից դեպի ESP հեղուկը ներթափանցելու համար, որտեղ հեղուկը կարող է ներթափանցել փաթեթավորողի վերևում:
Այս լուծման համար ընտրված չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցի ֆիլտրը մի շարք առավելություններ է տալիս բացերի վրա հիմնված 2D ցանցերի տեսակների նկատմամբ: 2D ֆիլտրերը հիմնականում հիմնված են ֆիլտրի բացերի կամ բացվածքների վրա տարածվող մասնիկների վրա՝ ավազի պարկեր ստեղծելու և ավազի կառավարում ապահովելու համար: Այնուամենայնիվ, քանի որ էկրանի համար կարող է ընտրվել միայն մեկ բացվածքի արժեք, էկրանը դառնում է շատ զգայուն՝ արտադրված հեղուկի բաշխման չափի նկատմամբ:
Ի հակադրություն, չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցի ֆիլտրերի հաստ ցանցը ապահովում է բարձր ծակոտկենություն (92%) և մեծ բաց հոսքի տարածք (40%) արտադրվող հորատանցքի հեղուկի համար: ոչ միատեսակ անկյունային կողմնորոշումը (15 մկմ-ից մինչև 600 մկմ) թույլ է տալիս անվնաս մանրաթելերը հոսել 3D հոսքի ճանապարհով դեպի կենտրոնական խողովակ, երբ ավելի մեծ և վնասակար մասնիկները թակարդում են ցանցի մեջ: Այս մաղի նմուշների վրա ավազի պահպանման փորձարկումը ցույց է տվել, որ ֆիլտրը կարող է պահպանել բարձր թափանցելիություն, քանի որ հեղուկը ստեղծվում է միայն ձեռքի միջոցով: չժանգոտվող պողպատից պատրաստված բրդյա էկրանը ստեղծվել է 1980-ականներին խոշոր օպերատորի կողմից հատուկ գոլորշու խթանման ջրամբարներում ինքնուրույն էկրանով ավարտելու համար և ունի հաջող տեղադրման մեծ պատմություն:
Փականի հավաքածուն բաղկացած է զսպանակով փականից, որը թույլ է տալիս միակողմանի հոսք դեպի խողովակի պարան արտադրական տարածքից: Տեղադրվելուց առաջ կծիկային զսպանակի նախաբեռնումը կարգավորելով՝ փականը կարող է հարմարեցվել՝ հասնելու կիրառման համար ցանկալի ճեղքման ճնշմանը: Սովորաբար փականը աշխատում է չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցի և ESP-ի մի քանի պատյանների միջև՝ ապահովելու երկրորդական հոսքի հոսքը: պողպատե ցանցերը գործում են շարքով, ընդ որում միջին փականը ունի ավելի ցածր ճեղքման ճնշում, քան ամենացածր փականը:
Ժամանակի ընթացքում ձևավորման մասնիկները լցնում են օղակաձև տարածքը պոմպի պաշտպանիչ սարքի արտաքին մակերեսի և արտադրական պատյանների միջև: Քանի որ խոռոչը լցվում է ավազով և մասնիկները համախմբվում են, ավազի պարկի վրայով ճնշման անկումը մեծանում է: ավազ էկրանի ֆիլտրի արտաքին մասի երկայնքով: Ճնշման նվազման դիֆերենցիալի պատճառով հոսքը կվերսկսվի էկրանով, և ընդունման փականը կփակվի: Հետևաբար, պոմպը կարող է տեսնել հոսքը անմիջապես փականից միայն կարճ ժամանակահատվածում: Սա երկարացնում է պոմպի կյանքը, քանի որ հոսքի մեծ մասը ավազի էկրանով զտված հեղուկն է:
Պոմպի պաշտպանության համակարգը գործարկվել է ԱՄՆ-ի Դելավերի ավազանում գտնվող երեք տարբեր հորերում փաթեթավորողներով: Հիմնական նպատակն է նվազեցնել ESP-ի գործարկման և կանգառների քանակը ավազի հետ կապված գերբեռնվածության պատճառով և բարձրացնել ESP-ի հասանելիությունը՝ արտադրությունը բարելավելու համար: Պոմպի պաշտպանության համակարգը կասեցված է ESP պարանի ստորին ծայրից: ավազի և պինդ նյութերի հետ կապված անսարքությունը կրճատվել է 75%-ով, իսկ պոմպի ժամկետն աճել է ավելի քան 22%-ով։
Տեխաս նահանգի Մարտին կոմսությունում նոր հորատման և ճեղքման ջրհորի մեջ տեղադրվել է ESP համակարգ: Հորատի ուղղահայաց հատվածը մոտավորապես 9000 ոտնաչափ է, իսկ հորիզոնական հատվածը հասնում է մինչև 12000 ֆուտ, չափված խորությունը (MD): Առաջին երկու ավարտի համար ներքևող հորատանցքային պտտվող ավազի բաժանարար համակարգը տեղադրվել է վեց li-ով: նույն տեսակի ավազի բաժանիչ օգտագործող տեղակայանքներ, նկատվել է ESP-ի գործառնական պարամետրերի անկայուն վարքագիծ (հոսանքի ինտենսիվություն և թրթռում): Քաշված ESP միավորի ապամոնտաժման վերլուծությունը ցույց է տվել, որ պտտվող գազի տարանջատիչ սարքը խցանված է օտար նյութով, որը որոշվել է որպես ավազ, քանի որ այն ոչ մագնիսական է և չի արձագանքում թթվային:
ESP-ի երրորդ տեղադրման ժամանակ չժանգոտվող պողպատից մետաղական ցանցը փոխարինեց ավազի բաժանարարին որպես ESP ավազի վերահսկման միջոց: Պոմպի պաշտպանության նոր համակարգը տեղադրելուց հետո ESP-ն ավելի կայուն վարք դրսևորեց՝ նվազեցնելով շարժիչի հոսանքի տատանումների միջակայքը ~19 A-ից մինչև ~6,3 A տեղադրման համար #3: նախորդ տեղադրմանը և ստացել է լրացուցիչ 100 psi ճնշման անկում:ESP-ի գերբեռնվածության անջատումները կրճատվում են 100%-ով, և ESP-ն աշխատում է ցածր թրթռումներով:
Հորատանցք B. Յունիսի (Նյու Մեքսիկո) մոտակայքում գտնվող մեկ այլ ոչ սովորական ջրհորի մոտ տեղադրված էր ESP, բայց չկար պոմպի պաշտպանությունը: Բեռնախցիկի սկզբնական անկումից հետո ESP-ն սկսեց անկանոն վարքագիծ դրսևորել: Հոսանքի և ճնշման տատանումները կապված են թրթռման ցատկերի հետ: Այս պայմանները 137 օր պահպանելուց հետո ESP-ը խափանվեց, և երկրորդ պաշտպանիչ համակարգը տեղադրվեց նույն ջրհորի հետ: վերսկսեց արտադրությունը, ESP-ն աշխատում էր նորմալ՝ կայուն հզորությամբ և ավելի քիչ թրթռումներով: Հրապարակման պահին ESP-ի երկրորդ գործարկումը հասել էր ավելի քան 300 օրվա շահագործման՝ զգալի բարելավում նախորդ տեղադրման համեմատ:
Հոր C. Համակարգի երրորդ տեղում տեղադրումը տեղի է ունեցել Տեխաս նահանգի Մենթոնում, նավթի և գազի մասնագիտացված ընկերության կողմից, որը ավազի արտադրության պատճառով խափանումներ ու ESP-ի խափանումներ է ունեցել և ցանկանում էր բարելավել պոմպի շահագործման ժամանակը: Սովորաբար օպերատորները յուրաքանչյուր ESP հորում գործարկում են ավազի բաժանարարները: Այնուամենայնիվ, երբ երեսպատումը լցվում է ավազով, բաժանարարը թույլ կտա պոմպի հատվածը հոսել ավազի միջով և կհանգեցնի ավազի կորստի: .Պոմպի պաշտպանիչով նոր համակարգը գործարկելուց հետո ESP-ն ունի 22%-ով ավելի երկար աշխատանքային կյանք՝ ավելի կայուն ճնշման անկումով և ESP-ի հետ կապված ավելի լավ աշխատաժամանակով:
Շահագործման ընթացքում ավազի և պինդ նյութերի հետ կապված անջատումների թիվը նվազել է 75%-ով, առաջին տեղադրման ժամանակ գերբեռնված 8 դեպքից մինչև երկրորդ տեղադրման ժամանակ, իսկ գերբեռնվածությունից անջատումից հետո հաջող վերագործարկումների թիվը աճել է 30%-ով, առաջին տեղադրման 8-ից:Ընդհանուր 12 իրադարձություն՝ ընդհանուր 8 իրադարձությունների համար, կատարվել են երկրորդական տեղակայման ժամանակ՝ նվազեցնելով սարքավորումների էլեկտրական սթրեսը և մեծացնելով ESP-ի գործառնական կյանքը:
Գծապատկեր 5-ը ցույց է տալիս ընդունման ճնշման նշանի հանկարծակի աճը (կապույտ), երբ չժանգոտվող պողպատից ցանցը արգելափակված է և փականի հավաքումը բացվում է: Այս ճնշման ստորագրությունը կարող է հետագայում բարելավել արտադրության արդյունավետությունը՝ կանխատեսելով ավազի հետ կապված ESP-ի խափանումները, այնպես որ կարող են պլանավորվել փոխարինման աշխատանքներ աշխատանքային սարքերով:
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Experimental analysis of swirl tube as downhole desander device”, SPE Paper 94673-MS, ներկայացված SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering կոնֆերանսում, Ռիո դե Ժանեյրո, Բրազիլիա, Հունիս 20 – Փետրվար 01.23.01. 73-MS.
Այս հոդվածը պարունակում է տարրեր SPE 207926-MS թղթից, որը ներկայացված է Աբու Դաբի նավթի միջազգային ցուցահանդեսում և համաժողովում, որը տեղի է ունեցել Աբու Դաբիում, ԱՄԷ, 2021 թվականի նոյեմբերի 15-18-ը:
Բոլոր նյութերը ենթակա են խստորեն կիրառվող հեղինակային իրավունքի մասին օրենքներին, խնդրում ենք կարդալ մեր Պայմաններն ու դրույթները, թխուկների քաղաքականությունը և Գաղտնիության քաղաքականությունը՝ նախքան այս կայքը օգտագործելը: