Et gouf bewisen, datt Pompelschutzkomponenten Pompelen viru Sand schützen an d'Liewensdauer vun ESPs an onkonventionelle Buerunge verlängeren. Dës Léisung kontrolléiert de Réckfluss vu Frac-Sand an aner Feststoffer, déi Iwwerlaaschtungen a Stillfäll verursaache kënnen. Déi erméiglechend Technologie eliminéiert d'Problemer, déi mat der Onsécherheet vun der Partikelgréisstverdeelung verbonne sinn.
Well ëmmer méi Uelegquellen op ESPen ugewisen sinn, gëtt et ëmmer méi wichteg, d'Liewensdauer vun elektreschen Tauchpompelsystemer (ESP) ze verlängeren. D'Liewensdauer an d'Leeschtung vun künstlechen Liftpompele si empfindlech op Feststoffer a produzéierte Flëssegkeeten. D'Liewensdauer an d'Leeschtung vum ESP sinn däitlech mat der Erhéijung vun de feste Partikelen erofgaang. Zousätzlech erhéijen d'Feststoffer d'Ausfallzäit vum Buer an d'Workover-Frequenz, déi néideg ass, fir den ESP z'ersetzen.
Fest Partikelen, déi dacks duerch künstlech Liftpompele fléissen, enthalen Formatiounssand, hydraulesch Frakturéierungsproppanter, Zement an erodéiert oder korrodéiert Metallpartikelen. Downhole-Technologien, déi fir d'Trennung vu Feststoffer entwéckelt goufen, reechen vun niddregeffiziente Zyklonen bis zu héicheffiziente 3D-Drotnetz aus Edelstol. Downhole-Wirbel-Entsanderer ginn zënter Joerzéngten a konventionelle Buerunge benotzt, a si gi virun allem benotzt fir Pompelen viru grousse Partikelen während der Produktioun ze schützen. Onkonventionell Buerunge si awer engem intermittéierende Slugflow ausgesat, wat dozou féiert, datt déi existent Downhole-Wirbel-Separatortechnologie nëmmen intermittent funktionéiert.
Verschidde Varianten vu kombinéierte Sandkontrollsiewer a Wirbelentschleifer am Buerlach goufen proposéiert fir ESPs ze schützen. Wéi och ëmmer, et gëtt Lücken an der Schutz- a Produktiounsleistung vun alle Pompelen wéinst der Onsécherheet an der Gréisstverdeelung a vum Volumen vun de Feststoffer, déi vun all Buer produzéiert ginn. Onsécherheet erhéicht d'Längt vun de Sandkontrollkomponenten, wouduerch d'Déift reduzéiert gëtt, op där den ESP agestallt ka ginn, wat de Potenzial fir e Reservoirofgang vum ESP limitéiert an d'Buerwirtschaft negativ beaflosst. Méi déif Astellungsdéifte gi bei onkonventionelle Buerunge bevorzugt. Wéi och ëmmer, d'Benotzung vun Entschleifer a Schlammanker mat männleche Plugs fir laang, steif Sandkontrollanker an de Gehäusesektiounen mat héijer Dogleg-Gravitéit opzehänken, limitéiert d'Verbesserunge vum ESP MTBF. Korrosioun vum banneschten Rouer ass en aneren Aspekt vun dësem Design, deen net adäquat evaluéiert gouf.
D'Auteure vun enger Publikatioun aus dem Joer 2005 hunn experimentell Resultater vun engem Sandseparator am Buerlach presentéiert, deen op engem Zyklonröhrchen baséiert (Figur 1), deen vun der Zyklonaktioun an der Schwéierkraaft ofhänkt, fir ze weisen, datt d'Trennungseffizienz vun der Uelegviskositéit, dem Duerchflussrate an der Partikelgréisst ofhänkt. Si weisen, datt d'Effizienz vum Separator gréisstendeels vun der Endgeschwindegkeet vun de Partikelen ofhänkt. D'Trennungseffizienz hëlt mat ofhuelender Duerchflussrate, ofhuelender Festpartikelgréisst an zouhuelender Uelegviskositéit of, Figur 2. Fir en typesche Sandseparator am Buerlach mat Zyklonröhrchen fällt d'Trennungseffizienz op ~10%, wann d'Partikelgréisst op ~100 µm fällt. Zousätzlech ass de Wirbelseparator mat eropgoender Duerchflussrate Erosiounsverschleiss ausgesat, wat d'Liewensdauer vun de strukturelle Komponenten beaflosst.
Déi nächst logesch Alternativ ass et, en 2D-Sandkontrollsieb mat enger definéierter Schlitzbreet ze benotzen. D'Partikelgréisst an d'Verdeelung si wichteg Iwwerleeungen bei der Auswiel vu Sieb fir Feststoffer an der konventioneller oder onkonventioneller Brunnproduktioun ze filteren, awer si kënnen onbekannt sinn. D'Feststoffer kënnen aus dem Reservoir kommen, awer si kënne vu Ferse zu Ferse variéieren; alternativ muss de Sib eventuell Sand aus hydraulescher Frakturéierung filteren. An deenen zwou Fäll kënnen d'Käschte fir d'Sammlung, d'Analyse an d'Tester vun de Feststoffer prohibitiv sinn.
Wann den 2D-Schlauchsieb net richteg konfiguréiert ass, kënnen d'Resultater d'Wirtschaftlechkeet vum Buer a Gefor bréngen. Sandsieböffnungen, déi ze kleng sinn, kënnen zu virzäiteger Verstoppung, Ausfäll an der Noutwennegkeet vu sanitären Aarbechten féieren. Wann se ze grouss sinn, loossen se Feststoffer fräi an de Produktiounsprozess kommen, wat Uelegleitungen korrodéiere kann, künstlech Liftpompele beschiedegen, Uewerflächendrosselen ausspullen an Uewerflächenseparatoren fëllen, wouduerch Sandstrahlen an Entsuergung noutwendeg sinn. Dës Situatioun erfuerdert eng einfach, käschtegënschteg Léisung, déi d'Liewensdauer vun der Pompel verlängere kann an eng breet Verdeelung vu Sandgréissten ofdecke kann.
Fir dësem Besoin gerecht ze ginn, gouf eng Studie iwwer d'Benotzung vu Ventilbaugruppen a Kombinatioun mat Drotnetz aus Edelstol duerchgefouert, wat net empfindlech op déi resultéierend Feststoffverdeelung ass. Studien hunn gewisen, datt Drotnetz aus Edelstol mat variabler Porengréisst an 3D-Struktur Feststoffer vu verschiddene Gréissten effektiv kontrolléiere kann, ouni d'Partikelgréisstverdeelung vun de resultéierende Feststoffer ze kennen. Den 3D-Drotnetz aus Edelstol kann d'Sandkären vun alle Gréissten effektiv kontrolléieren, ouni datt eng zousätzlech sekundär Filtratioun néideg ass.
Eng Ventilanlag, déi um Buedem vum Sieb montéiert ass, erlaabt d'Produktioun weiderzeféieren, bis den ESP erausgezunn ass. Si verhënnert, datt den ESP direkt erëmgewonne gëtt, nodeems de Sieb iwwerbréckt gouf. Déi resultéierend Inlet-Sandkontrollsieb an d'Ventilanlag schützen ESPen, Staangenhiewpompelen a Gashiewkomplettéierungen viru Feststoffer während der Produktioun andeems se de Flëssegkeetsfloss botzt an eng käschtegënschteg Léisung bitt fir d'Liewensdauer vun der Pompel ze verlängeren, ouni datt d'Reservoircharakteristike fir verschidde Situatiounen ugepasst musse ginn.
Pompelschutzdesign vun der éischter Generatioun. Eng Pompelschutzanlag mat Edelstahlwollsiewen gouf an engem dampgestëtzte Schwéierkraaftdrainagebuer a Westkanada agesat, fir den ESP viru Feststoffer während der Produktioun ze schützen. Siwen filteren schiedlech Feststoffer aus der Produktiounsflëssegkeet, soubal se an de Produktiounsstring kënnt. Bannent dem Produktiounsstring fléissen d'Flëssegkeeten an den ESP-Inlet, wou se op d'Uewerfläch gepompelt ginn. Packer kënnen tëscht dem Siwen an dem ESP gefouert ginn, fir eng zonal Isolatioun tëscht der Produktiounszon an dem ieweschte Buerbuer ze garantéieren.
Iwwer d'Produktiounszäit tendéiert de ringfërmege Raum tëscht dem Sieb an dem Mantel mat Sand ze iwwerbrécken, wat de Stroumungswiderstand erhéicht. Schlussendlech iwwerbréckt den Annulus komplett, stoppt de Stroumung a kreéiert en Drockënnerscheed tëscht dem Buerbuer an der Produktiounsstrang, wéi an der Figur 3 gewisen. Zu dësem Zäitpunkt kann d'Flëssegkeet net méi an den ESP fléissen an d'Komplettéierungsstrang muss gezunn ginn. Ofhängeg vun enger Rei vu Variabelen am Zesummenhang mat der Feststoffproduktioun, kann d'Dauer, déi néideg ass fir de Stroumung duerch d'Feststoffbréck um Sieb ze stoppen, méi kuerz sinn wéi d'Dauer, déi et dem ESP erlaabt, déi mat Feststoffer belueden Flëssegkeet - déi duerchschnëttlech Zäit tëscht de Feeler - op de Buedem ze pompelen, dofir gouf déi zweet Generatioun vu Komponenten entwéckelt.
Déi zweet Generatioun vun der Pompelschutzanordnung. De PumpGuard*-Inlet-Sandkontrollsieb an d'Ventilanordnungssystem hänkt ënner der REDA*-Pompel an der Figur 4, e Beispill vun enger onkonventioneller ESP-Komplettéierung. Soubal de Buer produzéiert, filtert de Sieb déi Feststoffer an der Produktioun, fänkt awer un, lues a lues mam Sand ze brécken an en Drockënnerscheed ze kreéieren. Wann dësen Differenzdrock den agestallte Rëssdrock vum Ventil erreecht, geet de Ventil op, sou datt d'Flëssegkeet direkt an de Schlauchstrang an den ESP fléisst. Dëse Floss gläicht den Drockënnerscheed iwwer de Sieb aus, wouduerch de Grëff vun de Sandsäck op der Äussewelt vum Sieb geléist gëtt. Sand kann fräi aus dem Annulus erausbriechen, wat de Stroumwiderstand duerch de Sieb reduzéiert an et erlaabt, datt de Stroum nees ufänkt. Wann den Differenzdrock fällt, geet de Ventil zréck an seng zou Positioun an déi normal Stroumkonditioune ginn erëm ufänkt. Widderhuelt dëse Zyklus, bis et néideg ass, den ESP aus dem Lach fir Ënnerhalt ze zéien. D'Fallstudien, déi an dësem Artikel ervirgehuewe ginn, weisen, datt de System fäeg ass, d'Liewensdauer vun der Pompel am Verglach mat der Siebung eleng däitlech ze verlängeren.
Fir déi rezent Installatioun gouf eng käschteorientéiert Léisung fir d'Flächenisolatioun tëscht dem Drotnetz aus Edelstol an dem ESP agefouert. E no ënnen geriichte Becherpacker ass iwwer der Siebsektioun montéiert. Iwwer dem Becherpacker bidden zousätzlech Perforatiounen an der Mëtt vun der Réier e Flosswee fir déi produzéiert Flëssegkeet, fir vum banneschten Deel vum Sieb an de ringfërmegen Raum iwwer dem Packer ze migréieren, wou d'Flëssegkeet an den ESP-Inlet ka kommen.
De fir dës Léisung gewielte Filter aus Edelstol mat Drotnetz bitt verschidde Virdeeler géintiwwer spaltbaséierten 2D-Netztypen. 2D-Filter baséieren haaptsächlech op Partikelen, déi Filterspalt oder Schlitzer iwwerspanne fir Sandsäck ze bauen a Sandkontroll ze garantéieren. Well awer nëmmen een eenzege Spaltwäert fir de Sieb ausgewielt ka ginn, gëtt de Sieb héich empfindlech op d'Partikelgréisstverdeelung vun der produzéierter Flëssegkeet.
Am Géigesaz dozou bitt dat déckt Netzbett vun Edelstahl-Drotnetzfilter eng héich Porositéit (92%) an eng grouss oppe Fläch (40%) fir déi produzéiert Buerflëssegkeet. De Filter gëtt gebaut andeems en Edelstahl-Vliesnetz kompriméiert an direkt ëm e perforéiert Mëttelrouer gewéckelt gëtt, an dann an eng perforéiert Schutzhülle agekapselt gëtt, déi un all Enn um Mëttelrouer geschweesst ass. D'Verdeelung vun de Poren am Netzbett, déi net-uniform Wénkelorientéierung (vun 15 µm bis 600 µm) erlaabt et harmlosen Feinpartikelen laanscht e 3D-Flosswee Richtung Mëttelrouer ze fléissen, nodeems méi grouss a schiedlech Partikelen am Netz agefaange sinn. Sandretentiounstester op Prouwe vun dësem Sieb hunn gewisen, datt de Filter eng héich Permeabilitéit behält, well Flëssegkeet duerch de Sieb generéiert gëtt. Effektiv kann dëse Filter mat enger eenzeger "Gréisst" all Partikelgréisstverdeelunge vu produzéierte Flëssegkeeten handhaben, déi een begéint. Dëse Sief aus Edelstahlwolle gouf an den 1980er Joren speziell fir autonom Siebkomplementéierungen a dampstimuléierte Reservoiren entwéckelt an huet eng extensiv Bilanz vun erfollegräichen Installatiounen.
D'Ventilanlag besteet aus engem federbelaaschte Ventil, deen e einfache Stroum an d'Schlauchleitung vum Produktiounsberäich aus erlaabt. Duerch d'Upassung vun der Virspannung vun der Spiralfeder virun der Installatioun kann de Ventil personaliséiert ginn, fir den gewënschten Rëssdrock fir d'Applikatioun z'erreechen. Typesch gëtt e Ventil ënner dem Drotnetz aus Edelstol gefouert, fir e sekundäre Stroumwee tëscht dem Reservoir an dem ESP ze bidden. A verschiddene Fäll funktionéieren verschidde Ventiler an Edelstolnetz a Serie, woubei de mëttleren Ventil en méi niddrege Rëssdrock huet wéi deen ënneschten Ventil.
Mat der Zäit fëllen d'Bildungspartikelen de ringfërmegen Deel tëscht der äusserer Uewerfläch vum Sieb vun der Pompelschutzanordnung an der Wand vum Produktiounsgehäuse. Wann d'Höhl sech mat Sand fëllt an d'Partikelen sech konsolidéieren, klëmmt den Drockfall iwwer de Sandsack. Wann dësen Drockfall e virdefinéierte Wäert erreecht, geet de Kegelventil op a léisst de Floss direkt duerch den Anlaaf vun der Pompel zou. An dëser Phas kann de Floss duerch d'Päif de virdru konsolidéierte Sand laanscht d'Äussersäit vum Siebfilter opbriechen. Wéinst dem reduzéierten Drockënnerscheed geet de Floss erëm duerch de Sieb erëm op an d'Anlaafventil mécht sech zou. Dofir kann d'Pompel de Floss nëmme fir eng kuerz Zäit direkt vum Ventil gesinn. Dëst verlängert d'Liewensdauer vun der Pompel, well de gréissten Deel vum Floss d'Flëssegkeet ass, déi duerch de Sandsieb gefiltert gëtt.
De Pompelschutzsystem gouf mat Packer an dräi verschiddene Buerungen am Delaware Basin an den USA bedriwwen. D'Haaptzil ass d'Zuel vun den ESP-Starten an -Stoppen wéinst sandbedingten Iwwerbelaaschtungen ze reduzéieren an d'ESP-Verfügbarkeet ze erhéijen fir d'Produktioun ze verbesseren. De Pompelschutzsystem ass um ënneschten Enn vun der ESP-String opgehaangen. D'Resultater vum Uelegbuer weisen eng stabil Pompelleistung, reduzéiert Vibratiounen a Stroumintensitéit, an eng Pompelschutztechnologie. Nom Installatioun vum neie System goufen d'Ausfallzäiten am Zesummenhang mat Sand a Feststoffer ëm 75% reduzéiert an d'Liewensdauer vun der Pompel ëm méi wéi 22% erhéicht.
E Buer. En ESP-System gouf an engem neie Buer- a Frakturbuer am Martin County, Texas, installéiert. Den vertikalen Deel vum Buer ass ongeféier 9.000 Fouss an den horizontalen Deel erstreckt sech bis zu 12.000 Fouss, gemoossen Déift (MD). Fir déi éischt zwou Kompletéierungen gouf en Downhole-Wirbel-Sand-Separator-System mat sechs Liner-Verbindungen als integralen Deel vun der ESP-Kompletéierung installéiert. Fir zwou hannereneen Installatiounen, déi deeselwechten Typ vu Sand-Separator benotzt hunn, gouf en onstabilt Verhalen vun den ESP-Betribsparameter (Stroumintensitéit a Vibratioun) observéiert. D'Demontageanalyse vun der ofgezunnener ESP-Eenheet huet gewisen, datt d'Wirbel-Gas-Separator-Eenheet mat Friemmaterial verstoppt war, wat als Sand festgestallt gouf, well en net-magnetesch ass a chemesch net mat Säure reagéiert.
An der drëtter ESP-Installatioun huet Edelstol-Drotnetz den Sandseparator als Mëttel fir d'ESP-Sandkontroll ersat. Nom Installatioun vum neie Pompelschutzsystem huet den ESP e méi stabilt Verhalen gewisen, andeems de Beräich vun de Motorstroumschwankungen vun ~19 A fir d'Installatioun #2 op ~6,3 A fir d'Installatioun #3 reduzéiert gouf. D'Vibratioun ass méi stabil an den Trend ass ëm 75% reduzéiert. Den Drockfall war och stabil, huet sech am Verglach mat der viregter Installatioun ganz wéineg schwankt an huet en zousätzleche Drockfall vun 100 psi gewonnen. Iwwerlaaschtungsausschaltunge vum ESP ginn ëm 100% reduzéiert an den ESP funktionéiert mat gerénger Schwéngung.
Buer B. An engem Buer bei Eunice, New Mexico, hat en anere onkonventionelle Buer en ESP installéiert, awer kee Pompelschutz. Nom initialen Boot Drop huet den ESP ugefaang onberechenbar ze verhalen. Schwankungen am Stroum an Drock gi mat Schwéngungsspëtzen verbonnen. Nodeems dës Konditioune 137 Deeg bäibehale goufen, ass den ESP ausgefall an en Ersatz gouf installéiert. Déi zweet Installatioun enthält en neit Pompelschutzsystem mat der selwechter ESP-Konfiguratioun. Nodeems de Buer d'Produktioun nees opgeholl huet, huet den ESP normal funktionéiert, mat stabiler Ampere a manner Schwéngungen. Zum Zäitpunkt vun der Publikatioun hat den zweete Laf vum ESP iwwer 300 Deeg Betrib erreecht, eng bedeitend Verbesserung géintiwwer der viregter Installatioun.
Buer C. Déi drëtt Installatioun vum System virun Ort war zu Mentone, Texas, vun enger spezialiséierter Ueleg- a Gasfirma, déi Ausfäll an ESP-Ausfäll wéinst Sandproduktioun hat a wollt d'Pompeloperatiounszäit verbesseren. Betreiber bedreiwen typescherweis Sandseparatoren am Buerlach mat enger Ausschichtung an all ESP-Buer. Wéi och ëmmer, soubal d'Ausschichtung mat Sand gefëllt ass, erlaabt den Separator dem Sand duerch d'Pompelsektioun ze fléissen, wouduerch d'Pompelstufe, d'Lager an d'Well korrodéiert, wat zu engem Verloscht vum Lift féiert. Nodeems de neie System mam Pompelschutz bedriwwe gouf, huet den ESP eng 22% méi laang Liewensdauer mat engem méi stabile Drockfall an enger besserer ESP-bezunnen Operatiounszäit.
D'Zuel vun den Ausschaltungen am Zesummenhang mat Sand a Feststoffer während dem Betrib ass ëm 75% erofgaang, vun 8 Iwwerlaaschtungsereignisser an der éischter Installatioun op zwou an der zweeter Installatioun, an d'Zuel vun den erfollegräichen Neistarten nom Iwwerlaaschtungsausschalt ass ëm 30% eropgaang, vun 8 an der éischter Installatioun. Insgesamt 12 Evenementer, fir insgesamt 8 Evenementer, goufen an der zweeter Installatioun duerchgefouert, wat d'elektresch Belaaschtung vun der Ausrüstung reduzéiert an d'Liewensdauer vum ESP verlängert huet.
Figur 5 weist déi plötzlech Erhéijung vun der Intake-Drocksignatur (blo), wann d'Edelstahlnetz blockéiert ass an d'Ventilunitéit opgemaach gëtt. Dës Drocksignatur kann d'Produktiounseffizienz weider verbesseren, andeems se sandbedingte ESP-Ausfäll viraussoe kann, sou datt Ersatzoperatioune mat Workover-Rigs geplangt kënne ginn.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, „Experimental Analysis of Wirbel Tube as Downhole Desander Device“, SPE Paper 94673-MS, presentéiert op der SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Rio de Janeiro, Brasilien, 20. Juni - 23. Februar 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Dësen Artikel enthält Elementer aus dem SPE-Pabeier 207926-MS, deen op der Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference zu Abu Dhabi, VAE, vum 15. bis den 18. November 2021 presentéiert gouf.
All Materialien ënnerleien de streng duerchgesate Copyright-Gesetzer, liest w.e.g. eis Allgemeng Geschäftsbedingungen, Cookie-Politik a Dateschutzpolitik ier Dir dës Säit benotzt.