Ir pierādīts, ka sūkņu aizsardzības komponenti aizsargā sūkņus no smiltīm un pagarina ESP darbības laiku netradicionālās akās.Šis risinājums kontrolē smilšu un citu cieto vielu atpakaļplūsmu, kas var izraisīt pārslodzi un dīkstāves. Iespējošanas tehnoloģija novērš problēmas, kas saistītas ar daļiņu izmēra sadalījuma nenoteiktību.
Tā kā arvien vairāk naftas urbumu paļaujas uz ESP, arvien svarīgāka kļūst elektrisko zemūdens sūkņu (ESP) sistēmu darbmūža pagarināšana. Mākslīgo pacelšanas sūkņu darbības laiks un veiktspēja ir jutīgi pret cietajām vielām ražotajos šķidrumos. ESP darbības laiks un veiktspēja ievērojami samazinājās, palielinoties cieto daļiņu skaitam. Turklāt cietās vielas palielina urbuma dīkstāves laiku un darba biežumu, kas nepieciešams ESP nomaiņai.
Cietās daļiņas, kas bieži plūst caur mākslīgiem pacelšanas sūkņiem, ietver veidošanās smiltis, hidrauliskās sašķelšanas stieņus, cementu un erodētas vai korozijas metāla daļiņas. Cieto vielu atdalīšanai paredzētas iedobes tehnoloģijas ir dažādas no zemas efektivitātes cikloniem līdz augstas efektivitātes 3D nerūsējošā tērauda stiepļu sietam.Downhole vortex desanders are been used for large detslows, and they are been used for large dethedslow production. vienmēr netradicionālās akas ir pakļautas periodiskai sliežu plūsmai, kā rezultātā esošā urbuma virpuļu separatora tehnoloģija darbojas tikai periodiski.
Lai aizsargātu ESP, ir ierosināti vairāki dažādi kombinēto smilšu kontroles sietu un urbumu virpuļdezanderu varianti.Tomēr visu sūkņu aizsardzībā un ražošanas veiktspējā ir nepilnības, jo katras akas radīto cieto vielu izmēra sadalījums un tilpums ir neskaidrs. Nenoteiktība palielina smilšu kontroles komponentu garumu, tādējādi samazinot dziļumu, kurā var tikt iestatīta ESP negatīvā ietekme un potenciālā ESP ietekme. Netradicionālās akās priekšroka tiek dota eper iesēdināšanas dziļumiem.Tomēr atslīpētāju un dubļu enkuru izmantošana, lai apturētu garus, stingrus smilšu vadības blokus korpusa sekcijās ar ierobežotiem ESP MTBF uzlabojumiem. Iekšējās caurules korozija ir vēl viens šīs konstrukcijas aspekts, kas nav pietiekami novērtēts.
2005. gada darba autori prezentēja eksperimentālos rezultātus par urbuma smilšu separatoru, kura pamatā ir ciklona caurule (1. attēls), kas bija atkarīgi no ciklona darbības un gravitācijas, lai parādītu, ka atdalīšanas efektivitāte ir atkarīga no eļļas viskozitātes, plūsmas ātruma un daļiņu izmēra. Tie parāda, ka separatora efektivitāte lielā mērā ir atkarīga no cieto daļiņu gala ātruma samazināšanās, daļiņu izmēra samazināšanās ātruma. un palielinot eļļas viskozitāti, 2. attēls. Tipiskam ciklona caurules dziļurbuma separatoram atdalīšanas efektivitāte samazinās līdz ~10%, daļiņu izmēram samazinoties līdz ~100 µm.Turklāt, palielinoties plūsmas ātrumam, virpuļseparators ir pakļauts erozijas nodilumam, kas ietekmē konstrukcijas sastāvdaļu lietošanas ilgumu.
Nākamā loģiskā alternatīva ir izmantot 2D smilšu kontroles sietu ar noteiktu spraugas platumu.Daļiņu izmērs un sadalījums ir svarīgi apsvērumi, izvēloties sietus cieto vielu filtrēšanai parastās vai netradicionālās urbumu ražošanā, taču tās var nebūt zināmas.Cietās vielas var nākt no rezervuāra, taču tās var atšķirties atkarībā no papēža;alternatīvi, sietam var būt nepieciešams filtrēt smiltis no hidrauliskās sašķelšanas. Jebkurā gadījumā cietvielu savākšanas, analīzes un testēšanas izmaksas var būt pārmērīgi augstas.
Ja 2D cauruļu ekrāns nav pareizi konfigurēts, rezultāti var apdraudēt urbuma ekonomiku.Pārāk mazas smilšu sieta atveres var izraisīt priekšlaicīgu aizsērēšanu, izslēgšanu un nepieciešamību veikt koriģējošus darbus. Ja tie ir pārāk lieli, tie ļauj ražošanas procesā brīvi iekļūt cietajām vielām, kas var korozēt eļļas caurules, sabojāt mākslīgās aizpildīšanas virsmas atdalīšanas sūkņus, Situācija prasa vienkāršu, izmaksu ziņā efektīvu risinājumu, kas var pagarināt sūkņa kalpošanas laiku un aptvert plašu smilšu izmēru sadalījumu.
Lai apmierinātu šo vajadzību, tika veikts pētījums par vārstu komplektu izmantošanu kombinācijā ar nerūsējošā tērauda stiepļu sietu, kas ir nejutīgs pret iegūto cieto vielu sadalījumu. Pētījumi ir parādījuši, ka nerūsējošā tērauda stiepļu sieta ar mainīgu poru izmēru un 3D struktūru var efektīvi kontrolēt dažāda izmēra cietās vielas, nezinot iegūto cieto vielu daļiņu izmēru sadalījumu, bez nepieciešamības kontrolēt 3D stiepļu stiepļu izmēru. papildu sekundārajai filtrēšanai.
Vārstu komplekts, kas uzstādīts ekrāna apakšā, ļauj turpināt ražošanu, līdz tiek izvilkts ESP. Tas novērš ESP izņemšanu uzreiz pēc sieta pārslēgšanas. Iegūtais ieplūdes smilšu vadības ekrāns un vārstu komplekts aizsargā ESP, stieņu pacelšanas sūkņus un gāzes pacelšanas komplektus no cietām vielām ražošanas laikā, tīrot šķidruma plūsmu, un nodrošina rentablu risinājumu, lai pagarinātu sūkņa raksturīgo kalpošanas laiku.
Pirmās paaudzes sūkņa aizsardzības dizains. Sūkņa aizsardzības komplekts, kurā izmanto nerūsējošā tērauda vates sietus, tika izvietots tvaika drenāžas akā Rietumkanādā, lai aizsargātu ESP no cietām vielām ražošanas laikā. Ekrāni filtrē kaitīgās cietās vielas no ražošanas šķidruma, kad tas nonāk ražošanas virknē. Ražošanas virknes ietvaros šķidrumi plūst uz ESP ieplūdi, kur tie tiek sūknēti starp sietu un ESP, kas tiek sūknēts uz virsmu starp sietu un ražošanas zonu. augšējais urbums.
Ražošanas laikā gredzenveida telpai starp sietu un apvalku ir tendence saplūst ar smiltīm, kas palielina plūsmas pretestību. Galu galā gredzens pilnībā savienojas, pārtrauc plūsmu un rada spiediena starpību starp urbumu un ražošanas virkni, kā parādīts 3. attēlā. Šajā brīdī šķidrums vairs nevar plūst uz ESP, un pabeigšanas virkne ir jāvelk.Atkarībā no vairākiem mainīgajiem lielumiem, kas saistīti ar cieto vielu ražošanu, ilgums, kas nepieciešams, lai apturētu plūsmu caur cieto vielu tiltu uz ekrāna, var būt mazāks par ilgumu, kas ļautu ESP sūknēt cieto vielu piekrauto šķidrumu vidējo laiku starp atteicēm uz zemi, tāpēc tika izstrādāta otrās paaudzes komponenti.
Otrās paaudzes sūkņa aizsardzības komplekts. PumpGuard* ieplūdes smilšu vadības ekrāns un vārstu komplekta sistēma ir piekārta zem REDA* sūkņa 4. attēlā, kas ir netradicionālas ESP pabeigšanas piemērs. Kad urbums sāk ražot, ekrāns filtrē ražošanā esošās cietās vielas, bet sāks lēnām tiltu ar smiltīm un radīs spiediena starpību. Kad šis vārsta spiediena starpības iestatījums sasniedz vārstu, sasniedz spiedienu. virkne pie ESP.Šī plūsma izlīdzina spiediena starpību visā ekrānā, atslābinot smilšu maisu satvērienu ekrāna ārpusē.Smiltis var brīvi izlauzties no gredzena, kas samazina plūsmas pretestību caur sietu un ļauj atsākt plūsmu.Kad diferenciālais spiediens pazeminās, vārsts atgriežas aizvērtā pozīcijā un tiek atsākti normāli plūsmas apstākļi, līdz tiek atsākta šī cikla izpēte. Atkārtojiet šo ciklu. šis raksts parāda, ka sistēma spēj ievērojami pagarināt sūkņa kalpošanas laiku, salīdzinot ar skrīninga pabeigšanu vien.
Nesenajā instalācijā tika ieviests izmaksu ziņā pamatots risinājums zonas izolācijai starp nerūsējošā tērauda stiepļu sietu un ESP. Virs sieta sekcijas ir uzstādīts uz leju vērsts glāžu blīvētājs. Virs krūzes blīvētāja papildu centrālās caurules perforācijas nodrošina plūsmas ceļu saražotā šķidruma migrācijai no ekrāna iekšpuses uz gredzenveida telpu virs blīvētāja, kur ESP šķidruma ieplūde var iekļūt.
Šim risinājumam izvēlētais nerūsējošā tērauda stiepļu sieta filtrs piedāvā vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar 2D sietu veidiem, kuru pamatā ir spraugas. 2D filtri galvenokārt balstās uz daļiņām, kas aptver filtra spraugas vai spraugas, lai izveidotu smilšu maisus un nodrošinātu smilšu kontroli. Tomēr, tā kā ekrānam var izvēlēties tikai vienu spraugas vērtību, ekrāns kļūst ļoti jutīgs pret saražotā šķidruma daļiņu izmēru sadalījumu.
Turpretim nerūsējošā tērauda stiepļu sieta filtru biezā režģa slānis nodrošina saražotajam urbuma šķidrumam augstu porainību (92%) un lielu atvērtas plūsmas laukumu (40%). Filtrs ir izgatavots, saspiežot nerūsējošā tērauda vilnas sietu un aptinot to tieši ap perforētu centrālo cauruli, pēc tam to iekapsulē cauruļu slānī, kas ir cauruļveida aizsargpārsegs, kas atrodas sadales tīkla centrā. Vienmērīga leņķiskā orientācija (no 15 µm līdz 600 µm) ļauj nekaitīgām smalkām daļiņām plūst pa 3D plūsmas ceļu uz centrālo cauruli pēc tam, kad tīklā ir iesprostoti lielākas un kaitīgas daļiņas. Šī sieta paraugu smilšu aiztures pārbaude parādīja, ka filtrs saglabā augstu caurlaidību, jo šķidrums tiek ģenerēts caur visu daļiņu izmēru filtru. Šo nerūsējošā tērauda vates sietu 80. gados izstrādāja viens no lielākajiem operatoriem, kas īpaši paredzēti autonomai ekrāna komplektēšanai tvaika stimulētos rezervuāros, un tam ir plaši panākumi veiksmīgu instalāciju jomā.
Vārsta komplekts sastāv no atsperi noslogota vārsta, kas nodrošina vienvirziena plūsmu cauruļu virknē no ražošanas zonas. Noregulējot spoles atsperes priekšslodzi pirms uzstādīšanas, vārstu var pielāgot, lai sasniegtu lietojumprogrammai vēlamo plaisāšanas spiedienu. Parasti zem nerūsējošā tērauda stiepļu sieta tiek darbināts vārsts, lai nodrošinātu sekundāro plūsmas ceļu starp rezervuāru un beztērauda vārstu, dažos gadījumos vārsts bez tērauda. zemāks krekinga spiediens nekā zemākajam vārstam.
Laika gaitā veidošanās daļiņas aizpilda gredzenveida laukumu starp sūkņa aizsargierīces ekrāna ārējo virsmu un ražošanas korpusa sienu. Dobumam piepildoties ar smiltīm un daļiņām konsolidējoties, palielinās spiediena kritums pāri smilšu maisam. Kad šis spiediena kritums sasniedz iepriekš iestatīto vērtību, atveras konusa vārsts un ļauj plūst tieši cauri smilšu plūsmai pa sūkņa ieplūdes atveri. ekrāna filtrs. Samazinātā spiediena starpības dēļ plūsma atsāksies caur sietu un ieplūdes vārsts aizvērsies. Tāpēc sūknis var redzēt plūsmu tieši no vārsta tikai īsu laiku. Tas pagarina sūkņa kalpošanas laiku, jo lielākā daļa plūsmas ir šķidrums, kas filtrēts caur smilšu sietu.
Sūkņa aizsardzības sistēma tika darbināta ar blīvētājiem trīs dažādās akās Delavēras baseinā Amerikas Savienotajās Valstīs. Galvenais mērķis ir samazināt ESP palaišanas un apstāšanās skaitu smilšu izraisītu pārslodžu dēļ un palielināt ESP pieejamību, lai uzlabotu ražošanu. Sūkņa aizsardzības sistēma ir piekārta no ESP virknes apakšējā gala. Naftas urbuma rezultāti liecina par stabilu sūkņa darbību, samazinātu vibrācijas un strāvas padeves sistēmu. laiks tika samazināts par 75%, un sūkņa kalpošanas laiks palielinājās par vairāk nekā 22%.
Aka. ESP sistēma tika uzstādīta jaunā urbšanas un sašķelšanas urbumā Teksasas štatā Mārtinas apgabalā. Urbuma vertikālā daļa ir aptuveni 9000 pēdu, bet horizontālā daļa stiepjas līdz 12 000 pēdām, mērot dziļumu (MD). Pirmajās divās pabeigšanas laikā tika uzstādīta dziļurbuma virpuļveida smilšu atdalīšanas sistēma ar sešām ESP instalācijas daļām, izmantojot to pašu savienojumu. smilšu separatora tips, tika novērota ESP darbības parametru (strāvas intensitāte un vibrācija) nestabila uzvedība. Izvilktā ESP bloka demontāžas analīzē atklājās, ka virpuļgāzu separatora mezgls ir aizsērējis ar svešķermeņiem, kas tika konstatēts kā smiltis, jo tas ir nemagnētisks un ķīmiski nereaģē ar skābi.
Trešajā ESP instalācijā nerūsējošā tērauda stiepļu siets nomainīja smilšu separatoru kā ESP smilšu kontroles līdzekli. Pēc jaunā sūkņa aizsardzības sistēmas uzstādīšanas ESP uzrādīja stabilāku darbību, samazinot motora strāvas svārstību diapazonu no ~19 A uzstādīšanai #2 līdz ~6,3 A uzstādīšanai #3. Vibrācija ir stabilāka, salīdzinot ar iepriekšējo, un spiediena kritums bija ļoti mazs, un tendence ir arī 7%. uzstādīšanu un ieguva papildu 100 psi spiediena kritumu.ESP pārslodzes izslēgšanas gadījumi tiek samazināti par 100%, un ESP darbojas ar zemu vibrāciju.
Aka B. Vienā akā netālu no Einisas, Ņūmeksikas štatā, citā netradicionālajā akā bija uzstādīts ESP, bet nebija sūkņa aizsardzības.Pēc sākotnējās palaišanas krituma ESP sāka uzrādīt neregulāru darbību.Strāvas un spiediena svārstības ir saistītas ar vibrācijas kāpumiem.Pēc šo apstākļu uzturēšanas 137 dienas ESP neizdevās, un otrajā akas aizsardzības konfigurācijā tika uzstādīta jauna sūkņa konfigurācija. med ražošanas laikā ESP darbojās normāli, ar stabilu strāvas stiprumu un mazāku vibrāciju. Publicēšanas laikā ESP otrā reize bija sasniegusi vairāk nekā 300 darbības dienas, kas ir būtisks uzlabojums salīdzinājumā ar iepriekšējo instalāciju.
C. aka. Sistēmas trešo instalāciju uz vietas veica Mentonē, Teksasā, specializēts naftas un gāzes uzņēmums, kas piedzīvoja pārtraukumus un ESP kļūmes smilšu ražošanas dēļ un vēlējās uzlabot sūkņa darbības laiku. Operatori parasti katrā ESP akā izmanto urbuma smilšu separatorus ar starpliku. Tomēr, tiklīdz starplika piepildīsies ar smiltīm, separators ļaus smiltīm plūst cauri sūkņa sekcijai. Pēc jaunās sistēmas darbināšanas ar sūkņa aizsargu ESP ir par 22% ilgāks darbības laiks ar stabilāku spiediena kritumu un labāku ESP darbības laiku.
Ar smiltīm un cietajām vielām saistītu izslēgšanas gadījumu skaits darbības laikā samazinājās par 75%, no 8 pārslodzes gadījumiem pirmajā instalācijā līdz diviem otrajā instalācijā, un veiksmīgo restartēšanas gadījumu skaits pēc pārslodzes izslēgšanas palielinājās par 30%, no 8 pirmajā instalācijā.Kopā sekundārajā instalācijā tika veikti 12 notikumi, kopā 8 notikumi, samazinot iekārtu elektrisko spriegumu un palielinot ESP darbības laiku.
5. attēlā parādīts pēkšņs ieplūdes spiediena signāla pieaugums (zils), kad nerūsējošā tērauda sieta ir bloķēta un vārsta komplekts tiek atvērts. Šis spiediena signāls var vēl vairāk uzlabot ražošanas efektivitāti, prognozējot ar smiltīm saistītas ESP kļūmes, tāpēc var plānot nomaiņas darbības ar darba platformām.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Experimental analysis of swirl tube as downhole desander device”, SPE Paper 94673-MS, prezentēts SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Riodežaneiro, Brazīlija, 20. jūnijs – 23. februāris, 2005.-1/7.
Šajā rakstā ir ietverti elementi no SPE dokumenta 207926-MS, kas tika prezentēts Abū Dabī Starptautiskajā naftas izstādē un konferencē Abū Dabī, AAE, 2021. gada 15.–18. novembrī.
Uz visiem materiāliem attiecas stingri ievēroti autortiesību likumi, lūdzu, pirms šīs vietnes izmantošanas izlasiet mūsu noteikumus un nosacījumus, sīkfailu politiku un konfidencialitātes politiku.