Napatunayan na ang mga bahagi ng proteksyon ng pump na nagpoprotekta sa mga pump mula sa buhangin at nagpapahaba ng buhay ng pagpapatakbo ng mga ESP sa hindi kinaugalian na mga balon. Kinokontrol ng solusyon na ito ang backflow ng frac sand at iba pang solids na maaaring magdulot ng mga overload at downtime. Inaalis ng nagbibigay-daan na teknolohiya ang mga problemang nauugnay sa kawalan ng katiyakan sa pamamahagi ng particle size.
Habang dumarami ang mga balon ng langis na umaasa sa mga ESP, ang pagpapahaba ng buhay ng mga electrical submersible pumping (ESP) system ay lalong nagiging mahalaga. Ang buhay ng pagpapatakbo at pagganap ng mga artificial lift pump ay sensitibo sa mga solido sa mga ginawang likido. Ang buhay ng pagpapatakbo at pagganap ng ESP ay makabuluhang nabawasan kasabay ng pagtaas ng mga solidong particle. Bilang karagdagan, ang mga solid ay nagpapataas sa well downtime at ang dalas ng workover na kinakailangan upang palitan ang ESP.
Ang mga solidong particle na kadalasang dumadaloy sa pamamagitan ng artipisyal na lift pump ay kinabibilangan ng formation sand, hydraulic fracturing proppants, semento, at eroded o corroded na mga particle ng metal. Ang mga teknolohiyang downhole na idinisenyo upang paghiwalayin ang mga solid ay mula sa mga cyclone na mababa ang kahusayan hanggang sa high-efficiency na 3D stainless steel wire mesh. Ang mga downhole vortex desander ay ginagamit para sa mga decades na ginagamit sa mga decademaril at malalaking particle. gayunpaman, ang mga hindi kinaugalian na balon ay napapailalim sa pasulput-sulpot na daloy ng slug, na nagreresulta sa umiiral na teknolohiya ng downhole vortex separator na paminsan-minsan lang na gumagana.
Ilang iba't ibang variant ng pinagsamang sand control screen at downhole vortex desanders ang iminungkahi para protektahan ang mga ESP. Gayunpaman, may mga puwang sa proteksyon at pagganap ng produksyon ng lahat ng pump dahil sa kawalan ng katiyakan sa pamamahagi ng laki at dami ng mga solidong ginawa ng bawat balon. sa well economics.Ang mas malalim na lalim ng setting ay ginustong sa hindi kinaugalian na mga balon.Gayunpaman, ang paggamit ng mga de-sander at male-plug mud anchor upang suspindihin ang mahaba, matibay na sand control assemblies sa mga seksyon ng casing na may mataas na dogleg severity na limitado ang mga pagpapahusay sa ESP MTBF. Ang kaagnasan ng inner tube ay isa pang aspeto ng disenyong ito na hindi pa nasusuri nang sapat.
Ang mga may-akda ng isang papel noong 2005 ay nagpakita ng mga pang-eksperimentong resulta ng isang downhole sand separator batay sa isang cyclone tube (Figure 1), na nakadepende sa pagkilos ng bagyo at gravity, upang ipakita na ang kahusayan sa paghihiwalay ay nakasalalay sa lagkit ng langis, rate ng daloy, at laki ng particle . Ipinakikita nila na ang kahusayan ng separator ay higit na nakadepende sa bilis ng daloy ng solidong particle, at pagbaba ng bilis ng daloy ng particle sa solidong rate ng depacity ng terminal. pagtaas ng lagkit ng langis, Figure 2. Para sa isang tipikal na cyclone tube downhole separator, ang kahusayan sa paghihiwalay ay bumaba sa ~10% habang ang laki ng butil ay bumaba sa ~100 µm.Bilang karagdagan, habang tumataas ang rate ng daloy, ang vortex separator ay napapailalim sa pagkasira ng erosion, na nakakaapekto sa paggamit ng buhay ng mga bahagi ng istruktura.
Ang susunod na lohikal na alternatibo ay ang paggamit ng isang 2D sand control screen na may tinukoy na lapad ng slot. Ang laki at pamamahagi ng particle ay mahalagang mga pagsasaalang-alang kapag pumipili ng mga screen upang i-filter ang mga solido sa kumbensyonal o hindi kinaugalian na paggawa ng balon, ngunit maaaring hindi sila kilala. Ang mga solido ay maaaring nagmula sa reservoir, ngunit maaaring mag-iba ang mga ito mula sa sakong hanggang sakong;Bilang kahalili, maaaring kailanganin ng screen na i-filter ang buhangin mula sa hydraulic fracturing. Sa alinmang kaso, ang halaga ng pagkolekta, pagsusuri at pagsusuri ng mga solido ay maaaring maging mahirap.
Kung ang 2D tubing screen ay hindi maayos na na-configure, ang mga resulta ay maaaring makompromiso ang ekonomiya ng balon. Sand screen openings na masyadong maliit ay maaaring magresulta sa napaaga plugging, shutdowns at ang pangangailangan para sa remedial workovers. Kung ang mga ito ay masyadong malaki, ang mga ito ay nagpapahintulot sa mga solido na malayang pumasok sa proseso ng produksyon, na maaaring makasira sa mga tubo ng langis, makapinsala sa mga artipisyal na pag-angat ng mga sepoblast, at mapupuno ang mga sepoblast na pang-ibabaw ng buhangin, at muling pagpuno ng mga sepoblast ng buhangin. Ang sitwasyong ito ay nangangailangan ng simple, matipid na solusyon na maaaring pahabain ang buhay ng bomba at sumasakop sa malawak na pamamahagi ng mga laki ng buhangin.
Upang matugunan ang pangangailangang ito, isinagawa ang isang pag-aaral sa paggamit ng mga valve assemblies na may kumbinasyon ng stainless steel wire mesh, na hindi sensitibo sa mga resultang pamamahagi ng solids. Ipinakita ng mga pag-aaral na ang stainless steel wire mesh na may variable na laki ng butas at 3D na istraktura ay epektibong makokontrol ang mga solido na may iba't ibang laki nang hindi nalalaman ang pamamahagi ng laki ng butil ng mga nagresultang solids.
Ang valve assembly na naka-mount sa ibaba ng screen ay nagbibigay-daan sa produksyon na magpatuloy hanggang sa ma-pull out ang ESP. Pinipigilan nito ang ESP na makuha kaagad pagkatapos ma-bridge ang screen.
Unang henerasyong disenyo ng proteksyon ng bomba. Isang pump protection assembly gamit ang stainless steel wool screen ay na-deploy sa steam assisted gravity drainage sa Western Canada para protektahan ang ESP mula sa mga solid sa panahon ng produksyon. Sinasala ng mga screen ang mga nakakapinsalang solids mula sa production fluid habang pumapasok ito sa production string. Sa loob ng production string, ang mga fluid ay dumadaloy sa ESP inlet, kung saan ang mga ito ay ibinubomba sa pagitan ng itaas na bahagi ng produksyon. .
Sa paglipas ng panahon ng produksyon, ang annular space sa pagitan ng screen at casing ay may posibilidad na magtulay sa buhangin, na nagpapataas ng resistensya sa daloy. Sa bandang huli, ang annulus ay ganap na nagtulay, humihinto sa daloy, at lumilikha ng pagkakaiba sa presyon sa pagitan ng wellbore at ng production string, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Sa puntong ito, ang fluid ay hindi na maaaring dumaloy sa ESP at ang string ng pagkumpleto ay dapat mahila.Depende sa ilang variable na nauugnay sa produksyon ng solids, ang tagal na kinakailangan upang ihinto ang daloy sa pamamagitan ng solids bridge sa screen ay maaaring mas mababa kaysa sa tagal na magpapahintulot sa ESP na i-bomba ang solids na may kargang fluid na ibig sabihin ng oras sa pagitan ng mga pagkabigo sa lupa, kaya binuo ang ikalawang henerasyon ng mga bahagi.
Ang pangalawang henerasyong pump protection assembly. Ang PumpGuard* inlet sand control screen at valve assembly system ay sinuspinde sa ibaba ng REDA* pump sa Figure 4, isang halimbawa ng hindi kinaugalian na pagkumpleto ng ESP. Kapag gumagawa na ang balon, sinasala ng screen ang mga solido sa produksyon, ngunit magsisimulang dahan-dahang magdugtong sa buhangin at lumikha ng pressure differential. string sa ESP. Itinutumbas ng daloy na ito ang pagkakaiba ng presyon sa screen, na lumuluwag sa pagkakahawak ng mga sandbag sa labas ng screen. Ang buhangin ay malayang lumabas sa annulus, na nagpapababa ng resistensya ng daloy sa screen at nagbibigay-daan sa pag-agos upang magpatuloy. Habang bumababa ang differential pressure, bumabalik ang balbula sa saradong posisyon nito at nagpapatuloy ang normal na mga kondisyon ng daloy. Ulitin ang cycle na ito para sa pag-aaral ng ESP na ito ay kinakailangan upang mailabas ang pag-aaral ng ESP na ito sa pag-aaral sa kaso na ito ay kinakailangan upang mailabas ang ESP na ito sa artikulong ito. na magagawa ng system na makabuluhang pahabain ang buhay ng pump kumpara sa pagpapatakbo ng screening na nag-iisa.
Para sa kamakailang pag-install, isang cost-driven na solusyon ang ipinakilala para sa paghihiwalay ng lugar sa pagitan ng stainless steel wire mesh at ng ESP. Ang isang cup packer na nakaharap pababa ay naka-mount sa itaas ng seksyon ng screen. Sa itaas ng cup packer, ang mga karagdagang center tube perforations ay nagbibigay ng daanan ng daloy para sa ginawang fluid upang lumipat mula sa loob ng screen patungo sa annular space sa itaas ng packer, kung saan ang fluid ay maaaring pumasok sa ESP.
Ang stainless steel wire mesh filter na pinili para sa solusyon na ito ay nag-aalok ng ilang mga pakinabang kumpara sa gap-based na 2D mesh na mga uri. Ang mga 2D na filter ay pangunahing umaasa sa mga particle na sumasaklaw sa mga puwang ng filter o mga puwang upang bumuo ng mga sandbag at magbigay ng kontrol sa buhangin. Gayunpaman, dahil isang solong gap value lang ang maaaring mapili para sa screen, ang screen ay nagiging lubhang sensitibo sa particle size distribution ng ginawang fluid.
Sa kabaligtaran, ang makapal na mesh bed ng mga stainless steel wire mesh filter ay nagbibigay ng mataas na porosity (92%) at malaking open flow area (40%) para sa ginawang wellbore fluid. Ang filter ay binuo sa pamamagitan ng pag-compress ng isang stainless steel fleece mesh at pagbalot nito nang direkta sa isang butas-butas na center tube, pagkatapos ay i-encapsulate ito sa loob ng isang butas-butas na proteksiyon na takip na naka-welded sa bawat dulo ng mesh na hindi pormula sa gitnang bahagi ng mesh. (mula sa 15 µm hanggang 600 µm) ay nagbibigay-daan sa mga hindi nakakapinsalang multa na dumaloy sa isang 3D flow path patungo sa gitnang tubo pagkatapos ma-trap ang mas malaki at mapaminsalang mga particle sa loob ng mesh. Ang pagsubok sa pagpapanatili ng buhangin sa mga specimen ng sieve na ito ay nagpakita na ang filter ay nagpapanatili ng mataas na permeability dahil nabuo ang fluid sa pamamagitan ng sieve. Epektibong nagagawa ng fluid na ito ang lahat ng laki ng filter na ito. Ang nag-iisang filter na ito ay "nakagawa ng hindi kinakalawang na steel distribution". ng isang pangunahing operator noong 1980s partikular para sa self-contained screen completions sa steam stimulated reservoirs at may malawak na track record ng matagumpay na pag-install.
Binubuo ang valve assembly ng spring-loaded valve na nagbibigay-daan sa one-way flow papunta sa tubing string mula sa production area. Sa pamamagitan ng pagsasaayos ng coil spring preload bago ang pag-install, maaaring i-customize ang valve para makamit ang ninanais na cracking pressure para sa application. Kadalasan, ang balbula ay pinapatakbo sa ilalim ng stainless steel wire mesh upang magbigay ng pangalawang daloy ng landas sa pagitan ng reservoir at ng valve na may mas mababang presyon kaysa sa mga serye ng ESP. ang pinakamababang balbula.
Sa paglipas ng panahon, pinupuno ng mga particle ng formation ang annular area sa pagitan ng panlabas na ibabaw ng screen ng pump protector assembly at ang dingding ng production casing. Habang napupuno ang cavity ng buhangin at ang mga particle ay nagsasama-sama, tumataas ang pressure drop sa sandbag. Kapag ang pressure drop na ito ay umabot sa isang preset na halaga, bubukas ang cone valve at nagbibigay-daan sa direktang daloy sa pamamagitan ng pump inlet. Dahil sa pinababang pressure differential, magpapatuloy ang daloy sa pamamagitan ng screen at magsasara ang intake valve.Samakatuwid, makikita lang ng pump ang daloy nang direkta mula sa valve sa maikling panahon. Pinapahaba nito ang buhay ng pump, dahil ang karamihan sa daloy ay ang fluid na na-filter sa sand screen.
Ang sistema ng proteksyon ng bomba ay pinaandar na may mga packer sa tatlong magkakaibang balon sa Delaware Basin sa United States. Ang pangunahing layunin ay upang bawasan ang bilang ng mga pagsisimula at paghinto ng ESP dahil sa mga labis na karga na nauugnay sa buhangin at upang madagdagan ang kakayahang magamit ng ESP upang mapabuti ang produksyon. ang downtime ay nabawasan ng 75% at ang buhay ng bomba ay tumaas ng higit sa 22%.
Isang balon. Isang ESP system ang na-install sa isang bagong drilling at fracturing well sa Martin County, Texas. Ang patayong bahagi ng balon ay humigit-kumulang 9,000 talampakan at ang pahalang na bahagi ay umaabot hanggang 12,000 talampakan, sinusukat ang lalim (MD). Para sa unang dalawang pagkumpleto, isang downhole vortex sand separator system na may anim na liner na koneksyon ay na-install bilang isang pinagsama-samang uri ng buhangin ng ESP na pinagsama-samang bahagi ng pinagsama-samang bahagi ng ESP. , ang hindi matatag na pag-uugali ng mga parameter ng pagpapatakbo ng ESP (kasalukuyang intensity at panginginig ng boses) ay naobserbahan. Ang pagtatasa ng disassembly ng hinila na yunit ng ESP ay nagsiwalat na ang vortex gas separator assembly ay barado ng mga dayuhang bagay, na natukoy na buhangin dahil ito ay non-magnetic at hindi chemically react sa acid.
Sa ikatlong pag-install ng ESP, pinalitan ng stainless steel wire mesh ang sand separator bilang isang paraan ng ESP sand control. Pagkatapos i-install ang bagong pump protection system, ang ESP ay nagpakita ng mas matatag na pag-uugali, na binabawasan ang hanay ng mga pagbabago sa kasalukuyang motor mula ~19 A para sa pag-install #2 hanggang ~6.3 A para sa pag-install #3. Ang vibration ay mas stable at ang takbo ng pag-install ay mas matatag din at ang takbo ay nababawasan ng 7 %. nakakuha ng karagdagang 100 psi ng pagbaba ng presyon. Ang mga overload na shutdown ng ESP ay nababawasan ng 100% at gumagana ang ESP nang may mababang vibration.
Well B. Sa isang balon malapit sa Eunice, New Mexico, isa pang hindi kinaugalian na balon ang may naka-install na ESP ngunit walang pump protection.Pagkatapos ng paunang pagbagsak ng boot, nagsimulang magpakita ang ESP ng mali-mali na gawi. Ang mga pagbabago sa kasalukuyang at presyon ay nauugnay sa mga vibration spike. Pagkatapos mapanatili ang mga kundisyong ito sa loob ng 137 araw, nabigo ang ESP at ang pagpapalit ng ESP ay may kasamang bagong sistema ng pagpoprotekta sa ESP. Ang pangalawang pag-install ng ESP ay may kasamang bagong sistema ng proteksiyon ng ESP. normal na gumagana, na may stable na amperage at mas kaunting vibration. Sa oras ng paglalathala, ang pangalawang pagtakbo ng ESP ay umabot sa mahigit 300 araw ng operasyon, isang makabuluhang pagpapabuti sa nakaraang pag-install.
Well C. Ang pangatlong on-site na pag-install ng system ay nasa Mentone, Texas, ng isang kumpanya ng espesyalidad ng langis at gas na nakaranas ng mga pagkawala at pagkabigo ng ESP dahil sa paggawa ng buhangin at gustong pahusayin ang pump uptime. Karaniwang nagpapatakbo ang mga operator ng mga downhole sand separator na may liner sa bawat balon ng ESP. Gayunpaman, kapag napuno na ng buhangin ang liner, papayagan ng separator ang buhangin na dumaloy sa entablado, ang pag-agos sa shaft, at ang pag-agos ng shaft sa bahagi ng pump. pagkatapos patakbuhin ang bagong system gamit ang pump protector, ang ESP ay may 22% na mas mahabang buhay ng pagpapatakbo na may mas matatag na pagbaba ng presyon at mas mahusay na oras ng paggana na nauugnay sa ESP.
Bumaba ng 75% ang bilang ng mga pagsasara na nauugnay sa buhangin at solid sa panahon ng operasyon, mula sa 8 overload na kaganapan sa unang pag-install hanggang dalawa sa pangalawang pag-install, at ang bilang ng matagumpay na pag-restart pagkatapos ng overload na shutdown ay tumaas ng 30%, mula 8 sa unang pag-install.Isang kabuuang 12 kaganapan, para sa kabuuang 8 mga kaganapan, ay isinagawa sa pangalawang pag-install, na binabawasan ang electrical stress sa kagamitan at pinatataas ang buhay ng pagpapatakbo ng ESP.
Ipinapakita ng Figure 5 ang biglaang pagtaas sa signature ng intake pressure (asul) kapag na-block ang stainless steel mesh at binuksan ang valve assembly. Ang pressure signature na ito ay maaaring higit pang mapabuti ang kahusayan sa produksyon sa pamamagitan ng paghula sa mga pagkabigo ng ESP na may kaugnayan sa buhangin, kaya maaaring planuhin ang pagpapalit ng mga operasyon sa workover rigs.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Experimental analysis of swirl tube as downhole desander device,” SPE Paper 94673-MS, ipinakita sa SPE Latin America at Caribbean Petroleum Engineering Conference, Rio de Janeiro, Brazil, Hunyo 20 – Pebrero 23, 2005.https://doi.org/10.4618/10.4618.
Ang artikulong ito ay naglalaman ng mga elemento mula sa SPE paper 207926-MS, na ipinakita sa Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference sa Abu Dhabi, UAE, 15-18 Nobyembre 2021.
Ang lahat ng mga materyales ay napapailalim sa mahigpit na ipinapatupad na mga batas sa copyright, mangyaring basahin ang aming Mga Tuntunin at Kundisyon, Patakaran sa Cookies at Patakaran sa Privacy bago gamitin ang site na ito.