Pompa koruma bileşenlerinin, pompaları kumdan koruduğu ve geleneksel olmayan kuyulardaki ESP'lerin çalışma ömrünü uzattığı kanıtlanmıştır. Bu çözüm, aşırı yüklere ve arıza sürelerine neden olabilecek kırık kumu ve diğer katıların geri akışını kontrol eder. Etkinleştirme teknolojisi, parçacık boyutu dağılımı belirsizliği ile ilgili sorunları ortadan kaldırır.
Giderek daha fazla petrol kuyusu ESP'lere bel bağladığından, elektrikli dalgıç pompa (ESP) sistemlerinin ömrünü uzatmak giderek daha önemli hale geliyor. Yapay kaldırma pompalarının çalışma ömrü ve performansı, üretilen sıvılardaki katı maddelere karşı hassastır.
Yapay kaldırma pompalarından sıklıkla akan katı parçacıklar arasında formasyon kumu, hidrolik kırılma propantları, çimento ve aşınmış veya aşınmış metal parçacıklar bulunur. Katıları ayırmak için tasarlanmış kuyu içi teknolojileri, düşük verimli siklonlardan yüksek verimli 3D paslanmaz çelik tel ağa kadar uzanır. Kuyu içi girdap çözücüler onlarca yıldır geleneksel kuyularda kullanılmaktadır ve bunlar öncelikle pompaları üretim sırasında büyük parçacıklardan korumak için kullanılmaktadır. mevcut kuyu içi girdap ayırıcı teknolojisinin yalnızca aralıklı olarak çalışmasına neden olan akış.
ESP'leri korumak için birkaç farklı kombine kum kontrol ızgarası ve kuyu içi girdap giderici varyantı önerilmiştir. Bununla birlikte, her bir kuyu tarafından üretilen katıların boyut dağılımı ve hacmindeki belirsizlik nedeniyle tüm pompaların koruma ve üretim performansında boşluklar vardır. Belirsizlik, kum kontrol bileşenlerinin uzunluğunu artırır, böylece ESP'nin ayarlanabileceği derinliği azaltır, ESP'nin rezervuar düşüş potansiyelini sınırlar ve kuyu ekonomisini olumsuz etkiler. Geleneksel olmayan kuyularda daha derin yerleşme derinlikleri tercih edilir. Nasıl Şimdiye kadar, yüksek keskin açı şiddeti olan muhafaza bölümlerinde uzun, rijit kum kontrol düzeneklerini askıya almak için zımpara sökücülerin ve erkek tapalı çamur ankrajlarının kullanılması ESP MTBF iyileştirmelerini sınırlandırmıştır. İç borunun korozyonu, bu tasarımın yeterince değerlendirilmemiş başka bir yönüdür.
2005 tarihli bir makalenin yazarları, ayırma verimliliğinin yağ viskozitesine, akış hızına ve parçacık boyutuna bağlı olduğunu göstermek için siklon tüpüne dayalı (Şekil 1) bir siklon tüpüne (Şekil 1) dayalı bir kuyu içi kum ayırıcının deneysel sonuçlarını sunmuşlardır. Ayırıcının etkinliğinin büyük ölçüde parçacıkların terminal hızına bağlı olduğunu gösterirler. Ayırma etkinliği, azalan akış hızı, azalan katı parçacık boyutu ve artan yağ viskozitesi ile azalır, Şekil 2. Tipik bir siklon tüp kuyu altı ayırıcı için, ayırma etkinliği şu değere düşer: Parçacık boyutu ~100 µm'ye düştüğünde ~%10.Ek olarak, akış hızı arttıkça girdap ayırıcı, yapısal bileşenlerin kullanım ömrünü etkileyen erozyon aşınmasına maruz kalır.
Bir sonraki mantıksal alternatif, tanımlanmış yuva genişliğine sahip bir 2B kum kontrol eleği kullanmaktır. Geleneksel veya geleneksel olmayan kuyu üretiminde katıları filtrelemek için elekler seçilirken partikül boyutu ve dağılımı önemli hususlardır, ancak bunlar bilinmeyebilir. Katılar hazneden gelebilir, ancak topuktan topuğa değişebilir;alternatif olarak, ekranın hidrolik kırılmadan kumu filtrelemesi gerekebilir. Her iki durumda da, katı madde toplama, analiz ve test etme maliyeti engelleyici olabilir.
2D boru ızgarası uygun şekilde yapılandırılmazsa, sonuçlar kuyunun ekonomisini tehlikeye atabilir. Çok küçük olan kum ızgarası açıklıkları, erken tıkanmalara, kapanmalara ve düzeltici çalışma ihtiyacına neden olabilir. Çok büyük olmaları halinde, katıların üretim sürecine serbestçe girmesine izin vererek petrol borularını aşındırabilir, yapay kaldırma pompalarına zarar verebilir, yüzey tıkaçlarını temizleyebilir ve yüzey ayırıcıları doldurarak kumlama ve imha gerektirebilir. Bu durum, pompanın ömrünü uzatabilecek basit, uygun maliyetli bir çözüm gerektirir ve geniş bir kum boyutu dağılımını kapsar.
Bu ihtiyacı karşılamak için, elde edilen katı madde dağılımına duyarsız olan paslanmaz çelik tel ağ ile kombinasyon halinde valf düzeneklerinin kullanılması üzerine bir çalışma yapılmıştır. Çalışmalar, değişken gözenek boyutuna ve 3 boyutlu yapıya sahip paslanmaz çelik tel örgünün, elde edilen katıların parçacık boyutu dağılımını bilmeden çeşitli boyutlardaki katıları etkili bir şekilde kontrol edebildiğini göstermiştir.
Eleğin altına monte edilen bir valf tertibatı, ESP çekilene kadar üretimin devam etmesini sağlar. Ekran köprülendikten hemen sonra ESP'nin geri alınmasını önler. Ortaya çıkan giriş kumu kontrol ekranı ve valf tertibatı, üretim sırasında ESP'leri, rot kaldırma pompalarını ve gaz kaldırma tamamlamalarını sıvı akışını temizleyerek katılardan korur ve rezervuar özelliklerini farklı durumlar için uyarlamak zorunda kalmadan Pompa ömrünü uzatmak için uygun maliyetli bir çözüm sunar.
Birinci nesil pompa koruma tasarımı. Üretim sırasında ESP'yi katı maddelerden korumak için Batı Kanada'da buhar destekli yerçekimi drenaj kuyusuna paslanmaz çelik yün elekler kullanan bir pompa koruma tertibatı yerleştirildi. Elekler, üretim hattına girerken üretim sıvısından zararlı katıları filtreler. Üretim dizisi içinde, sıvılar yüzeye pompalandıkları ESP girişine akar. Paketleyiciler, üretim bölgesi ile üst kuyu deliği arasında bölgesel izolasyon sağlamak için ızgara ve ESP arasında çalıştırılabilir.
Üretim süresi boyunca, elek ile muhafaza arasındaki halka şeklindeki boşluk, akış direncini artıran kumla köprü kurma eğilimindedir. Sonunda, halka tamamen köprülenir, akışı durdurur ve Şekil 3'te gösterildiği gibi kuyu deliği ile üretim dizisi arasında bir basınç farkı oluşturur. Bu noktada, sıvı artık ESP'ye akamaz ve tamamlama dizisinin çekilmesi gerekir.Katı üretimiyle ilgili bir dizi değişkene bağlı olarak, ekrandaki katı köprüsünden akışı durdurmak için gereken süre, ESP'nin katı madde yüklü sıvıyı arızalar arasındaki ortalama süreyi toprağa pompalamasına izin verecek süreden daha az olabilir, bu nedenle ikinci nesil bileşenler geliştirildi.
İkinci nesil pompa koruma tertibatı. PumpGuard* giriş kumu kontrol eleği ve valf tertibatı sistemi, Şekil 4'te REDA* pompasının altında asılıdır; bu, geleneksel olmayan bir ESP tamamlama örneğidir. Kuyu üretime başladığında, ızgara üretimdeki katıları filtreler, ancak yavaş yavaş kumla köprü kurmaya başlar ve bir basınç farkı oluşturur. Bu fark basıncı valfin ayarlanan kırma basıncına ulaştığında, valf açılır ve sıvının doğrudan boru dizisine ESP'ye akmasına izin verir. kum torbalarının perdenin dış tarafında tutulması. Kum halkadan serbest bir şekilde fırlayabilir, bu da perde boyunca akış direncini azaltır ve akışın devam etmesine izin verir. Diferansiyel basınç düştüğünde, valf kapalı konumuna döner ve normal akış koşulları devam eder. Servis için ESP'yi delikten çıkarmak gerekene kadar bu döngüyü tekrarlayın.
Son kurulumda, paslanmaz çelik tel ağ ile ESP arasındaki alan izolasyonu için maliyet odaklı bir çözüm sunuldu. Elek bölümünün üzerine aşağı bakan bir kap paketleyici monte edilmiştir. Kap paketleyicinin üzerinde, ek merkez boru delikleri, üretilen sıvının eleğin iç kısmından, sıvının ESP girişine girebileceği, paketleyicinin üzerindeki halka şeklindeki boşluğa geçmesi için bir akış yolu sağlar.
Bu çözüm için seçilen paslanmaz çelik tel örgü filtre, boşluk tabanlı 2B ağ tiplerine göre çeşitli avantajlar sunar. 2B filtreler, kum torbaları oluşturmak ve kum kontrolü sağlamak için öncelikle filtre boşluklarını veya yuvalarını kapsayan parçacıklara güvenir. Ancak, ekran için yalnızca tek bir boşluk değeri seçilebildiğinden, ekran, üretilen sıvının parçacık boyutu dağılımına karşı oldukça hassas hale gelir.
Buna karşılık, paslanmaz çelik tel örgü filtrelerin kalın örgü yatağı, üretilen kuyu sıvısı için yüksek gözeneklilik (%92) ve geniş açık akış alanı (%40) sağlar. 600 µm), daha büyük ve zararlı parçacıklar ağ içinde tutulduktan sonra zararsız ince parçacıkların merkezi boruya doğru 3 boyutlu bir akış yolu boyunca akmasına izin verir. Bu eleğin numuneleri üzerinde yapılan kum tutma testi, sıvı elek aracılığıyla üretildiğinden filtrenin yüksek geçirgenliği koruduğunu göstermiştir. Bu tek "boyutlu" filtre, karşılaşılan üretilen sıvıların tüm parçacık boyutu dağılımlarını işleyebilir. Bu paslanmaz çelik yün elek, 1980'lerde büyük bir operatör tarafından özellikle buhar uyarımlı rezervuarlar ve başarılı kurulumlar konusunda kapsamlı bir geçmişe sahiptir.
Valf düzeneği, üretim alanından boru dizisine tek yönlü akışa izin veren yay yüklü bir valften oluşur. Kurulumdan önce helezon yay ön yükünü ayarlayarak, valf, uygulama için istenen kırma basıncını elde edecek şekilde özelleştirilebilir. Tipik olarak, rezervuar ile ESP arasında ikincil bir akış yolu sağlamak için paslanmaz çelik tel örgü altında bir valf çalıştırılır. Bazı durumlarda, çoklu valfler ve paslanmaz çelik ağlar seri olarak çalışır ve orta valf en düşük valften daha düşük bir çatlama basıncına sahiptir.
Oluşan partiküller zamanla, pompa koruyucu tertibat eleğinin dış yüzeyi ile üretim muhafazasının duvarı arasındaki halka şeklindeki alanı doldurur. Boşluk kumla dolduğunda ve parçacıklar birleştiğinde, kum torbası üzerindeki basınç düşüşü artar. Bu basınç düşüşü önceden ayarlanmış bir değere ulaştığında, konik valf açılır ve doğrudan pompa girişinden akışa izin verir. Bu aşamada, borudan geçen akış, önceden birleştirilmiş kumu elek filtresinin dış kısmı boyunca parçalayabilir. Düşen basınç farkı nedeniyle, akış ızgaradan devam edecek ve giriş valfi kapanacaktır. .Bu nedenle pompa sadece kısa bir süre için doğrudan vanadan gelen akışı görebilir. Akışın büyük bir kısmı kum ızgaradan süzülen sıvı olduğundan bu durum pompanın ömrünü uzatır.
Pompa koruma sistemi, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Delaware Havzasında üç farklı kuyuda paketleyicilerle çalıştırıldı. Temel amaç, kumla ilgili aşırı yüklenmeler nedeniyle ESP başlatma ve durdurma sayısını azaltmak ve üretimi iyileştirmek için ESP kullanılabilirliğini artırmaktır. Pompa koruma sistemi, ESP dizisinin alt ucundan askıya alınmıştır. %22
Bir kuyu.Teksas, Martin County'de yeni bir sondaj ve kırma kuyusuna bir ESP sistemi kuruldu.Kuyunun dikey kısmı yaklaşık 9.000 fit ve yatay kısmı 12.000 fit, ölçülen derinliğe (MD) kadar uzanıyor. İlk iki tamamlama için, ESP tamamlamanın ayrılmaz bir parçası olarak altı astar bağlantılı bir kuyu içi girdaplı kum ayırıcı sistemi kuruldu. Çekilmiş ESP ünitesinin demonte analizi, girdap gazı ayırıcı tertibatının, manyetik olmadığı ve asitle kimyasal reaksiyona girmediği için kum olduğu belirlenen yabancı madde ile tıkandığını ortaya çıkardı.
Üçüncü ESP kurulumunda paslanmaz çelik tel ağ, ESP kum kontrolünün bir aracı olarak kum ayırıcının yerini aldı. Yeni pompa koruma sistemini kurduktan sonra, ESP daha kararlı bir davranış sergiledi ve motor akımı dalgalanmalarının aralığını #2 numaralı kurulum için ~19 A'dan #3 numaralı kurulum için ~6,3 A'ya düşürdü. Titreşim daha kararlı ve eğilim %75 oranında azaldı. Basınç düşüşü de kararlıydı, önceki kuruluma kıyasla çok az dalgalanıyordu ve ilave 100 psi basınç düşüşü kazandı.ESP aşırı yükü kapanmalar %100 azaltılır ve ESP düşük titreşimle çalışır.
Kuyu B. Eunice, New Mexico yakınlarındaki bir kuyuda ESP kurulmuştu ancak pompa koruması yoktu. İlk çalıştırma düşüşünden sonra ESP düzensiz davranış sergilemeye başladı. Akım ve basınçtaki dalgalanmalar titreşim yükselmeleriyle ilişkilendirilir. daha az titreşim. Yayınlandığı tarihte, ESP'nin ikinci çalıştırması 300 günlük çalışma süresine ulaşmıştı, bu önceki kuruluma göre önemli bir gelişmeydi.
Kuyu C.Sistemin üçüncü yerinde kurulumu, kum üretimi nedeniyle kesintiler ve ESP arızaları yaşayan ve pompanın çalışma süresini iyileştirmek isteyen bir petrol ve gaz uzmanlığı şirketi tarafından Mentone, Teksas'ta yapıldı. Operatörler genellikle her ESP kuyusunda astarlı kuyu dibi kum ayırıcıları kullanırlar. Ancak, astar kumla dolduğunda, ayırıcı kumun pompa bölümünden akmasına izin vererek pompa kademesini, yatakları ve mili aşındırarak kaldırma kaybına neden olur.Pompalı yeni sistemi çalıştırdıktan sonra koruyucu, ESP daha istikrarlı bir basınç düşüşü ve ESP ile ilgili daha iyi çalışma süresi ile %22 daha uzun çalışma ömrüne sahiptir.
İlk kurulumdaki 8 aşırı yük olayı, ikinci kurulumdaki ikiye, çalışma sırasındaki kum ve katı maddelerle ilgili kapatmaların sayısı %75 azaldı ve aşırı yük kapatmanın ardından başarılı yeniden başlatmaların sayısı, ilk kurulumdaki 8'den %30 arttı.İkincil kurulumda toplam 8 olay olmak üzere toplam 12 olay gerçekleştirilerek ekipman üzerindeki elektrik stresi azaltılmış ve ESP'nin çalışma ömrü artırılmıştır.
Şekil 5, paslanmaz çelik ağ bloke edildiğinde ve valf tertibatı açıldığında giriş basıncı imzasındaki (mavi) ani artışı göstermektedir. Bu basınç işareti, kumla ilgili ESP arızalarını tahmin ederek üretim verimliliğini daha da artırabilir, böylece yedek donanımlarla değiştirme operasyonları planlanabilir.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, "Experimental analytics of swirl tube as downhole desander device", SPE Paper 94673-MS, SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Rio de Janeiro, Brezilya, 20 Haziran – 23 Şubat 2005.https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Bu makale, 15-18 Kasım 2021'de Abu Dabi, BAE'de düzenlenen Abu Dabi Uluslararası Petrol Fuarı ve Konferansı'nda sunulan 207926-MS SPE makalesinden öğeler içermektedir.
Tüm materyaller katı bir şekilde uygulanan telif hakkı yasalarına tabidir, lütfen bu siteyi kullanmadan önce Şartlar ve Koşullarımızı, Çerez Politikamızı ve Gizlilik Politikamızı okuyun.