Pompbeskermingskomponente is bewys om pompe teen sand te beskerm en die operasionele lewensduur van ESP's in onkonvensionele putte te verleng. Hierdie oplossing beheer die terugvloei van fraktuursand en ander vaste stowwe wat oorbelasting en stilstand kan veroorsaak. Die bemagtigende tegnologie elimineer die probleme wat verband hou met onsekerheid oor deeltjiegrootteverspreiding.
Namate meer en meer olieputte op ESP's staatmaak, word die verlenging van die lewensduur van elektriese dompelpompstelsels (ESP's) toenemend belangrik. Die bedryfslewe en werkverrigting van kunsmatige hefpompe is sensitief vir vaste stowwe in geproduseerde vloeistowwe. Die bedryfslewe en werkverrigting van die ESP het aansienlik afgeneem met die toename in vaste deeltjies. Boonop verhoog vaste stowwe die stilstandtyd van die put en die frekwensie van oorwerk wat nodig is om die ESP te vervang.
Vaste deeltjies wat dikwels deur kunsmatige hefpompe vloei, sluit in formasiesand, hidrouliese breukpropmiddels, sement en geërodeerde of gekorrodeerde metaaldeeltjies. Ondergattegnologieë wat ontwerp is om vaste stowwe te skei, wissel van lae-doeltreffendheidssiklone tot hoë-doeltreffendheid 3D vlekvrye staaldraadgaas. Ondergat-vortex-ontsanders word al dekades lank in konvensionele putte gebruik, en hulle word hoofsaaklik gebruik om pompe teen groot deeltjies tydens produksie te beskerm. Onkonvensionele putte is egter onderhewig aan onderbroke slakvloei, wat daartoe lei dat bestaande ondergat-vortex-skeidertegnologie slegs onderbroke werk.
Verskeie verskillende variante van gekombineerde sandbeheerskerms en ondergat-vortex-ontskuurders is voorgestel om ESP's te beskerm. Daar is egter gapings in die beskerming en produksieprestasie van alle pompe as gevolg van die onsekerheid in die grootteverspreiding en volume van vaste stowwe wat deur elke put geproduseer word. Onsekerheid verhoog die lengte van sandbeheerkomponente, waardeur die diepte waarop die ESP ingestel kan word, verminder word, wat die ESP se reservoir-afnamepotensiaal beperk en die putekonomie negatief beïnvloed. Dieper insteldieptes word verkies in onkonvensionele putte. Die gebruik van ontskuurders en manlike-prop modderankers om lang, stewige sandbeheersamestellings in omhulselafdelings met hoë dogleg-ernstigheid op te hang, het egter ESP MTBF-verbeterings beperk. Korrosie van die binnebuis is nog 'n aspek van hierdie ontwerp wat nie voldoende geëvalueer is nie.
Die outeurs van 'n 2005-artikel het eksperimentele resultate van 'n ondergat-sandskeier gebaseer op 'n sikloonbuis (Figuur 1), wat afhanklik was van sikloonwerking en swaartekrag, aangebied om aan te toon dat skeidingsdoeltreffendheid afhang van olieviskositeit, vloeitempo en deeltjiegrootte. Hulle toon dat die doeltreffendheid van die skeier grootliks afhanklik is van die terminale snelheid van die deeltjies. Skeidingsdoeltreffendheid neem af met afnemende vloeitempo, afnemende vaste deeltjiegrootte en toenemende olieviskositeit, Figuur 2. Vir 'n tipiese sikloonbuis-ondergat-skeier daal die skeidingsdoeltreffendheid tot ~10% namate die deeltjiegrootte daal tot ~100 µm. Boonop, namate die vloeitempo toeneem, is die vortex-skeier onderhewig aan erosie-slytasie, wat die lewensduur van strukturele komponente beïnvloed.
Die volgende logiese alternatief is om 'n 2D-sandbeheerskerm met 'n gedefinieerde gleufwydte te gebruik. Deeltjiegrootte en -verspreiding is belangrike oorwegings wanneer skerms gekies word om vaste stowwe in konvensionele of onkonvensionele putproduksie te filter, maar hulle mag onbekend wees. Die vaste stowwe mag uit die reservoir kom, maar hulle mag van hak tot hak verskil; alternatiewelik mag die skerm sand van hidrouliese breking moet filter. In beide gevalle kan die koste van vastestofversameling, analise en toetsing onbetaalbaar wees.
Indien die 2D-buisskerm nie behoorlik gekonfigureer is nie, kan die resultate die ekonomie van die put in gevaar stel. Sandskerm-openinge wat te klein is, kan lei tot voortydige verstopping, afsluitings en die behoefte aan remediërende werkopsies. Indien hulle te groot is, laat hulle vaste stowwe vrylik die produksieproses binnedring, wat oliepype kan korrodeer, kunsmatige hefpompe kan beskadig, oppervlakverstikkings kan uitspoel en oppervlakskeiers kan vul, wat sandblaas en wegdoening vereis. Hierdie situasie vereis 'n eenvoudige, koste-effektiewe oplossing wat die lewensduur van die pomp kan verleng en 'n wye verspreiding van sandgroottes kan dek.
Om aan hierdie behoefte te voldoen, is 'n studie gedoen oor die gebruik van klepsamestellings in kombinasie met vlekvrye staaldraadgaas, wat ongevoelig is vir die gevolglike vastestofverspreiding. Studies het getoon dat vlekvrye staaldraadgaas met veranderlike poriegrootte en 3D-struktuur vaste stowwe van verskillende groottes effektief kan beheer sonder om die deeltjiegrootteverspreiding van die gevolglike vaste stowwe te ken. Die 3D vlekvrye staaldraadgaas kan die sandkorrels van alle groottes effektief beheer, sonder die behoefte aan ekstra sekondêre filtrasie.
'n Klepsamestelling wat aan die onderkant van die sif gemonteer is, laat produksie toe om voort te gaan totdat die ESP uitgetrek word. Dit verhoed dat ESP onmiddellik herwin word nadat die sif oorbrug is. Die gevolglike inlaatsandbeheerskerm en klepsamestelling beskerm ESP's, staafligpompe en gasligafwerkings teen vaste stowwe tydens produksie deur vloeistofvloei skoon te maak en bied 'n koste-effektiewe oplossing om die pomp se lewensduur te verleng sonder om die reservoir se eienskappe vir verskillende situasies aan te pas.
Eerste generasie pompbeskermingsontwerp. 'n Pompbeskermingsamestelling wat vlekvrye staalwolskerms gebruik, is in 'n stoomondersteunde swaartekragdreineringsput in Wes-Kanada ontplooi om die ESP teen vaste stowwe tydens produksie te beskerm. Skerms filter skadelike vaste stowwe uit die produksievloeistof soos dit die produksiestring binnedring. Binne die produksiestring vloei vloeistowwe na die ESP-inlaat, waar hulle na die oppervlak gepomp word. Pakkers kan tussen die skerm en die ESP loop om sonale isolasie tussen die produksiesone en die boonste boorgat te bied.
Oor produksietyd is die ringvormige ruimte tussen die sif en omhulsel geneig om met sand te oorbrug, wat die vloeiweerstand verhoog. Uiteindelik oorbrug die ringvormige ruimte heeltemal, stop die vloei en skep 'n drukverskil tussen die boorgat en die produksiestreng, soos getoon in Figuur 3. Op hierdie punt kan vloeistof nie meer na die ESP vloei nie en moet die voltooiingsstring getrek word. Afhangende van 'n aantal veranderlikes wat verband hou met vastestofproduksie, kan die duur wat benodig word om vloei deur die vastestofbrug op die sif te stop, minder wees as die duur wat die ESP in staat sou stel om die vastestofbelaaide vloeistof (gemiddelde tyd tussen mislukkings) na die grond te pomp, daarom is die tweede generasie komponente ontwikkel.
Die tweede generasie pompbeskermingsamestelling. Die PumpGuard* inlaatsandbeheerskerm en klepsamestellingstelsel word onder die REDA*-pomp in Figuur 4 opgeskort, 'n voorbeeld van 'n onkonvensionele ESP-voltooiing. Sodra die put produseer, filter die skerm die vaste stowwe in produksie, maar sal stadig begin om met die sand te oorbrug en 'n drukverskil te skep. Wanneer hierdie differensiële druk die klep se ingestelde kraakdruk bereik, maak die klep oop, wat vloeistof toelaat om direk in die pypstring na die ESP te vloei. Hierdie vloei maak die drukverskil oor die skerm gelyk, wat die greep van die sandsakke aan die buitekant van die skerm losmaak. Sand is vry om uit die annulus te breek, wat vloeiweerstand deur die skerm verminder en vloei toelaat om te hervat. Soos die differensiële druk daal, keer die klep terug na sy geslote posisie en normale vloeitoestande hervat. Herhaal hierdie siklus totdat dit nodig is om die ESP uit die gat te trek vir onderhoud. Die gevallestudies wat in hierdie artikel uitgelig word, toon dat die stelsel die lewensduur van die pomp aansienlik kan verleng in vergelyking met die uitvoering van siftingvoltooiing alleen.
Vir die onlangse installasie is 'n kostegedrewe oplossing bekendgestel vir area-isolasie tussen die vlekvrye staaldraadmaas en die ESP. 'n Afwaarts gerigte bekerpakker is bo die sifgedeelte gemonteer. Bo die bekerpakker bied bykomende middelbuisperforasies 'n vloeipad vir geproduseerde vloeistof om van die binnekant van die sif na die ringvormige ruimte bo die pakker te migreer, waar die vloeistof die ESP-inlaat kan binnedring.
Die vlekvrye staaldraadgaasfilter wat vir hierdie oplossing gekies is, bied verskeie voordele bo gapinggebaseerde 2D-gaas tipes. 2D-filters maak hoofsaaklik staat op deeltjies wat filtergapings of gleuwe oorspan om sandsakke te bou en sandbeheer te bied. Aangesien slegs 'n enkele gapingwaarde vir die sif egter gekies kan word, word die sif hoogs sensitief vir die deeltjiegrootteverspreiding van die geproduseerde vloeistof.
In teenstelling hiermee bied die dik maasbed van vlekvrye staaldraadgaasfilters hoë porositeit (92%) en 'n groot oop vloei-area (40%) vir die geproduseerde boorgatvloeistof. Die filter word gebou deur 'n vlekvrye staalvliesgaas saam te pers en dit direk om 'n geperforeerde middelbuis te draai, en dit dan in 'n geperforeerde beskermende bedekking te omhul wat aan elke kant aan die middelbuis vasgesweis is. Die verspreiding van porieë in die maasbed, die nie-uniforme hoekoriëntasie (wat wissel van 15 µm tot 600 µm), laat onskadelike fyn deeltjies toe om langs 'n 3D-vloeipad na die sentrale buis te vloei nadat groter en skadelike deeltjies in die maas vasgevang is. Sandretensietoetsing op monsters van hierdie sif het getoon dat die filter hoë deurlaatbaarheid handhaaf omdat vloeistof deur die sif gegenereer word. Effektief kan hierdie enkel-"grootte" filter alle deeltjiegrootteverspreidings van geproduseerde vloeistowwe hanteer. Hierdie vlekvrye staalwolskerm is in die 1980's deur 'n groot operateur ontwikkel, spesifiek vir selfstandige skermvoltooiings in stoomgestimuleerde reservoirs en het 'n uitgebreide rekord van suksesvolle installasies.
Die klepsamestelling bestaan ​​uit 'n veerbelaaide klep wat eenrigtingvloei in die pypstring vanaf die produksiearea toelaat. Deur die voorbelasting van die spiraalveer voor installasie aan te pas, kan die klep aangepas word om die verlangde kraakdruk vir die toepassing te bereik. Tipies word 'n klep onder die vlekvrye staaldraadmaas geloop om 'n sekondêre vloeipad tussen die reservoir en die ESP te bied. In sommige gevalle werk veelvuldige kleppe en vlekvrye staalmaasse in serie, met die middelste klep wat 'n laer kraakdruk het as die onderste klep.
Met verloop van tyd vul vormingsdeeltjies die ringvormige area tussen die buitenste oppervlak van die pompbeskermer-samestellingsskerm en die wand van die produksiekas. Soos die holte met sand vul en die deeltjies konsolideer, neem die drukval oor die sandsak toe. Wanneer hierdie drukval 'n voorafbepaalde waarde bereik, maak die keëlklep oop en laat vloei direk deur die pompinlaat toe. In hierdie stadium kan die vloei deur die pyp die voorheen gekonsolideerde sand langs die buitekant van die skermfilter opbreek. As gevolg van die verminderde drukverskil, sal die vloei deur die skerm hervat word en die inlaatklep sal sluit. Daarom kan die pomp slegs die vloei direk vanaf die klep vir 'n kort tydperk sien. Dit verleng die lewensduur van die pomp, aangesien die meeste van die vloei die vloeistof is wat deur die sandskerm gefiltreer word.
Die pompbeskermingstelsel is met pakkers in drie verskillende putte in die Delaware-bekken in die Verenigde State bedryf. Die hoofdoel is om die aantal ESP-aan- en afskakelings as gevolg van sandverwante oorbelastings te verminder en om ESP-beskikbaarheid te verhoog om produksie te verbeter. Die pompbeskermingstelsel is aan die onderste punt van die ESP-string opgeskort. Die resultate van die olieput toon stabiele pompprestasie, verminderde vibrasie en stroomintensiteit, en pompbeskermingstegnologie. Na die installering van die nuwe stelsel is die sand- en vastestofverwante stilstandtyd met 75% verminder en die pomplewe met meer as 22% verhoog.
'n Put. 'n ESP-stelsel is geïnstalleer in 'n nuwe boor- en breukput in Martin County, Texas. Die vertikale gedeelte van die put is ongeveer 9 000 voet en die horisontale gedeelte strek tot 12 000 voet, gemete diepte (MD). Vir die eerste twee voltooiings is 'n ondergat-vortex-sandskeierstelsel met ses voeringverbindings geïnstalleer as 'n integrale deel van die ESP-voltooiing. Vir twee opeenvolgende installasies wat dieselfde tipe sandskeier gebruik, is onstabiele gedrag van die ESP-bedryfsparameters (stroomintensiteit en vibrasie) waargeneem. Demontage-analise van die uitgetrekte ESP-eenheid het aan die lig gebring dat die vortex-gasskeiersamestelling verstop was met vreemde materiaal, wat bepaal is as sand omdat dit nie-magneties is en nie chemies met suur reageer nie.
In die derde ESP-installasie het vlekvrye staaldraadgaas die sandskeier vervang as 'n middel vir ESP-sandbeheer. Na die installering van die nuwe pompbeskermingstelsel het die ESP meer stabiele gedrag vertoon, wat die reeks motorstroomfluktuasies verminder het van ~19 A vir installasie #2 tot ~6.3 A vir installasie #3. Vibrasie is meer stabiel en die tendens word met 75% verminder. Die drukval was ook stabiel en het baie min gewissel in vergelyking met die vorige installasie en het 'n bykomende 100 psi drukval gekry. ESP-oorladingafsluitings word met 100% verminder en ESP werk met lae vibrasie.
Put B. In een put naby Eunice, Nieu-Mexiko, het 'n ander onkonvensionele put 'n ESP geïnstalleer, maar geen pompbeskerming nie. Na die aanvanklike opstartval het die ESP wisselvallige gedrag begin toon. Skommelings in stroom en druk word geassosieer met vibrasiespykers. Nadat hierdie toestande vir 137 dae gehandhaaf is, het die ESP gefaal en 'n plaasvervanger is geïnstalleer. Die tweede installasie sluit 'n nuwe pompbeskermingstelsel met dieselfde ESP-konfigurasie in. Nadat die put se produksie hervat het, het die ESP normaalweg gewerk, met stabiele stroomsterkte en minder vibrasie. Ten tyde van publikasie het die tweede lopie van die ESP meer as 300 dae se werking bereik, 'n beduidende verbetering teenoor die vorige installasie.
Put C. Die stelsel se derde installasie op die perseel was in Mentone, Texas, deur 'n olie- en gasspesialismaatskappy wat onderbrekings en ESP-mislukkings as gevolg van sandproduksie ervaar het en die pomp se bedryfstyd wou verbeter. Operateurs gebruik tipies sandskeiers in die boorgat met 'n voering in elke ESP-put. Sodra die voering egter met sand vul, sal die skeier die sand toelaat om deur die pompgedeelte te vloei, wat die pompstadium, laers en as korrodeer, wat lei tot 'n verlies aan hefkrag. Nadat die nuwe stelsel met die pompbeskermer gebruik is, het die ESP 'n 22% langer bedryfslewe met 'n meer stabiele drukval en beter ESP-verwante bedryfstyd.
Die aantal afskakelings wat verband hou met sand en vaste stowwe tydens werking het met 75% afgeneem, van 8 oorbelastinggebeurtenisse in die eerste installasie tot twee in die tweede installasie, en die aantal suksesvolle herbeginnings na oorbelastingafskakeling het met 30% toegeneem, van 8 in die eerste installasie. 'n Totaal van 12 gebeurtenisse, vir 'n totaal van 8 gebeurtenisse, is in die sekondêre installasie uitgevoer, wat die elektriese spanning op die toerusting verminder en die operasionele lewensduur van die ESP verhoog het.
Figuur 5 toon die skielike toename in die inlaatdrukhandtekening (blou) wanneer die vlekvrye staalmaas geblokkeer word en die klepsamestelling oopgemaak word. Hierdie drukhandtekening kan produksiedoeltreffendheid verder verbeter deur sandverwante ESP-foute te voorspel, sodat vervangingsbedrywighede met oorwerkplatforms beplan kan word.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Eksperimentele analise van wervelbuis as 'n ondergat-ontsandingsapparaat,” SPE-artikel 94673-MS, aangebied tydens die SPE Latyns-Amerika en Karibiese Petroleumingenieurskonferensie, Rio de Janeiro, Brasilië, 20 Junie – 23 Februarie 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Hierdie artikel bevat elemente uit SPE-artikel 207926-MS, aangebied tydens die Abu Dhabi Internasionale Petroleumuitstalling en -konferensie in Abu Dhabi, VAE, 15-18 November 2021.
Alle materiaal is onderhewig aan streng toegepaste kopieregwette, lees asseblief ons Terme en Voorwaardes, Koekiebeleid en Privaatheidsbeleid voordat u hierdie webwerf gebruik.