Nasos mühafizə komponentlərinin nasosları qumdan qoruduğu və qeyri-ənənəvi quyularda ESP-lərin istismar müddətini uzatdığı sübut edilmişdir. Bu həll həddindən artıq yüklənməyə və dayanmaya səbəb ola biləcək çatlaq qumunun və digər bərk maddələrin geri axmasını idarə edir. Bu imkan verən texnologiya hissəcik ölçüsü paylanmasının qeyri-müəyyənliyi ilə əlaqəli problemləri aradan qaldırır.
Getdikcə daha çox neft quyusu ESP-lərdən asılı olduğundan, elektrikli sualtı nasos (ESP) sistemlərinin ömrünün uzadılması getdikcə daha vacib hala gəlir. Süni qaldırıcı nasosların işləmə müddəti və performansı istehsal olunan mayelərdəki bərk maddələrə həssasdır. Bərk hissəciklərin artması ilə ESP-nin işləmə müddəti və performansı əhəmiyyətli dərəcədə azalıb. Bundan əlavə, bərk maddələr ESP-ni əvəz etmək üçün tələb olunan quyunun dayanma müddətini və təmir tezliyini artırır.
Süni qaldırıcı nasoslardan tez-tez axan bərk hissəciklərə əmələ gəlmə qumu, hidravlik qırılma proppantları, sement və aşınmış və ya korroziyaya uğramış metal hissəcikləri daxildir. Bərk maddələri ayırmaq üçün hazırlanmış quyu texnologiyaları aşağı səmərəli siklonlardan yüksək səmərəli 3D paslanmayan polad məftil torlara qədər dəyişir. Quyu burulğan desanderləri onilliklərdir ənənəvi quyularda istifadə olunur və onlar əsasən istehsal zamanı nasosları böyük hissəciklərdən qorumaq üçün istifadə olunur. Lakin, qeyri-ənənəvi quyular aralıq şlak axınına məruz qalır ki, bu da mövcud quyu burulğan ayırıcı texnologiyasının yalnız aralıqlarla işləməsinə səbəb olur.
ESP-ləri qorumaq üçün birləşdirilmiş qum nəzarət ekranlarının və quyu dibi burulğan desanderlərinin bir neçə fərqli variantı təklif edilmişdir. Bununla belə, hər bir quyu tərəfindən istehsal olunan bərk maddələrin ölçü paylanmasında və həcmində qeyri-müəyyənlik səbəbindən bütün nasosların qorunması və istehsal göstəricilərində boşluqlar mövcuddur. Qeyri-müəyyənlik qum nəzarət komponentlərinin uzunluğunu artırır və bununla da ESP-nin qurulma dərinliyini azaldır, ESP-nin rezervuar azalma potensialını məhdudlaşdırır və quyu iqtisadiyyatına mənfi təsir göstərir. Qeyri-ənənəvi quyularda daha dərin çökmə dərinliklərinə üstünlük verilir. Lakin, yüksək itburnu şiddəti ilə məhdud ESP MTBF təkmilləşdirmələri olan korpus hissələrində uzun, sərt qum nəzarət qurğularını asmaq üçün zımpara desanderlərindən və erkək tıxaclı palçıq lövbərlərindən istifadə. Daxili borunun korroziyası bu dizaynın kifayət qədər qiymətləndirilməmiş digər bir aspektidir.
2005-ci ildə yazılmış bir məqalənin müəllifləri, siklon borusuna əsaslanan (Şəkil 1) siklon təsirindən və cazibə qüvvəsindən asılı olan quyualtı qum ayırıcısının eksperimental nəticələrini təqdim edərək, ayırma səmərəliliyinin neftin özlülüyündən, axın sürətindən və hissəcik ölçüsündən asılı olduğunu göstərdilər. Onlar ayırıcının səmərəliliyinin əsasən hissəciklərin terminal sürətindən asılı olduğunu göstərirlər. Ayrılma səmərəliliyi axın sürətinin azalması, bərk hissəcik ölçüsünün azalması və neftin özlülüyünün artması ilə azalır, Şəkil 2. Tipik bir siklon borusunun quyualtı ayırıcısı üçün hissəcik ölçüsü ~100 µm-ə düşdükcə ayırma səmərəliliyi ~10%-ə düşür. Bundan əlavə, axın sürəti artdıqca, burulğan ayırıcısı eroziyaya məruz qalır ki, bu da struktur komponentlərinin istifadə müddətinə təsir göstərir.
Növbəti məntiqi alternativ müəyyən edilmiş yuva eni olan 2D qum nəzarət ekranından istifadə etməkdir. Ənənəvi və ya qeyri-ənənəvi quyu istehsalında bərk maddələri süzgəcdən keçirmək üçün ekranlar seçərkən hissəcik ölçüsü və paylanması vacib amillərdir, lakin onlar naməlum ola bilər. Bərk maddələr rezervuardan gələ bilər, lakin onlar dabandan dabana dəyişə bilər; alternativ olaraq, ekranın hidravlik qırılmadan qumu süzgəcdən keçirməsi lazım ola bilər. Hər iki halda da bərk maddələrin toplanması, təhlili və sınaqdan keçirilməsinin dəyəri çox yüksək ola bilər.
Əgər 2D boru ekranı düzgün konfiqurasiya edilməyibsə, nəticələr quyunun iqtisadiyyatına mənfi təsir göstərə bilər. Çox kiçik qum ekranı dəlikləri vaxtından əvvəl tıxanmaya, bağlanmaya və təmir işlərinə ehtiyac yarana bilər. Əgər onlar çox böyükdürsə, bərk maddələrin istehsal prosesinə sərbəst şəkildə daxil olmasına imkan verir ki, bu da neft borularını korroziyaya uğrada, süni qaldırıcı nasoslara zərər verə, səth boğucularını təmizləyə və səth ayırıcılarını doldura bilər ki, bu da qumlama və utilizasiya tələb edir. Bu vəziyyət nasosun ömrünü uzada və geniş yayılmış qum ölçülərini əhatə edə bilən sadə, səmərəli bir həll yolu tələb edir.
Bu ehtiyacı ödəmək üçün, klapan qurğularının paslanmayan polad məftil tor ilə birlikdə istifadəsi üzrə bir araşdırma aparılmışdır ki, bu da yaranan bərk maddələrin paylanmasına həssas deyil. Tədqiqatlar göstərmişdir ki, dəyişkən məsamə ölçüsünə və 3D quruluşa malik paslanmayan polad məftil tor, yaranan bərk maddələrin hissəcik ölçüsü paylanmasını bilmədən müxtəlif ölçülü bərk maddələri effektiv şəkildə idarə edə bilər. 3D paslanmayan polad məftil tor, əlavə ikinci dərəcəli filtrasiyaya ehtiyac olmadan bütün ölçülü qum dənəciklərini effektiv şəkildə idarə edə bilər.
Ekranın alt hissəsinə quraşdırılmış klapan qurğusu, ESP çıxarılana qədər istehsalın davam etməsinə imkan verir. Ekran körpüsü quraşdırıldıqdan dərhal sonra ESP-nin çıxarılmasının qarşısını alır. Yaranan giriş qum nəzarət ekranı və klapan qurğusu, maye axınını təmizləməklə ESP-ləri, çubuq qaldırıcı nasosları və qaz qaldırıcı komplektasiyaları istehsal zamanı bərk maddələrdən qoruyur və müxtəlif vəziyyətlər üçün rezervuar xüsusiyyətlərini uyğunlaşdırmadan nasosun ömrünü uzatmaq üçün səmərəli bir həll təqdim edir.
Birinci nəsil nasos mühafizəsi dizaynı. Qərbi Kanadada istehsal zamanı ESP-ni bərk maddələrdən qorumaq üçün buxarla dəstəklənən cazibə qüvvəsi drenaj quyusunda paslanmayan polad yun ekranlardan istifadə edən nasos mühafizə qurğusu yerləşdirilib. Ekranlar istehsal mayesi istehsal xəttinə daxil olduqda zərərli bərk maddələri süzür. İstehsal xətti daxilində mayelər ESP girişinə axır və orada səthə vurulur. İstehsal zonası ilə yuxarı quyu lüləsi arasında zonal izolyasiya təmin etmək üçün ekran və ESP arasında qablaşdırıcılar işlədilə bilər.
İstehsal müddəti ərzində ekran və korpus arasındakı halqavari boşluq qumla körpüləşməyə meyllidir ki, bu da axın müqavimətini artırır. Nəticədə, halqa tamamilə körpülənir, axını dayandırır və Şəkil 3-də göstərildiyi kimi quyu lüləsi ilə istehsal xətti arasında təzyiq fərqi yaradır. Bu nöqtədə maye artıq ESP-yə axıra bilmir və tamamlama xətti çəkilməlidir. Bərk maddələrin istehsalı ilə bağlı bir sıra dəyişənlərdən asılı olaraq, ekrandakı bərk maddələr körpüsündən axını dayandırmaq üçün tələb olunan müddət ESP-nin bərk maddələrlə yüklənmiş mayenin qəzalar arasındakı orta vaxtını yerə vurmasına imkan verən müddətdən az ola bilər, buna görə də ikinci nəsil komponentlər hazırlanmışdır.
İkinci nəsil nasos mühafizə qurğusu. Şəkil 4-də qeyri-ənənəvi ESP tamamlanmasının nümunəsi olan PumpGuard* giriş qum idarəetmə ekranı və klapan yığma sistemi REDA* nasosunun altında asılıb. Quyu hasilata başladıqdan sonra ekran istehsaldakı bərk maddələri süzür, lakin qumla yavaş-yavaş körpüləşməyə və təzyiq fərqi yaratmağa başlayır. Bu fərq təzyiq klapanın təyin olunmuş çatlama təzyiqinə çatdıqda, klapan açılır və mayenin birbaşa boru kəmərinə ESP-yə axmasına imkan verir. Bu axın ekrandakı təzyiq fərqini bərabərləşdirir və ekranın xaricindəki qum torbalarının tutuşunu boşaldır. Qum halqadan sərbəst şəkildə çıxır ki, bu da ekrandan axın müqavimətini azaldır və axının bərpa olunmasına imkan verir. Fərq təzyiqi düşdükcə klapan qapalı vəziyyətinə qayıdır və normal axın şərtləri bərpa olunur. Xidmət üçün ESP-ni dəlikdən çıxarmaq lazım olana qədər bu dövrü təkrarlayın. Bu məqalədə vurğulanan nümunə tədqiqatları göstərir ki, sistem yalnız ekranlaşdırma tamamlanması ilə müqayisədə nasosun ömrünü əhəmiyyətli dərəcədə uzada bilir.
Son quraşdırma üçün paslanmayan polad məftil tor və ESP arasında sahə izolyasiyası üçün xərc tələb edən bir həll yolu təqdim edildi. Aşağıya doğru baxan fincan qablaşdırıcısı ekran hissəsinin üstündə quraşdırılmışdır. Fincan qablaşdırıcısının üstündə əlavə mərkəzi boru perforasiyaları, istehsal olunan mayenin ekranın içərisindən ESP girişinə daxil ola biləcəyi ekranın üzərindəki halqavari boşluğa miqrasiya etməsi üçün axın yolu təmin edir.
Bu həll yolu üçün seçilmiş paslanmayan polad məftil tor filtri, boşluğa əsaslanan 2D tor tiplərinə nisbətən bir sıra üstünlüklər təklif edir. 2D filtrlər, qum torbaları yaratmaq və qum nəzarətini təmin etmək üçün əsasən filtr boşluqlarını və ya yuvalarını əhatə edən hissəciklərdən istifadə edir. Lakin, ekran üçün yalnız bir boşluq dəyəri seçilə bildiyindən, ekran istehsal olunan mayenin hissəcik ölçüsü paylanmasına yüksək həssaslıq qazanır.
Bunun əksinə olaraq, paslanmayan polad məftil torlu filtrlərin qalın torlu təbəqəsi istehsal olunan quyu mayesi üçün yüksək məsaməlilik (92%) və geniş açıq axın sahəsi (40%) təmin edir. Filtr, paslanmayan polad flis torunu sıxaraq birbaşa perforasiya edilmiş mərkəzi boruya bükməklə qurulur, sonra onu hər ucunda mərkəzi boruya qaynaqlanmış perforasiya edilmiş qoruyucu örtüyə yerləşdirir. Torlu təbəqədəki məsamələrin paylanması, qeyri-bərabər bucaq oriyentasiyası (15 µm-dən 600 µm-ə qədər), daha böyük və zərərli hissəciklər torun içərisində qaldıqdan sonra zərərsiz incə cisimlərin mərkəzi boruya doğru 3D axın yolu boyunca axmasına imkan verir. Bu ələk nümunələri üzərində qum saxlama sınağı göstərdi ki, maye ələkdən əmələ gəldiyi üçün filtr yüksək keçiriciliyi qoruyur. Effektiv şəkildə, bu tək "ölçülü" filtr qarşılaşılan istehsal olunan mayelərin bütün hissəcik ölçüsü paylanmalarını idarə edə bilər. Bu paslanmayan polad yun süzgəc 1980-ci illərdə böyük bir operator tərəfindən buxarla stimullaşdırılmış rezervuarlarda özünəməxsus süzgəc tamamlamaları üçün xüsusi olaraq hazırlanmışdır və uğurlu quraşdırmalarda geniş təcrübəyə malikdir.
Klapan qurğusu istehsal sahəsindən boru kəmərinə birtərəfli axını təmin edən yaylı klapandan ibarətdir. Quraşdırmadan əvvəl bobin yayının əvvəlcədən yüklənməsini tənzimləməklə, klapan tətbiq üçün istənilən çatlama təzyiqinə nail olmaq üçün fərdiləşdirilə bilər. Tipik olaraq, rezervuar və ESP arasında ikinci dərəcəli axın yolu təmin etmək üçün paslanmayan polad məftil torunun altında bir klapan işə salınır. Bəzi hallarda, birdən çox klapan və paslanmayan polad torlar ardıcıl olaraq işləyir, orta klapan ən aşağı klapandan daha aşağı çatlama təzyiqinə malikdir.
Zamanla, əmələgəlmə hissəcikləri nasos qoruyucu montaj ekranının xarici səthi ilə istehsal korpusunun divarı arasındakı halqavari sahəni doldurur. Boşluq qumla dolduqca və hissəciklər möhkəmləndikcə, qum torbasındakı təzyiq düşməsi artır. Bu təzyiq düşməsi əvvəlcədən müəyyən edilmiş bir dəyərə çatdıqda, konus klapanı açılır və birbaşa nasos girişindən axına imkan verir. Bu mərhələdə borudan keçən axın ekran filtrinin xarici tərəfi boyunca əvvəllər möhkəmlənmiş qumu parçalaya bilir. Azaldılmış təzyiq fərqi səbəbindən axın ekrandan yenidən başlayacaq və giriş klapanı bağlanacaq. Buna görə də, nasos axını yalnız qısa müddət ərzində birbaşa klapandan görə bilər. Bu, nasosun ömrünü uzadır, çünki axının çox hissəsi qum ekranından süzülən mayedir.
Nasos mühafizə sistemi ABŞ-ın Delaver hövzəsindəki üç fərqli quyuda qablaşdırıcılarla işlədilib. Əsas məqsəd qumla əlaqəli həddindən artıq yüklənmə səbəbindən ESP-nin başlama və dayanma sayını azaltmaq və hasilatı artırmaq üçün ESP-nin mövcudluğunu artırmaqdır. Nasos mühafizə sistemi ESP zəncirinin aşağı ucundan asılıb. Neft quyusunun nəticələri sabit nasos performansı, azalmış vibrasiya və cərəyan intensivliyi və nasos mühafizəsi texnologiyası göstərir. Yeni sistem quraşdırıldıqdan sonra qum və bərk maddələrlə əlaqəli dayanma müddəti 75% azaldı və nasosun ömrü 22%-dən çox artdı.
Quyu. Texas ştatının Martin dairəsində yeni qazma və qırıq quyusunda ESP sistemi quraşdırılıb. Quyunun şaquli hissəsi təxminən 9000 fut, üfüqi hissəsi isə ölçülmüş dərinlik (MD) ilə 12000 futa qədər uzanır. İlk iki tamamlama üçün ESP tamamlamasının ayrılmaz hissəsi olaraq altı astarlı birləşməyə malik quyualtı burulğan qum ayırıcı sistemi quraşdırılıb. Eyni tipli qum ayırıcısından istifadə edən iki ardıcıl quraşdırma üçün ESP işləmə parametrlərinin (cərəyan intensivliyi və vibrasiya) qeyri-sabit davranışı müşahidə edilib. Dartılmış ESP qurğusunun sökülmə təhlili burulğan qaz ayırıcı qurğusunun yad maddə ilə tıxandığını və bunun qum olduğu müəyyən edildiyini göstərib, çünki o, maqnit deyil və turşu ilə kimyəvi reaksiyaya girmir.
Üçüncü ESP quraşdırılmasında, paslanmayan polad məftil tor ESP qum nəzarəti vasitəsi kimi qum ayırıcısını əvəz etdi. Yeni nasos mühafizə sistemini quraşdırdıqdan sonra, ESP daha sabit davranış nümayiş etdirdi və mühərrik cərəyanının dalğalanma diapazonunu 2 nömrəli quraşdırma üçün ~19 A-dan 3 nömrəli quraşdırma üçün ~6.3 A-a endirdi. Vibrasiya daha sabitdir və trend 75% azalır. Təzyiq düşməsi də sabit idi, əvvəlki quraşdırma ilə müqayisədə çox az dalğalandı və əlavə 100 psi təzyiq düşməsi qazandı. ESP-nin həddindən artıq yüklənməsinin dayandırılması 100% azalır və ESP aşağı vibrasiya ilə işləyir.
B quyusu. Nyu-Meksiko ştatının Yunis şəhəri yaxınlığındakı bir quyuda başqa bir qeyri-ənənəvi quyuda ESP quraşdırılmışdı, lakin nasos mühafizəsi yox idi. İlkin açılışdan sonra ESP qeyri-sabit davranış nümayiş etdirməyə başladı. Cərəyan və təzyiqdəki dalğalanmalar vibrasiya sıçrayışları ilə əlaqələndirilir. Bu şərtləri 137 gün saxladıqdan sonra ESP sıradan çıxdı və əvəzedici quraşdırıldı. İkinci quraşdırma eyni ESP konfiqurasiyasına malik yeni nasos mühafizə sistemini əhatə edir. Quyu istehsalı bərpa etdikdən sonra ESP sabit amper və daha az vibrasiya ilə normal işləyirdi. Dərc edildiyi zaman ESP-nin ikinci işləmə müddəti 300 gündən çox idi ki, bu da əvvəlki quraşdırma ilə müqayisədə əhəmiyyətli bir irəliləyişdir.
Quyu C. Sistemin yerində üçüncü quraşdırılması Texas ştatının Mentone şəhərində, qum istehsalı səbəbindən kəsintilər və ESP nasazlıqları ilə üzləşən və nasosun işləmə müddətini yaxşılaşdırmaq istəyən bir neft və qaz ixtisaslaşmış şirkəti tərəfindən həyata keçirildi. Operatorlar adətən hər ESP quyusunda astarlı quyualtı qum ayırıcılarını işlədirlər. Lakin, astar qumla dolduqdan sonra ayırıcı qumun nasos hissəsindən axmasına imkan verəcək, nasos mərhələsini, yatakları və valı korroziyaya uğradacaq və nəticədə qaldırma qüvvəsinin itirilməsinə səbəb olacaq. Yeni sistemi nasos qoruyucusu ilə işlətdikdən sonra ESP daha sabit təzyiq düşməsi və ESP ilə əlaqəli daha yaxşı işləmə müddəti ilə 22% daha uzun işləmə müddətinə malikdir.
İş zamanı qum və bərk maddələrlə əlaqəli söndürmələrin sayı birinci quraşdırmada baş verən 8 həddindən artıq yükləmə hadisəsindən ikinci quraşdırmada ikiyə qədər 75% azalıb və həddindən artıq yükləmə dayandırıldıqdan sonra uğurlu yenidən başlamaların sayı birinci quraşdırmada baş verən 8 hadisədən 30% artıb. İkinci quraşdırmada cəmi 8 hadisə olmaqla cəmi 12 hadisə həyata keçirilib ki, bu da avadanlıqdakı elektrik gərginliyini azaldıb və ESP-nin istismar müddətini artırıb.
Şəkil 5-də paslanmayan polad tor tıxandıqda və klapan qurğusu açıldıqda giriş təzyiqi işarəsində (mavi) qəfil artım göstərilir. Bu təzyiq işarəsi qumla əlaqəli ESP nasazlıqlarını proqnozlaşdırmaqla istehsal səmərəliliyini daha da artıra bilər, beləliklə, təmir qurğuları ilə əvəzetmə əməliyyatları planlaşdırıla bilər.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Quyu dibini çıxaran cihaz kimi burulğan borusunun eksperimental təhlili”, SPE Sənədi 94673-MS, SPE Latın Amerikası və Karib Neft Mühəndisliyi Konfransında təqdim olunub, Rio-de-Janeyro, Braziliya, 20 iyun – 23 fevral 2005-ci il. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Bu məqalədə 15-18 noyabr 2021-ci il tarixlərində BƏƏ-nin Əbu-Dabi şəhərində keçirilən Əbu-Dabi Beynəlxalq Neft Sərgisi və Konfransında təqdim olunan SPE 207926-MS sənədindən elementlər yer alır.
Bütün materiallar ciddi şəkildə tətbiq olunan müəllif hüquqları qanunlarına tabedir, bu saytdan istifadə etməzdən əvvəl xahiş edirik Şərtlər və Qaydalarımızı, Kukilər Siyasətimizi və Məxfilik Siyasətimizi oxuyun.