Napamatud-an nga ang mga sangkap sa proteksyon sa bomba makaprotekta sa mga bomba gikan sa balas ug makapalugway sa kinabuhi sa operasyon sa mga ESP sa dili tradisyonal nga mga atabay. Kini nga solusyon nagkontrol sa backflow sa frac sand ug uban pang mga solido nga mahimong hinungdan sa overload ug downtime. Ang teknolohiya nga makapahimo niini makawagtang sa mga problema nga nalangkit sa kawalay kasiguroan sa distribusyon sa gidak-on sa partikulo.
Samtang nagkadaghan ang mga atabay sa lana nga nagsalig sa mga ESP, ang pagpalugway sa kinabuhi sa mga electrical submersible pumping (ESP) system nahimong mas importante. Ang kinabuhi sa operasyon ug ang performance sa mga artificial lift pump sensitibo sa mga solido sa mga gihimo nga pluwido. Ang kinabuhi sa operasyon ug ang performance sa ESP mikunhod pag-ayo uban sa pagtaas sa mga solidong partikulo. Dugang pa, ang mga solido nagdugang sa downtime sa atabay ug frequency sa workover nga gikinahanglan aron mapulihan ang ESP.
Ang mga solidong partikulo nga kasagarang moagos agi sa mga artipisyal nga lift pump naglakip sa formation sand, hydraulic fracturing proppants, semento, ug mga naguba o nadaot nga metal nga partikulo. Ang mga teknolohiya sa downhole nga gidisenyo aron ibulag ang mga solido gikan sa low-efficiency cyclones hangtod sa high-efficiency 3D stainless steel wire mesh. Ang mga downhole vortex desander gigamit na sa mga conventional well sulod sa mga dekada, ug kini panguna nga gigamit aron mapanalipdan ang mga bomba gikan sa dagkong mga partikulo atol sa produksiyon. Bisan pa, ang mga unconventional well gipailalom sa intermittent slug flow, nga moresulta sa kasamtangan nga teknolohiya sa downhole vortex separator nga nagtrabaho lamang nga intermittent.
Daghang lain-laing mga variant sa combined sand control screens ug downhole vortex desanders ang gisugyot aron mapanalipdan ang mga ESP. Bisan pa, adunay mga kakulangan sa proteksyon ug performance sa produksiyon sa tanang bomba tungod sa kawalay kasiguruhan sa distribusyon sa gidak-on ug gidaghanon sa mga solido nga gihimo sa matag atabay. Ang kawalay kasiguruhan nagdugang sa gitas-on sa mga sangkap sa pagkontrol sa balas, sa ingon nagpamenos sa giladmon diin ang ESP mahimong itakda, nga naglimite sa potensyal sa pagkunhod sa reservoir sa ESP, ug negatibo nga nakaapekto sa ekonomiya sa atabay. Ang mas lawom nga giladmon sa setting gipalabi sa dili tradisyonal nga mga atabay. Bisan pa, ang paggamit sa mga de-sander ug male-plug mud anchors aron ibitay ang taas, gahi nga mga asembliya sa pagkontrol sa balas sa mga seksyon sa casing nga adunay taas nga dogleg severity naglimite sa mga kalamboan sa ESP MTBF. Ang kaagnasan sa inner tube usa pa ka aspeto niini nga disenyo nga wala pa masusi pag-ayo.
Ang mga awtor sa usa ka 2005 nga papel nagpresentar sa mga resulta sa eksperimento sa usa ka downhole sand separator nga gibase sa usa ka cyclone tube (Figure 1), nga nagsalig sa aksyon sa cyclone ug grabidad, aron ipakita nga ang kahusayan sa pagbulag nagdepende sa viscosity sa lana, flow rate, ug gidak-on sa partikulo. Gipakita nila nga ang kahusayan sa separator labi nga nagsalig sa terminal velocity sa mga partikulo. Ang kahusayan sa pagbulag mikunhod uban sa pagkunhod sa flow rate, pagkunhod sa gidak-on sa solidong partikulo, ug pagtaas sa viscosity sa lana, Figure 2. Alang sa usa ka tipikal nga cyclone tube downhole separator, ang kahusayan sa pagbulag mikunhod ngadto sa ~10% samtang ang gidak-on sa partikulo mikunhod ngadto sa ~100 µm. Dugang pa, samtang nagdugang ang flow rate, ang vortex separator mahimong madaot sa erosion, nga makaapekto sa kinabuhi sa paggamit sa mga structural component.
Ang sunod nga lohikal nga alternatibo mao ang paggamit og 2D sand control screen nga adunay gitakdang gilapdon sa slot. Ang gidak-on ug distribusyon sa partikulo importante nga konsiderasyon sa pagpili og mga screen aron masala ang mga solido sa naandan o dili naandan nga produksiyon sa atabay, apan mahimo kini nga wala mahibal-i. Ang mga solido mahimong gikan sa reservoir, apan mahimo kini nga magkalainlain gikan sa tikod ngadto sa tikod; sa laing paagi, ang screen mahimong kinahanglan nga masala ang balas gikan sa hydraulic fracturing. Sa bisan hain nga kaso, ang gasto sa pagkolekta, pag-analisar ug pagsulay sa mga solido mahimong mahal kaayo.
Kon ang 2D tubing screen wala ma-configure sa hustong paagi, ang mga resulta mahimong makadaot sa ekonomiya sa atabay. Ang gagmay kaayong mga buho sa sand screen mahimong moresulta sa sayo nga pagkabara, pagkasira, ug sa panginahanglan alang sa mga remedial workover. Kon kini dako kaayo, kini motugot sa mga solido nga gawasnon nga makasulod sa proseso sa produksiyon, nga mahimong makaguba sa mga tubo sa lana, makadaot sa artipisyal nga mga lift pump, makatangtang sa mga surface choke ug makapuno sa mga surface separator, nga magkinahanglan og sandblasting ug paglabay. Kini nga sitwasyon nanginahanglan og yano ug barato nga solusyon nga makapalugway sa kinabuhi sa bomba ug makatabon sa halapad nga distribusyon sa gidak-on sa balas.
Aron matubag kini nga panginahanglan, usa ka pagtuon ang gihimo sa paggamit sa mga valve assembly inubanan sa stainless steel wire mesh, nga dili sensitibo sa resulta nga distribusyon sa mga solido. Gipakita sa mga pagtuon nga ang stainless steel wire mesh nga adunay lain-laing gidak-on sa pore ug 3D nga istruktura epektibong makakontrol sa mga solido sa lain-laing gidak-on nga dili mahibal-an ang distribusyon sa gidak-on sa partikulo sa resulta nga mga solido. Ang 3D stainless steel wire mesh epektibong makakontrol sa mga lugas sa balas sa tanang gidak-on, nga dili kinahanglan ang dugang nga ikaduhang pagsala.
Ang usa ka valve assembly nga gibutang sa ubos sa screen nagtugot sa produksiyon nga magpadayon hangtod nga makuha ang ESP. Gipugngan niini ang ESP nga makuha dayon human ma-bridge ang screen. Ang resulta nga inlet sand control screen ug valve assembly manalipod sa mga ESP, rod lift pump, ug gas lift completions gikan sa mga solido atol sa produksiyon pinaagi sa paglimpyo sa agos sa pluwido ug naghatag usa ka barato nga solusyon aron mapalawig ang kinabuhi sa Pump nga dili kinahanglan nga ipasibo ang mga kinaiya sa reservoir alang sa lainlaing mga sitwasyon.
Disenyo sa proteksyon sa bomba sa unang henerasyon. Usa ka assembly sa proteksyon sa bomba gamit ang stainless steel wool screens ang gibutang sa usa ka steam assisted gravity drainage well sa Kasadpang Canada aron mapanalipdan ang ESP gikan sa mga solido atol sa produksiyon. Ang mga screen nagsala sa makadaot nga mga solido gikan sa production fluid samtang kini mosulod sa production string. Sulod sa production string, ang mga pluwido moagos ngadto sa ESP inlet, diin kini gibomba ngadto sa ibabaw. Ang mga packer mahimong ipadagan tali sa screen ug sa ESP aron makahatag og zonal isolation tali sa production zone ug sa ibabaw nga wellbore.
Sa paglabay sa panahon sa produksiyon, ang annular space tali sa screen ug casing lagmit nga motapot sa balas, nga nagdugang sa resistensya sa pag-agos. Sa kadugayan, ang annulus hingpit nga motapot, mohunong sa pag-agos, ug makamugna og pressure differential tali sa wellbore ug sa production string, sama sa gipakita sa Figure 3. Niini nga punto, ang pluwido dili na makaagos ngadto sa ESP ug ang completion string kinahanglan nga ibira. Depende sa daghang mga variable nga may kalabutan sa produksiyon sa solids, ang gidugayon nga gikinahanglan aron mahunong ang pag-agos agi sa solids bridge sa screen mahimong mas mubo kaysa sa gidugayon nga magtugot sa ESP sa pagbomba sa fluid nga puno sa solids sa aberids nga oras tali sa mga kapakyasan ngadto sa yuta, mao nga ang ikaduhang henerasyon sa mga component naugmad.
Ang ikaduhang henerasyon sa pump protection assembly. Ang PumpGuard* inlet sand control screen ug valve assembly system gisuspinde sa ubos sa REDA* pump sa Figure 4, usa ka ehemplo sa usa ka dili tradisyonal nga pagkompleto sa ESP. Kung ang atabay nagprodyus na, ang screen mosala sa mga solido nga giprodyus, apan magsugod sa hinay nga pagdugtong sa balas ug paghimo og pressure differential. Kung kini nga differential pressure makaabot sa gitakda nga cracking pressure sa balbula, ang balbula moabli, nga magtugot sa pluwido nga moagos direkta sa tubing string ngadto sa ESP. Kini nga pag-agos mo-equalize sa pressure differential tabok sa screen, nga mopaluag sa pagkupot sa mga sandbag sa gawas sa screen. Ang balas gawasnon nga mogawas sa annulus, nga makapakunhod sa resistensya sa pag-agos pinaagi sa screen ug magtugot sa pag-agos nga magpadayon. Samtang moubos ang differential pressure, ang balbula mobalik sa sirado nga posisyon niini ug ang normal nga mga kondisyon sa pag-agos mobalik. Balika kini nga siklo hangtod nga kinahanglan nga ibira ang ESP gikan sa lungag alang sa pagserbisyo. Ang mga case study nga gipasiugda niini nga artikulo nagpakita nga ang sistema makahimo sa pagpalugway sa kinabuhi sa bomba kon itandi sa pagpadagan sa screening completion lamang.
Alang sa bag-o nga instalasyon, usa ka solusyon nga gimaneho sa gasto ang gipaila alang sa pagbulag sa lugar tali sa stainless steel wire mesh ug sa ESP. Usa ka cup packer nga nag-atubang sa ubos ang gibutang sa ibabaw sa seksyon sa screen. Sa ibabaw sa cup packer, ang dugang nga mga perforation sa center tube naghatag usa ka agianan sa pag-agos alang sa gihimo nga pluwido nga mobalhin gikan sa sulod sa screen ngadto sa annular space sa ibabaw sa packer, diin ang pluwido makasulod sa ESP inlet.
Ang stainless steel wire mesh filter nga gipili para ani nga solusyon nagtanyag og daghang bentaha kon itandi sa mga gap-based 2D mesh types. Ang 2D filters nagsalig panguna sa mga particle nga nagsangkad sa mga filter gaps o slots aron paghimo og mga sandbag ug paghatag og sand control. Apan, tungod kay usa ra ka gap value ang mapili para sa screen, ang screen mahimong sensitibo kaayo sa particle size distribution sa gihimo nga fluid.
Sa kasukwahi, ang baga nga mesh bed sa stainless steel wire mesh filters naghatag og taas nga porosity (92%) ug dako nga open flow area (40%) para sa gihimo nga wellbore fluid. Ang filter gihimo pinaagi sa pag-compress sa stainless steel fleece mesh ug pagputos niini direkta sa palibot sa usa ka perforated center tube, dayon giputos kini sulod sa usa ka perforated protective cover nga gi-weld sa center tube sa matag tumoy. Ang distribusyon sa mga pores sa mesh bed, ang dili parehas nga angular orientation (gikan sa 15 µm hangtod 600 µm) nagtugot sa dili makadaot nga mga fines nga moagos subay sa 3D flow path padulong sa central tube human ang mas dagko ug makadaot nga mga partikulo ma-trap sulod sa mesh. Ang sand retention testing sa mga specimen niini nga sieve nagpakita nga ang filter nagmintinar sa taas nga permeability tungod kay ang pluwido namugna pinaagi sa sieve. Epektibo, kini nga single "size" filter makadumala sa tanang distribusyon sa gidak-on sa partikulo sa gihimo nga mga pluwido nga nasugatan. Kini nga stainless steel wool screen gipalambo sa usa ka mayor nga operator niadtong 1980s ilabi na alang sa self-contained screen completions sa steam stimulated reservoirs ug adunay halapad nga track record sa malampuson nga mga instalasyon.
Ang asembliya sa balbula gilangkoban sa usa ka spring-loaded nga balbula nga nagtugot sa one-way nga pag-agos ngadto sa tubing string gikan sa production area. Pinaagi sa pag-adjust sa coil spring preload sa dili pa ang pag-instalar, ang balbula mahimong ipasibo aron makab-ot ang gitinguha nga cracking pressure para sa aplikasyon. Kasagaran, ang usa ka balbula gipadagan ubos sa stainless steel wire mesh aron makahatag og ikaduhang agianan sa pag-agos tali sa reservoir ug sa ESP. Sa pipila ka mga kaso, daghang mga balbula ug stainless steel meshes ang nag-operate nga sunod-sunod, diin ang tunga nga balbula adunay mas ubos nga cracking pressure kaysa sa labing ubos nga balbula.
Sa paglabay sa panahon, ang mga partikulo sa pormasyon mopuno sa annular area tali sa gawas nga nawong sa screen sa assembly sa pump protector ug sa bungbong sa production casing. Samtang ang lungag mapuno sa balas ug ang mga partikulo molig-on, ang pressure drop tabok sa sandbag motaas. Kung kini nga pressure drop makaabot sa usa ka gitakda nang kantidad, ang cone valve moabli ug motugot sa pag-agos direkta agi sa pump inlet. Niini nga yugto, ang pag-agos agi sa tubo makahimo sa pagbungkag sa kaniadto nalig-on nga balas ubay sa gawas sa screen filter. Tungod sa pagkunhod sa pressure differential, ang pag-agos magpadayon agi sa screen ug ang intake valve mosira. Busa, ang bomba makakita lamang sa pag-agos direkta gikan sa balbula sulod sa mubo nga panahon. Kini makapalugway sa kinabuhi sa bomba, tungod kay kadaghanan sa pag-agos mao ang pluwido nga gisala agi sa sand screen.
Ang sistema sa proteksyon sa bomba gipadagan gamit ang mga packer sa tulo ka lain-laing mga atabay sa Delaware Basin sa Estados Unidos. Ang pangunang tumong mao ang pagpakunhod sa gidaghanon sa mga pagsugod ug paghunong sa ESP tungod sa mga overload nga may kalabutan sa balas ug pagdugang sa pagkaanaa sa ESP aron mapaayo ang produksiyon. Ang sistema sa proteksyon sa bomba gibitay gikan sa ubos nga tumoy sa ESP string. Ang mga resulta sa oil well nagpakita sa lig-on nga performance sa bomba, pagkunhod sa vibration ug current intensity, ug teknolohiya sa proteksyon sa bomba. Human sa pag-instalar sa bag-ong sistema, ang downtime nga may kalabutan sa balas ug mga solido mikunhod og 75% ug ang kinabuhi sa bomba misaka og labaw sa 22%.
Usa ka atabay. Usa ka sistema sa ESP ang gi-instalar sa usa ka bag-ong drilling ug fracturing well sa Martin County, Texas. Ang bertikal nga bahin sa atabay gibana-bana nga 9,000 ka tiil ug ang pinahigda nga bahin moabot hangtod sa 12,000 ka tiil, gisukod nga giladmon (MD). Alang sa unang duha ka pagkompleto, usa ka downhole vortex sand separator system nga adunay unom ka liner connections ang gi-instalar isip integral nga bahin sa pagkompleto sa ESP. Alang sa duha ka sunod-sunod nga instalasyon nga naggamit sa parehas nga klase sa sand separator, naobserbahan ang dili lig-on nga pamatasan sa mga parameter sa operasyon sa ESP (kakusog sa karon ug pagkurog). Ang pag-analisa sa pag-disassemble sa gibira nga yunit sa ESP nagpadayag nga ang vortex gas separator assembly nabara sa langyaw nga butang, nga natino nga balas tungod kay kini dili magnetic ug dili kemikal nga mo-react sa acid.
Sa ikatulong instalasyon sa ESP, ang stainless steel wire mesh mipuli sa sand separator isip paagi sa pagkontrol sa balas sa ESP. Human sa pag-instalar sa bag-ong sistema sa proteksyon sa bomba, ang ESP nagpakita og mas lig-on nga pamatasan, nga nagpakunhod sa range sa pag-usab-usab sa kuryente sa motor gikan sa ~19 A para sa instalasyon #2 ngadto sa ~6.3 A para sa instalasyon #3. Mas lig-on ang pag-vibrate ug ang trend mikunhod og 75%. Ang pressure drop lig-on usab, gamay ra kaayo ang pag-usab-usab kon itandi sa miaging instalasyon ug nakakuha og dugang nga 100 psi nga pressure drop. Ang mga overload shutdown sa ESP mikunhod og 100% ug ang ESP naglihok nga adunay ubos nga vibration.
Atabay B. Sa usa ka atabay duol sa Eunice, New Mexico, laing dili tradisyonal nga atabay ang adunay na-install nga ESP apan walay proteksyon sa bomba. Human sa inisyal nga pag-boot drop, ang ESP nagsugod sa pagpakita og dili regular nga pamatasan. Ang pag-usab-usab sa kuryente ug presyur nalangkit sa mga pag-usbaw sa vibration. Human sa pagmentinar niini nga mga kondisyon sulod sa 137 ka adlaw, ang ESP napakyas ug usa ka kapuli ang na-install. Ang ikaduhang instalasyon naglakip sa usa ka bag-ong sistema sa proteksyon sa bomba nga adunay parehas nga configuration sa ESP. Human sa pagbalik sa produksiyon sa atabay, ang ESP nag-operate na sa normal, nga adunay lig-on nga amperage ug gamay nga vibration. Sa panahon sa pagmantala, ang ikaduhang pagdagan sa ESP nakaabot na sa kapin sa 300 ka adlaw nga operasyon, usa ka dakong kalamboan kon itandi sa miaging instalasyon.
Well C. Ang ikatulong on-site nga instalasyon sa sistema nahitabo sa Mentone, Texas, sa usa ka espesyal nga kompanya sa lana ug gas nga nakasinati og mga pagkawala sa suplay ug mga kapakyasan sa ESP tungod sa produksiyon sa balas ug gusto nga mapaayo ang oras sa pag-andar sa bomba. Ang mga operator kasagarang nagpadagan og mga downhole sand separator nga adunay liner sa matag atabay sa ESP. Bisan pa, kung mapuno na ang liner sa balas, ang separator motugot sa balas nga moagos agi sa seksyon sa bomba, nga makadaot sa yugto sa bomba, mga bearings ug shaft, nga moresulta sa pagkawala sa pag-alsa. Human sa pagpadagan sa bag-ong sistema gamit ang pump protector, ang ESP adunay 22% nga mas taas nga kinabuhi sa pag-operate nga adunay mas lig-on nga pagkunhod sa presyur ug mas maayo nga oras sa pag-andar nga may kalabotan sa ESP.
Ang gidaghanon sa mga pagsira nga may kalabutan sa balas ug mga solido atol sa operasyon mikunhod og 75%, gikan sa 8 ka overload nga mga panghitabo sa unang instalasyon ngadto sa duha sa ikaduhang instalasyon, ug ang gidaghanon sa malampuson nga pag-restart human sa overload nga pagsira misaka og 30%, gikan sa 8 sa unang instalasyon. Usa ka total nga 12 ka mga panghitabo, o total nga 8 ka mga panghitabo, ang gihimo sa ikaduhang instalasyon, nga nakakunhod sa electrical stress sa kagamitan ug nakapalugway sa operational life sa ESP.
Ang Figure 5 nagpakita sa kalit nga pagtaas sa intake pressure signature (asul) kung ang stainless steel mesh mababagan ug ang valve assembly ablihan. Kini nga pressure signature makapauswag pa sa efficiency sa produksiyon pinaagi sa pagtagna sa mga kapakyasan sa ESP nga may kalabutan sa balas, aron ang mga operasyon sa pag-ilis gamit ang mga workover rig mahimong maplano.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Eksperimental nga pag-analisa sa swirl tube isip downhole desander device,” SPE Paper 94673-MS, gipresentar sa SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Rio de Janeiro, Brazil, Hunyo 20 – Pebrero 23, 2005.https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Kini nga artikulo adunay mga elemento gikan sa papel sa SPE 207926-MS, nga gipresentar sa Abu Dhabi International Petroleum Exhibition and Conference sa Abu Dhabi, UAE, Nobyembre 15-18, 2021.
Ang tanang materyales hugot nga gipatuman sa mga balaod sa copyright, palihug basaha ang among Mga Termino ug Kondisyon, Palisiya sa Cookies ug Palisiya sa Pagkapribado sa dili pa gamiton kini nga site.