Komponen proteksi pompa wis kabukten bisa nglindhungi pompa saka pasir lan ngluwihi umur operasional ESP ing sumur sing ora konvensional. Solusi iki ngontrol aliran balik pasir frac lan padatan liyane sing bisa nyebabake kelebihan beban lan downtime. Teknologi sing ngaktifake iki ngilangi masalah sing ana gandhengane karo ketidakpastian distribusi ukuran partikel.
Amarga saya akeh sumur lenga sing gumantung marang ESP, ndawakake umur sistem pompa submersible listrik (ESP) dadi saya penting. Umur operasi lan kinerja pompa pengangkat buatan sensitif marang padatan ing cairan sing diasilake. Umur operasi lan kinerja ESP mudhun sacara signifikan kanthi tambah akeh partikel padat. Kajaba iku, padatan nambah downtime sumur lan frekuensi workover sing dibutuhake kanggo ngganti ESP.
Partikel padat sing asring mili liwat pompa pengangkat buatan kalebu pasir formasi, propan fraktur hidrolik, semen, lan partikel logam sing terkikis utawa korosi. Teknologi downhole sing dirancang kanggo misahake padatan wiwit saka siklon efisiensi rendah nganti jaring kawat baja tahan karat 3D efisiensi tinggi. Desander vortex downhole wis digunakake ing sumur konvensional sajrone pirang-pirang dekade, lan utamane digunakake kanggo nglindhungi pompa saka partikel gedhe sajrone produksi. Nanging, sumur konvensional kena aliran slug sing ora teratur, sing nyebabake teknologi pemisah vortex downhole sing ana mung bisa digunakake kanthi ora teratur.
Sawetara varian layar kontrol pasir gabungan lan desander vortex downhole wis diusulake kanggo nglindhungi ESP. Nanging, ana kesenjangan ing kinerja perlindungan lan produksi kabeh pompa amarga ketidakpastian distribusi ukuran lan volume padatan sing diasilake dening saben sumur. Ketidakpastian nambah dawa komponen kontrol pasir, saengga nyuda ambane ESP bisa disetel, mbatesi potensial penurunan reservoir ESP, lan menehi dampak negatif marang ekonomi sumur. Ambane setelan sing luwih jero luwih disenengi ing sumur sing ora konvensional. Nanging, panggunaan de-sander lan jangkar lendhut plug lanang kanggo nundha rakitan kontrol pasir sing dawa lan kaku ing bagean casing kanthi keruwetan dogleg sing dhuwur mbatesi perbaikan ESP MTBF. Korosi tabung njero minangka aspek liyane saka desain iki sing durung dievaluasi kanthi cukup.
Para penulis makalah taun 2005 nampilake asil eksperimen saka separator pasir downhole adhedhasar tabung siklon (Gambar 1), sing gumantung marang aksi siklon lan gravitasi, kanggo nuduhake yen efisiensi pamisahan gumantung marang viskositas lenga, laju aliran, lan ukuran partikel. Dheweke nuduhake yen efisiensi separator umume gumantung marang kecepatan terminal partikel. Efisiensi pamisahan mudhun kanthi mudhune laju aliran, mudhune ukuran partikel padat, lan mundhake viskositas lenga, Gambar 2. Kanggo separator downhole tabung siklon khas, efisiensi pamisahan mudhun dadi ~10% nalika ukuran partikel mudhun dadi ~100 µm. Kajaba iku, nalika laju aliran mundhak, separator vortex kena erosi, sing mengaruhi panggunaan umur komponen struktural.
Alternatif logis sabanjure yaiku nggunakake layar kontrol pasir 2D kanthi jembar slot sing wis ditemtokake. Ukuran lan distribusi partikel minangka pertimbangan penting nalika milih layar kanggo nyaring padatan ing produksi sumur konvensional utawa ora konvensional, nanging bisa uga ora dingerteni. Padatan kasebut bisa uga asale saka reservoir, nanging bisa uga beda-beda saka tumit nganti tumit; utawa, layar kasebut bisa uga kudu nyaring pasir saka fraktur hidrolik. Ing kasus apa wae, biaya koleksi, analisis, lan pengujian padatan bisa uga larang banget.
Yen saringan pipa 2D ora dikonfigurasi kanthi bener, asilé bisa ngganggu ekonomi sumur. Bukaan saringan pasir sing kekecilen bisa nyebabake penyumbatan prematur, mati, lan kebutuhan kanggo perbaikan. Yen kebesaran, ngidini padatan mlebu kanthi bebas ing proses produksi, sing bisa ngrusak pipa lenga, ngrusak pompa pengangkat buatan, mbuwang choke permukaan lan ngisi pemisah permukaan, sing mbutuhake sandblasting lan pembuangan. Kahanan iki mbutuhake solusi sing prasaja lan efektif biaya sing bisa ngluwihi umur pompa lan nutupi distribusi ukuran pasir sing amba.
Kanggo nyukupi kabutuhan iki, sawijining panliten ditindakake babagan panggunaan rakitan katup sing digabungake karo jaring kawat baja tahan karat, sing ora sensitif marang distribusi padatan sing diasilake. Panliten nuduhake yen jaring kawat baja tahan karat kanthi ukuran pori sing variabel lan struktur 3D bisa ngontrol padatan kanthi macem-macem ukuran kanthi efektif tanpa ngerti distribusi ukuran partikel saka padatan sing diasilake. Jaring kawat baja tahan karat 3D bisa ngontrol butiran pasir kanthi efektif kabeh ukuran, tanpa perlu filtrasi sekunder ekstra.
Rakitan katup sing dipasang ing sisih ngisor layar ngidini produksi terus nganti ESP ditarik metu. Iki nyegah ESP dijupuk langsung sawise layar dijembatani. Layar kontrol pasir inlet lan rakitan katup sing diasilake nglindhungi ESP, pompa pengangkat batang, lan penyelesaian pengangkatan gas saka padatan sajrone produksi kanthi ngresiki aliran cairan lan nyedhiyakake solusi sing efektif biaya kanggo ngluwihi umur Pompa tanpa kudu nyetel karakteristik reservoir kanggo kahanan sing beda-beda.
Desain proteksi pompa generasi pertama. Rakitan proteksi pompa sing nggunakake layar wol baja tahan karat dipasang ing sumur drainase gravitasi sing dibantu uap ing Kanada Kulon kanggo nglindhungi ESP saka padatan sajrone produksi. Layar nyaring padatan sing mbebayani saka cairan produksi nalika mlebu ing string produksi. Ing njero string produksi, cairan mili menyang inlet ESP, ing ngendi dipompa menyang permukaan. Packers bisa dilakokake ing antarane layar lan ESP kanggo nyedhiyakake isolasi zonal antarane zona produksi lan sumur ndhuwur.
Sajrone wektu produksi, ruang annular antarane layar lan casing cenderung nyambung karo wedhi, sing nambah resistensi aliran. Pungkasane, annulus nyambung kanthi lengkap, mungkasi aliran, lan nggawe beda tekanan antarane sumur bor lan senar produksi, kaya sing dituduhake ing Gambar 3. Ing titik iki, cairan ora bisa mili maneh menyang ESP lan senar penyelesaian kudu ditarik. Gumantung saka sawetara variabel sing ana gandhengane karo produksi padatan, durasi sing dibutuhake kanggo mungkasi aliran liwat jembatan padatan ing layar bisa uga kurang saka durasi sing ngidini ESP mompa wektu rata-rata cairan sing diisi padatan antarane kegagalan menyang lemah, mula komponen generasi kapindho dikembangake.
Rakitan proteksi pompa generasi kapindho. Sistem layar kontrol pasir inlet PumpGuard* lan sistem perakitan katup digantung ing ngisor pompa REDA* ing Gambar 4, conto penyelesaian ESP sing ora konvensional. Sawise sumur ngasilake, layar nyaring padatan sing lagi diproduksi, nanging bakal wiwit alon-alon nyemplung karo pasir lan nggawe diferensial tekanan. Nalika tekanan diferensial iki tekan tekanan retak sing disetel katup, katup mbukak, ngidini cairan mili langsung menyang senar tabung menyang ESP. Aliran iki nyeimbangake diferensial tekanan ing layar, ngendhokke cengkeraman karung pasir ing njaba layar. Pasir bebas metu saka anulus, sing nyuda resistensi aliran liwat layar lan ngidini aliran nerusake. Nalika tekanan diferensial mudhun, katup bali menyang posisi tertutup lan kondisi aliran normal nerusake. Baleni siklus iki nganti perlu narik ESP metu saka bolongan kanggo diservis. Studi kasus sing disorot ing artikel iki nuduhake yen sistem kasebut bisa ngluwihi umur pompa kanthi signifikan dibandhingake karo mbukak penyelesaian penyaringan wae.
Kanggo instalasi anyar iki, solusi sing didorong biaya dikenalake kanggo isolasi area antarane jaring kawat baja tahan karat lan ESP. Cup packer sing madhep mudhun dipasang ing ndhuwur bagean layar. Ing ndhuwur cup packer, perforasi tabung tengah tambahan nyedhiyakake jalur aliran kanggo cairan sing diasilake supaya bisa pindhah saka njero layar menyang ruang annular ing ndhuwur packer, ing ngendi cairan bisa mlebu ing saluran mlebu ESP.
Filter jaring kawat baja tahan karat sing dipilih kanggo solusi iki nawakake sawetara kaluwihan tinimbang jinis jaring 2D berbasis celah. Filter 2D utamane gumantung ing partikel sing ngliwati celah utawa slot filter kanggo nggawe karung pasir lan nyedhiyakake kontrol pasir. Nanging, amarga mung siji nilai celah sing bisa dipilih kanggo layar, layar dadi sensitif banget marang distribusi ukuran partikel cairan sing diasilake.
Kosok baline, lapisan bolong sing kandel saka filter wire mesh baja tahan karat nyedhiyakake porositas sing dhuwur (92%) lan area aliran terbuka sing amba (40%) kanggo cairan sumur sing diasilake. Filter kasebut digawe kanthi ngompres bolong bulu baja tahan karat lan mbungkus langsung ing sekitar tabung tengah sing dilubangi, banjur dibungkus ing tutup pelindung sing dilubangi sing dilas menyang tabung tengah ing saben ujung. Distribusi pori-pori ing lapisan bolong, orientasi sudut sing ora seragam (wiwit saka 15 µm nganti 600 µm) ngidini denda sing ora mbebayani mili ing sadawane jalur aliran 3D menyang tabung tengah sawise partikel sing luwih gedhe lan mbebayani kejebak ing njero bolong. Uji retensi pasir ing spesimen saringan iki nuduhake yen filter njaga permeabilitas sing dhuwur amarga cairan diasilake liwat saringan. Secara efektif, filter "ukuran" tunggal iki bisa nangani kabeh distribusi ukuran partikel cairan sing diasilake sing ditemoni. Layar wol baja tahan karat iki dikembangake dening operator utama ing taun 1980-an khusus kanggo penyelesaian layar mandiri ing waduk sing dirangsang uap lan duwe rekam jejak sing ekstensif babagan instalasi sing sukses.
Rakitan katup kasusun saka katup pegas sing ngidini aliran siji arah menyang senar tabung saka area produksi. Kanthi nyetel preload pegas koil sadurunge instalasi, katup bisa disesuaikan kanggo entuk tekanan retak sing dikarepake kanggo aplikasi kasebut. Biasane, katup dilakokake ing sangisore bolong kawat baja tahan karat kanggo nyedhiyakake jalur aliran sekunder antarane reservoir lan ESP. Ing sawetara kasus, pirang-pirang katup lan bolong baja tahan karat beroperasi kanthi seri, kanthi katup tengah duwe tekanan retak sing luwih murah tinimbang katup paling endhek.
Suwe-suwe, partikel formasi ngisi area annular antarane permukaan njaba layar perakitan pelindung pompa lan tembok selubung produksi. Nalika rongga kebak wedhi lan partikel-partikel kasebut nggabung, penurunan tekanan ing sadawane karung wedhi mundhak. Nalika penurunan tekanan iki tekan nilai sing wis ditemtokake, katup kerucut mbukak lan ngidini aliran langsung liwat saluran mlebu pompa. Ing tahap iki, aliran liwat pipa bisa ngrusak wedhi sing wis nggabung sadurunge ing sadawane njaba filter layar. Amarga beda tekanan sing suda, aliran bakal nerusake liwat layar lan katup intake bakal nutup. Mulane, pompa mung bisa ndeleng aliran langsung saka katup sajrone wektu sing cendhak. Iki ndawakake umur pompa, amarga sebagian besar aliran yaiku cairan sing disaring liwat layar wedhi.
Sistem proteksi pompa dioperasikake nganggo packer ing telung sumur sing beda ing Delaware Basin ing Amerika Serikat. Tujuan utama yaiku kanggo nyuda jumlah wiwitan lan mandheg ESP amarga kelebihan beban sing ana gandhengane karo wedhi lan kanggo nambah kasedhiyan ESP kanggo ningkatake produksi. Sistem proteksi pompa digantung saka ujung ngisor senar ESP. Asil sumur lenga nuduhake kinerja pompa sing stabil, getaran lan intensitas arus sing suda, lan teknologi proteksi pompa. Sawise nginstal sistem anyar, downtime sing ana gandhengane karo wedhi lan padatan suda nganti 75% lan umur pompa tambah luwih saka 22%.
Sumur. Sistem ESP dipasang ing sumur pengeboran lan rekah anyar ing Martin County, Texas. Bagean vertikal sumur kasebut kira-kira 9.000 kaki lan bagean horisontal nganti 12.000 kaki, diukur jerone (MD). Kanggo rong penyelesaian pisanan, sistem pemisah pasir vortex downhole kanthi enem sambungan liner dipasang minangka bagean integral saka penyelesaian ESP. Kanggo rong instalasi berturut-turut nggunakake jinis pemisah pasir sing padha, prilaku parameter operasi ESP sing ora stabil (intensitas arus lan getaran) diamati. Analisis pembongkaran unit ESP sing ditarik nuduhake yen rakitan pemisah gas vortex tersumbat karo benda asing, sing ditemtokake minangka pasir amarga non-magnetik lan ora reaksi kimia karo asam.
Ing instalasi ESP katelu, jaring kawat baja tahan karat ngganti pemisah pasir minangka sarana kontrol pasir ESP. Sawise nginstal sistem proteksi pompa anyar, ESP nuduhake prilaku sing luwih stabil, nyuda kisaran fluktuasi arus motor saka ~19 A kanggo instalasi #2 dadi ~6.3 A kanggo instalasi #3. Getaran luwih stabil lan tren kasebut suda nganti 75%. Penurunan tekanan uga stabil, fluktuasi sithik banget dibandhingake karo instalasi sadurunge lan entuk tambahan 100 psi penurunan tekanan. Pematian overload ESP suda nganti 100% lan ESP beroperasi kanthi getaran sing endhek.
Sumur B. Ing salah sawijining sumur cedhak Eunice, New Mexico, sumur liyane sing ora konvensional duwe ESP sing dipasang nanging ora ana perlindungan pompa. Sawise boot drop awal, ESP wiwit nuduhake prilaku sing ora menentu. Fluktuasi arus lan tekanan ana gandhengane karo lonjakan getaran. Sawise njaga kahanan kasebut sajrone 137 dina, ESP gagal lan panggantos dipasang. Instalasi kapindho kalebu sistem perlindungan pompa anyar kanthi konfigurasi ESP sing padha. Sawise sumur nerusake produksi, ESP beroperasi kanthi normal, kanthi amperage sing stabil lan getaran sing luwih sithik. Ing wektu publikasi, operasi ESP kapindho wis tekan luwih saka 300 dina operasi, perbaikan sing signifikan tinimbang instalasi sadurunge.
Sumur C. Instalasi sistem ing lokasi kaping telu ana ing Mentone, Texas, dening perusahaan khusus lenga lan gas sing ngalami pemadaman lan kegagalan ESP amarga produksi pasir lan pengin nambah wektu operasi pompa. Operator biasane mbukak separator pasir downhole nganggo liner ing saben sumur ESP. Nanging, sawise liner kebak pasir, separator bakal ngidini pasir mili liwat bagean pompa, ngrusak tahap pompa, bantalan lan poros, sing nyebabake ilang daya angkat. Sawise mbukak sistem anyar nganggo pelindung pompa, ESP duwe umur operasi 22% luwih dawa kanthi penurunan tekanan sing luwih stabil lan wektu operasi sing gegandhengan karo ESP sing luwih apik.
Cacahing pemadaman sing ana gandhengane karo pasir lan padatan sajrone operasi mudhun nganti 75%, saka 8 kedadeyan kelebihan beban ing instalasi pertama dadi loro ing instalasi kapindho, lan cacahing restart sing sukses sawise pemadaman kelebihan beban mundhak nganti 30%, saka 8 ing instalasi pertama. Total 12 kedadeyan, kanthi total 8 kedadeyan, ditindakake ing instalasi sekunder, nyuda tekanan listrik ing peralatan lan nambah umur operasional ESP.
Gambar 5 nuduhake kenaikan dadakan ing tandha tekanan intake (biru) nalika bolong baja tahan karat diblokir lan rakitan katup dibukak. Tandha tekanan iki bisa nambah efisiensi produksi kanthi prédhiksi kegagalan ESP sing ana gandhengane karo pasir, saengga operasi panggantos nganggo rig workover bisa direncanakake.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Analisis eksperimen tabung pusaran minangka piranti desander downhole,” SPE Paper 94673-MS, dipresentasikake ing Konferensi Teknik Perminyakan SPE Amerika Latin lan Karibia, Rio de Janeiro, Brasil, 20 Juni – 23 Februari 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Artikel iki ngemot unsur-unsur saka makalah SPE 207926-MS, sing dipamerake ing Pameran lan Konferensi Perminyakan Internasional Abu Dhabi ing Abu Dhabi, UAE, 15-18 November 2021.
Kabeh materi tundhuk karo undang-undang hak cipta sing ditindakake kanthi ketat, wacanen Syarat lan Ketentuan, Kebijakan Cookie, lan Kebijakan Privasi sadurunge nggunakake situs iki.