Сорғыларды қорғау компоненттері сорғыларды құмнан қорғайтыны және дәстүрлі емес ұңғымалардағы ESP-лердің пайдалану мерзімін ұзартатыны дәлелденген. Бұл шешім шамадан тыс жүктеме мен жұмыстың тоқтап қалуына әкелуі мүмкін фрак құмының және басқа да қатты заттардың кері ағынын бақылайды. Қосылатын технология бөлшектердің мөлшерінің таралуының белгісіздігімен байланысты мәселелерді жояды.
Мұнай ұңғымалары ЭСҚ-ға тәуелді болғандықтан, электрлік су асты сорғыларының (ЭСҚ) қызмет ету мерзімін ұзарту маңызды болып келеді. Жасанды көтергіш сорғылардың жұмыс істеу мерзімі мен өнімділігі өндірілген сұйықтықтардағы қатты заттарға сезімтал. ЭСҚ-ның жұмыс істеу мерзімі мен өнімділігі қатты бөлшектердің көбеюімен айтарлықтай төмендеді. Сонымен қатар, қатты заттар ЭСҚ-ны ауыстыру үшін қажетті ұңғыманың тоқтап қалу уақытын және жөндеу жиілігін арттырады.
Жасанды көтергіш сорғылар арқылы жиі ағатын қатты бөлшектерге түзілу құмы, гидравликалық сыну проппанттары, цемент және эрозияға ұшыраған немесе коррозияға ұшыраған металл бөлшектері жатады. Қатты заттарды бөлуге арналған ұңғыма технологиялары төмен тиімді циклондардан бастап жоғары тиімді 3D тот баспайтын болаттан жасалған сым торға дейін әртүрлі. Ұңғыма құйын десандерлері дәстүрлі ұңғымаларда ондаған жылдар бойы қолданылып келеді және олар негізінен өндіру кезінде сорғыларды ірі бөлшектерден қорғау үшін қолданылады. Дегенмен, дәстүрлі емес ұңғымалар үзік-үзік шлам ағынына ұшырайды, бұл қолданыстағы ұңғыма құйын сепараторының технологиясының тек үзік-үзік жұмыс істеуіне әкеледі.
ЭҚҚ-ны қорғау үшін біріктірілген құмды бақылау торлары мен ұңғыма құйынының десандерлерінің бірнеше түрлі нұсқалары ұсынылды. Дегенмен, әрбір ұңғыма шығаратын қатты заттардың мөлшерінің таралуы мен көлемінің белгісіздігіне байланысты барлық сорғылардың қорғанысы мен өндірістік көрсеткіштерінде олқылықтар бар. Белгісіздік құмды бақылау компоненттерінің ұзындығын арттырады, осылайша ЭҚҚ орнатуға болатын тереңдікті азайтады, ЭҚҚ-ның коллекторлық төмендеу әлеуетін шектейді және ұңғыма экономикасына кері әсер етеді. Дәстүрлі емес ұңғымаларда тереңірек орнату тереңдігі артықшылықты. Дегенмен, жоғары иілу дәрежесі бар корпус бөліктерінде ұзын, қатты құмды бақылау жинақтарын ілу үшін десандерлер мен еркек тығынды балшық якорьлерін пайдалану ЭҚҚ MTBF жақсартуларын шектейді. Ішкі түтіктің коррозиясы - бұл дизайнның тиісті түрде бағаланбаған тағы бір аспектісі.
2005 жылғы мақаланың авторлары циклон түтігіне негізделген ұңғыма құм сепараторының тәжірибелік нәтижелерін ұсынды (1-сурет), ол циклонның әсеріне және гравитацияға тәуелді болды, бұл бөлу тиімділігі мұнай тұтқырлығына, ағын жылдамдығына және бөлшектердің өлшеміне байланысты екенін көрсетеді. Олар сепаратордың тиімділігі көбінесе бөлшектердің терминалдық жылдамдығына байланысты екенін көрсетеді. Бөлу тиімділігі ағын жылдамдығының төмендеуімен, қатты бөлшектердің өлшемінің төмендеуімен және мұнай тұтқырлығының артуымен төмендейді, 2-сурет. Әдеттегі циклон түтігінің ұңғыма сепараторы үшін бөлшектердің өлшемі ~100 мкм-ге дейін төмендеген кезде бөлу тиімділігі ~10%-ға дейін төмендейді. Сонымен қатар, ағын жылдамдығы артқан сайын құйынды сепаратор эрозияға ұшырайды, бұл құрылымдық компоненттердің қызмет ету мерзіміне әсер етеді.
Келесі логикалық балама - анықталған саңылау ені бар 2D құмды басқару экранын пайдалану. Дәстүрлі немесе дәстүрлі емес ұңғыма өндірісінде қатты заттарды сүзу үшін экрандарды таңдаған кезде бөлшектердің мөлшері мен таралуы маңызды факторлар болып табылады, бірақ олар белгісіз болуы мүмкін. Қатты заттар коллектордан келуі мүмкін, бірақ олар әр қырынан әр түрлі болуы мүмкін; керісінше, экранға гидравликалық жарылудан құмды сүзу қажет болуы мүмкін. Екі жағдайда да қатты заттарды жинау, талдау және сынау құны өте жоғары болуы мүмкін.
Егер 2D түтік торы дұрыс конфигурацияланбаған болса, нәтижелер ұңғыманың экономикалық тиімділігіне нұқсан келтіруі мүмкін. Тым кішкентай құм торының тесіктері мерзімінен бұрын бітелуге, өшірілуге ​​және жөндеу жұмыстарын қажет етуі мүмкін. Егер олар тым үлкен болса, олар қатты заттардың өндіріс процесіне еркін енуіне мүмкіндік береді, бұл мұнай құбырларын коррозияға ұшыратып, жасанды көтергіш сорғыларды зақымдауы, беткі дроссельдерді шайып тастауы және беткі бөлгіштерді толтыруы мүмкін, бұл құммен тазалауды және жоюды қажет етеді. Бұл жағдай сорғының қызмет ету мерзімін ұзартатын және құм өлшемдерінің кең таралуын қамтитын қарапайым, үнемді шешімді қажет етеді.
Бұл қажеттілікті қанағаттандыру үшін клапан құрастырмаларын тот баспайтын болаттан жасалған сым тормен бірге пайдалану бойынша зерттеу жүргізілді, бұл алынған қатты заттардың таралуына сезімтал емес. Зерттеулер көрсеткендей, өзгермелі кеуек өлшемі және 3D құрылымы бар тот баспайтын болаттан жасалған сым тор алынған қатты заттардың бөлшектер өлшемінің таралуын білмей-ақ әртүрлі өлшемдегі қатты заттарды тиімді басқара алады. 3D тот баспайтын болаттан жасалған сым тор қосымша екінші реттік сүзгілеуді қажет етпей, барлық өлшемдегі құм түйіршіктерін тиімді басқара алады.
Тордың төменгі жағына орнатылған клапан жинағы ESP шығарылғанға дейін өндірісті жалғастыруға мүмкіндік береді. Бұл тор көпірмен бекітілгеннен кейін ESP-нің бірден алынуына жол бермейді. Алынған кіріс құмын басқару торы мен клапан жинағы сұйықтық ағынын тазарту арқылы ESP-лерді, штанга көтергіш сорғыларды және газ көтергіш аяқтамаларды өндіріс кезінде қатты заттардан қорғайды және әртүрлі жағдайларға арналған резервуар сипаттамаларын бейімдемей-ақ сорғының қызмет ету мерзімін ұзарту үшін үнемді шешім ұсынады.
Бірінші буын сорғы қорғанысының дизайны. Батыс Канадада өндіріс кезінде ESP-ді қатты заттардан қорғау үшін бумен қамтамасыз етілген гравитациялық дренаж ұңғымасына тот баспайтын болаттан жасалған жүн торларын пайдаланатын сорғы қорғаныс жинағы орналастырылды. Торлар өндіріс сұйықтығы өндірістік колоннаға кірген кезде одан зиянды қатты заттарды сүзеді. Өндіріс колоннасының ішінде сұйықтықтар ESP кірісіне ағып, олар бетіне айдалады. Өндіріс аймағы мен жоғарғы ұңғыма арасында аймақтық оқшаулауды қамтамасыз ету үшін тор мен ESP арасында тығыздағыштарды іске қосуға болады.
Өндіріс уақытында тор мен қаптама арасындағы сақиналы кеңістік құммен көпірге айналады, бұл ағынға төзімділікті арттырады. Ақырында, сақина толығымен көпірленеді, ағынды тоқтатады және 3-суретте көрсетілгендей, ұңғыма оқпаны мен өндірістік колонна арасында қысым айырмашылығын тудырады. Бұл кезде сұйықтық енді ESP-ге ағып кете алмайды және аяқтау колоннасын тарту керек. Қатты заттарды өндіруге қатысты бірқатар айнымалыларға байланысты, экрандағы қатты заттар көпірі арқылы ағынды тоқтату үшін қажетті уақыт ESP-ге қатты заттармен толтырылған сұйықтықтың жерге істен шығулар арасындағы орташа уақытын айдауға мүмкіндік беретін уақыттан аз болуы мүмкін, сондықтан компоненттердің екінші буыны жасалды.
Екінші буын сорғыны қорғау жинағы. PumpGuard* кіріс құмын басқару торы мен клапан құрастыру жүйесі 4-суретте көрсетілгендей REDA* сорғысының астында ілінген, бұл дәстүрлі емес ESP аяқтауының мысалы. Ұңғыма өндіре бастағаннан кейін, тор өндірістегі қатты заттарды сүзеді, бірақ құммен баяу көпір жасай бастайды және қысым айырмашылығын тудырады. Бұл қысым айырмашылығы клапанның белгіленген жарықшақ қысымына жеткенде, клапан ашылады, бұл сұйықтықтың ESP-ге түтік тізбегіне тікелей ағуына мүмкіндік береді. Бұл ағын тордағы қысым айырмашылығын теңестіреді, тордың сыртындағы құм қапшықтарының ұстағышын босатады. Құм сақинадан еркін шығып кетеді, бұл тор арқылы ағын кедергісін азайтады және ағынның қайта басталуына мүмкіндік береді. Қысым айырмашылығы төмендеген кезде клапан жабық күйіне оралады және қалыпты ағын жағдайлары қайта басталады. Қызмет көрсету үшін ESP-ді тесіктен шығару қажет болғанша осы циклды қайталаңыз. Осы мақалада көрсетілген мысалдар жүйенің тек сүзгілеуді аяқтаумен салыстырғанда сорғының қызмет ету мерзімін айтарлықтай ұзарта алатынын көрсетеді.
Жақында орнатылған қондырғы үшін тот баспайтын болаттан жасалған сым тор мен ESP арасындағы аймақты оқшаулау үшін шығынға негізделген шешім енгізілді. Төмен қаратылған шыныаяқ орау құрылғысы тор бөлігінің үстіне орнатылған. Шыныаяқ орау құрылғысының үстінде қосымша орталық түтік тесіктері өндірілген сұйықтықтың тордың ішкі жағынан орау құрылғысының үстіндегі сақина тәрізді кеңістікке ауысуына мүмкіндік береді, онда сұйықтық ESP кірісіне кіре алады.
Бұл шешім үшін таңдалған тот баспайтын болаттан жасалған сым торлы сүзгі саңылауға негізделген 2D тор түрлерімен салыстырғанда бірнеше артықшылықтарды ұсынады. 2D сүзгілері құм қапшықтарын құру және құмды бақылауды қамтамасыз ету үшін негізінен сүзгі саңылауларын немесе саңылауларын қамтитын бөлшектерге сүйенеді. Дегенмен, экран үшін тек бір саңылау мәнін таңдауға болатындықтан, экран өндірілген сұйықтықтың бөлшектер мөлшерінің таралуына өте сезімтал болады.
Керісінше, тот баспайтын болаттан жасалған сым торлы сүзгілердің қалың торлы қабаты өндірілген ұңғыма сұйықтығы үшін жоғары кеуектілікті (92%) және үлкен ашық ағын аймағын (40%) қамтамасыз етеді. Сүзгі тот баспайтын болаттан жасалған жүн торды қысу және оны тікелей тесілген орталық түтікке орау арқылы жасалады, содан кейін оны әр ұшында орталық түтікке дәнекерленген тесілген қорғаныс қақпағына салады. Торлы қабаттағы тесіктердің таралуы, біркелкі емес бұрыштық бағдар (15 мкм-ден 600 мкм-ге дейін) тордың ішінде үлкен және зиянды бөлшектер ұсталғаннан кейін зиянсыз ұсақ бөлшектердің орталық түтікке қарай 3D ағын жолымен ағуына мүмкіндік береді. Бұл електің үлгілеріндегі құмды ұстап тұру сынағы сүзгінің жоғары өткізгіштігін сақтайтынын көрсетті, себебі сұйықтық елек арқылы түзіледі. Тиімді түрде, бұл бір «өлшемді» сүзгі кездесетін өндірілген сұйықтықтардың барлық бөлшектер өлшемінің таралуын өңдей алады. Бұл тот баспайтын болаттан жасалған жүнді елек 1980 жылдары ірі оператормен бумен ынталандырылған резервуарлардағы өзіндік електерді аяқтау үшін арнайы жасалған және сәтті орнатудың кең тәжірибесіне ие.
Клапан жинағы өндіріс аймағынан құбырлар тізбегіне бір жақты ағынды қамтамасыз ететін серіппелі клапаннан тұрады. Орнату алдында катушка серіппесінің алдын ала жүктелуін реттеу арқылы клапанды қолдану үшін қажетті жарықшақ қысымына қол жеткізу үшін теңшеуге болады. Әдетте, резервуар мен ESP арасында екінші реттік ағын жолын қамтамасыз ету үшін тот баспайтын болаттан жасалған сым тордың астында клапан іске қосылады. Кейбір жағдайларда бірнеше клапандар мен тот баспайтын болаттан жасалған торлар тізбектей жұмыс істейді, ал ортаңғы клапанның жарықшақ қысымы ең төменгі клапанға қарағанда төмен болады.
Уақыт өте келе, түзілу бөлшектері сорғы қорғанышының жиналу экранының сыртқы беті мен өндірістік корпус қабырғасы арасындағы сақиналы аймақты толтырады. Қуыс құмға толып, бөлшектер консолидацияланған кезде, құм қапшығындағы қысымның төмендеуі артады. Бұл қысымның төмендеуі алдын ала белгіленген мәнге жеткенде, конус клапаны ашылып, сорғының кірісі арқылы тікелей ағынға мүмкіндік береді. Бұл кезеңде құбыр арқылы ағын бұрын консолидацияланған құмды экран сүзгісінің сыртқы жағымен ыдырата алады. Қысым айырмашылығының төмендеуіне байланысты ағын экран арқылы қайта басталады және кіріс клапаны жабылады. Сондықтан сорғы ағынды тек клапаннан тікелей қысқа уақытқа ғана көре алады. Бұл сорғының қызмет ету мерзімін ұзартады, себебі ағынның көп бөлігі құм экраны арқылы сүзілген сұйықтық болып табылады.
Сорғыны қорғау жүйесі Америка Құрама Штаттарындағы Делавэр бассейніндегі үш түрлі ұңғымадағы пакерлермен жұмыс істеді. Негізгі мақсат - құмға байланысты шамадан тыс жүктемелерге байланысты ESP іске қосылу және тоқтау санын азайту және өндірісті жақсарту үшін ESP қолжетімділігін арттыру. Сорғыны қорғау жүйесі ESP тізбегінің төменгі ұшынан ілінген. Мұнай ұңғымасының нәтижелері сорғының тұрақты жұмысын, діріл мен ток қарқындылығының төмендеуін және сорғыны қорғау технологиясын көрсетеді. Жаңа жүйені орнатқаннан кейін құм мен қатты заттарға байланысты тоқтап қалу уақыты 75%-ға қысқарды, ал сорғының қызмет ету мерзімі 22%-дан астамға артты.
Ұңғыма. Техас штатының Мартин округіндегі жаңа бұрғылау және жару ұңғымасына ESP жүйесі орнатылды. Ұңғыманың тік бөлігі шамамен 9000 фут, ал көлденең бөлігі 12000 футтық тереңдікке дейін созылады, өлшенген тереңдік (MD). Алғашқы екі аяқтау үшін ESP аяқтауының ажырамас бөлігі ретінде алты қабатты қосылымы бар ұңғыма құйынды құмды бөлгіш жүйесі орнатылды. Бірдей типтегі құм бөлгішті пайдаланатын екі қатарлы қондырғы үшін ESP жұмыс параметрлерінің (ток қарқындылығы және діріл) тұрақсыз әрекеті байқалды. Тартылған ESP блогын бөлшектеу талдауы құйынды газ бөлгіш жинағының бөгде заттармен бітеліп қалғанын көрсетті, ол магниттік емес және қышқылмен химиялық әрекеттеспегендіктен құм болып анықталды.
Үшінші ESP орнатуында ESP құмын бақылау құралы ретінде құм бөлгішті тот баспайтын болаттан жасалған сым тор алмастырды. Жаңа сорғыны қорғау жүйесін орнатқаннан кейін, ESP тұрақтырақ жұмыс істеді, қозғалтқыш тогының ауытқу диапазонын №2 орнату үшін ~19 А-дан №3 орнату үшін ~6,3 А-ға дейін азайтты. Діріл тұрақтырақ және үрдіс 75%-ға азайды. Қысымның төмендеуі де тұрақты болды, алдыңғы орнатумен салыстырғанда өте аз ауытқып, қосымша 100 psi қысымның төмендеуіне қол жеткізді. ESP шамадан тыс жүктемесінің өшірілуі 100%-ға азайды және ESP төмен дірілмен жұмыс істейді.
B ұңғымасы. Нью-Мексико штатының Юнис қаласының маңындағы бір ұңғымада тағы бір дәстүрлі емес ұңғымада ESP орнатылған, бірақ сорғы қорғанысы болмаған. Бастапқы жүктеме төмендегеннен кейін ESP тұрақсыз әрекет көрсете бастады. Ток пен қысымның ауытқуы дірілдің күрт көтерілуімен байланысты. Осы жағдайларды 137 күн бойы сақтағаннан кейін, ESP істен шығып, оның орнына басқасы орнатылды. Екінші қондырғыға ESP конфигурациясы бірдей жаңа сорғы қорғаныс жүйесі кіреді. Ұңғыма өндірісті қайта бастағаннан кейін, ESP тұрақты ампермен және аз дірілмен қалыпты жұмыс істеді. Жарияланған кезде ESP екінші рет іске қосылуы 300 күннен астам жұмыс істеуге жетті, бұл алдыңғы қондырғымен салыстырғанда айтарлықтай жақсарды.
C ұңғымасы. Жүйенің үшінші орнында орнату Техас штатының Ментон қаласында мұнай-газ саласының мамандандырылған компаниясымен жүзеге асырылды, ол құм өндірісіне байланысты электр қуатының үзілуіне және ESP істен шығуына ұшырады және сорғының жұмыс уақытын жақсартуды қалады. Операторлар әдетте әрбір ESP ұңғымасында төсемі бар ұңғыма құм сепараторларын пайдаланады. Дегенмен, төсем құмға толғаннан кейін, сепаратор құмның сорғы бөлігі арқылы ағып кетуіне мүмкіндік береді, бұл сорғы сатысын, мойынтіректерді және білікті коррозияға ұшыратады, бұл көтеру күшінің жоғалуына әкеледі. Жаңа жүйені сорғы қорғағышымен іске қосқаннан кейін, ESP қысымның тұрақты төмендеуімен және ESP-мен байланысты жұмыс уақытының жақсаруымен 22%-ға ұзағырақ жұмыс істейді.
Жұмыс кезінде құм мен қатты заттарға байланысты өшірулер саны бірінші қондырғыдағы 8 шамадан тыс жүктеме оқиғасынан екінші қондырғыдағы екіге дейін 75%-ға төмендеді, ал шамадан тыс жүктеме өшірілгеннен кейін сәтті қайта іске қосулар саны бірінші қондырғыдағы 8 оқиғадан 30%-ға артты. Екінші қондырғыда барлығы 12 оқиға, барлығы 8 оқиға орындалды, бұл жабдықтағы электр кернеуін азайтып, ЭҚҚ-ның жұмыс мерзімін ұзартты.
5-суретте тот баспайтын болат тор бітеліп, клапан жинағы ашылған кезде кіріс қысымының кенеттен жоғарылауы (көк түспен) көрсетілген. Бұл қысым белгісі құмға байланысты ESP ақауларын болжау арқылы өндіріс тиімділігін одан әрі арттыра алады, сондықтан жөндеу қондырғыларымен ауыстыру операцияларын жоспарлауға болады.
1 Мартинс, Дж.А., Э.С. Роза, С. Робсон, «Құйынды түтіктің ұңғыма астындағы тазартқыш құрылғы ретіндегі эксперименттік талдауы», SPE Paper 94673-MS, SPE Латын Америкасы және Кариб теңізі мұнай инженериясы конференциясында ұсынылған, Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2005 жылғы 20 маусым - 23 ақпан. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Бұл мақалада 2021 жылдың 15-18 қарашасы аралығында БАӘ-нің Абу-Даби қаласында өткен Абу-Даби халықаралық мұнай көрмесі мен конференциясында ұсынылған SPE 207926-MS құжатынан алынған элементтер бар.
Барлық материалдар қатаң түрде орындалатын авторлық құқық туралы заңдарға бағынады, осы сайтты пайдаланбас бұрын біздің Шарттар мен ережелерді, Cookie саясатын және Құпиялылық саясатын оқып шығыңыз.