Насосторду коргоочу компоненттер насосторду кумдан коргой тургандыгы жана салттуу эмес кудуктардагы ESPлердин иштөө мөөнөтүн узарта тургандыгы далилденген. Бул чечим ашыкча жүктөмдөргө жана иштебей калууга алып келиши мүмкүн болгон жарылган кумдун жана башка катуу заттардын артка агымын көзөмөлдөйт. Иштетүүчү технология бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшүнүн белгисиздиги менен байланышкан көйгөйлөрдү жок кылат.
Мунай кудуктары барган сайын көбүрөөк электрдик суу астында жүрүүчү насостук системаларга таянгандыктан, электрдик суу астында жүрүүчү насостук (ЭСП) системаларынын иштөө мөөнөтүн узартуу барган сайын маанилүү болуп баратат. Жасалма көтөргүч насостордун иштөө мөөнөтү жана иштеши өндүрүлгөн суюктуктардагы катуу заттарга сезгич келет. ЭСПнын иштөө мөөнөтү жана иштеши катуу бөлүкчөлөрдүн көбөйүшү менен бир кыйла төмөндөйт. Мындан тышкары, катуу заттар ЭСПны алмаштыруу үчүн талап кылынган кудуктун токтоп калуу убактысын жана оңдоо жыштыгын көбөйтөт.
Жасалма көтөргүч насостор аркылуу көп агып өтүүчү катуу бөлүкчөлөргө пайда болгон кум, гидравликалык жарака проппанттары, цемент жана эрозияга учураган же дат баскан металл бөлүкчөлөрү кирет. Катуу заттарды бөлүү үчүн иштелип чыккан скважина технологиялары аз натыйжалуу циклондордон жогорку натыйжалуу 3D дат баспас болоттон жасалган зым торго чейин. СКВДдагы вирон десандерлери салттуу скважиналарда ондогон жылдар бою колдонулуп келген жана алар негизинен өндүрүш учурунда насосторду ири бөлүкчөлөрдөн коргоо үчүн колдонулат. Бирок, салттуу эмес скважиналарда үзгүлтүктүү шлак агымы болот, бул учурдагы скважинадагы вирон сепараторунун технологиясынын үзгүлтүктүү гана иштешине алып келет.
ЭСПлерди коргоо үчүн кумду көзөмөлдөөчү торлордун жана скважинанын түбүндөгү куюн десандерлердин бир нече ар кандай варианттары сунушталган. Бирок, ар бир скважина тарабынан өндүрүлгөн катуу заттардын өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшүндөгү жана көлөмүндөгү белгисиздиктен улам, бардык насостордун коргоосунда жана өндүрүштүк көрсөткүчтөрүндө кемчиликтер бар. Белгисиздик кумду көзөмөлдөөчү компоненттердин узундугун көбөйтөт, ошону менен ЭСПни орнотууга боло турган тереңдикти азайтат, ЭСПнин резервуардын төмөндөө потенциалын чектейт жана скважинанын экономикасына терс таасирин тийгизет. Салттуу эмес скважиналарда тереңирээк орнотуу тереңдиги артыкчылыктуу. Бирок, жогорку дөңгөлөктүүлүктөгү катуулугу чектелген ЭСП MTBF жакшыртуулары менен корпус бөлүктөрүндө узун, катуу кумду көзөмөлдөөчү түзүлүштөрдү илип коюу үчүн десандерлерди жана эркек тыгындуу балчык анкерлерин колдонуу. Ички түтүктүн коррозиясы - бул дизайндын жетиштүү бааланбаган дагы бир аспектиси.
2005-жылдагы макаланын авторлору циклон түтүгүнө негизделген кудук кум сепараторунун эксперименталдык жыйынтыктарын (1-сүрөт) сунушташкан, ал циклондун аракетине жана тартылуу күчүнө көз каранды болгон, бөлүү эффективдүүлүгү мунайдын илешкектүүлүгүнө, агым ылдамдыгына жана бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө көз каранды экенин көрсөтүшкөн. Алар сепаратордун эффективдүүлүгү көбүнчө бөлүкчөлөрдүн терминалдык ылдамдыгына көз каранды экенин көрсөтүшкөн. Бөлүү эффективдүүлүгү агым ылдамдыгынын төмөндөшү, катуу бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнүн азайышы жана мунайдын илешкектүүлүгүнүн жогорулашы менен төмөндөйт, 2-сүрөт. Циклон түтүгүнүн типтүү кудук сепаратору үчүн, бөлүкчөлөрдүн өлчөмү ~100 мкмге чейин төмөндөгөндө, бөлүү эффективдүүлүгү ~10% га чейин төмөндөйт. Мындан тышкары, агым ылдамдыгы жогорулаган сайын, вортекс сепаратору эрозияга дуушар болот, бул структуралык компоненттердин иштөө мөөнөтүнө таасир этет.
Кийинки логикалык альтернатива - аныкталган оюк туурасы бар 2D кум башкаруучу экранды колдонуу. Кадимки же салттуу эмес скважина өндүрүшүндө катуу заттарды чыпкалоо үчүн экрандарды тандоодо бөлүкчөлөрдүн өлчөмү жана таралышы маанилүү факторлор болуп саналат, бирок алар белгисиз болушу мүмкүн. Катуу заттар резервуардан келиши мүмкүн, бирок алар ар бир кабатта ар кандай болушу мүмкүн; же болбосо, экран кумду гидравликалык жаракадан чыпкалоону талап кылышы мүмкүн. Кандай болгон күндө да, катуу заттарды чогултуунун, талдоонун жана сыноонун баасы өтө жогору болушу мүмкүн.
Эгерде 2D түтүк тор туура конфигурацияланбаса, натыйжалар кудуктун экономикасына доо кетириши мүмкүн. Өтө кичинекей кум торчосунун тешиктери эрте бүтөлүп, өчүрүлүп, оңдоо иштерин жүргүзүү зарылдыгына алып келиши мүмкүн. Эгерде алар өтө чоң болсо, катуу заттардын өндүрүш процессине эркин киришине мүмкүндүк берет, бул мунай түтүктөрүн дат басып, жасалма көтөргүч насосторду бузуп, жер үстүндөгү дроссельдерди жууп, жер үстүндөгү бөлгүчтөрдү толтуруп, кум чачууну жана жок кылууну талап кылат. Бул кырдаал насостун иштөө мөөнөтүн узарта турган жана кумдун ар кандай өлчөмдөрүн камтый турган жөнөкөй, үнөмдүү чечимди талап кылат.
Бул муктаждыкты канааттандыруу үчүн, клапан түзүлүштөрүн дат баспас болоттон жасалган зым тор менен айкалыштырып колдонуу боюнча изилдөө жүргүзүлдү, ал пайда болгон катуу заттардын таралышына сезгич эмес. Изилдөөлөр көрсөткөндөй, өзгөрүлмө тешикчелердин өлчөмү жана 3D түзүлүшү бар дат баспас болоттон жасалган зым тор пайда болгон катуу заттардын бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн таралышын билбестен, ар кандай өлчөмдөгү катуу заттарды натыйжалуу башкара алат. 3D дат баспас болоттон жасалган зым тор кошумча экинчилик чыпкалоонун кажети жок, бардык өлчөмдөгү кум бүртүкчөлөрүн натыйжалуу башкара алат.
Тордун ылдый жагына орнотулган клапан жыйындысы ESP суурулуп чыкканга чейин өндүрүштү улантууга мүмкүндүк берет. Ал тор көпүрө менен бекитилгенден кийин ESPнин дароо алынышына жол бербейт. Пайда болгон кирүүчү кумду башкаруучу тор жана клапан жыйындысы ESPлерди, штанга көтөрүүчү насосторду жана газ көтөрүүчү комплекттерди өндүрүш учурунда суюктуктун агымын тазалоо менен катуу заттардан коргойт жана ар кандай кырдаалдарга резервуардын мүнөздөмөлөрүн ылайыкташтырбастан насостун иштөө мөөнөтүн узартуу үчүн үнөмдүү чечимди камсыз кылат.
Биринчи муундагы насосту коргоонун дизайны. Батыш Канадада өндүрүш учурунда ESPди катуу заттардан коргоо үчүн дат баспас болоттон жасалган жүн торлорун колдонгон насосту коргоочу түзүлүш буу менен иштеген гравитациялык дренаждык кудукка орнотулган. Торлор өндүрүштүк суюктук өндүрүштүк линияга киргенде андан зыяндуу катуу заттарды чыпкалайт. Өндүрүш линиясынын ичинде суюктуктар ESP кирүүчү жерине агып, ал жерден жер бетине сордурулат. Өндүрүш зонасы менен жогорку кудуктун ортосундагы зоналык изоляцияны камсыз кылуу үчүн тор менен ESPнин ортосунда таңгактоочуларды иштетүүгө болот.
Өндүрүш убактысынын өтүшү менен, тор менен корпустун ортосундагы шакекче мейкиндик кум менен көпүрө болуп, агымдын каршылыгын жогорулатат. Акыр-аягы, шакекче толугу менен көпүрө болуп, агымды токтотуп, 3-сүрөттө көрсөтүлгөндөй, кудуктун скважинасы менен өндүрүштүк линиянын ортосунда басым айырмасын жаратат. Бул учурда суюктук мындан ары ESPге агып өтө албайт жана аяктоо линиясын тартуу керек. Катуу заттарды өндүрүүгө байланыштуу бир катар өзгөрмөлөргө жараша, экрандагы катуу заттардын көпүрөсү аркылуу агымды токтотуу үчүн талап кылынган убакыт ESPге катуу заттар жүктөлгөн суюктукту жерге бузулуулардын ортосундагы орточо убакытты сордурууга мүмкүндүк берген убакыттан аз болушу мүмкүн, ошондуктан компоненттердин экинчи муунун иштеп чыгуу керек.
Экинчи муундагы насосту коргоочу түзүлүш. PumpGuard* кирүүчү кум башкаруучу экраны жана клапан чогултуу системасы 4-сүрөттө көрсөтүлгөн REDA* насосунун астында илинип турат, бул салттуу эмес ESP аяктоосунун мисалы. Кудук өндүрүлө баштагандан кийин, экран өндүрүштөгү катуу заттарды чыпкалайт, бирок кум менен акырындык менен көпүрө түзө баштайт жана басым айырмасын түзөт. Бул басым айырмасы клапандын белгиленген жарака басымына жеткенде, клапан ачылып, суюктуктун ESPге түтүктөрдүн тизмегине түз агышына мүмкүндүк берет. Бул агым экрандагы басым айырмасын теңдеп, экрандын сыртындагы кум баштыктарынын кармагычын бошотот. Кум шакекчеден эркин чыгып кетет, бул экран аркылуу агымдын каршылыгын азайтып, агымдын кайра башталышына мүмкүндүк берет. Басым айырмасы төмөндөгөндө, клапан жабык абалына кайтып келет жана кадимки агым шарттары кайра башталат. Тейлөө үчүн ESPди тешиктен сууруп алуу керек болгонго чейин бул циклди кайталаңыз. Бул макалада баса белгиленген мисалдар системанын насостун иштөө мөөнөтүн бир гана экрандоону аяктоого салыштырмалуу бир топ узарта аларын көрсөтүп турат.
Жакында орнотулган орнотуу үчүн дат баспас болоттон жасалган зым тор менен ESPнин ортосундагы аймакты изоляциялоо үчүн чыгымды талап кылган чечим киргизилген. Төмөн караган чөйчөк таңгактоочу тордун үстүнө орнотулган. Чөйчөк таңгактоочунун үстүндө кошумча борбордук түтүк тешиктери өндүрүлгөн суюктуктун тордун ичинен пакердин үстүндөгү шакекче мейкиндигине өтүшү үчүн агым жолун камсыз кылат, ал жерден суюктук ESP кирүүчү жерине кире алат.
Бул чечим үчүн тандалган дат баспас болоттон жасалган зым тор чыпкасы боштукка негизделген 2D тор түрлөрүнө караганда бир нече артыкчылыктарды сунуштайт. 2D чыпкалары кум баштыктарын түзүү жана кумду көзөмөлдөө үчүн негизинен чыпканын боштуктарын же уячаларын каптаган бөлүкчөлөргө таянат. Бирок, экран үчүн бир гана боштук маанисин тандоого мүмкүн болгондуктан, экран өндүрүлгөн суюктуктун бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшүнө өтө сезгич болуп калат.
Ал эми дат баспас болоттон жасалган зым тор чыпкаларынын калың тор катмары өндүрүлгөн скважиналык суюктук үчүн жогорку тешиктүүлүктү (92%) жана чоң ачык агым аянтын (40%) камсыз кылат. Чыпка дат баспас болоттон жасалган флис торду кысып, аны түз эле тешилген борбордук түтүккө ороп, андан кийин аны ар бир учунда борбордук түтүккө ширетилген тешилген коргоочу капкактын ичине ороп курулат. Тор катмарындагы тешикчелердин жайгашуусу, бирдей эмес бурчтук багыты (15 мкмден 600 мкмге чейин) зыянсыз майда бөлүкчөлөрдүн тордун ичинде чоңураак жана зыяндуу бөлүкчөлөр камалып калгандан кийин борбордук түтүккө карай 3D агым жолу менен агышына мүмкүндүк берет. Бул электин үлгүлөрүндө кумду кармоо сыноосу чыпканын жогорку өткөрүмдүүлүгүн сактай тургандыгын көрсөттү, анткени суюктук элек аркылуу пайда болот. Натыйжалуу түрдө, бул бир "өлчөмдөгү" чыпка кездешкен өндүрүлгөн суюктуктардын бардык бөлүкчөлөрүнүн өлчөмүнүн бөлүштүрүлүшүн иштете алат. Бул дат баспас болоттон жасалган жүн экран 1980-жылдары ири оператор тарабынан буу менен стимулдаштырылган резервуарларда өзүнчө экрандарды толуктоо үчүн атайын иштелип чыккан жана ийгиликтүү орнотуулардын кеңири тарыхына ээ.
Клапан жыйындысы өндүрүш аймагынан түтүктөрдүн тизмегине бир тараптуу агымды камсыз кылган пружиналуу клапандан турат. Орнотуудан мурун катушка пружинасын алдын ала жүктөө менен, клапанды колдонуу үчүн каалаган жарака басымына жетүү үчүн ыңгайлаштырууга болот. Адатта, резервуар менен ESP ортосунда экинчилик агым жолун камсыз кылуу үчүн дат баспас болоттон жасалган зым тордун астында клапан иштетилет. Айрым учурларда, бир нече клапандар жана дат баспас болоттон жасалган торлор удаалаш иштейт, ортоңку клапандын жарака басымы эң төмөнкү клапанга караганда төмөн болот.
Убакыттын өтүшү менен, пайда болгон бөлүкчөлөр насостун коргоочу чогулушунун экранынын сырткы бети менен өндүрүштүк корпустун дубалынын ортосундагы шакекче сымал аймакты толтурат. Көңдөй кумга толуп, бөлүкчөлөр консолидацияланганда, кум баштыктагы басымдын төмөндөшү жогорулайт. Бул басымдын төмөндөшү алдын ала коюлган мааниге жеткенде, конус клапаны ачылып, насостун кирүүчү жери аркылуу түз агып өтүүгө мүмкүндүк берет. Бул этапта түтүк аркылуу агып өтүү мурда консолидацияланган кумду экран чыпкасынын сырты боюнча майдалай алат. Басымдын айырмасынын төмөндөшүнөн улам, агым экран аркылуу кайра башталат жана кирүүчү клапан жабылат. Ошондуктан, насос агымды клапандан кыска убакытка гана түз көрө алат. Бул насостун иштөө мөөнөтүн узартат, анткени агымдын көпчүлүк бөлүгү кум экраны аркылуу чыпкаланган суюктук.
Насосту коргоо системасы АКШнын Делавэр бассейниндеги үч башка скважиналарда пакерлер менен иштетилген. Негизги максат - кумга байланыштуу ашыкча жүктөөлөрдөн улам ESPнин башталышынын жана токтошунун санын азайтуу жана өндүрүштү жакшыртуу үчүн ESPнин жеткиликтүүлүгүн жогорулатуу. Насосту коргоо системасы ESP тилкесинин төмөнкү учунан илинген. Мунай кудугунун жыйынтыктары насостун туруктуу иштешин, титирөөнүн жана токтун интенсивдүүлүгүнүн төмөндөшүн жана насосту коргоо технологиясын көрсөтөт. Жаңы система орнотулгандан кийин, кумга жана катуу заттарга байланыштуу токтоп калуу убактысы 75% га кыскарды жана насостун иштөө мөөнөтү 22% дан ашык көбөйдү.
Кудук. Техас штатынын Мартин округундагы жаңы бургулоо жана жаруу кудугуна ESP системасы орнотулган. Кудуктун вертикалдуу бөлүгү болжол менен 9000 фут, ал эми горизонталдуу бөлүгү 12000 футка чейин созулат, өлчөнгөн тереңдик (MD). Алгачкы эки бүтүрүү үчүн, ESP бүтүрүүсүнүн ажырагыс бөлүгү катары алты катмарлуу туташуусу бар скважинадан куюн кум бөлгүч системасы орнотулган. Бир эле типтеги кум бөлгүчтү колдонгон эки удаалаш орнотуу үчүн ESP иштөө параметрлеринин (токтун интенсивдүүлүгү жана титирөө) туруксуз жүрүм-туруму байкалган. Тартылган ESP блогун демонтаждоо анализи куюн газ бөлгүч түзүлүшүнүн чогулушу бөтөн заттар менен бүтөлүп калганын көрсөттү, ал магниттик эмес жана кислота менен химиялык реакцияга кирбегендиктен кум экени аныкталган.
Үчүнчү ESP орнотуусунда, ESP кум башкаруу каражаты катары кум бөлгүчтү дат баспас болоттон жасалган зым тор алмаштырды. Жаңы насостук коргоо системасын орноткондон кийин, ESP туруктуураак жүрүм-турумду көрсөттү, №2 орнотуу үчүн мотор тогунун термелүү диапазонун ~19 Адан №3 орнотуу үчүн ~6,3 Ага чейин кыскартты. Термелүү туруктуураак жана тенденция 75% га азайды. Басымдын төмөндөшү да туруктуу болуп, мурунку орнотууга салыштырмалуу өтө аз өзгөрүп, кошумча 100 psi басымдын төмөндөшүнө ээ болду. ESP ашыкча жүктөмдүн өчүрүлүшү 100% га азайды жана ESP төмөн термелүү менен иштейт.
В кудугу. Нью-Мексико штатынын Юнис шаарына жакын жердеги бир кудукта дагы бир салттуу эмес кудукта ESP орнотулган, бирок насосту коргоочу каражат жок болчу. Баштапкы жүктөөдөн кийин, ESP туруксуз жүрүм-турумду көрсөтө баштады. Токтун жана басымдын өзгөрүшү термелүүнүн кескин жогорулашы менен байланыштуу. Бул шарттарды 137 күн сактагандан кийин, ESP иштебей калды жана анын ордуна орнотулду. Экинчи орнотуу ошол эле ESP конфигурациясы менен жаңы насосту коргоо системасын камтыйт. Кудук өндүрүштү кайра баштагандан кийин, ESP туруктуу ампер жана аз термелүү менен кадимкидей иштеп жаткан. Жарыяланган учурда, ESPнин экинчи жолу иштетилиши 300 күндөн ашык иштеген, бул мурунку орнотууга караганда бир топ жакшырган.
С кудугу. Системанын үчүнчү жеринде орнотуу Техас штатынын Ментон шаарында мунай жана газ боюнча адистештирилген компания тарабынан жүргүзүлдү, ал кумдун өндүрүшүнөн улам үзгүлтүккө учурап, ESP иштебей калган жана насостун иштөө убактысын жакшыртууну каалаган. Операторлор, адатта, ар бир ESP кудугунда каптама менен скважина астындагы кум сепараторлорун иштетишет. Бирок, каптама кумга толгондон кийин, сепаратор кумдун насостук бөлүк аркылуу агып өтүшүнө мүмкүндүк берет, бул насостун баскычын, подшипниктерин жана валын коррозияга учуратат, бул көтөрүү күчүн жоготууга алып келет. Жаңы системаны насостун коргоочусу менен иштеткенден кийин, ESP 22% га узак иштөө мөөнөтүн алат, басымдын туруктуураак төмөндөшү жана ESP менен байланышкан иштөө убактысы жакшыраак болот.
Иштөө учурунда кум жана катуу заттарга байланыштуу өчүрүүлөрдүн саны биринчи орнотуудагы 8 ашыкча жүктөлүү окуясынан экинчи орнотуудагы экиге чейин 75% га азайган, ал эми ашыкча жүктөлүү өчүрүлгөндөн кийин ийгиликтүү кайра иштетүүлөрдүн саны биринчи орнотуудагы 8ден 30% га көбөйгөн. Экинчи орнотууда жалпысынан 8 окуядан турган 12 окуя аткарылып, жабдуулардагы электр чыңалуусу азайып, ESPнин иштөө мөөнөтү узартылган.
5-сүрөттө дат баспас болоттон жасалган торчо бөгөттөлүп, клапан жыйындысы ачылганда сордуруу басымынын (көк) кескин жогорулашы көрсөтүлгөн. Бул басым белгиси кумга байланыштуу ESP бузулууларын алдын ала айтуу менен өндүрүштүн натыйжалуулугун андан ары жогорулата алат, ошондуктан оңдоочу жабдуулар менен алмаштыруу операцияларын пландаштырууга болот.
1 Мартинс, Ж.А., Э.С. Роза, С. Робсон, “Куюу түтүгүн скважинанын астынан суу чыгаруучу түзүлүш катары эксперименталдык анализдөө”, SPE кагазы 94673-MS, SPE Латын Америкасы жана Кариб деңизинин мунай инженериясы боюнча конференциясында сунушталган, Рио-де-Жанейро, Бразилия, 2005-жылдын 20-июну – 23-февралы. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Бул макалада 2021-жылдын 15-18-ноябрында БАЭнин Абу-Даби шаарында өткөн Абу-Даби эл аралык мунай көргөзмөсүндө жана конференциясында сунушталган SPE 207926-MS документинен алынган элементтер камтылган.
Бардык материалдар катуу күчүнө кирген автордук укук мыйзамдарына баш иет, бул сайтты колдонуудан мурун биздин Шарттар жана жоболор, Кукилер саясаты жана Купуялык саясаты менен таанышып чыгыңыз.