Il-komponenti tal-protezzjoni tal-pompa ġew ippruvati li jipproteġu l-pompi mir-ramel u jestendu l-ħajja operattiva tal-ESPs f'bjar mhux konvenzjonali. Din is-soluzzjoni tikkontrolla l-fluss lura tar-ramel tal-fracture u solidi oħra li jistgħu jikkawżaw tagħbija żejda u ħin ta' waqfien. It-teknoloġija abilitanti telimina l-problemi assoċjati mal-inċertezza tad-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli.
Hekk kif aktar u aktar bjar taż-żejt jiddependu fuq l-ESPs, l-estensjoni tal-ħajja tas-sistemi tal-ippumpjar sommerġibbli elettriku (ESP) qed issir dejjem aktar importanti. Il-ħajja operattiva u l-prestazzjoni tal-pompi tal-irfigħ artifiċjali huma sensittivi għas-solidi fil-fluwidi prodotti. Il-ħajja operattiva u l-prestazzjoni tal-ESP naqsu b'mod sinifikanti biż-żieda fil-partiċelli solidi. Barra minn hekk, is-solidi jżidu l-ħin ta' waqfien tal-bir u l-frekwenza tax-xogħol meħtieġa biex tissostitwixxi l-ESP.
Partiċelli solidi li ħafna drabi jiċċirkolaw minn pompi tal-irfigħ artifiċjali jinkludu ramel tal-formazzjoni, proppants tal-fratturazzjoni idrawlika, siment, u partiċelli tal-metall imnaqqxa jew imsaddna. It-teknoloġiji downhole ddisinjati biex jisseparaw is-solidi jvarjaw minn ċikluni ta' effiċjenza baxxa għal xibka tal-wajer tal-istainless steel 3D ta' effiċjenza għolja. Id-desanders vortex downhole ilhom jintużaw f'bjar konvenzjonali għal għexieren ta' snin, u huma primarjament użati biex jipproteġu l-pompi minn partiċelli kbar waqt il-produzzjoni. Madankollu, bjar mhux konvenzjonali huma soġġetti għal fluss intermittenti ta' slug, li jirriżulta fit-teknoloġija eżistenti tas-separatur vortex downhole li taħdem biss b'mod intermittenti.
Ġew proposti diversi varjanti differenti ta' skrins ikkombinati għall-kontroll tar-ramel u tneħħija tar-ramel vortiċi fil-fond tat-toqba biex jipproteġu l-ESPs. Madankollu, hemm lakuni fil-protezzjoni u l-prestazzjoni tal-produzzjoni tal-pompi kollha minħabba l-inċertezza fid-distribuzzjoni tad-daqs u l-volum tas-solidi prodotti minn kull bir. L-inċertezza żżid it-tul tal-komponenti tal-kontroll tar-ramel, u b'hekk tnaqqas il-fond li fih jista' jiġi ssettjat l-ESP, tillimita l-potenzjal ta' tnaqqis fir-riżervwar tal-ESP, u tħalli impatt negattiv fuq l-ekonomija tal-bir. Fondi ta' ssettjar aktar fondi huma preferuti f'bjar mhux konvenzjonali. Madankollu, l-użu ta' tneħħija tar-ramel u ankri tat-tajn b'plagg maskili biex jissospendu assemblaġġi twal u riġidi tal-kontroll tar-ramel f'sezzjonijiet ta' casing b'severità għolja ta' dogleg illimitat it-titjib fl-MTBF tal-ESP. Il-korrużjoni tat-tubu ta' ġewwa hija aspett ieħor ta' dan id-disinn li ma ġiex evalwat b'mod adegwat.
L-awturi ta’ dokument tal-2005 ippreżentaw riżultati sperimentali ta’ separatur tar-ramel fil-fond tat-tħaffir ibbażat fuq tubu ċiklun (Figura 1), li kien jiddependi fuq l-azzjoni taċ-ċiklun u l-gravità, biex juru li l-effiċjenza tas-separazzjoni tiddependi fuq il-viskożità taż-żejt, ir-rata tal-fluss, u d-daqs tal-partiċelli. Huma juru li l-effiċjenza tas-separatur tiddependi ħafna fuq il-veloċità terminali tal-partiċelli. L-effiċjenza tas-separazzjoni tonqos bit-tnaqqis tar-rata tal-fluss, it-tnaqqis tad-daqs tal-partiċelli solidi, u ż-żieda tal-viskożità taż-żejt, Figura 2. Għal separatur tipiku fil-fond tat-tħaffir b’tubu ċiklun, l-effiċjenza tas-separazzjoni tinżel għal ~10% hekk kif id-daqs tal-partiċelli jinżel għal ~100 µm. Barra minn hekk, hekk kif ir-rata tal-fluss tiżdied, is-separatur vortiċi huwa soġġett għal erożjoni u xedd, li jaffettwa l-użu tal-ħajja tal-komponenti strutturali.
L-alternattiva loġika li jmiss hija li tuża skrin tal-kontroll tar-ramel 2D b'wisa' definita tas-slott. Id-daqs u d-distribuzzjoni tal-partiċelli huma kunsiderazzjonijiet importanti meta tagħżel skrins biex jiffiltraw solidi fil-produzzjoni ta' bjar konvenzjonali jew mhux konvenzjonali, iżda jistgħu ma jkunux magħrufa. Is-solidi jistgħu jiġu mir-riżervwar, iżda jistgħu jvarjaw minn għarqub għal għarqub; alternattivament, l-iskrin jista' jkollu bżonn jiffiltra r-ramel mill-fratturazzjoni idrawlika. Fiż-żewġ każijiet, l-ispiża tal-ġbir, l-analiżi u l-ittestjar tas-solidi tista' tkun projbitiva.
Jekk l-iskrin tat-tubi 2D ma jkunx ikkonfigurat sew, ir-riżultati jistgħu jikkompromettu l-ekonomija tal-bir. Fetħiet tal-iskrin tar-ramel li huma żgħar wisq jistgħu jirriżultaw f'imblukkar prematur, għeluq u l-ħtieġa għal xogħlijiet ta' rimedju. Jekk huma kbar wisq, jippermettu li s-solidi jidħlu liberament fil-proċess tal-produzzjoni, li jista' jikkorrodi l-pajpijiet taż-żejt, jagħmel ħsara lill-pompi tal-irfigħ artifiċjali, ineħħi ċ-ċowks tal-wiċċ u jimla s-separaturi tal-wiċċ, u jeħtieġ sandblasting u rimi. Din is-sitwazzjoni teħtieġ soluzzjoni sempliċi u kosteffettiva li tista' testendi l-ħajja tal-pompa u tkopri distribuzzjoni wiesgħa ta' daqsijiet tar-ramel.
Biex tintlaħaq din il-ħtieġa, sar studju dwar l-użu ta' assemblaġġi ta' valvijiet flimkien ma' xibka tal-wajer tal-istainless steel, li mhijiex sensittiva għad-distribuzzjoni tas-solidi li tirriżulta. Studji wrew li xibka tal-wajer tal-istainless steel b'daqs varjabbli tal-pori u struttura 3D tista' tikkontrolla b'mod effettiv solidi ta' diversi daqsijiet mingħajr ma tkun taf id-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tas-solidi li jirriżultaw. Ix-xibka tal-wajer tal-istainless steel 3D tista' tikkontrolla b'mod effettiv il-qmuħ tar-ramel ta' kull daqs, mingħajr il-ħtieġa għal filtrazzjoni sekondarja żejda.
Assemblaġġ ta' valv immuntat fuq il-qiegħ tal-iskrin jippermetti li l-produzzjoni tkompli sakemm l-ESP jinġibed 'il barra. Dan jipprevjeni li l-ESP jiġi rkuprat immedjatament wara li l-iskrin ikun imwaħħal. L-iskrin tal-kontroll tar-ramel tad-dħul li jirriżulta u l-assemblaġġ tal-valv jipproteġu l-ESPs, il-pompi tal-irfigħ tal-vireg, u l-kompletazzjonijiet tal-irfigħ tal-gass minn solidi waqt il-produzzjoni billi jnaddfu l-fluss tal-fluwidu u jipprovdu soluzzjoni kosteffettiva biex itawlu l-ħajja tal-Pompa mingħajr ma jkollhom jiġu adattati l-karatteristiċi tar-riżervwar għal sitwazzjonijiet differenti.
Disinn ta' protezzjoni tal-pompa tal-ewwel ġenerazzjoni. Assemblaġġ ta' protezzjoni tal-pompa li juża skrins tas-suf tal-azzar li ma jissaddadx ġie skjerat f'bir ta' drenaġġ tal-gravità assistit bil-fwar fil-Kanada tal-Punent biex jipproteġi l-ESP minn solidi waqt il-produzzjoni. L-iskrins jiffiltraw solidi ta' ħsara mill-fluwidu tal-produzzjoni hekk kif jidħol fis-sekwenza tal-produzzjoni. Fi ħdan is-sekwenza tal-produzzjoni, il-fluwidi jiċċirkolaw lejn id-daħla tal-ESP, fejn jiġu ppumpjati lejn il-wiċċ. Il-packers jistgħu jitħaddmu bejn l-iskrin u l-ESP biex jipprovdu iżolament żonali bejn iż-żona tal-produzzjoni u l-parti ta' fuq tal-bir.
Matul il-ħin tal-produzzjoni, l-ispazju annulari bejn l-iskrin u l-kisi għandu t-tendenza li jgħaqqad mar-ramel, u dan iżid ir-reżistenza għall-fluss. Eventwalment, l-annulus jgħaqqad kompletament, iwaqqaf il-fluss, u joħloq differenza fil-pressjoni bejn il-bir u s-sekwenza tal-produzzjoni, kif muri fil-Figura 3. F'dan il-punt, il-fluwidu ma jistax jibqa' jiċċirkola lejn l-ESP u s-sekwenza tal-ikkompletar trid tinġibed. Skont numru ta' varjabbli relatati mal-produzzjoni tas-solidi, it-tul ta' żmien meħtieġ biex jitwaqqaf il-fluss mill-pont tas-solidi fuq l-iskrin jista' jkun inqas mit-tul ta' żmien li jippermetti lill-ESP jippompja l-fluwidu mgħobbi bis-solidi fil-ħin medju bejn il-ħsarat fl-art, għalhekk ġiet żviluppata t-tieni ġenerazzjoni ta' komponenti.
It-tieni ġenerazzjoni tal-assemblaġġ tal-protezzjoni tal-pompa. Is-sistema tal-assemblaġġ tal-iskrin tal-kontroll tar-ramel tad-dħul PumpGuard* u l-valv hija sospiża taħt il-pompa REDA* fil-Figura 4, eżempju ta' tlestija mhux konvenzjonali tal-ESP. Ladarba l-bir ikun qed jipproduċi, l-iskrin jiffiltra s-solidi fil-produzzjoni, iżda jibda bil-mod il-mod jingħaqad mar-ramel u joħloq differenza fil-pressjoni. Meta din il-pressjoni differenzjali tilħaq il-pressjoni tal-qsim issettjata tal-valv, il-valv jinfetaħ, u jippermetti li l-fluwidu jiċċirkola direttament fis-sekwenza tat-tubi lejn l-ESP. Dan il-fluss jikkalma d-differenza fil-pressjoni tul l-iskrin, u jillaxka l-qabda tal-boroż tar-ramel fuq barra tal-iskrin. Ir-ramel huwa liberu li joħroġ mill-annulus, li jnaqqas ir-reżistenza tal-fluss mill-iskrin u jippermetti li l-fluss jerġa' jibda. Hekk kif il-pressjoni differenzjali tonqos, il-valv jirritorna għall-pożizzjoni magħluqa tiegħu u jerġgħu jibdew il-kundizzjonijiet normali tal-fluss. Irrepeti dan iċ-ċiklu sakemm ikun meħtieġ li l-ESP tinġibed 'il barra mit-toqba għall-manutenzjoni. L-istudji tal-każijiet enfasizzati f'dan l-artikolu juru li s-sistema hija kapaċi testendi b'mod sinifikanti l-ħajja tal-pompa meta mqabbla mat-tħaddim tat-tlestija tal-iskrinjar waħdu.
Għall-installazzjoni reċenti, ġiet introdotta soluzzjoni mmexxija mill-ispejjeż għall-iżolament taż-żona bejn il-malja tal-wajer tal-istainless steel u l-ESP. Ippakkjar tat-tazza li jħares 'l isfel huwa mmuntat 'il fuq mit-taqsima tal-iskrin. 'Il fuq mill-ippakkjar tat-tazza, perforazzjonijiet addizzjonali tat-tubi ċentrali jipprovdu mogħdija tal-fluss għall-fluwidu prodott biex jemigra minn ġewwa l-iskrin għall-ispazju annulari 'l fuq mill-ippakkjar, fejn il-fluwidu jista' jidħol fid-daħla tal-ESP.
Il-filtru tal-malja tal-wajer tal-istainless steel magħżul għal din is-soluzzjoni joffri diversi vantaġġi fuq it-tipi ta' malji 2D ibbażati fuq lakuni. Il-filtri 2D jiddependu primarjament fuq partiċelli li jkopru lakuni jew slots tal-filtru biex jibnu boroż tar-ramel u jipprovdu kontroll tar-ramel. Madankollu, peress li valur wieħed biss ta' lakuna jista' jintgħażel għall-iskrin, l-iskrin isir sensittiv ħafna għad-distribuzzjoni tad-daqs tal-partiċelli tal-fluwidu prodott.
B'kuntrast, is-sodda ħoxna tal-malja tal-filtri tal-malja tal-wajer tal-istainless steel tipprovdi porożità għolja (92%) u żona kbira ta' fluss miftuħ (40%) għall-fluwidu prodott fil-bir. Il-filtru huwa mibni billi tiġi kkompressata malja tal-suf tal-istainless steel u titgeżwer direttament madwar tubu ċentrali mtaqqab, imbagħad tinkapsulaha f'għatu protettiv imtaqqab li huwa wweldjat mat-tubu ċentrali f'kull tarf. Id-distribuzzjoni tal-pori fis-sodda tal-malja, l-orjentazzjoni angolari mhux uniformi (li tvarja minn 15 µm sa 600 µm) tippermetti li l-partiċelli fini li ma jagħmlux ħsara jiċċirkolaw tul mogħdija ta' fluss 3D lejn it-tubu ċentrali wara li partiċelli akbar u ta' ħsara jinqabdu fil-malja. Ittestjar taż-żamma tar-ramel fuq kampjuni ta' dan l-għarbiel wera li l-filtru jżomm permeabilità għolja għaliex il-fluwidu jiġi ġġenerat permezz tal-għarbiel. Effettivament, dan il-filtru ta' "daqs" wieħed jista' jimmaniġġja d-distribuzzjonijiet kollha tad-daqs tal-partiċelli tal-fluwidi prodotti li jiltaqgħu magħhom. Dan l-iskrin tas-suf tal-istainless steel ġie żviluppat minn operatur ewlieni fis-snin tmenin speċifikament għal tlestija ta' skrins awtonomi f'riżervi stimulati bil-fwar u għandu rekord estensiv ta' installazzjonijiet ta' suċċess.
L-assemblaġġ tal-valv jikkonsisti minn valv mgħobbi b'molla li jippermetti fluss f'direzzjoni waħda fis-sekwenza tat-tubi miż-żona tal-produzzjoni. Billi taġġusta l-preload tar-rebbiegħa tal-koljatura qabel l-installazzjoni, il-valv jista' jiġi personalizzat biex jinkiseb il-pressjoni ta' qsim mixtieqa għall-applikazzjoni. Tipikament, valv jitħaddem taħt il-malja tal-wajer tal-istainless steel biex jipprovdi mogħdija ta' fluss sekondarja bejn ir-riżervwar u l-ESP. F'xi każijiet, valvi multipli u malji tal-istainless steel joperaw f'serje, bil-valv tan-nofs ikollu pressjoni ta' qsim aktar baxxa mill-valv l-aktar baxx.
Maż-żmien, il-partiċelli tal-formazzjoni jimlew iż-żona annulari bejn il-wiċċ ta' barra tal-iskrin tal-assemblaġġ tal-protettur tal-pompa u l-ħajt tal-kisi tal-produzzjoni. Hekk kif il-kavità timtela bir-ramel u l-partiċelli jikkonsolidaw, it-tnaqqis fil-pressjoni tul il-borża tar-ramel jiżdied. Meta dan it-tnaqqis fil-pressjoni jilħaq valur issettjat minn qabel, il-valv koniku jiftaħ u jippermetti l-fluss direttament mid-daħla tal-pompa. F'dan l-istadju, il-fluss mill-pajp ikun jista' jkisser ir-ramel li qabel kien ikkonsolidat tul il-parti ta' barra tal-filtru tal-iskrin. Minħabba d-differenza fil-pressjoni mnaqqsa, il-fluss jerġa' jibda mill-iskrin u l-valv tad-dħul jagħlaq. Għalhekk, il-pompa tista' tara biss il-fluss direttament mill-valv għal perjodu qasir ta' żmien. Dan itawwal il-ħajja tal-pompa, peress li l-biċċa l-kbira tal-fluss huwa l-fluwidu ffiltrat mill-iskrin tar-ramel.
Is-sistema ta' protezzjoni tal-pompa kienet imħaddma b'packers fi tliet bjar differenti fil-Baċir ta' Delaware fl-Istati Uniti. L-għan ewlieni huwa li jitnaqqas l-għadd ta' bidu u waqfiet tal-ESP minħabba tagħbijiet żejda relatati mar-ramel u li tiżdied id-disponibbiltà tal-ESP biex tittejjeb il-produzzjoni. Is-sistema ta' protezzjoni tal-pompa hija sospiża mit-tarf t'isfel tas-sekwenza tal-ESP. Ir-riżultati tal-bir taż-żejt juru prestazzjoni stabbli tal-pompa, vibrazzjoni u intensità tal-kurrent imnaqqsa, u teknoloġija ta' protezzjoni tal-pompa. Wara l-installazzjoni tas-sistema l-ġdida, il-ħin ta' waqfien relatat mar-ramel u s-solidi tnaqqas b'75% u l-ħajja tal-pompa żdiedet b'aktar minn 22%.
Bir. Sistema ESP ġiet installata f'bir ġdid għat-tħaffir u l-fratturazzjoni fil-Kontea ta' Martin, Texas. Il-porzjon vertikali tal-bir huwa ta' madwar 9,000 pied u l-porzjon orizzontali jestendi sa 12,000 pied, fond imkejjel (MD). Għall-ewwel żewġ tlestijiet, sistema ta' separatur tar-ramel vortiċi fil-fond b'sitt konnessjonijiet tal-inforra ġiet installata bħala parti integrali mit-tlestija tal-ESP. Għal żewġ installazzjonijiet konsekuttivi bl-użu tal-istess tip ta' separatur tar-ramel, ġiet osservata mġiba instabbli tal-parametri operattivi tal-ESP (intensità tal-kurrent u vibrazzjoni). Analiżi taż-żarmar tal-unità ESP miġbuda żvelat li l-assemblaġġ tas-separatur tal-gass vortiċi kien imblukkat b'materja barranija, li ġiet determinata li hija ramel għaliex mhijiex manjetika u ma tirreaġixxix kimikament mal-aċidu.
Fit-tielet installazzjoni tal-ESP, xibka tal-wajer tal-istainless steel issostitwiet is-separatur tar-ramel bħala mezz ta' kontroll tar-ramel tal-ESP. Wara l-installazzjoni tas-sistema l-ġdida ta' protezzjoni tal-pompa, l-ESP wera mġiba aktar stabbli, u naqqas il-firxa tal-varjazzjonijiet tal-kurrent tal-mutur minn ~19 A għall-installazzjoni #2 għal ~6.3 A għall-installazzjoni #3. Il-vibrazzjoni hija aktar stabbli u t-tendenza hija mnaqqsa b'75%. It-tnaqqis fil-pressjoni kien ukoll stabbli, u varja ftit ħafna meta mqabbel mal-installazzjoni preċedenti u kiseb 100 psi addizzjonali ta' tnaqqis fil-pressjoni. L-għeluq minħabba tagħbija żejda tal-ESP huwa mnaqqas b'100% u l-ESP jopera b'vibrazzjoni baxxa.
Bir B. F'bir wieħed ħdejn Eunice, New Mexico, bir ieħor mhux konvenzjonali kellu ESP installat iżda mingħajr protezzjoni tal-pompa. Wara l-waqgħa inizjali tal-istartjar, l-ESP beda juri mġieba erratika. Il-varjazzjonijiet fil-kurrent u l-pressjoni huma assoċjati ma' żidiet qawwija fil-vibrazzjoni. Wara li żammew dawn il-kundizzjonijiet għal 137 jum, l-ESP falla u ġie installat sostitut. It-tieni installazzjoni tinkludi sistema ġdida ta' protezzjoni tal-pompa bl-istess konfigurazzjoni tal-ESP. Wara li l-bir reġa' beda l-produzzjoni, l-ESP kien qed jopera normalment, b'amperage stabbli u inqas vibrazzjoni. Fiż-żmien tal-pubblikazzjoni, it-tieni ġirja tal-ESP kienet laħqet aktar minn 300 jum ta' operazzjoni, titjib sinifikanti fuq l-installazzjoni preċedenti.
Bir C. It-tielet installazzjoni tas-sistema fuq il-post kienet f'Mentone, Texas, minn kumpanija speċjalizzata fiż-żejt u l-gass li esperjenzat qtugħ u ħsarat fl-ESP minħabba l-produzzjoni tar-ramel u riedet ittejjeb il-ħin ta' tħaddim tal-pompa. L-operaturi tipikament jużaw separaturi tar-ramel fil-fond b'inforra f'kull bir tal-ESP. Madankollu, ladarba l-inforra timtela bir-ramel, is-separatur jippermetti lir-ramel jiċċirkola mit-taqsima tal-pompa, u jikkorrodi l-istadju tal-pompa, il-bearings u x-xaft, u jirriżulta f'telf ta' rfigħ. Wara li tħaddem is-sistema l-ġdida bil-protettur tal-pompa, l-ESP għandu ħajja operattiva 22% itwal b'tnaqqis fil-pressjoni aktar stabbli u ħin ta' tħaddim aħjar relatat mal-ESP.
L-għadd ta’ waqfiet relatati mar-ramel u s-solidi waqt it-tħaddim naqas b’75%, minn 8 avvenimenti ta’ tagħbija żejda fl-ewwel installazzjoni għal tnejn fit-tieni installazzjoni, u l-għadd ta’ restarts b’suċċess wara għeluq minħabba tagħbija żejda żdied bi 30%, minn 8 fl-ewwel installazzjoni. Total ta’ 12-il avveniment, għal total ta’ 8 avvenimenti, twettqu fl-installazzjoni sekondarja, u b’hekk tnaqqset l-istress elettriku fuq it-tagħmir u żdiedet il-ħajja operattiva tal-ESP.
Il-Figura 5 turi ż-żieda f'daqqa fil-firma tal-pressjoni tad-dħul (blu) meta l-malja tal-istainless steel tkun imblukkata u l-assemblaġġ tal-valv jinfetaħ. Din il-firma tal-pressjoni tista' ttejjeb aktar l-effiċjenza tal-produzzjoni billi tbassar ħsarat tal-ESP relatati mar-ramel, u għalhekk jistgħu jiġu ppjanati operazzjonijiet ta' sostituzzjoni b'riggijiet ta' workover.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Analiżi sperimentali ta’ tubu li jdur bħala apparat għat-tneħħija tas-sander fil-fond tat-tħaffir,” Dokument SPE 94673-MS, ippreżentat fil-Konferenza tal-Inġinerija tal-Petroleum tal-SPE tal-Amerika Latina u l-Karibew, Rio de Janeiro, il-Brażil, 20 ta’ Ġunju – 23 ta’ Frar, 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Dan l-artiklu fih elementi mid-dokument SPE 207926-MS, ippreżentat fil-Wirja u l-Konferenza Internazzjonali tal-Petroleum ta' Abu Dhabi f'Abu Dhabi, l-UAE, mill-15 sat-18 ta' Novembru 2021.
Il-materjali kollha huma soġġetti għal-liġijiet tad-drittijiet tal-awtur infurzati b'mod strett, jekk jogħġbok aqra t-Termini u Kundizzjonijiet tagħna, il-Politika tal-Cookies u l-Politika tal-Privatezza qabel ma tuża dan is-sit.