Komponentët mbrojtës të pompës janë provuar se mbrojnë pompat nga rëra dhe zgjasin jetëgjatësinë operative të ESP-ve në puse jokonvencionale. Kjo zgjidhje kontrollon rrjedhën e kundërt të rërës së fraksionuar dhe lëndëve të tjera të ngurta që mund të shkaktojnë mbingarkesa dhe ndërprerje të punës. Teknologjia mundësuese eliminon problemet që lidhen me pasigurinë e shpërndarjes së madhësisë së grimcave.
Ndërsa gjithnjë e më shumë puse nafte mbështeten në ESP-të, zgjatja e jetëgjatësisë së sistemeve elektrike të pompimit zhytës (ESP) bëhet gjithnjë e më e rëndësishme. Jeta e funksionimit dhe performanca e pompave artificiale të ngritjes janë të ndjeshme ndaj lëndëve të ngurta në lëngjet e prodhuara. Jeta e funksionimit dhe performanca e ESP-së u ul ndjeshëm me rritjen e grimcave të ngurta. Përveç kësaj, lëndët e ngurta rrisin kohën e ndërprerjes së pusit dhe frekuencën e punimeve të nevojshme për të zëvendësuar ESP-në.
Grimcat e ngurta që shpesh rrjedhin përmes pompave artificiale të ngritjes përfshijnë rërën e formimit, mbështetëset hidraulike të thyerjes, çimenton dhe grimcat metalike të gërryera ose të korroduara. Teknologjitë e puseve të projektuara për të ndarë lëndët e ngurta variojnë nga ciklonet me efikasitet të ulët deri te rrjeta teli çeliku inox 3D me efikasitet të lartë. Dezinfektuesit vorteks në pus janë përdorur në puse konvencionale për dekada dhe përdoren kryesisht për të mbrojtur pompat nga grimcat e mëdha gjatë prodhimit. Megjithatë, puset jokonvencionale i nënshtrohen rrjedhës së ndërprerë të llumit, gjë që rezulton në teknologjinë ekzistuese të ndarësit vorteks në pus që funksionon vetëm me ndërprerje.
Janë propozuar disa variante të ndryshme të ekraneve të kombinuara të kontrollit të rërës dhe zbërthyesve të vorbullës në fund të pusit për të mbrojtur ESP-të. Megjithatë, ka boshllëqe në mbrojtjen dhe performancën e prodhimit të të gjitha pompave për shkak të pasigurisë në shpërndarjen e madhësisë dhe vëllimin e lëndëve të ngurta të prodhuara nga secili pus. Pasiguria rrit gjatësinë e komponentëve të kontrollit të rërës, duke zvogëluar kështu thellësinë në të cilën mund të vendoset ESP-ja, duke kufizuar potencialin e rënies së rezervuarit të ESP-së dhe duke ndikuar negativisht në ekonominë e pusit. Thellësitë më të thella të vendosjes preferohen në puse jokonvencionale. Megjithatë, përdorimi i zbërthyesve të rërës dhe ankorave të baltës me tapë mashkullore për të varur montime të gjata dhe të ngurta të kontrollit të rërës në seksionet e veshjes me ashpërsi të lartë të dogleg kufizoi përmirësimet e MTBF të ESP-së. Korrozioni i tubit të brendshëm është një aspekt tjetër i këtij dizajni që nuk është vlerësuar në mënyrë adekuate.
Autorët e një punimi të vitit 2005 paraqitën rezultate eksperimentale të një ndarësi rëre në fund të pusit bazuar në një tub ciklon (Figura 1), i cili varej nga veprimi i ciklonit dhe graviteti, për të treguar se efikasiteti i ndarjes varet nga viskoziteti i vajit, shkalla e rrjedhjes dhe madhësia e grimcave. Ata tregojnë se efikasiteti i ndarësit varet kryesisht nga shpejtësia terminale e grimcave. Efikasiteti i ndarjes zvogëlohet me uljen e shkallës së rrjedhjes, uljen e madhësisë së grimcave të ngurta dhe rritjen e viskozitetit të vajit, Figura 2. Për një ndarës tipik në fund të pusit me tub ciklon, efikasiteti i ndarjes bie në ~10% ndërsa madhësia e grimcave bie në ~100 µm. Përveç kësaj, ndërsa shkalla e rrjedhjes rritet, ndarësi vorbull i nënshtrohet konsumimit nga erozioni, i cili ndikon në jetëgjatësinë e përdorimit të përbërësve strukturorë.
Alternativa tjetër logjike është përdorimi i një ekrani kontrolli të rërës 2D me një gjerësi të përcaktuar të çarjes. Madhësia dhe shpërndarja e grimcave janë konsiderata të rëndësishme kur zgjidhni ekrane për të filtruar lëndët e ngurta në prodhimin konvencional ose jokonvencional të puseve, por ato mund të jenë të panjohura. Lëndët e ngurta mund të vijnë nga rezervuari, por ato mund të ndryshojnë nga thembra në thembër; si alternativë, ekrani mund të ketë nevojë të filtrojë rërën nga frakturimi hidraulik. Në të dyja rastet, kostoja e mbledhjes, analizës dhe testimit të lëndëve të ngurta mund të jetë penguese.
Nëse sita e tubave 2D nuk është konfiguruar siç duhet, rezultatet mund të kompromentojnë ekonominë e pusit. Hapjet e sitës së rërës që janë shumë të vogla mund të rezultojnë në bllokim të parakohshëm, mbyllje dhe nevojën për punime korrigjuese. Nëse janë shumë të mëdha, ato lejojnë që lëndët e ngurta të hyjnë lirshëm në procesin e prodhimit, gjë që mund të gërryejë tubat e naftës, të dëmtojë pompat artificiale të ngritjes, të shpëlajë bllokimet sipërfaqësore dhe të mbushë ndarësit sipërfaqësorë, duke kërkuar pastrim me rërë dhe asgjësim. Kjo situatë kërkon një zgjidhje të thjeshtë dhe me kosto efektive që mund të zgjasë jetëgjatësinë e pompës dhe të mbulojë një shpërndarje të gjerë të madhësive të rërës.
Për të përmbushur këtë nevojë, u krye një studim mbi përdorimin e montimeve të valvulave në kombinim me rrjetë teli çeliku inox, e cila është e pandjeshme ndaj shpërndarjes së lëndëve të ngurta që rezultojnë. Studimet kanë treguar se rrjeta teli çeliku inox me madhësi të ndryshueshme të poreve dhe strukturë 3D mund të kontrollojë në mënyrë efektive lëndët e ngurta të madhësive të ndryshme pa ditur shpërndarjen e madhësisë së grimcave të lëndëve të ngurta që rezultojnë. Rrjeta teli çeliku inox 3D mund të kontrollojë në mënyrë efektive kokrrat e rërës të të gjitha madhësive, pa pasur nevojë për filtrim sekondar shtesë.
Një montim valvulash i montuar në pjesën e poshtme të sitës lejon që prodhimi të vazhdojë derisa të nxirret ESP-ja. Ai parandalon nxjerrjen e ESP-së menjëherë pasi të jetë lidhur sita. Sita e kontrollit të rërës hyrëse dhe montimi i valvulave që rezulton mbrojnë ESP-të, pompat e ngritjes së shufrave dhe kompletet e ngritjes së gazit nga lëndët e ngurta gjatë prodhimit duke pastruar rrjedhën e lëngut dhe ofron një zgjidhje me kosto efektive për të zgjatur jetëgjatësinë e pompës pa pasur nevojë të përshtaten karakteristikat e rezervuarit për situata të ndryshme.
Dizajni i mbrojtjes së pompës së gjeneratës së parë. Një kuvend mbrojtës pompe që përdor rrjeta leshi çeliku inox u vendos në një pus kullimi me gravitet të asistuar nga avulli në Kanadanë Perëndimore për të mbrojtur ESP-në nga lëndët e ngurta gjatë prodhimit. Rrjetat filtrojnë lëndët e ngurta të dëmshme nga lëngu i prodhimit ndërsa ai hyn në vargun e prodhimit. Brenda vargut të prodhimit, lëngjet rrjedhin në hyrjen e ESP-së, ku pompohen në sipërfaqe. Paketuesit mund të vendosen midis rrjetës dhe ESP-së për të siguruar izolim zonal midis zonës së prodhimit dhe shpimit të sipërm të pusit.
Me kalimin e kohës së prodhimit, hapësira unazore midis sitës dhe veshjes tenton të krijohet një urë me rërë, gjë që rrit rezistencën ndaj rrjedhjes. Përfundimisht, unaza krijohet plotësisht, ndalon rrjedhjen dhe krijon një diferencial presioni midis shpimit të pusit dhe vargut të prodhimit, siç tregohet në Figurën 3. Në këtë pikë, lëngu nuk mund të rrjedhë më në ESP dhe vargu i përfundimit duhet të tërhiqet. Në varësi të një numri variablash që lidhen me prodhimin e lëndëve të ngurta, kohëzgjatja e nevojshme për të ndaluar rrjedhjen përmes urës së lëndëve të ngurta në sitë mund të jetë më e vogël se kohëzgjatja që do t'i lejonte ESP-së të pomponte lëngun e ngarkuar me lëndë të ngurta në kohën mesatare midis dështimeve në tokë, kështu që u zhvillua gjenerata e dytë e komponentëve.
Montimi i mbrojtjes së pompës së gjeneratës së dytë. Sistemi i montimit të ekranit të kontrollit të rërës së hyrjes PumpGuard* dhe valvulës është i pezulluar poshtë pompës REDA* në Figurën 4, një shembull i një përfundimi jokonvencional të ESP-së. Pasi pusi të fillojë të prodhojë, sita filtron lëndët e ngurta në prodhim, por do të fillojë të bashkohet ngadalë me rërën dhe të krijojë një diferencial presioni. Kur ky presion diferencial arrin presionin e caktuar të plasaritjes së valvulës, valvula hapet, duke lejuar që lëngu të rrjedhë direkt në vargun e tubave për në ESP. Kjo rrjedhë barazon diferencialin e presionit nëpër sitë, duke liruar kapjen e çantave me rërë në pjesën e jashtme të sitës. Rëra është e lirë të shpërthejë nga unaza, gjë që zvogëlon rezistencën e rrjedhjes nëpër sitë dhe lejon që rrjedha të rifillojë. Ndërsa presioni diferencial bie, valvula kthehet në pozicionin e saj të mbyllur dhe kushtet normale të rrjedhjes rifillojnë. Përsëriteni këtë cikël derisa të jetë e nevojshme të nxirrni ESP-në nga vrima për servis. Studimet e rasteve të theksuara në këtë artikull demonstrojnë se sistemi është në gjendje të zgjasë ndjeshëm jetëgjatësinë e pompës krahasuar me funksionimin e vetëm të përfundimit të sitës.
Për instalimin e fundit, u prezantua një zgjidhje e bazuar në kosto për izolimin e zonës midis rrjetës prej teli çeliku inox dhe ESP-së. Një paketues me filxhan i kthyer poshtë është montuar mbi seksionin e sitës. Mbi paketuesin me filxhan, perforimet shtesë të tubit qendror sigurojnë një rrugë rrjedhjeje për lëngun e prodhuar që të migrojë nga brendësia e sitës në hapësirën unazore mbi paketues, ku lëngu mund të hyjë në hyrjen e ESP-së.
Filtri prej rrjete teli prej çeliku inox i zgjedhur për këtë zgjidhje ofron disa përparësi krahasuar me llojet e rrjetave 2D të bazuara në boshllëqe. Filtrat 2D mbështeten kryesisht në grimcat që përshkojnë boshllëqet ose çarjet e filtrit për të ndërtuar thasë me rërë dhe për të siguruar kontrollin e rërës. Megjithatë, meqenëse vetëm një vlerë e vetme boshllëku mund të zgjidhet për sitën, sita bëhet shumë e ndjeshme ndaj shpërndarjes së madhësisë së grimcave të lëngut të prodhuar.
Në të kundërt, shtrati i trashë i rrjetës së filtrave prej teli çeliku inox siguron porozitet të lartë (92%) dhe sipërfaqe të madhe të hapur rrjedhjeje (40%) për lëngun e prodhuar të shpimit. Filtri është ndërtuar duke ngjeshur një rrjetë leshi çeliku inox dhe duke e mbështjellë atë direkt rreth një tubi qendror të shpuar, pastaj e kapsulon atë brenda një mbulese mbrojtëse të shpuar që është ngjitur në tubin qendror në secilin skaj. Shpërndarja e poreve në shtratin e rrjetës, orientimi këndor jo-uniform (duke filluar nga 15 µm deri në 600 µm) lejon që grimcat e padëmshme të rrjedhin përgjatë një shtegu rrjedhjeje 3D drejt tubit qendror pasi grimcat më të mëdha dhe të dëmshme bllokohen brenda rrjetës. Testimi i mbajtjes së rërës në mostrat e kësaj site tregoi se filtri ruan përshkueshmëri të lartë sepse lëngu gjenerohet përmes sitës. Në mënyrë efektive, ky filtër me një "madhësi" të vetme mund të trajtojë të gjitha shpërndarjet e madhësisë së grimcave të lëngjeve të prodhuara që hasen. Ky rrjetë leshi çeliku inox u zhvillua nga një operator i madh në vitet 1980 posaçërisht për përfundime të rrjetës së pavarur në rezervuarë të stimuluar me avull dhe ka një histori të gjerë instalimesh të suksesshme.
Montimi i valvulës përbëhet nga një valvul me sustë që lejon rrjedhje njëkahëshe në vargun e tubave nga zona e prodhimit. Duke rregulluar parangarkesën e sustës spirale para instalimit, valvula mund të personalizohet për të arritur presionin e dëshiruar të plasaritjes për aplikimin. Në mënyrë tipike, një valvul vendoset nën rrjetën e telit prej çeliku inox për të siguruar një rrugë dytësore rrjedhjeje midis rezervuarit dhe ESP-së. Në disa raste, valvula të shumëfishta dhe rrjeta çeliku inox funksionojnë në seri, me valvulën e mesme që ka një presion më të ulët plasaritjeje sesa valvula më e ulët.
Me kalimin e kohës, grimcat e formimit mbushin zonën unazore midis sipërfaqes së jashtme të ekranit të montimit mbrojtës të pompës dhe murit të shtresës së prodhimit. Ndërsa zgavra mbushet me rërë dhe grimcat konsolidohen, rënia e presionit nëpër qesen me rërë rritet. Kur kjo rënie presioni arrin një vlerë të paracaktuar, valvula konike hapet dhe lejon rrjedhjen direkt përmes hyrjes së pompës. Në këtë fazë, rrjedha përmes tubit është në gjendje të copëtojë rërën e konsoliduar më parë përgjatë pjesës së jashtme të filtrit të ekranit. Për shkak të diferencës së reduktuar të presionit, rrjedha do të rifillojë përmes ekranit dhe valvula e marrjes do të mbyllet. Prandaj, pompa mund ta shohë rrjedhën direkt nga valvula vetëm për një periudhë të shkurtër kohore. Kjo zgjat jetëgjatësinë e pompës, pasi pjesa më e madhe e rrjedhës është lëngu i filtruar përmes ekranit të rërës.
Sistemi i mbrojtjes së pompës u operua me paketer në tre puse të ndryshme në pellgun e Delaware në Shtetet e Bashkuara. Qëllimi kryesor është të zvogëlohet numri i nisjeve dhe ndalimeve të ESP-së për shkak të mbingarkesave që lidhen me rërën dhe të rritet disponueshmëria e ESP-së për të përmirësuar prodhimin. Sistemi i mbrojtjes së pompës është i pezulluar nga fundi i poshtëm i vargut ESP. Rezultatet e pusit të naftës tregojnë performancë të qëndrueshme të pompës, ulje të dridhjeve dhe intensitetit të rrymës, si dhe teknologji të mbrojtjes së pompës. Pas instalimit të sistemit të ri, koha e ndërprerjes së punës në lidhje me rërën dhe lëndët e ngurta u zvogëlua me 75% dhe jetëgjatësia e pompës u rrit me më shumë se 22%.
Një pus. Një sistem ESP u instalua në një pus të ri shpimi dhe thyerjeje në Qarkun Martin, Teksas. Pjesa vertikale e pusit është afërsisht 9,000 këmbë dhe pjesa horizontale shtrihet deri në 12,000 këmbë, thellësi e matur (MD). Për dy përfundimet e para, një sistem ndarës rëre vorteks në fund të pusit me gjashtë lidhje me rreshtim u instalua si pjesë integrale e përfundimit të ESP. Për dy instalime të njëpasnjëshme duke përdorur të njëjtin lloj ndarësi rëre, u vu re sjellje e paqëndrueshme e parametrave operativë të ESP (intensiteti i rrymës dhe dridhja). Analiza e çmontimit të njësisë ESP të tërhequr zbuloi se kuvendi i ndarësit të gazit vorteks ishte i bllokuar me lëndë të huaj, e cila u përcaktua të ishte rërë sepse nuk është magnetike dhe nuk reagon kimikisht me acidin.
Në instalimin e tretë të ESP-së, rrjeta prej teli çeliku inox zëvendësoi ndarësin e rërës si një mjet për kontrollin e rërës së ESP-së. Pas instalimit të sistemit të ri të mbrojtjes së pompës, ESP-ja shfaqi sjellje më të qëndrueshme, duke zvogëluar diapazonin e luhatjeve të rrymës së motorit nga ~19 A për instalimin #2 në ~6.3 A për instalimin #3. Dridhja është më e qëndrueshme dhe tendenca është zvogëluar me 75%. Rënia e presionit ishte gjithashtu e qëndrueshme, duke luhatur shumë pak krahasuar me instalimin e mëparshëm dhe fitoi një rënie shtesë prej 100 psi të presionit. Ndërprerjet e mbingarkesës së ESP-së zvogëlohen me 100% dhe ESP-ja funksionon me dridhje të ulët.
Pusi B. Në një pus pranë Eunice, New Mexico, një pus tjetër jokonvencional kishte të instaluar një ESP, por pa mbrojtje nga pompa. Pas rënies fillestare të nisjes, ESP-ja filloi të shfaqte sjellje të çrregullt. Luhatjet në rrymë dhe presion shoqërohen me rritje të dridhjeve. Pas mbajtjes së këtyre kushteve për 137 ditë, ESP-ja dështoi dhe u instalua një zëvendësim. Instalimi i dytë përfshin një sistem të ri mbrojtjeje të pompës me të njëjtin konfigurim ESP-je. Pasi pusi rifilloi prodhimin, ESP-ja funksiononte normalisht, me amperazh të qëndrueshëm dhe më pak dridhje. Në kohën e publikimit, puna e dytë e ESP-së kishte arritur mbi 300 ditë funksionim, një përmirësim i ndjeshëm krahasuar me instalimin e mëparshëm.
Pusi C. Instalimi i tretë i sistemit në vend u bë në Mentone, Teksas, nga një kompani e specializuar në naftë dhe gaz që përjetoi ndërprerje dhe defekte të ESP-së për shkak të prodhimit të rërës dhe donte të përmirësonte kohën e funksionimit të pompës. Operatorët zakonisht përdorin ndarës rëre në fund të pusit me veshje në secilin pus ESP. Megjithatë, sapo veshja të mbushet me rërë, ndarësi do të lejojë që rëra të rrjedhë përmes seksionit të pompës, duke gërryer fazën e pompës, kushinetat dhe boshtin, duke rezultuar në një humbje të ngritjes. Pas përdorimit të sistemit të ri me mbrojtësin e pompës, ESP-ja ka një jetëgjatësi funksionimi 22% më të gjatë me një rënie më të qëndrueshme të presionit dhe kohë më të mirë funksionimi në lidhje me ESP-në.
Numri i ndërprerjeve të punës që lidhen me rërën dhe lëndët e ngurta gjatë funksionimit u ul me 75%, nga 8 ngjarje mbingarkese në instalimin e parë në dy në instalimin e dytë, dhe numri i rinisjeve të suksesshme pas ndërprerjes nga mbingarkesa u rrit me 30%, nga 8 në instalimin e parë. Një total prej 12 ngjarjesh, për një total prej 8 ngjarjesh, u kryen në instalimin sekondar, duke zvogëluar stresin elektrik në pajisje dhe duke rritur jetëgjatësinë operative të ESP-së.
Figura 5 tregon rritjen e papritur të presionit të marrjes (blu) kur rrjeta prej çeliku inox është e bllokuar dhe montimi i valvulës është i hapur. Ky presion mund të përmirësojë më tej efikasitetin e prodhimit duke parashikuar dështimet e ESP-së të lidhura me rërën, kështu që mund të planifikohen operacione zëvendësimi me platforma riparimi.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Analiza eksperimentale e tubit vorbull si pajisje për zbarkimin e pusit,” SPE Paper 94673-MS, prezantuar në Konferencën e SPE për Inxhinierinë e Naftës në Amerikën Latine dhe Karaibe, Rio de Janeiro, Brazil, 20 qershor - 23 shkurt 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Ky artikull përmban elementë nga punimi i SPE-së 207926-MS, i prezantuar në Ekspozitën dhe Konferencën Ndërkombëtare të Naftës në Abu Dhabi, Emiratet e Bashkuara Arabe, 15-18 nëntor 2021.
Të gjitha materialet i nënshtrohen ligjeve të të drejtave të autorit të zbatuara në mënyrë strikte, ju lutemi lexoni Kushtet dhe Afatet tona, Politikën e Cookies dhe Politikën e Privatësisë përpara se të përdorni këtë faqe interneti.