Komponen panyalindungan pompa parantos kabuktian tiasa ngajagi pompa tina keusik sareng manjangkeun umur operasional ESP dina sumur anu teu konvensional. Solusi ieu ngontrol aliran balik keusik frac sareng padatan sanés anu tiasa nyababkeun kaleuwihan beban sareng downtime. Téknologi anu ngamungkinkeun ngaleungitkeun masalah anu aya hubunganana sareng kateupastian distribusi ukuran partikel.
Kusabab beuki seueur sumur minyak anu ngandelkeun ESP, manjangkeun umur sistem pompa submersible listrik (ESP) janten beuki penting. Umur operasi sareng kinerja pompa angkat jieunan sénsitip kana padet dina cairan anu dihasilkeun. Umur operasi sareng kinerja ESP turun sacara signifikan kalayan ningkatna partikel padet. Salaku tambahan, padet ningkatkeun downtime sumur sareng frékuénsi workover anu diperyogikeun pikeun ngagentos ESP.
Partikel padet anu sering ngalir ngaliwatan pompa angkat jieunan kalebet keusik formasi, propan fraktur hidrolik, semén, sareng partikel logam anu terkikis atanapi korosi. Téhnologi downhole anu dirancang pikeun misahkeun padet mimitian ti siklon efisiensi rendah dugi ka kawat baja tahan karat 3D efisiensi tinggi. Desander vortex downhole parantos dianggo dina sumur konvensional salami sababaraha dasawarsa, sareng utamina dianggo pikeun ngajaga pompa tina partikel ageung salami produksi. Nanging, sumur anu teu konvensional kakeunaan aliran slug anu pegat-pegat, anu nyababkeun téknologi pamisah vortex downhole anu aya ngan ukur tiasa dianggo pegat-pegat.
Sababaraha varian anu béda tina layar kontrol keusik gabungan sareng desander vortex downhole parantos diusulkeun pikeun ngajaga ESP. Nanging, aya celah dina kinerja panyalindungan sareng produksi sadaya pompa kusabab kateupastian dina distribusi ukuran sareng volume padet anu dihasilkeun ku unggal sumur. Kateupastian ningkatkeun panjang komponén kontrol keusik, sahingga ngirangan jerona ESP tiasa disetel, ngawatesan poténsi turunna waduk ESP, sareng mangaruhan négatif ékonomi sumur. Jero setting anu langkung jero langkung dipikaresep dina sumur anu henteu konvensional. Nanging, panggunaan de-sander sareng jangkar leutak plug-male pikeun ngagantungkeun rakitan kontrol keusik anu panjang sareng kaku dina bagian casing kalayan tingkat dogleg anu luhur ngawatesan perbaikan ESP MTBF. Korosi tabung jero mangrupikeun aspék sanés tina desain ieu anu henteu acan dievaluasi sacara nyukupan.
Para panulis makalah taun 2005 nampilkeun hasil ékspériméntal tina separator keusik downhole dumasar kana tabung siklon (Gambar 1), anu gumantung kana aksi siklon sareng gravitasi, pikeun nunjukkeun yén efisiensi pamisahan gumantung kana viskositas minyak, laju aliran, sareng ukuran partikel. Éta nunjukkeun yén efisiensi separator sacara ageung gumantung kana kecepatan terminal partikel. Efisiensi pamisahan nurun kalayan laju aliran anu turun, ukuran partikel padet anu turun, sareng viskositas minyak anu ningkat, Gambar 2. Pikeun separator downhole tabung siklon has, efisiensi pamisahan turun ka ~ 10% nalika ukuran partikel turun ka ~ 100 µm. Salaku tambahan, nalika laju aliran ningkat, separator vortex kakeunaan érosi, anu mangaruhan panggunaan umur komponén struktural.
Alternatif logis salajengna nyaéta nganggo layar kontrol keusik 2D kalayan lébar slot anu ditetepkeun. Ukuran sareng distribusi partikel mangrupikeun pertimbangan penting nalika milih layar pikeun nyaring padet dina produksi sumur konvensional atanapi henteu konvensional, tapi éta tiasa henteu dipikanyaho. Padatan tiasa asalna tina waduk, tapi éta tiasa bénten-bénten ti keuneung ka keuneung; alternatipna, layar panginten kedah nyaring keusik tina rekahan hidrolik. Dina dua kasus éta, biaya pangumpulan, analisis sareng uji padatan tiasa mahal pisan.
Upami saringan tabung 2D henteu dikonfigurasi kalayan leres, hasilna tiasa ngaganggu ékonomi sumur. Bubuka saringan keusik anu alit teuing tiasa nyababkeun panyumbatan prématur, pareum, sareng kabutuhan pikeun perbaikan. Upami ageung teuing, éta ngamungkinkeun zat padet lebet sacara bébas kana prosés produksi, anu tiasa ngaruksak pipa minyak, ngaruksak pompa angkat jieunan, miceun choke permukaan sareng ngeusian separator permukaan, anu meryogikeun sandblasting sareng pembuangan. Kaayaan ieu meryogikeun solusi anu saderhana sareng hemat biaya anu tiasa manjangkeun umur pompa sareng nutupan distribusi ukuran keusik anu lega.
Pikeun minuhan kabutuhan ieu, hiji panilitian dilaksanakeun ngeunaan panggunaan rakitan klep anu digabungkeun sareng jaring kawat baja tahan karat, anu henteu sénsitip kana distribusi padatan anu dihasilkeun. Panilitian nunjukkeun yén jaring kawat baja tahan karat kalayan ukuran pori anu variabel sareng struktur 3D tiasa sacara efektif ngontrol padatan tina rupa-rupa ukuran tanpa terang distribusi ukuran partikel tina padatan anu dihasilkeun. Jaring kawat baja tahan karat 3D tiasa sacara efektif ngontrol butiran keusik tina sadaya ukuran, tanpa peryogi filtrasi sekundér tambahan.
Rakitan klep anu dipasang di handapeun layar ngamungkinkeun produksi diteruskeun dugi ka ESP ditarik kaluar. Éta nyegah ESP dicandak langsung saatos layar dijembatani. Layar kontrol keusik asupan sareng rakitan klep anu dihasilkeun ngajagi ESP, pompa angkat rod, sareng parantosan angkat gas tina padatan salami produksi ku cara ngabersihkeun aliran cairan sareng nyayogikeun solusi anu hemat biaya pikeun manjangkeun umur Pompa tanpa kedah nyaluyukeun karakteristik waduk pikeun kaayaan anu béda.
Desain panyalindungan pompa generasi kahiji. Rakitan panyalindungan pompa anu nganggo saringan wol stainless steel dipasang dina sumur drainase gravitasi anu dibantuan uap di Kanada Kulon pikeun ngajaga ESP tina padetan salami produksi. Saringan nyaring padetan anu ngabahayakeun tina cairan produksi nalika lebet kana senar produksi. Dina senar produksi, cairan ngalir ka inlet ESP, dimana éta dipompa ka permukaan. Packers tiasa dijalankeun antara saringan sareng ESP pikeun nyayogikeun isolasi zonal antara zona produksi sareng sumur luhur.
Kana waktu produksi, rohangan annular antara layar sareng selubung condong ngahubungkeun sareng keusik, anu ningkatkeun résistansi aliran. Pamustunganana, annulus ngahubungkeun sagemblengna, ngeureunkeun aliran, sareng nyiptakeun bédana tekanan antara sumur sareng senar produksi, sapertos anu dipidangkeun dina Gambar 3. Dina titik ieu, cairan henteu tiasa deui ngalir ka ESP sareng senar parantosan kedah ditarik. Gumantung kana sababaraha variabel anu aya hubunganana sareng produksi padet, durasi anu diperyogikeun pikeun ngeureunkeun aliran ngalangkungan sasak padet dina layar tiasa kirang ti durasi anu bakal ngamungkinkeun ESP pikeun ngompa cairan anu dieusi padet rata-rata waktos antara kagagalan ka taneuh, janten komponén generasi kadua dikembangkeun.
Rakitan panyalindungan pompa generasi kadua. Sistem layar kontrol keusik asupan PumpGuard* sareng sistem rakitan klep digantungkeun di handap pompa REDA* dina Gambar 4, conto parantosan ESP anu teu konvensional. Sakali sumur ngahasilkeun, layar nyaring padatan anu diproduksi, tapi bakal mimiti laun-laun nyambung sareng keusik sareng nyiptakeun bédana tekanan. Nalika tekanan diferensial ieu ngahontal tekanan retakan anu disetel ku klep, klep muka, ngamungkinkeun cairan ngalir langsung kana senar tabung ka ESP. Aliran ieu nyaimbangkeun bédana tekanan di sakuliah layar, ngaleupaskeun cekelan kantong keusik di luar layar. Keusik bébas kaluar tina anulus, anu ngirangan résistansi aliran ngaliwatan layar sareng ngamungkinkeun aliran pikeun diteruskeun deui. Nalika tekanan diferensial turun, klep balik deui ka posisi katutup sareng kaayaan aliran normal diteruskeun deui. Balikan siklus ieu dugi ka diperyogikeun pikeun narik ESP kaluar tina liang pikeun diservis. Studi kasus anu disorot dina tulisan ieu nunjukkeun yén sistem ieu tiasa sacara signifikan manjangkeun umur pompa dibandingkeun sareng ngajalankeun parantosan panyaringan nyalira.
Pikeun pamasangan anu nembe dilakukeun, solusi anu didorong ku biaya diwanohkeun pikeun isolasi daérah antara jaring kawat stainless steel sareng ESP. Cup packer anu ngadep ka handap dipasang di luhur bagian layar. Di luhur cup packer, perforasi tabung tengah tambahan nyayogikeun jalur aliran pikeun cairan anu dihasilkeun pikeun migrasi ti jero layar ka rohangan annular di luhur packer, dimana cairan tiasa lebet kana saluran asup ESP.
Saringan kawat baja tahan karat anu dipilih pikeun solusi ieu nawiskeun sababaraha kaunggulan dibandingkeun jinis bolong 2D anu dumasar kana celah. Saringan 2D utamina ngandelkeun partikel anu ngalangkungan celah atanapi slot saringan pikeun ngawangun karung keusik sareng nyayogikeun kontrol keusik. Nanging, kumargi ngan ukur hiji nilai celah anu tiasa dipilih pikeun layar, layar janten sénsitip pisan kana distribusi ukuran partikel tina cairan anu dihasilkeun.
Sabalikna, ranjang bolong kandel tina saringan bolong kawat stainless steel nyayogikeun porositas anu luhur (92%) sareng daérah aliran kabuka anu ageung (40%) pikeun cairan sumur anu dihasilkeun. Saringan ieu didamel ku cara ngomprés bolong bulu stainless steel sareng ngabungkusna langsung di sakitar tabung tengah anu dibolongan, teras ngabungkusna dina panutup pelindung anu dibolongan anu dilas kana tabung tengah di unggal tungtung. Distribusi pori-pori dina ranjang bolong, orientasi sudut anu henteu seragam (ti mimiti 15 µm dugi ka 600 µm) ngamungkinkeun denda anu teu bahaya ngalir sapanjang jalur aliran 3D nuju tabung tengah saatos partikel anu langkung ageung sareng ngabahayakeun kajebak dina bolong. Uji ingetan keusik dina spésimén ayakan ieu nunjukkeun yén saringan ngajaga perméabilitas anu luhur sabab cairan dihasilkeun ngaliwatan ayakan. Sacara efektif, saringan "ukuran" tunggal ieu tiasa nanganan sadaya distribusi ukuran partikel tina cairan anu dihasilkeun anu dipendakan. Layar wol stainless steel ieu dikembangkeun ku operator utama dina taun 1980-an khusus pikeun parantosan layar mandiri dina waduk anu dirangsang ku uap sareng gaduh rékor jejak anu lega ngeunaan pamasangan anu suksés.
Rakitan klep diwangun ku klep anu dieusi ku pegas anu ngamungkinkeun aliran hiji arah kana senar tabung ti daérah produksi. Ku cara nyaluyukeun preload pegas koil sateuacan dipasang, klep tiasa disaluyukeun pikeun ngahontal tekanan retakan anu dipikahoyong pikeun aplikasi éta. Biasana, klep dijalankeun dina handapeun bolong kawat stainless steel pikeun nyayogikeun jalur aliran sekundér antara reservoir sareng ESP. Dina sababaraha kasus, sababaraha klep sareng bolong stainless steel beroperasi sacara séri, kalayan klep tengah gaduh tekanan retakan anu langkung handap tibatan klep panghandapna.
Kana waktu, partikel formasi ngeusian daérah annular antara permukaan luar layar rakitan pelindung pompa sareng témbok selubung produksi. Nalika rongga dieusi ku keusik sareng partikel-partikel ngahiji, turunna tekanan dina kantong keusik ningkat. Nalika turunna tekanan ieu ngahontal nilai anu tos ditangtukeun, klep kerucut muka sareng ngamungkinkeun aliran langsung ngalangkungan asupan pompa. Dina tahap ieu, aliran ngalangkungan pipa tiasa ngarecah keusik anu sateuacanna ngahiji sapanjang bagian luar filter layar. Kusabab bédana tekanan anu dikirangan, aliran bakal teras-terasan ngalangkungan layar sareng klep asupan bakal nutup. Ku alatan éta, pompa ngan ukur tiasa ningali aliran langsung tina klep kanggo waktos anu singget. Ieu manjangkeun umur pompa, sabab kalolobaan aliran nyaéta cairan anu disaring ngalangkungan layar keusik.
Sistem panyalindungan pompa dioperasikeun ku packers dina tilu sumur anu béda di Delaware Basin di Amérika Serikat. Tujuan utama nyaéta pikeun ngirangan jumlah ESP mimiti sareng eureun kusabab kaleuwihan anu aya hubunganana sareng keusik sareng ningkatkeun kasadiaan ESP pikeun ningkatkeun produksi. Sistem panyalindungan pompa ditunda tina tungtung handap senar ESP. Hasil sumur minyak nunjukkeun kinerja pompa anu stabil, getaran sareng inténsitas arus anu dikirangan, sareng téknologi panyalindungan pompa. Saatos masang sistem énggal, downtime anu aya hubunganana sareng keusik sareng padatan dikirangan ku 75% sareng umur pompa ningkat langkung ti 22%.
Hiji sumur. Sistem ESP dipasang dina sumur pangeboran sareng rekah anyar di Martin County, Texas. Bagian vertikal sumur sakitar 9.000 kaki sareng bagian horizontal manjang dugi ka 12.000 kaki, diukur jerona (MD). Pikeun dua parantosan munggaran, sistem pamisah keusik vortex downhole kalayan genep sambungan liner dipasang salaku bagian integral tina parantosan ESP. Pikeun dua pamasangan berturut-turut nganggo jinis pamisah keusik anu sami, paripolah parameter operasi ESP anu teu stabil (inténsitas arus sareng geter) dititénan. Analisis pembongkaran unit ESP anu ditarik ngungkabkeun yén rakitan pamisah gas vortex tersumbat ku barang asing, anu ditangtukeun janten keusik sabab henteu magnét sareng henteu réaksi kimia sareng asam.
Dina pamasangan ESP katilu, kawat bolong stainless steel ngagantikeun separator keusik salaku sarana kontrol keusik ESP. Saatos masang sistem panyalindungan pompa anyar, ESP nunjukkeun paripolah anu langkung stabil, ngirangan rentang fluktuasi arus motor ti ~19 A pikeun pamasangan #2 dugi ka ~6.3 A pikeun pamasangan #3. Getaran langkung stabil sareng trenna dikirangan ku 75%. Penurunan tekanan ogé stabil, fluktuasi sakedik pisan dibandingkeun sareng pamasangan sateuacana sareng kéngingkeun tambahan 100 psi tina penurunan tekanan. Pareuman overload ESP dikirangan ku 100% sareng ESP beroperasi kalayan geteran anu handap.
Sumur B. Dina hiji sumur caket Eunice, New Mexico, sumur teu konvensional anu sanés dipasang ESP tapi teu aya panyalindungan pompa. Saatos boot awal turun, ESP mimiti nunjukkeun paripolah anu teu teratur. Fluktuasi arus sareng tekanan aya hubunganana sareng lonjakan geter. Saatos ngajaga kaayaan ieu salami 137 dinten, ESP gagal sareng panggantian dipasang. Pamasangan kadua kalebet sistem panyalindungan pompa énggal kalayan konfigurasi ESP anu sami. Saatos sumur neraskeun produksi, ESP beroperasi sacara normal, kalayan amperage anu stabil sareng geter anu langkung sakedik. Dina waktos publikasi, ESP anu kadua parantos ngahontal langkung ti 300 dinten operasi, paningkatan anu signifikan tibatan pamasangan sateuacana.
Sumur C. Pamasangan sistem di tempat katilu nyaéta di Mentone, Texas, ku perusahaan khusus minyak sareng gas anu ngalaman gangguan sareng kagagalan ESP kusabab produksi keusik sareng hoyong ningkatkeun waktos operasi pompa. Operator biasana ngajalankeun separator keusik downhole kalayan liner dina unggal sumur ESP. Nanging, sakali liner dieusi ku keusik, separator bakal ngamungkinkeun keusik ngalir ngaliwatan bagian pompa, ngaruksak tahapan pompa, bantalan sareng aci, anu nyababkeun leungitna daya angkat. Saatos ngajalankeun sistem énggal kalayan pelindung pompa, ESP gaduh umur operasi 22% langkung lami kalayan turunna tekanan anu langkung stabil sareng waktos operasi anu aya hubunganana sareng ESP anu langkung saé.
Jumlah pareum anu aya patalina jeung keusik jeung barang padet salila operasi turun 75%, ti 8 kajadian kaleuwihan beban dina pamasangan kahiji jadi dua dina pamasangan kadua, sarta jumlah restart anu suksés sanggeus pareum kaleuwihan beban ningkat 30%, ti 8 dina pamasangan kahiji. Total 12 kajadian, pikeun total 8 kajadian, dilaksanakeun dina pamasangan sekundér, ngurangan setrés listrik dina alat-alat sarta ningkatkeun umur operasional ESP.
Gambar 5 nunjukkeun kanaékan dadakan dina tanda tekanan asupan (biru) nalika bolong stainless steel diblokir sareng rakitan klep dibuka. Tanda tekanan ieu tiasa ningkatkeun efisiensi produksi ku cara ngaramalkeun kagagalan ESP anu aya hubunganana sareng keusik, janten operasi panggantian nganggo rig workover tiasa direncanakeun.
1 Martins, JA, ES Rosa, S. Robson, “Analisis ékspériméntal tabung pusaran salaku alat desander liang jero,” Makalah SPE 94673-MS, dipidangkeun dina Konferensi Téknik Perminyakan SPE Amérika Latin sareng Karibia, Rio de Janeiro, Brasil, 20 Juni – 23 Pébruari 2005. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Artikel ieu ngandung unsur-unsur tina makalah SPE 207926-MS, anu dipidangkeun di Pameran sareng Konferensi Perminyakan Internasional Abu Dhabi di Abu Dhabi, UAE, 15-18 Nopémber 2021.
Sadaya bahan tunduk kana hukum hak cipta anu ditetepkeun sacara ketat, mangga baca Sarat jeung Kaayaan, Kabijakan Cookie, sareng Kabijakan Privasi kami sateuacan nganggo situs ieu.