Исбот шудааст, ки ҷузъҳои муҳофизати насос насосҳоро аз рег муҳофизат мекунанд ва мӯҳлати кори ESP-ҳоро дар чоҳҳои ғайримуқаррарӣ дароз мекунанд. Ин ҳалли масъала ҷараёни баръакси реги фрак ва дигар моддаҳои сахтро, ки метавонанд боиси аз ҳад зиёд боркунӣ ва корношоямӣ шаванд, назорат мекунад. Технологияи имконпазир мушкилоти марбут ба номуайянии тақсимоти андозаи зарраҳоро бартараф мекунад.
Азбаски чоҳҳои нафтӣ бештар ва бештар ба ESP такя мекунанд, дароз кардани мӯҳлати истифодаи системаҳои насосии зериобӣ (ESP) муҳимтар мегардад. Мӯҳлати корӣ ва самаранокии насосҳои сунъии бардоранда ба моддаҳои сахт дар моеъҳои истеҳсолшуда ҳассос аст. Мӯҳлати корӣ ва самаранокии ESP бо афзоиши зарраҳои сахт ба таври назаррас коҳиш ёфт. Илова бар ин, моддаҳои сахт вақти бекористии чоҳ ва басомади таъмири заруриро барои иваз кардани ESP зиёд мекунанд.
Зарраҳои сахте, ки аксар вақт аз насосҳои бардорандаи сунъӣ ҷорӣ мешаванд, реги ташаккулёбанда, проппантҳои шикастани гидравликӣ, семент ва зарраҳои металлии эрозӣ ё зангзадаро дар бар мегиранд. Технологияҳои зери чоҳ, ки барои ҷудо кардани ҷисмҳои сахт тарҳрезӣ шудаанд, аз сиклонҳои камсамар то тӯри симии пӯлоди зангногири 3D-и баландсамар иборатанд. Десандерҳои гирдоби зери чоҳ даҳсолаҳо боз дар чоҳҳои анъанавӣ истифода мешаванд ва онҳо асосан барои муҳофизат кардани насосҳо аз зарраҳои калон ҳангоми истеҳсол истифода мешаванд. Аммо, чоҳҳои ғайримуқаррарӣ ба ҷараёни фосилавии шлам дучор мешаванд, ки боиси он мегардад, ки технологияи мавҷудаи ҷудокунандаи гирдоби зери чоҳ танҳо фосилавӣ кор кунад.
Барои ҳифзи ESP-ҳои сӯзишворӣ якчанд вариантҳои гуногуни экранҳои назорати қум ва десандерҳои гирдоби чоҳ пешниҳод шудаанд. Бо вуҷуди ин, дар муҳофизат ва самаранокии истеҳсолии ҳамаи насосҳо камбудиҳо мавҷуданд, зеро онҳо дар тақсимоти андоза ва ҳаҷми моддаҳои сахти истеҳсолшуда аз ҷониби ҳар як чоҳ номуайянӣ доранд. Номуайянӣ дарозии ҷузъҳои назорати қумро зиёд мекунад ва бо ин васила чуқурии танзими ESP-ро кам мекунад, потенсиали коҳиши обанбори ESP-ро маҳдуд мекунад ва ба иқтисодиёти чоҳ таъсири манфӣ мерасонад. Чуқурии амиқтари ҷойгиршавӣ дар чоҳҳои ғайримуқаррарӣ афзалтар аст. Бо вуҷуди ин, истифодаи десандерҳо ва лангарҳои лой бо васлкунакҳо барои овезон кардани маҷмӯаҳои дароз ва сахти назорати қум дар қисматҳои корпус бо шиддати баланди пойҳои чӯбӣ, ки беҳбудиҳои маҳдуди ESP MTBF доранд. Зангзании найчаи дохилӣ ҷанбаи дигари ин тарҳ аст, ки ба қадри кофӣ арзёбӣ нашудааст.
Муаллифони мақолаи соли 2005 натиҷаҳои таҷрибавии ҷудокунандаи реги зеризаминӣ дар асоси найчаи сиклон (Расми 1)-ро пешниҳод карданд, ки аз таъсири сиклон ва қувваи ҷозиба вобаста буд ва нишон доданд, ки самаранокии ҷудокунӣ аз часпакии равған, суръати ҷараён ва андозаи зарраҳо вобаста аст. Онҳо нишон медиҳанд, ки самаранокии ҷудокунанда асосан аз суръати ниҳоии зарраҳо вобаста аст. Самаранокии ҷудокунӣ бо коҳиши суръати ҷараён, кам шудани андозаи зарраҳои сахт ва афзоиши часпакии равған коҳиш меёбад, Расми 2. Барои ҷудокунандаи маъмулии найчаи зеризаминии сиклон, самаранокии ҷудокунӣ то ~10% коҳиш меёбад, зеро андозаи зарраҳо то ~100 мкм коҳиш меёбад. Илова бар ин, бо афзоиши суръати ҷараён, ҷудокунандаи гирдоб ба фарсудашавии эрозия дучор мешавад, ки ба мӯҳлати истифодаи ҷузъҳои сохторӣ таъсир мерасонад.
Алтернативаи мантиқии навбатӣ истифодаи экрани назорати реги дученака бо паҳнои слотҳои муайяншуда мебошад. Андоза ва тақсимоти зарраҳо ҳангоми интихоби экранҳо барои филтр кардани моддаҳои сахт дар истеҳсоли чоҳҳои анъанавӣ ё ғайримуқаррарӣ нуктаҳои муҳим мебошанд, аммо онҳо метавонанд номаълум бошанд. Ҷисмҳои сахт метавонанд аз обанбор оянд, аммо онҳо метавонанд аз пошна ба пошна фарқ кунанд; баръакс, экран метавонад лозим ояд, ки регро аз шикастани гидравликӣ филтр кунад. Дар ҳарду ҳолат, арзиши ҷамъоварӣ, таҳлил ва санҷиши моддаҳои сахт метавонад хеле гарон бошад.
Агар экрани қубурҳои дученака дуруст танзим нашуда бошад, натиҷаҳо метавонанд иқтисодии чоҳро зери хатар гузоранд. Сӯрохиҳои экрани регӣ, ки хеле хурданд, метавонанд боиси басташавии бармаҳал, хомӯшшавӣ ва зарурати таъмири таъмир шаванд. Агар онҳо хеле калон бошанд, онҳо ба ворид шудани моддаҳои сахт ба раванди истеҳсолӣ озодона имкон медиҳанд, ки ин метавонад қубурҳои нафтро занг занад, ба насосҳои сунъии бардоранда зарар расонад, дросселҳои сатҳро шуста барад ва ҷудокунакҳои сатҳро пур кунад, ки ин ба регпошӣ ва нобудсозии онҳо ниёз дорад. Ин вазъият ба ҳалли оддӣ ва камхарҷ ниёз дорад, ки метавонад мӯҳлати кори насосро дароз кунад ва тақсимоти васеи андозаи регро фаро гирад.
Барои қонеъ кардани ин ниёз, як таҳқиқот оид ба истифодаи маҷмӯаҳои клапанҳо дар якҷоягӣ бо тӯри симии пӯлоди зангногир, ки ба тақсимоти ҷисмҳои сахт ҳассос нест, гузаронида шуд. Таҳқиқот нишон доданд, ки тӯри симии пӯлоди зангногир бо андозаи сӯрохиҳои тағйирёбанда ва сохтори сеченака метавонад ҷисмҳои сахти андозаҳои гуногунро бидуни донистани тақсимоти андозаи зарраҳои ҷисмҳои сахти ҳосилшуда самаранок назорат кунад. Тӯри симии пӯлоди зангногири сеченака метавонад донаҳои реги ҳама андозаҳоро бидуни ниёз ба филтратсияи дуюмдараҷа самаранок назорат кунад.
Маҷмӯи клапанҳое, ки дар поёни экран насб карда шудаанд, имкон медиҳанд, ки истеҳсолот то берун кашидани ESP идома ёбад. Он монеъ мешавад, ки ESP фавран пас аз пайваст кардани экран барқарор карда шавад. Экрани назорати реги вурудӣ ва маҷмӯи клапанҳо, ки дар натиҷаи истеҳсолот ба вуҷуд меоянд, ESP-ҳо, насосҳои бардорандаи штанга ва қисмҳои газбардорандаро аз моддаҳои сахт ҳангоми истеҳсол тавассути тоза кардани ҷараёни моеъ муҳофизат мекунад ва роҳи ҳалли сарфакоронаро барои дароз кардани мӯҳлати кори насос бидуни мутобиқ кардани хусусиятҳои зарф барои вазъиятҳои гуногун пешниҳод мекунад.
Тарҳи муҳофизати насоси насли аввал. Маҷмӯи муҳофизати насос бо истифода аз экранҳои пашми пӯлоди зангногир дар чоҳи дренажии ҷозибаи бо буғ ёрирасон дар Ғарби Канада ҷойгир карда шуд, то ESP-ро аз моддаҳои сахт ҳангоми истеҳсол муҳофизат кунад. Экранҳо моддаҳои сахти зарароварро аз моеъи истеҳсолӣ ҳангоми ворид шудан ба хати истеҳсолӣ филтр мекунанд. Дар дохили хати истеҳсолӣ, моеъҳо ба даромадгоҳи ESP ҷорӣ мешаванд, ки дар он ҷо онҳо ба сатҳ пошида мешаванд. Бастабандҳоро метавон байни экран ва ESP истифода бурд, то изолятсияи минтақавӣ байни минтақаи истеҳсолӣ ва чоҳи болоии чоҳ таъмин карда шавад.
Дар тӯли вақти истеҳсолӣ, фосилаи ҳалқавии байни экран ва корпус майл ба пул бо рег дорад, ки муқовимати ҷараёнро зиёд мекунад. Дар ниҳоят, ҳалқа пурра пулҳоро пайваст мекунад, ҷараёнро қатъ мекунад ва фарқияти фишорро байни чоҳ ва қатори истеҳсолӣ ба вуҷуд меорад, чунон ки дар расми 3 нишон дода шудааст. Дар ин лаҳза, моеъ дигар наметавонад ба ESP ҷорӣ шавад ва қатори анҷомдиҳӣ бояд кашида шавад. Вобаста аз як қатор тағирёбандаҳои марбут ба истеҳсоли моддаҳои сахт, мӯҳлати зарурӣ барои қатъ кардани ҷараён тавассути пули моддаҳои сахт дар экран метавонад аз давомнокие, ки ба ESP имкон медиҳад, ки вақти миёнаи моеъи пур аз моддаҳои сахтро байни нокомиҳо ба замин интиқол диҳад, камтар бошад, аз ин рӯ насли дуюми ҷузъҳо таҳия карда шуд.
Маҷмӯи муҳофизати насоси насли дуюм. Системаи васлкунии клапанҳои PumpGuard* дар зери насоси REDA* дар расми 4 овезон карда шудааст, ки намунаи анҷоми ғайримуқаррарии ESP мебошад. Пас аз он ки чоҳ истеҳсол мешавад, экран моддаҳои сахтро дар истеҳсолот филтр мекунад, аммо оҳиста-оҳиста бо қум пайваст мешавад ва фарқияти фишорро ба вуҷуд меорад. Вақте ки ин фишори фарқият ба фишори муқарраршудаи кандашавии клапан мерасад, клапан кушода мешавад ва ба моеъ имкон медиҳад, ки мустақиман ба ресмони қубурҳо ба ESP ҷорӣ шавад. Ин ҷараён фарқияти фишорро дар саросари экран баробар мекунад ва фишанги халтаҳои регро дар беруни экран суст мекунад. Рег озодона аз ҳалқа берун мешавад, ки муқовимати ҷараёнро тавассути экран коҳиш медиҳад ва имкон медиҳад, ки ҷараён аз нав барқарор шавад. Ҳангоми паст шудани фишори фарқият, клапан ба ҳолати пӯшидаи худ бармегардад ва шароити муқаррарии ҷараён барқарор мешавад. Ин давраро то он даме, ки ESP-ро аз сӯрох барои хидматрасонӣ берун кашидан лозим шавад, такрор кунед. Таҳқиқоти парвандаҳое, ки дар ин мақола зикр шудаанд, нишон медиҳанд, ки система қодир аст мӯҳлати кори насосро дар муқоиса бо анҷоми танҳо скрининг ба таври назаррас дароз кунад.
Барои насби ахир, барои ҷудокунии минтақа байни тӯри симии пӯлоди зангногир ва ESP роҳи ҳалли сарфакорона муаррифӣ карда шуд. Бастабандии пиёлаи ба поён нигаронидашуда дар болои қисмати экран насб карда шудааст. Дар болои бастабандии пиёлаи коса, сӯрохиҳои иловагии найчаи марказӣ роҳи ҷараёнро барои интиқоли моеъи истеҳсолшуда аз дохили экран ба фазои ҳалқавии болои бастабанд фароҳам меоранд, ки дар он ҷо моеъ метавонад ба вуруди ESP ворид шавад.
Филтри тӯрии аз пӯлоди зангногир, ки барои ин ҳалли масъала интихоб шудааст, нисбат ба намудҳои тӯри дученакаи дар асоси фосила якчанд бартариҳо дорад. Филтрҳои дученак асосан ба зарраҳое, ки дар фосилаҳо ё сӯрохиҳои филтр ҷойгиранд, такя мекунанд, то халтаҳои регро созанд ва назорати регро таъмин кунанд. Аммо, азбаски танҳо як арзиши фосиларо барои экран интихоб кардан мумкин аст, экран ба тақсимоти андозаи зарраҳои моеъи истеҳсолшуда хеле ҳассос мегардад.
Баръакс, қабати ғафси филтрҳои сими аз пӯлоди зангногир сӯрохии баланд (92%) ва майдони калони ҷараёни кушода (40%)-ро барои моеъи чоҳи истеҳсолшуда таъмин мекунад. Филтр бо фишурдани тӯри пашми аз пӯлоди зангногир ва печонидани он мустақиман дар атрофи найчаи марказии сӯрохдор сохта мешавад ва сипас онро дар дохили сарпӯши муҳофизатии сӯрохдор ҷойгир мекунад, ки дар ҳар як нӯг ба найчаи марказӣ кафшер карда мешавад. Тақсимоти сӯрохиҳо дар қабати тор, самти кунҷии ғайримуқаррарӣ (аз 15 мкм то 600 мкм) имкон медиҳад, ки пас аз он ки зарраҳои калонтар ва зараровар дар дохили шабака ҷамъ мешаванд, майдаҳои безарар дар масири ҷараёни сеченакаи ба сӯи найчаи марказӣ ҷорӣ шаванд. Санҷиши нигоҳдории рег дар намунаҳои ин ҷумбон нишон дод, ки филтр гузариши баландро нигоҳ медорад, зеро моеъ тавассути ҷумбон тавлид мешавад. Ин филтри ягонаи "андоза" метавонад ҳама тақсимоти андозаи зарраҳои моеъҳои истеҳсолшударо идора кунад. Ин экрани пашми аз пӯлоди зангногир аз ҷониби як оператори бузург дар солҳои 1980-ум махсусан барои анҷом додани экранҳои худкор дар обанборҳои ангезандаи буғ таҳия шудааст ва дорои сабти васеи насбҳои муваффақ мебошад.
Маҷмӯи клапан аз клапани пружинӣ иборат аст, ки имкон медиҳад ҷараёни яктарафа ба ресмони қубурҳо аз минтақаи истеҳсолӣ ворид шавад. Бо танзими пешборкунии пружинаи печ пеш аз насб, клапанро барои ноил шудан ба фишори дилхоҳи тарқиш барои истифода танзим кардан мумкин аст. Одатан, клапан дар зери тӯри симии пӯлоди зангногир кор мекунад, то роҳи дуюмдараҷаи ҷараёни байни обанбор ва ESP таъмин карда шавад. Дар баъзе ҳолатҳо, клапанҳои сершумор ва тӯрҳои пӯлоди зангногир пайдарпай кор мекунанд, ки клапани миёна нисбат ба клапани пасттарин фишори тарқишро пасттар дорад.
Бо мурури замон, зарраҳои ташаккулёфта майдони ҳалқавии байни сатҳи берунии экрани васлкунии муҳофизаткунандаи насос ва девори корпуси истеҳсолӣро пур мекунанд. Вақте ки ковокӣ бо қум пур мешавад ва зарраҳо мустаҳкам мешаванд, пастшавии фишор дар халтаи қум зиёд мешавад. Вақте ки ин пастшавии фишор ба арзиши пешакӣ муайяншуда мерасад, клапани конусӣ кушода мешавад ва ҷараёни мустақимро тавассути вуруди насос имкон медиҳад. Дар ин марҳила, ҷараёни тавассути қубур метавонад реги қаблан мустаҳкамшударо дар баробари берунии филтри экран пора кунад. Аз сабаби коҳиши фарқияти фишор, ҷараёни об тавассути экран дубора оғоз мешавад ва клапани вурудӣ баста мешавад. Аз ин рӯ, насос метавонад ҷараёни обро танҳо мустақиман аз клапан барои муддати кӯтоҳ бубинад. Ин мӯҳлати кори насосро дароз мекунад, зеро қисми зиёди ҷараён моеъест, ки тавассути экрани қум филтр карда мешавад.
Системаи муҳофизати насос бо истифода аз бастабандҳо дар се чоҳи гуногун дар ҳавзаи Делавэр дар Иёлоти Муттаҳида кор мекард. Ҳадафи асосӣ кам кардани шумораи оғоз ва қатъи ESP аз сабаби аз ҳад зиёд бор кардани рег ва афзоиши дастрасии ESP барои беҳтар кардани истеҳсолот мебошад. Системаи муҳофизати насос аз нӯги поёнии ресмони ESP овезон карда шудааст. Натиҷаҳои чоҳи нафт кори устувори насос, коҳиши ларзиш ва шиддати ҷараён ва технологияи муҳофизати насосро нишон медиҳанд. Пас аз насб кардани системаи нав, вақти корношоямии марбут ба рег ва сахт 75% кам карда шуд ва мӯҳлати кори насос беш аз 22% афзоиш ёфт.
Як чоҳ. Системаи ESP дар як чоҳи нави пармакунӣ ва шикастани қабат дар округи Мартин, Техас насб карда шуд. Қисми амудии чоҳ тақрибан 9000 фут ва қисми уфуқӣ то 12000 фут тӯл мекашад, чуқурии ченшуда (MD). Барои ду анҷоми аввал, як системаи ҷудокунандаи реги гирдоби чоҳ бо шаш пайвасти қабатӣ ҳамчун қисми ҷудонашавандаи анҷоми ESP насб карда шуд. Барои ду насби пайдарпай, ки бо истифода аз як намуди ҷудокунандаи рег истифода мешуданд, рафтори ноустувори параметрҳои кори ESP (шиддати ҷараён ва ларзиш) мушоҳида шуд. Таҳлили ҷудокунии агрегати ESP-и кашидашуда нишон дод, ки маҷмӯи ҷудокунандаи гази гирд бо моддаҳои бегона банд шудааст, ки муайян карда шуд, ки он рег аст, зеро он ғайримагнитӣ аст ва бо кислота реаксияи кимиёвӣ намекунад.
Дар насби сеюми ESP, сепаратори регро бо тӯри сими пӯлоди зангногир ҳамчун воситаи назорати реги ESP иваз кард. Пас аз насб кардани системаи нави муҳофизати насос, ESP рафтори устувортарро нишон дод ва диапазони ноустувории ҷараёни муҳаррикро аз ~19 A барои насби №2 то ~6.3 A барои насби №3 кам кард. Ларзиш устувортар аст ва тамоюл 75% кам мешавад. Пастшавии фишор низ устувор буд ва дар муқоиса бо насби қаблӣ хеле кам тағйир ёфт ва 100 psi иловагии пастшавии фишорро ба даст овард. Хомӯшшавии аз ҳад зиёди ESP 100% кам карда шуд ва ESP бо ларзиши паст кор мекунад.
Чоҳи B. Дар як чоҳ дар наздикии Юнис, Ню Мексико, як чоҳи ғайриоддии дигар ESP насб карда шуда буд, аммо муҳофизати насос надошт. Пас аз афтидани ибтидоии боркунӣ, ESP рафтори номунтазамро нишон додан гирифт. Тағйирот дар ҷараён ва фишор бо афзоиши ларзиш алоқаманд аст. Пас аз нигоҳ доштани ин шароит барои 137 рӯз, ESP кор накард ва ивазкунанда насб карда шуд. Насби дуюм системаи нави муҳофизати насосро бо ҳамон конфигуратсияи ESP дар бар мегирад. Пас аз аз нав оғоз шудани истеҳсолот, ESP муқаррарӣ кор мекард, бо амперажи устувор ва ларзиши камтар. Дар вақти нашр, даври дуюми ESP ба зиёда аз 300 рӯзи корӣ расид, ки нисбат ба насби қаблӣ беҳбудии назаррас буд.
Чоҳи C. Насби сеюми система дар макон аз ҷониби як ширкати махсуси нафт ва газ дар Ментон, Техас анҷом дода шуд, ки аз сабаби истеҳсоли қум қатъшавӣ ва нокомии ESP-ро аз сар гузаронидааст ва мехост вақти кори насосро беҳтар кунад. Операторҳо одатан дар ҳар як чоҳи ESP ҷудокунакҳои қуми зеризаминиро бо қабати обӣ истифода мебаранд. Аммо, вақте ки қабати обӣ бо қум пур мешавад, ҷудокунак имкон медиҳад, ки қум аз қисмати насос ҷорӣ шавад ва марҳилаи насос, подшипникҳо ва чоҳи онро занг мезанад ва боиси аз даст додани бардориш мегардад. Пас аз ба кор андохтани системаи нав бо муҳофизи насос, ESP мӯҳлати кори 22% дарозтар бо коҳиши устувортари фишор ва вақти кори беҳтари марбут ба ESP дорад.
Шумораи хомӯшшавии марбут ба рег ва ҷисмҳои сахт ҳангоми кор 75% коҳиш ёфт, аз 8 ҳодисаи изофаборӣ дар насби аввал то ду ҳодиса дар насби дуюм ва шумораи бомуваффақияти аз нав оғоз кардани корҳо пас аз хомӯшшавии изофаборӣ 30% афзоиш ёфт, аз 8 ҳодиса дар насби аввал. Дар маҷмӯъ 12 ҳодиса, ки дар маҷмӯъ 8 ҳодисаро ташкил медиҳад, дар насби дуюмдараҷа анҷом дода шуданд, ки фишори барқро ба таҷҳизот коҳиш доданд ва мӯҳлати кори ESP-ро зиёд карданд.
Расми 5 афзоиши ногаҳонии фишори воридшавӣ (кабуд)-ро ҳангоми баста шудани тӯри пӯлоди зангногир ва кушода шудани маҷмӯи клапанҳо нишон медиҳад. Ин фишори воридшавӣ метавонад самаранокии истеҳсолотро тавассути пешгӯии нокомиҳои ESP, ки бо рег алоқаманданд, боз ҳам беҳтар созад, аз ин рӯ, амалиёти ивазкуниро бо дастгоҳҳои таъмирӣ ба нақша гирифтан мумкин аст.
1 Мартинс, Ҷ.А., Э.С. Роза, С. Робсон, “Таҳлили таҷрибавии найчаи гардишкунанда ҳамчун дастгоҳи тозакунандаи чоҳ”, SPE Paper 94673-MS, ки дар Конфронси муҳандисии нафти SPE Амрикои Лотинӣ ва Кариб, Рио-де-Жанейро, Бразилия, аз 20 июн то 23 феврали соли 2005 пешниҳод шудааст. https://doi.org/10.2118/94673-MS.
Ин мақола унсурҳоеро аз ҳуҷҷати SPE 207926-MS, ки дар Намоишгоҳ ва Конфронси Байналмилалии Нафти Абу-Дабӣ дар Абу-Дабӣ, Имороти Муттаҳидаи Араб, аз 15 то 18 ноябри соли 2021 пешниҳод шудааст, дар бар мегирад.
Ҳамаи маводҳо ба қонунҳои қатъии риояи ҳуқуқи муаллиф итоат мекунанд, лутфан пеш аз истифодаи ин сайт Шартҳо ва қоидаҳо, Сиёсати кукиҳо ва Сиёсати махфияти моро мутолиа кунед.