EN
A természetes tárolónyomás többnyire 500 psi alá csökken azokban a kútekban, amelyek 1500 lábnál mélyebbre hatolnak, és ezen a ponton a formáció egyszerűen nem rendelkezik elegendő energiával ahhoz, hogy a folyadékok továbbra is természetes úton áramoljanak. Ezt a nyomásveszteséget különösen jelentősnek látjuk 2000 és 4000 láb közötti mélységben, ahol a nyomáscsökkenés üteme körülbelül 30–40 százalékkal gyorsul a sekélyebb területekhez képest. Amikor a kút alján a nyomás elegendően lecsökken ahhoz, hogy elérje a buborékpont küszöbét, a gázok kioldódnak és elválnak a folyékony keveréktől. Ez a folyamat csökkenti a kút felszínén lévő folyadékoszlop teljes súlyát, ami még nehezebbé teszi a maradék folyadékoknak, hogy feljussanak a termelőcsövön keresztül. Ha az üzemeltetők nem telepítenek mechanikus emelőberendezést rövid időn belül ezek után a nyomásváltozások után, a mezőmegfigyelések szerint több olajmezőn is tapasztalták, hogy a termelés szintje általában hat hónapon belül több mint a felére zuhan.
Az API Recommended Practice 11L (API RP 11L) szabványos iránymutatást nyújt a kút mélysége és a céltermelési ráta összekapcsolásához az optimális szivattyúzás paramétereivel. 2500 és 3500 láb közötti mélységű, naponta 50–80 hordó (BPD) termelést biztosító kutak esetén az ajánlások a következők:
Ezek a beállítások egyensúlyt teremtenek a mechanikai feszültség és a szivattyú kitöltöttsége között — a kitöltöttséget 85% felett tartva, miközben minimalizálják a maximális rúdfeszültséget. Az API RP 11L B. mellékletében hivatkozott megbízhatósági adatok szerint a ±15%-os eltérés ezen irányelvektől 35%-kal növeli a hajtómű meghibásodásának kockázatát.
A Wolfcamp-formációban a Perm-medencében jó eredményeket értek el a hagyományos II. osztályú lengőmunkás szivattyúkkal, amelyek hatékonyan működtek körülbelül 1800 és 3200 láb közötti mélységekben. A sekélyebb, 1800 és 2200 láb közötti területeken ezek a szivattyúk általában naponta körülbelül 55–65 hordó kitermelésére voltak képesek, ha 74 hüvelykes löketet alkalmaztak 18 ciklus per perc sebességgel. Mélyebben azonban kissé más volt a helyzet: a 2800 és 3200 láb közötti kútjaink napi 25–35 hordóra tudtak csak számítani, még hosszabb, 86 hüvelykes löket mellett is, de lassabb, csupán 14 ciklus per perc sebességgel. Az átmérőjében változó rúdsorok használata szintén jelentős különbséget jelentett, csökkentve a fáradási problémát majdnem egynegyeddel az egyenletes keresztmetszetű rudakhoz képest. Ez hozzájárult ahhoz, hogy a berendezések lényegesen tovább üzemeljenek javítás nélkül, és átlagosan körülbelül 14 hónapos karbantartási intervallumot lehessen elérni. Az egész rendszer a közepes termelésű kútjainkban működött a legjobban, ahol a kőzet belsejében a nyomás valahol 300 és 600 font négyzetlábanként volt. Pontosan ilyen körülmények között bizonyosodott be, hogy a régi API RP 11L irányelvek – amelyek a mélység és a szivattyúzás sebességének összehangolásáról szólnak – valóban tükrözik azt, amit az üzemeltetők a terepen tapasztalnak.
Egy 1000 lábnál nagyobb kifutás valóban megnöveli a gázzal kapcsolatos problémák esélyét a kutakban. A terepi adatok azt mutatják, hogy ilyen esetben a gázzárványosodási problémák szinte háromszorosára nőnek a normál körülményekhez képest. Amikor a folyadékszint leesik az úgynevezett kritikus merülési pont alá, a gáz elkezd beáramlani a szivattyú területére, ahol keveredik az ott lévő folyadékkal. Ezek a gáz-folyadék kombinációk megnehezítik a szelepek megfelelő záródását, mivel összenyomható anyagokról van szó. Ennek eredménye a szivattyúzási hatásfok csökkenése, ami időnként akár kétharmaddal is alacsonyabb lehet a várt értéknél, valamint különféle káros, a berendezés alkatrészeit – például rúdokat, csöveket és különböző szelepeket – igénybe vevő szivattyúkikapcsolási ciklusok. A hagyományos rudas szivattyúk különösen nehéz helyzetbe kerülnek ebben a helyzetben, mivel állandó sebességgel működnek, és nem képesek elég gyorsan alkalmazkodni, amikor a kút alján a nyomás gyorsan változik, vagy amikor hirtelen gáz áramlik be alulról.
Ahhoz, hogy a szivattyúk megfelelően működjenek, összhangban kell lennie annak a nyomásnak, amely ahhoz szükséges, hogy kinyíljanak az álló szelepek, valamint a folyadék gradiens alatti viselkedésével. A minimális merülési mélységnek általában 90–150 méter (300–500 láb) felett kell lennie közepes fajsúlyú nyersolajok esetén, mivel ez biztosítja a szükséges hidrosztatikai nyomást, így a szelepek ténylegesen úgy működnek, ahogyan tervezték. A mozgó szelepeket illetően ezeknek a szelepeknek egy 150–300 psi közötti nyomáskülönbségre van szükségük ahhoz, hogy megfelelően kinyíljanak és becsukódjanak. Ha nincs elegendő nyomás a kút alján, az egész rendszer hatásfoka csökken. Mezőgazdasági tesztek dinamométerekkel kimutatták, hogy ha a szelepek nincsenek megfelelően összehangolva, egyes kútak majdnem harmadával kevesebb termelést érhetnek el, különösen akkor, ha a folyadékszint napközben változik.
A Mexikói-öböl különleges kihívásokat jelent az olajtermelés számára, mivel az apályok és az egyenetlen tárolószerkezetek állandó változásokat okoznak a folyadékszintekben, ami komoly problémákat okoz a hagyományos emelőberendezésekkel. Nemrég néhány üzemeltető Változtatható Fordulatszámú Hajtásokkal (VFD) felszerelt szivattyúegységeket telepített, amelyek jelentős javulást eredményeztek. Ezek a rendszerek körülbelül háromnegyedével csökkentették a folyadékszint-ingadozásokat, miközben a szivattyú kitöltési arányt többnyire 90 százalék felett tartották. A kúzzsák nyomásértékei és a dinamométerek visszajelzései alapján folyamatosan alkalmazkodva ezek a szivattyúk képesek voltak változtatni ütőhosszuk sebességén, hogy lépést tartsanak a kúpba érkező anyaggal. Ez a beállítás megakadályozta a bosszantó kiszáradási eseményeket, még akkor is, amikor a nyomások erősen ingadoztak. Emellett a jobb nyomatékszabályozásnak köszönhetően az energiafogyasztást is körülbelül egynegyedével csökkentették. Mindez azt mutatja, hogy az intelligens szabályozórendszerek valójában kibővíthetik a hajlítottkaros szivattyúk képességeit nehéz tengeri környezetekben.
Amikor a visszanyomás meghaladja a 300 psi-t, az üzemeltetők mind mechanikai, mind hidraulikai problémákkal szembesülnek. A csiszolt rúd terhelése 15%-ról akár majdnem 22%-ra is nőhet, mivel a rendszer nagyobb ellenállással szemben kell működjön. Ez tovább terheli a rúdszálakat, és azt jelenti, hogy az eszközöket erősebbnek kell készíteni a normálisnál. Ugyanakkor, ha a gáz a szivattyúhengerben reked, kitágul, és csökkenti a rendszeren keresztül mozgó folyadék mennyiségét minden ciklus során. A hatásfok csökkenése körülbelül 8% és 12% között mozog. Mit jelent mindez a gyakorlati üzemeltetés szempontjából? A vállalatoknak nagyobb hajtóművekre és erősebb fémekből készült alkatrészekre van szükségük, pusztán azért, hogy fenntartsák a termelési célokat anélkül, hogy a berendezések túl hamar meghibásodnának a beépítés után.
Amikor a nyersolaj sűrűsége meghaladja az 500 centipoise-ot, az egész szivattyúzás teljesen megváltozik. Az anyag nem folyik könnyen, ezért az üzemeltetők jelentősen le kell lassítaniuk a műveleteket – általában kb. 30–50 százalékkal alacsonyabb sebességre, mint a normál értékek. Ez segít elkerülni olyan problémákat, mint a rúdhorpadás és az eszközöket károsítható kellemetlen nyomatékcspúcsok. Mit tesznek tipikusan a terepi csapatok? Erősebb fogaskerékhajtóműveket szerelnek fel, nagyobb hajtómotorokat választanak, és ahol lehetséges, meghosszabbítják a löketek hosszát. Természetesen ezek az állítások lehetővé teszik, hogy a gépek hibamentesen működjenek, de mindez árral jár. A termelés lelassul, és a kiszivattyúzott minden egyes hordó energiaigénye kb. 18–25 százalékkal magasabb, mint amit a szokványos kutaknál tapasztalni szokás. Ez költséges kompromisszum, de a legtöbb üzemeltető úgy vélte, hogy hosszú távon megbízható működés érdekében megéri a befektetést.
Amikor a szilárdanyag-tartalom meghaladja a térfogat 0,5%-át, az igencsak megnöveli a kopási sebességet a dugattyúkon, szelepeken és azokon a fémburkon, amelyekkel mindannyian jól ismerkedtünk. Az abrazív károsodás elleni védekezésre alapvetően két dolog hat hatékonyan: elsőként a kritikus alkatrészeknél keményebb anyagok használata (legalább 55 RC keménység), amely körülbelül 40%-kal csökkentheti az eróziót. Másodszor, a löketi frekvencia csökkentése 6 löket per perc alá, mivel ez csökkenti a részecskék ütközési sebességét a felületekkel. Ha ehhez még megfelelő homokelválasztó rendszereket is beiktatunk, például megfelelő deszandereket és az említett kavicsbetétes kialakításokat, az eszközök élettartama jelentősen megnő. Olyan területeken, ahol a homok komoly probléma, ezeknek a módszereknek a kombinálásával a meghibásodási időszakok 90 napnál rövidebb időről ugrálnak 200 napra vagy többre.
A szén-dioxid és a kéntartalmú gázok jelenléte a sós emulziókban jelentősen felgyorsítják az elektrokémiai korróziós folyamatokat a széntartalmú acélból készült szívórudaknál, néha akár háromszorosára növelve a degradációt az átlagos olajmezői körülményekhez képest. Ezek a savas reakciók gyorsan lebontják a húzószilárdságot és megrongálják a felületeket, ami néhány hónapon belüli rúdtöréshez vezethet, ha nem lépünk közbe. Az anyagcsere korrózióálló anyagokra való áttérés mindent megváltoztat. Olyan ötvözetek, mint a 13Cr martenzites vagy a 22Cr duplex korrózióálló acél, körülbelül kétszer-háromszor hosszabb ideig tartanak szolgálatban. Mezőalapú tesztek kimutatták, hogy ezek a duplex rudak a korróziós sebességet kevesebb, mint 1 mpy (milliméter/év) értéken tartják, még akkor is, ha olyan környezetben vannak, amely akár 15% kéntartalmú gázt is tartalmaz. Az epoxi bevonatok alkalmazása mellett katódos védelmi rendszerek bevezetése további védelmi rétegeket biztosít, amelyek a legjobban hatékonyak, ha okos anyagválasztással kombinálva használják őket a maximális élettartam érdekében.
Amikor emulziók képződnek a rendszerben, azok valójában csökkentik a folyadék sűrűségét, és a gáz túl korai kiválását okozhatják, ami a szivattyúszívónál a merülési problémákhoz vezet. Ami ezután történik, az elég rossz a működés szempontjából – hiányos szivattyútöltetet, gázzárolódást és néha akár a termelési teljesítmény 40%-os csökkenését is tapasztaljuk. Ezeknek a problémáknak a megfelelő kezelése érdekében az üzemeltetőknek már jóval a kúttörzs elérése előtt megoldásokon kell dolgozniuk. A háromfázisú vízszintes elválasztók általában 65–75 százalékos hatékonysággal távolítják el a szabad vizet és gázt a keverékből. Azoknál a makacs olaj-víz emulzióknál, amelyek egyszerűen nem bomlanak le természetes úton, kémiai emulzióbontók lépnek színre. A legtöbb berendezés 50 és 100 ppm (milliomod rész) közötti adagolással működik, a körülményektől függően. Eközben a modern automatizált szintszabályozók folyamatosan, manuális beavatkozás nélkül igazítják az elválasztási beállításokat. A terepi mérnökök általában azt javasolják, hogy legalább 500 láb folyadékoszlop maradjon a szivattyú helye felett. Ez segít a megfelelő szívónyomás fenntartásában, és olyan stabil áramlási mintázatot hoz létre, amely napi szinten megbízhatóan működteti az egész szivattyúzást.
A tárolómélység befolyásolja a természetes nyomásszinteket, ami hatással van a folyadékáramlásra, és a nyomás csökkenése miatt 1500 láb felett mechanikus emelést igényel.
Az API RP 11L szabványos javaslatokat ad a löket hosszára, a sebességre és a rúdtervezésre vonatkozóan a kút mélysége és a termelési ráta alapján, csökkentve ezzel a meghibásodási kockázatot és növelve a hatékonyságot.
A dagályok és az egyenetlen szerkezetek miatti ingadozó folyadékszintek kihívást jelentenek a hagyományos szivattyúk számára, de a VSD-integrált rendszerek stabilizálhatják a folyadékszintet és optimalizálhatják az energiafelhasználást.
A korrózióálló anyagok, például a 13Cr martenzites rozsdamentes acél alkalmazása, valamint védőbevonatok és rendszerek telepítése jelentősen csökkentheti a korrózió mértékét kemény környezetben.
Kapcsolódó CikkekCopyright © 2025 Shandong Mingliu Industrial Group Co., Ltd
