EN
Natūralus rezervuaro slėgis daugelyje gręžinių, kurių gylis viršija 1500 pėdų, linkęs nukristi žemiau 500 psi, ir tuo metu formacija tiesiog neturi pakankamai energijos, kad skysčiai toliau tekėtų savaime. Šį slėgio kritimą pastebime esant tikrai reikšmingam tarp 2000 ir 4000 pėdų gylio, kur slėgio mažėjimo tempas pagreitėja apie 30–40 procentų lyginant su seklesnėmis vietomis. Kai slėgis šulinio dugne tampa pakankamai žemas, kad būtų pasiekta burbuliavimo taško riba, dujos pradeda išsiskirti iš tirpalo ir atsiskirti nuo skystosios mišinio dalies. Šis procesas sumažina skysčio stulpo, esančio virš šulinio, bendrą svorį, dėl ko likusiems skysčiams dar sunkiau kilti vamzdyje aukštyn. Jei operatoriai nedelsiant neįrengia mechaninio kėlimo įrangos po šių slėgio pokyčių, lauko stebėjimai keliose naftos laukuose parodė, kad per pirmuosius šešis mėnesius gavybos lygis paprastai smunka daugiau nei per pusę.
API rekomenduojamoji praktika 11L (API RP 11L) pateikia standartizuotas rekomendacijas, siejančias šulinių gylį ir tikslines gamybos apimtis su optimaliais siurbimo parametrais. Šuliniams, kurių gylis 2 500–3 500 pėdų ir kuriuose gaminama 50–80 barelių per dieną (BPD), standartas rekomenduoja:
Šios nuostatos suderina mechaninę apkrovą ir siurblio užpildymą – užtikrindamos, kad užpildymas būtų aukštesnis nei 85 %, tuo pačiu mažinant maksimalią strypo apkrovą. Nuokrypai nuo šių rekomendacijų daugiau nei ±15 % pagal lauko patikimumo duomenis, pateiktus API RP 11L priede B, padidina reduktoriaus gedimo riziką 35 %.
Permio baseine esanti Wolfcamp formacija parodė gerus rezultatus naudojant tradicinius II klasės sijos siurblius, veikiančius efektyviai nuo maždaug 1 800 iki 3 200 pėdų gylio. Tiems seklesniems taškams, esantiems nuo 1 800 iki 2 200 pėdų gylio, šie siurbliai paprastai išpumpuodavo apie 55–65 barelius per dieną, kai buvo naudojamos 74 colio ilgio eigos, veikiančios 18 ciklų per minutę. Gilyn rezultatai šiek tiek pasikeitė: gręžiniuose, esančiuose nuo 2 800 iki 3 200 pėdų gylio, kasdien išpumpuota tik apie 25–35 barelius, naudojant ilgesnes 86 colio eigas, bet lėtesniu 14 ciklų per minutę greičiu. Priešių eilės keitimas taip pat davė tikrą skirtumą – naudojant koniškus strypus, pasikartojančios apkrovos sumažėjo beveik ketvirtadaliu, palyginti su vienodo skersmens strypais. Tai padėjo įrangai tarnauti žymiai ilgiau, kol reikėjo remonto, vidutiniškai pratęsiant techninės priežiūros intervalus iki apie 14 mėnesių. Visa ši sistema veikė geriausiai vidutinio našumo gręžiniuose, kuriuose slėgis uolienose buvo tarp 300 ir 600 svarų kvadratiniam colyje. Būtent tokiomis sąlygomis senoji API RP 11L rekomendacijų praktika, susijusi su atitikmeniu tarp gręžinio gylio ir siurbimo greičio, iš tiesų atitinka tai, ką operatoriai stebi lauke.
Ištrauka, viršijanti 1 000 pėdų, tikrai padidina dujų problemų tikimybę grąžtuose. Duomenys iš lauko rodo, kad kai tai nutinka, dujų užraktų problemos padidėja beveik tris kartus, palyginti su normaliomis sąlygomis. Kai skysčio lygis nusileidžia žemiau taškų, kuriuos vadiname kritiniu panardinimu, dujos pradeda patekti į siurblio zoną, kur jos maišosi su esančiu skysčiu. Šie dujų ir skysčių mišiniai trukdo vožtuvams tinkamai užsidaryti, nes tai suspaudžiamos medžiagos. Kaip pasekmė, sumažėja siurbimo efektyvumas – kartais net iki dviejų trečdalių mažesnis nei tikėtasi – taip pat atsiranda įvairūs žalingi siurbimo ciklai, kurie pažeidžia įrangos komponentus, tokius kaip strypai, vamzdeliai ir įvairūs vožtuvai. Tradicinėms strypinėms siurbliams šios sąlygos kelia ypač didelių sunkumų, kadangi jie veikia pastoviu greičiu ir negali pakankamai greitai prisitaikyti, kai staigiai keičiasi slėgis grąžto dugne arba kai iš apačios staiga įsiveržia dujos.
Norint, kad siurbliai tinkamai veiktų, reikia gerai suderinti pastovaus vožtuvo atsivertimo slėgį su skysčio gradiento būkle gręžinyje. Minimalus panardinimas turėtų būti virš tam tikro lygio, paprastai apie 90–150 metrų, kai dirbama su vidutinės tankio nafta – tai užtikrina pakankamą hidrostatinį slėgį, kad vožtuvai tinkamai veiktų. Keliaujantiems vožtuvams reikia slėgio skirtumo tarp 150 ir 300 psi, kad jie galėtų tinkamai atsidaryti ir užsidaryti. Jei gręžinio dugne nėra pakankamai slėgio, visa sistema praranda efektyvumą. Dinamometrų naudojami lauko tyrimai parodė, kad netinkamai suderinus vožtuvus, kai kurie gręžiniai gali prarasti beveik trečdalį savo potencialios išvesties, ypač kai skysčio lygis per dieną nuolat kinta.
Meksikos įlanka kelia unikalius iššūkius naftos gavybai, nes potvyniai ir netaisyklingos rezervuarų struktūros sukelia nuolatines skysčių lygio kaitas, kurios labai trukdo tradicinėms kėlimo įrangai. Pastaruoju metu kai kurie operatoriai įrengė siurbimo vienetus su kintamo dažnio varikliais (VSD), kas davė didžiulį efektą. Šios sistemos sumažino skysčių lygio svyravimus maždaug trimis ketvirtadaliais, tuo pačiu išlaikydamos siurblių pripildymo rodiklius gerokai aukščiau 90 procentų didžiąją laiko dalį. Nuolat prisitaikydami pagal slėgio matavimus iš apvalkalo ir duomenis iš dinamometrų, šie siurbliai galėjo keisti savo ėjimo greitį, kad atitiktų srautą į gręžinį. Toks sprendimas sustabdė erzinančius siurbimo nutrūkimus net tada, kai slėgis stipriai kito. Be to, dėl geresnio sukimo momento valdymo pavyko sumažinti energijos suvartojimą maždaug viena ketvirtimi. Tai rodo, kad protingos valdymo sistemos iš tikrųjų gali išplėsti skersinių siurblių galimybes sunkiose jūros aplinkose.
Kai atbulinis slėgis viršija 300 psi, operatoriai susiduria su problemomis tiek mechaniniu, tiek hidrauliniu požiūriu. Poliruoto strypo apkrova išauga nuo 15 % iki beveik 22 %, nes sistema turi stumti prieš didesnį pasipriešinimą. Tai sukelia didesnę įtampą strypų grandinėms ir reikalauja, kad įranga būtų stipresnė nei įprasta. Tuo pačiu metu, kai dujos užsikimšta siurblio cilindre, jos išsiplėtę sumažina faktinį per sistemą ciklo metu perkeliamą skysčio kiekį. Kalbame apie efektyvumo nuostolius tarp maždaug 8 % ir galbūt 12 %. Ką tai reiškia eksplotacijai lauke? Įmonės turi naudoti didesnius reduktorius ir detalis iš patvaresnių metalų, kad galėtų toliau pasiekti gamybos tikslus, neprarandant visko per greitai po įrengimo.
Kai nafta tampa storesnė nei 500 centipoise, visiškai keičiasi visas siurbimo procesas. Ši medžiaga tiesiog nesunkiai tekėja, todėl operatoriai priversti gerokai sulėtinti darbą – paprastai apie 30–50 procentų lėčiau nei įprastu greičiu. Tai padeda išvengti problemų, tokių kaip sriegio lenkimasis ir tie bjaurūs sukimo momento šuoliai, kurie gali pažeisti įrangą. Ką dažniausiai daro lauko ekipažai? Jie įrengia stipresnius pavarų dėžių reduktorius, pasirenka galingesnius variklius ir, kai tik įmanoma, pailgina ėjimo ilgį. Žinoma, tokie reguliavimai leidžia mašinoms veikti be gedimų, tačiau tai turi savęs kainą. Gamyba sulėtėja, o kiekvienam išsiurbtam bareliui tenka apie 18–25 procentus daugiau energijos nei įprasta įprastoms gręžiniams. Tai brangus kompromisas, tačiau dauguma operatorių jį laiko vertu investicijos, kad ilgainiui užtikrintų patikimą veikimą.
Kai kietųjų dalelių kiekis viršija 0,5 % pagal tūrį, tai žymiai padidina stūmoklių, voztuvų ir tų mums gerai žinomų metalinių cilindrų dilimą. Norint apsisaugoti nuo abrazyvinio pažeidimo, veikia du pagrindiniai veiksniai: pirma, reikia naudoti atsparesnius medžiagų tipus svarbiausiems komponentams (bent 55 RC kietumo), kas leidžia sumažinti eroziją apie 40 %. Antra, reikia sulėtinti įtempimo dažnį iki mažiau nei 6 judesiai per minutę, nes tai sumažina dalelių smūgio paviršių greitį. Taip pat pridėjus efektyvių smėlio kontrolės sistemų, tokių kaip tinkami smėlo separatoriai ir kalnakasybos būdu užpildyti baigimai, kurie dažnai minimi, įranga tampa žymiai ilgaamžiškesnė. Vietovėse, kur smėlis yra didelė problema, šios kombinuotos priemonės padeda padidinti gedimų tarpus nuo mažiau nei 90 dienų iki apie 200 dienų ar daugiau.
Anglies dioksidas ir sieros vandenilis, esantys drusmingose emulsijose, tikrai pagreitina elektrocheminio korozijos procesą anglies plieno siurbiamuosiuose strypuose, kartais padidindami degradaciją tris kartus lyginant su normaliomis naftos lauko sąlygomis. Šios rūgštinės reakcijos greitai slopina tempimo stiprumą ir pažeidžia paviršius, dėl ko strypai gali sugesti vos per kelis mėnesius, jei nepaimtume priemonių. Perėjimas prie korozijai atsparių medžiagų daro visą skirtumą. Lydiniai, tokie kaip 13Cr martensitinė ar 22Cr dvifazė nerūdijantis plienas, tarnauja apie du – tris kartus ilgiau eksploatacijoje. Bandymai lauke parodė, kad šie dvifaziai strypai kontroliuoja korozijos greitį mažesnį nei 1 mpy net tada, kai yra veikiami aplinkos, turinčios iki 15 % sieros vandenilio. Dėvint epoksidines dangas kartu su katodinės apsaugos sistemomis suteikiamas papildomas apsaugos sluoksnis, kuris geriausiai veikia derinant su protingais medžiagų pasirinkimais maksimaliam ilgaamžiškumui.
Kai sistemoje susidaro emulsijos, jos iš tikrųjų sumažina visuminę skysčio tankį ir gali sukelti per ankstyvą dujų išsiskyrimą, dėl ko siurbimo zonoje atsiranda problemų su panardinimu. Toliau vykstantys įvykiai yra gana blogi eksploatacijai – stebime nepilnai užpildytą siurblį, dujų užblokavimo problemas ir kartais net iki 40 % kritimą gamybos apimtyse. Norint tinkamai išspręsti šias problemas, operatoriams reikia pradėti ieškoti sprendimų dar prieš tai pasiekiant gręžinio vamzdį. Trys fazes turintys horizontalūs separatoriai paprastai būna apie 65–75 procentų efektyvūs, pašalindami laisvą vandenį ir dujas iš mišinio. Tiems atspariems naftos ir vandens emulsijoms, kurios tiesiog nesiskaido natūraliai, naudojami cheminiai demulsifikatoriai. Dauguma įrenginių dozuoja nuo 50 iki 100 milijonų dalių priklausomai nuo sąlygų. Tuo pat metu modernūs automatiniai lygio reguliatoriai nuolat koreguoja atskyrimo parametrus pagal poreikį be žmogiškos intervencijos. Aukštumų inžinieriai paprastai rekomenduoja palaikyti bent 500 pėdų skysčio stulpelį virš siurblio vietos. Tai padeda išlaikyti tinkamą įsiurbimo slėgį ir sukuria stabilias tėkmės schemas, kurios leidžia visą siurbimo operaciją patikimai vykdyti kasdien.
Rezervuaro gylis veikia natūralų slėgį, kuris turi įtakos skysčių tekėjimui ir reikalauja mechaninio pakėlimo, kai slėgis sumažėja viršijus 1500 pėdų.
API RP 11L pateikia standartizuotas rekomendacijas ėjimo ilgiui, greičiui ir strypų konstrukcijai, atsižvelgiant į šachtos gylį ir išgavimo rodiklius, sumažinant gedimų riziką ir didinant efektyvumą.
Dėl potvynių ir nelygių konstrukcijų kintantis skysčių lygis sukelia sunkumų tradicinėms siurbliams, tačiau VSD-integruotos sistemos gali stabilizuoti skysčių lygį ir optimizuoti energijos sunaudojimą.
Naudojant korozijai atsparias medžiagas, tokias kaip 13Cr martensitinė nerūdijanti plienas, bei naudojant apsaugines dangas ir sistemas, galima ženkliai sumažinti korozijos greitį sunkiomis sąlygomis.
Su tuo susiję straipsniaiAutorių teisės © 2025, Shandong Mingliu Industrial Group Co., Ltd
