Тогтвортой нефтийн олборлолт хийхийн тулд аль тосны овооны нөхцөлд шахуургын төхөөрөмжүүд тохиромжтой вэ?

Шахуургын төхөөрөмжийн үйл ажиллагааг олборлолтын хурд болон элсэнцэрийн гүнтэй нийцүүлэх

Бага ба дунд зэргийн олборлолттой (5–50 BOPD) нүхнүүдийн тулд хамгийн тохиромжтой алхмын урт болон хурдны сонголт

Нэг түртэлтийн урт болон насосны ажиллах хурдны хоорондох зөв харьцааг тохируулах нь их хэмжээний бус дунд зэргийн түвшинд түүхий неф үйлдвэрлэдэг талбайд үр ашигтай ажиллахын тулд маш чухал. Өдөрт 5-50 баррелийн хооронд түүхий неф үйлдвэрлэдэг талбайн хувьд ихэнх үйлчлүүлэгчид ерөнхийдөө минутанд 6-15 удаа түртэлт, түртэлтийн урт нь ойролцоогоор 40-100 инчийн хооронд хамгийн сайн үр дүнд хүрдэг. Гэхдээ эдгээр хязгаарыг давахад л асуудал гарч ирдэг. Насос шингэнийг гладруу хөдөлгөхийн оронд түүндээ хүчтэй цохих болж эд ангиуд хэтэрхий хурдан износдоно. Жишээлбэл, Пермиан бассейнд үйл ажиллагаа явуулдаг нэг компани 2022 оны “Продукц үр ашигтай байлгах судалгаа” сэтгүүлд дурдсан байдлаар 78 инчийн түртэлттэй, минутанд 10 удаа түртэлт (SPM) хийх горимд шилжсэнээр тоног төхөөрөмжийн гэмтлийг бараг гуравны нэгээр бууруулсан. Мөн бодолцох ёстой өөр асуудал ч бий. Түүхий нефний зузаан чанар ихээхэн чухал бөгөөд хүнд тосыг зөвхөн насосны хурдыг удаашруулах замаар л зөв дүүргэж байлгаж чадна. Чиглэлтэй талбайнууд өөр яриа юм. Учир нь тэд задардаггүй, бусад гэмтэл үүсгэдэггүйгээр хамаагүй хурдан мөчлөгт ажиллах боломжтой.

Гүн худгийн хязгаарлалт: 6,000 футаас дээш хүрэх үед шургууны стресс, хөндийрөх эрсдэл болон цахилгаан дамжуулалтын үр дүнтэй ажиллагаа

6,000 фут доор ороход түлхүүр цувралд халбагдах хурц хэлбэлзэл үүсч, түүнийгээс болж түлхүүр цувралд хүндэвтэр асуудал үүсдэг. Ерөнхий дүрслэлийн загварын дагуу 8,000 футаас доош нь буултал түлхүүр цувралын хажуу тийш хазайх эрсдэл 300%-иас дээш нэмэгддэг. Тааламжтай нь, анги D хайлшнаас бүтсэн орчин үеийн тэгш бус түлхүүрүүд энэ асуудлыг ихэд хөнгөлдөг. Эдгээр тусгай загвар нэг цэгт төвлөрөхийн оронд цувралын нийт уртаар ачааллыг тархуулдаг тул энгийн шулуун түлхүүрүүдтэй харьцуулахад цахилгаан төгсгөлийн хамгийн их ачааллыг ойролцоогоор 15-25 хувь бууруулдаг. Хүч дамжуулах хувьд бид газрын доор илүү гүнд орох тутамдаа муудаж байна. 6,500 футаас хойш нэмэлт мөн 1000 фут бүрт шингэний үрэлт болон түлхүүрүүдийн суналтаас үүдэлтэй нийлбэр үрэлтийн улмаас хөдөлгүүрийн эргэх моментийг 10-18 хувь нэмэгдүүлэх шаардлагатай болдог. Иймээс ихэнх инженерүүд тооцоогоор шаардагдах хэмжээнээс дор хаяж 30 хувиар илүү чадалтай шатлалын хурдны багасгагчийг ашиглахыг зөвлөдөг. Энэ нэмэлт чадал нь үйл ажиллагааны явцад хэтэрхий ачааллын сарнилтыг тэвчих чадвартай байхад тусалдаг.

Гүн-хурдны тааруулалтын тулд цахилсан стержений ачааллын шинжилгээ болон заагч диаграммын тайлбар

Цахилсан стержений динамик ачааллын хэмжилтүүд—динамометр (заагч) диаграммаар харуулсан—дөрвөн оношлогооны загвараар нууцлагдсан системийн стрессийг илчилдэг:

1. Шингэний цохилт : Хурдан даралт буурах нь насос бүрэн дүүргэгдээгүйг харуулж, хурдан өсөлттэй байдаг
2. Хийн саатал : Тогтворгүй, жигд бус даралтын хэлбийлт
3. Стержений хугарал : Гэнэт, тасралтгүй ачаалал буурах
4. Хоолойн үрэлт : Дээшлэх/доошлолтын ачааллын муруй хэлбэр жигд бус байх

Эдгээр гарын үсгийг тайлбарлах нь насосны дүрвэлийн гүн эсвэл хөдөлгөөний хэвийг нарийвчлан тохируулах боломжийг олгоно. 142 түрхээсийн талбайн өгөгдлүүд нь тохирохгүй насосны хэмжээ нь бүрэн биш хөдөлгөөнөөр оролтын энергиийн 12–18%-ийг алдагдуулдаг талаар харуулж байгаа тул гадаргын тоноглол болон ээлжийн нөхцлийг зохицуулахын тулд бодит цагт динамометрийн шинжилгээ хийх нь маш чухал болдог.

Туршлагын судалгаа: Пермианы хөндийн босоо түрхээнүүд — NEMA Class C хөдөлгүүрийг 8,000 фут (2,438 м) гүн ээлжтэй тэнцвэртэй ажиллуулах

Пермиан Басины үйлчлүүлэгч 37 хэвтээ тээштэй нүхийг гадаргаас доош ойролцоогоор 8,000 фут байх илүү гүн Мидландын зорилтууд руу шилжүүлэх үед хүнд асуудалд оржээ. Стандарт NEMA Class C хөдөлгүүрүүд ажлын ачааллыг тэвчих чадалгүй, зөвхөн 15 сарын дотор 63% хурдаар гэмтэж, ажиллах чадвараа алдаж байв. Энэ асуудлыг хэрхэн шийдсэн бэ? Тэд хэтэрхий их эргэлтийн момент шаардсан тул өндөр тэвчээртэй чимэглэлтэй, энгийнээсээ 50%-иар илүү том старттай онцгой хийцтэй хөдөлгүүрүүдийг ашиглаж эхэлсэн. Мөн 1.75 дюйм дээд тээш болон 7/8 дюймээс 3/4 дюйм хүртэл буурах хэлбэртэй конусан тээшний дарааллыг нэмж хэрэглэсэн. Эдгээр бүгдийг хамтатган хэрэглэснээр томоохон өөрчлөлт гарч, зогсонги байдал бараг дахин дахин багасаж, өдөрт 28 баррел гэсэн төлөвлөсөн үйлдвэрлэлийн түвшинд тогтвортой байдал хадгалагдаж, хамгийн чухамт нь тээш солих хоорондын хугацаа 8 сараас бараг 2 жил болтол сунгагдсан.

Хөндийн доод түвшний даралт ба шингэний түвшний динамик: Пумпын нэгжүүд сайн ажиллах үе

Хийн түгжрэл эсвэл дутуу ачаалал үүсгэх шингэний түвшний шийдвэрчиг утга (<хийлтийн оролт дээр 300 фут дотор)

Шингэний түвшнийг насосны оролтын цэвэрлэгээний 300 фут дотор байлгах нь хийн түгжрэл эсвэл доогуур ачаалал шиг асуудлуудаас зайлсхийхэд тусалдаг. Ийм асуудал насосны үйл ажиллагааг муутай болгох, хажуугийн савааг ерөнхийд нь илүү хурдан износлохад хүргэдэг. Насос доогуур ачаалалтай ажиллах үедээ бүтэн хөдөлгөөний нуруугаа хүрэхгүй бөгөөд хандлагын үр ашгийг 15%-оос 25%-иар бууруулдаг. Энд л хувьсах давтамжийн хөдөлгүүр (VFD) чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр төхөөрөмжүүд системд орж буй мэдээллийн үндсэн дээр автоматаар хөдөлгөөний хурдыг тохируулдаг. MLG Pump-ийн Пермиан бассейнаас цуглуулсан өгөгдлийн дагуу VFD-тэй тоног төхөөрөмж рүү шилжсэн талбайн үйлчилгээний ажилтангууд илүү нарийн овоорлогдсон нөхцөл байдлын үед харьцуулахад 40% бага засвар үйлчилгээ шаарддаг гэж илтгэж байна. Энэ нь урт хугацааны зардал, үйл ажиллагааны найдвартай байдлыг бодолцоход логиктай.

Хуучирсан олборлолтын талбайд буурах хандлагатай нөөцийн даралт: яагаад насосны нэгжүүд ESP-ээс доод түвшний уналтын хувьд илүү сайн ажилладаг вэ

Нөхцөл байдлын даралт насанд хүрсэн тосны ордод 200 psi-аас доош унах үед электрик дотоод шахуургуудын шаардлагатай 300-400 psi-ийн даралтаас хамаагүй бага хэмжээний 100-150 psi-ийн даралтын ялгаатай ажиллах чадвартай хэвийн шахалтын төхөөрөмжүүд нь үйл ажиллагааг ашигтайгаар үргэлжлүүлж чаддаг. Энэ нь тэдгээрийн үндсэн загварын зөрүүнээс үүдэлтэй. Тэмдэгтийн шахуургууд нь бусад системүүдэд урсгалыг хөдөлгөхөд шаардагдах өндөр даралтын ялгааг шаарддаггүй механик аргаар өргөлтийг бий болгодог. Харин ESP-ууд нь тэдгээрийн дагуу хангалттай даралтын ялгаа байхгүй үед маш муу ажилладаг. Талбайн өгөгдлүүд энэ ажиглалтыг мөн дэмждэг. Бодит цагт шахуургын оролтын даралтыг хянах нь ил тод хуваалтыг харуулдаг. Идэвхтэй ажиллаж буй жижигхэн нүхнүүдийн гурван хоёр нь өдөрт 15 баррелээс бага тос гаргадаг бөгөөд ESP-ийн суурилуулалт амжилтгүй болсны дараа ч стандарт шахалтын тоног төхөөрөмжөөр ажиллаж байсан. Мөн энерги зарцуулах зардлыг ч бид мартах ёсгүй. Эдгээр уламжлалт шахуургууд нь нэг баррелийн тосны хувьд харьцангуй бага энергийг хэрэглэдэг тул цаг хугацааны явцад анхдагч даралтаа ихэвчлэн алдсан ордод ажиллахад тун тохиромжтой.

Шингэний бүрэлдэхүүний асуудлууд: Вискозитет, хатуу биет, усны агууламж насосын нэгжүүдэд үзүүлэх нөлөө

Хүнд хүрэн тос (API <20°) ба хатуу биетийн агууламж өндөр орчин: эргүүлэх моментийн шаардлага хурдан нэмэгдэх, шургууны из гарах

API-ийн хэмжээ 20 градусаас доош байх хүнд хүрэн тосын үед насосны системүүд нь зузаан шингэний эсэргүүцлээс хамаагүй ихээр өндөр ачаалалд өртөнө. API жин 25 градусаас доош буурах тутамд 5 градусад эргүүлэх моментийн шаардлагууд 18-22 хувийн хооронд нэмэгдэж, хурдны хайрцаг болон дамжуулах төхөөрөмжүүдэд ихээхэн стресс үүсгэдэг. Мөн элсний агууламж 500 саяд нэгээс давж байвал шургууны изууд нь цэвэрхэн ажиллагаатай үеийнхээс ойролцоогоор гурван дахин хурдан изгаддаг. Эдгээр хоёр асуудлыг хамтад нь авч үзэхэд газрын тосны талбайн үйлчилгээний ажилтанууд компонентүүдэд илүү бат материал, илүү нарийн үйлдвэрлэлийн стандарт, мөн хүлээгдээгүй зогсолтыг урьдчилан сэргийлэхийн тулд динамометр ашиглан тогтмол шалгалт хийх шаардлагатайг мэддэг.

Усны агууламжийн хөгжил (>70%): шургууны цооролт болон гидравликийн үр дүнтэй ажиллах чадвар алдалтын ул мөр

Усны агууламж 70%-иас дээш болох үед нүүрстөрөгчийн сталийн шургуунд цоорлын асуудал илүү хурдан явагдах бөгөөд тус орчинд нүүрстөрөгчийн давхар исэл эсвэл устөрөгчийн хүхрийн хий байвал ялангуяа илүү маш их болно. Ийм нөхцөлд тасрангуй цоорол нь жилд ойролцоогоор хагас миллиметр хурдаар металл гадаргууг идэж, хэмхэрч болно. Нөгөө асуудал бол шингэний найрлага өөрчлөгдсөнөөр плунжерийн илүү их гулсах шалтгаанаар гидравликийн үр дүнтэй ажиллах чадвар 15-25 хувийн хооронд буурах явдал юм. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд үйлчилгээтэй хүмүүс эхлээд солигдох анодыг ашиглах талаар бодож үзэх хэрэгтэй. Мөн илүү сайн шургууны давхрага хэрэглэх нь тодорхойлсон өртөгийн хувьд үнэ цэнэтэй байдаг. Ингээд насосны зазааны хэмжээг багасгаж тохируулах нь шингэний найрлага цаг хугацаатай нь өөрчлөгдөж байгаа нөхцөлд хэмжээний үр дүнтэй ажиллах чадварыг хадгалахын тулд логиктай шийдэл юм. Орчин үеийн үйлдвэрлэлийн орчинд өртөх үед эдгээр тохируулгууд сонголтот байдалд орохгүй.

Гажиг шүүмжлэл: Ус ихтэй хүнд тосны орд дахь балансын насоснуудыг эргэлтийн ховилын насосууд эзлэх болсон уу?

Эргэлтийн ховилын насосууд маш зуурмай шингэнтэй ажиллахад сайн боловч, ус их гардаг хуучин хүнд тосны ордуудад балансын насосны төхөөрөмжүүд хэвийн ажиллаж байна. Балансын насосны энгийн механик бүтэц нь элсэрхэг орчинд ч гэсэн жилд 92-оос 95 хувь хүртэл ажилладаг ба энэ нь эргэх системүүдийн дунджаар 80-оос 85 хувь ажилладагтай харьцуулахад илүү сайн үзүүлэлт юм. Балансын насосны нөгөө нэг том давуу тал бол бусад системүүдэд түгээмэл тохиолддог бөгөөд хийн цоорхойг түгжихгүйгээр илүү сайн ажилладаг. Энэ нь формацийн хийн харьцаа баррелийн 500 стандарт куб футөөс дээш болох үед маш чухал. Тоон өгөгдлүүдийг харвал мөн л логиктой: балансын насосыг сууруулах өртөг нь ихэвчлэн 45,000 доллар байдаг бол эргэлтийн ховилын насосынх 120,000 доллар байдаг. Иймээс ойрын хүнд тосны үйлдвэрлэлд санхүүгийн хязгаарлалт чухал үед ажиллуулагчид ихэвчлэн балансын насосыг сонгодог.

Стабиль үйлдвэрлэлд зориулсан шахалтын нэгжийн үйл ажиллагааны болон орчин үеийн тохиромж

Стабиль үйлдвэрлэлд зориулсан нөхцөл: тогтмол шингэний түвшин, хийн бага нөлөөлөл, уналтын муруйг урьдчилан тодорхойлох

Хэрэв усны нөөцөд нийцүүлэн насосонд зориулан барьсан бол эдгээр систем хамгийн сайн ажилладаг. Шингэний түвшин насосны оролт дээр тогтмол байвал цаг хугацаа, мөнгө их зарцуулдаг насосны ажиллагааг зогсох явдлыг саатуулдаг. Сүүлийн жилийн өмнөх жилийн үйлдвэрлэлийн тоо мэдээллээс харахад Пермианы хонгорын үйлчлүүлэгчид энэ аргачлалыг хэрэгжүүлснээс хойш засвар үйлчилгээний шаардлагыг ойролцоогоор 30% бууруулсан байна. Хийн оролцоо ч гэсэн асуудал юм. Хэрэв гаралтанд эзлэх хийн хэмжээ 15%-аас илүү бол насоснуудад шингэнээр дүүргэгдэхэд бэрхшээл үүсдэг. Бид бүгд л хийн блоклолтын асуудал үйлдвэрлэлийг заримдаа хагаст нь бууруулдаг талбайн жишээг харсан. Иймээс одоогоор автоматжуулсан динамометрийн шалгалтууд стандарт практик болож байна. Эдгээр тогтмол судалгааны үр дүнд техникчид үйлдвэрлэл бууралт эхлэхээс өмнө алхмын хурд зэрэг параметрүүдийг тохируулдаг. Үр дүн нь? Засвар үйлчилгээний ажлын хувьд маш сайн төлөвлөлт. Тоног төхөөрөмжийн амьдралын хугацаа ямар ч зүйл гэнэт гэмтэхийг хүлээхээс хоёр, гурван жилээр илүү сунаж байна.

Өөр өөр ачаалал дорх механик ба гидравлик ажиллагаа: сакер стержень цувралын ядарч бутардаг жишээлэл

Тосны олборлолтын ажилчид хуучин арга биш харин ачааллын суурьт чийрэгжлийн загваруудыг ашиглуулж эхэлбэл, шургуу шургууны гэмтэл маш ихээр буурдаг. Эдгээр загварууд үйл ажиллагааны туршид гарч буй ачааллын өөрчлөлтүүдийг, жишээ нь шингэний нягтрал хугацаа өнгөрөх тутам хэр ихсэж байгаа эсвэл шургуунууд газрын доор гүнзгийрэх тусам хэр их сунаж байгааг тооцдог. Зарим шинэ дэвшилтэт компьютерийн програмууд талбайн бодит ачааллын өгөгдлийг үнэнд нь шалгаж, бодит гэмтэл гарахаас 400 цагийн өмнө асуудал гарах боломжтой газрыг урьдчилан таамаглаж чаддаг. Энэ нь засварын багийг юу ч бүрэн гэмтэхээс өмнө хэсгийг солих боломжийг урьдчилан сануулдаг. Тэгээд л, хэн ч хаагдсан тосны талбайтай ажиллахыг хүсэхгүй гэдгийг хэлэх хэрэгтэй. 2023 онд Понемоны судалгаагаар нэг ихээхэн зогсонги талбай бүрд дунджаар долоон зуун дөчөөн мянган ам.долларын алдагдал гардаг байна. Маш нягт шингэн тосоор ажилладаг газруудад, ирмэг нь нарийссан шургууны утас маш сайн ажилладаг. Талбайн туршлага нь эдгээр тусгай загвар нь энгийн шулуун шургуунаас бараг хоёр дахин бага гэмтэл үзүүлдэгийг харуулсан. Нууц нь стрессийг нэг цэгт төвлөрүүлэхийн оронд бүх урт даяар тархуулахад байгаа мэт санагддаг.

Дизель/байгалийн хийн хөдөлгүүртэй холынхан бүс нутагт ажиллах: цахилгаан шугамтай холбогдсон ESP-ээс илүү найдвартай ажиллах давуу тал

Цахилгаан шугамд хандах боломжгүй үед дизель эсвэл байгалийн хийн хөдөлгүүрт насоснууд цахилгаан дотуур насос (ESP) унтрах үед ч ажиллаж байдаг. Эдгээр хөдөлгүүрт системүүд цахилгаан шугам унтрах үеийн ойролцоогоор 98% хугацаанд ажиллаж байдаг бол, канадын холынхан тосны ордод ESP-үүд 15%-оос 20% хүртэлх бүтээгдэхүүнээ алддаг. Ялангуяа хийн хөдөлгүүрүүд Арктикийн бүс нутагт тогтмол тохиолддог цахилгааны хүчдэлийн хэлбийлт ба ажиллуулах асуудлыг яаж зохицуулж чаддаг вэ гэдэг нь чухал. Энэ бол ердийн генераторууд харилах чадваргүй зүйл юм. Ашиг орлогын хувьд хямар байдаг жижигхэн талбайд энэ найдвартай байдал маш чухал болдог. Тоо бодитойгоор ч үзбэл, хойд Канадын холынхан талбайд хийгдсэн боломжийн судалгааны тайлангийн мэдээллээр цахилгаан шугам татах нь миль бүрт 250,000 ам.доллароос дээш зардал гардаг.

Түгээмэл асуулт

5-50 BOPD түвшинд тос үйлдвэрлэдэг талбайд хамгийн тохиромжтой хөдөлгөөний урт ба хурд хэд вэ?

Хамгийн тохиромжтой хөдөлгөөний урт нь 40-100 инч, хурд нь минутанд 6-15 хөдөлгөөн байх ёстой. Энэ мужаас хазайх нь механик элэгдэл болон үр ашгийн багасалтад хүргэдэг.

6,000 футаас илүү гүн рүү шахахтай холбоотой ямар эрсдэл байдаг вэ?

Тооцооны хэлбэлзэл нь бүлтийн эрсдэлийг 300%-иас дээш нэмэгдүүлдэг бөгөөд цахилгаан дамжуулалт бага үр дүнтэй болдог тул илүү их хөдөлгүүрийн момент болон баталгаажсан цохилтын хурдны хуваарь шаардлагатай болдог.

Нөөцийн даралт буурч буй насасан олборлолтын талбайд шахалтын төхөөрөмжүүд ESP-ээс яагаад илүү сайн вэ?

Шахалтын төхөөрөмжүүд ESP-тэй харьцуулахад илүү бага даралт буурах шаардлагатай (100-150 psi) бөгөөд илүү бага энергийг хэрэглэдэг. Мөн доогуурх нөөцийн даралтанд ч үйлдвэрлэлийн боломжийг хадгалдаг.

Хүнд нефть болон хатуу материал ихтэй орчин шахалтын төхөөрөмжид ямар нөлөө үзүүлдэг вэ?

Хүнд нефть нь хөдөлгүүрийн моментийн шаардлагыг 18-22%-иар нэмэгдүүлдэг. Харин хатуу материал ихтэй орчинд шахалтын савааны элэгдэл хурдсана. Тиймээс эвдрэл зогсоохын тулд илүү бат материал ашиглах, тогтмол шалгалт хийх шаардлагатай.

Дизель/байгалийн хийн хөдөлгүүр холын бүс нутагт ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?

Тэд өндөр найдвартай байдаг бөгөөд цахилгаан шугамд хамааралтай дусалтын насос (ESP) -уудын эсрэг цахилгааныг алдах үед ч ажиллагааг явуулж байдаг бөгөөд ийм үед их хэмжээний үйлдвэрлэлийн чадал алдагддаг.