logo
專注油氣領域
與獨立思考者同行

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(六)

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(六)

“不讀水滸,不知天下之奇;不看石油圈,不曉人工舉升之最全新進展?!毙【幷f,沒毛??!

來自 | World oil
編譯 | 張德凱

在油氣開采中,人工舉升技術應用非常廣泛且種類繁多,“人工舉升”一詞應用范疇很廣,通常指可以提高產量(一般為原油或是油/水混合物)的工具、設備、控制裝置、儀器、電腦硬件/軟件以及技術等。人工舉升可通過各種類型的泵,以機械的方式將井下液體舉升至地面,這種方式的原理非常簡單,只是通過外力改變井下液體的流速。另外,還可以通過降低井下液體靜壓的方式提高液體產量,一般通過注入氣體完成。

ESP(電潛泵)技術最新進展

井下ESP(電潛泵)系統通常包括ESP泵、氣體分離器/標準吸入口、保護器、電機、動力電纜(連接地面設備與電機)以及負責數據監測和傳輸的傳感器(將數據傳輸至地面控制系統)。ESP系統的地面設備包括變頻控制器(VSD)或配電盤、電機保護系統或/和智能控制系統,其中智能控制系統一般只用于對控制、監測要求比較高的井中。

ESP的實際電氣性能測量一般在地面進行,通過調整VSD的電氣/機械數據完成。目前很少有開發商選擇在數據輸出端或是井下電機安裝實時監測設備。因此,諸如井下電機效率降低、動力過度消耗、電機頻率波動等問題發生時,地面無法直接檢測,這在一定程度上影響了開采的進行。

由于缺乏精確的實時測量工具,油田在實際生產操作中受到了非常多的限制。從過往的生產經驗來看,精確測量的缺失會導致生產漏失、運行成本增加,甚至會造成人工舉升設備的永久損傷。

具有電機診斷功能的ESP檢測裝置

GE Oil & Gas一直在探索造成人工舉升設備故障和產量下降的根本原因,并確定了一系列能夠有效提高產量和人工舉升設備使用效率的參數。盡管智能方案已經廣泛應用于油氣行業,盡管現場工作人員已經積累了大量經驗,但在實際工作中操作人員還是選用老辦法制定決策,也就是進行大量、繁瑣的數據計算與分析,無論是智能方案或是人為操作都是如此,效率很低。

GE的Zenith E系列ESP傳感器除了具有連續測量、傳輸井下數據和油藏信息外,還配備有電機診斷功能。實際應用表明,Zenith E在測量電機實時數據方面非常有效,確保了生產決策制定的數據真實、準確,最小化設備故障幾率,優化ESP設備生產性能。

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(六)

圖11.GE Zenith E系列ESP井下傳感器,能夠實時監測電機數據。

在新產品的設計中,GE的電機診斷技術開發團隊考慮了現有ESP設備的設計標準,確保新型Zenith E的使用不會增加額外成本,不需要特殊輔助設備,實際使用時也不會對現有ESP開采、設備安裝方案造成影響。

在常規的ESP應用中,井下泵壓力、溫度以及電機數據都由電纜傳輸至地面,所有決策源于實際數據,避免生產操作受經驗誤導,最小化生產損失的同時最大化設備運行壽命,確保電機在適合的頻率、負載下運行,控制動力消耗。

而GE的Zenith E不僅能提供井下實時數據,幫助操作人員優化ESP控制,還能對獲得的數據進行實時分析,為操作人員提供專業、智能的解決方案,提高ESP的可控性。Zenith E能夠獲得完整的泵和電機數據,確保分析結果準確、全面。

由此可見,通過能耗數據、電機效率、ESP系統絕緣等方面進行監測,Zenith E能夠消除電氣故障、降低能耗。此外,操作人員還能獲得扭矩、泵滑移數據,有效防止機械故障的發生??梢哉f,有了Zenith E,開發商就能獲得最優的電機工作性能和能耗表現,達到生產最大化的目的。

Summit 帶來全新ESP產品

Summit ESP公司近日推出了一款新型耐用電潛泵—Tiger Shark 2(TS2),主要用于高含氣、高磨蝕以及高溫情況的非常規油藏開采。為了適應不同井況,TS2還有增強型軸承(上/下)和耐磨型軸承兩種備選泵軸輔助方案。

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(六)

圖12.Tiger Shark 2井下電潛泵主要用于高含氣、高磨蝕、高溫井況的非常規油藏開采

TS2的環形軸襯采用高溫膨脹材料制成,是導輪與軸襯之間的第二層機械保護措施,對于延長泵在高含氣、高溫井中的使用壽命非常有效。相比于常規電潛泵,TS2的軸承、軸襯抗磨蝕性能顯著提高,同時配合Summit的混合流葉輪XRange和Erosion Buster導輪。實際應用表明,TS2的性能為常規設備的3倍。

在今年的早些時候,Summit還推出了一款ESP控制系統—Adaptive Control System(ACS-15 VSD),圖13所示。ACS-15具有出色的前端諧波消除能力,能顯著降低動力系統的頻率波動。之后,Summit宣布了研發高溫電機引出線和高效率電機的計劃。

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(六)

圖13.ACS-15 VSD能夠消除前端諧波干擾

目前,Summit已經完成了ESP監測系統開發,通過實時監測、現場工程師協助,即能提供全天候的監測服務。

新技術延長ESP運行壽命

在一項最新的ESP系統故障研究中,工作人員發現了ESP出現故障的根本原因。研究結果顯示,ESP系統的電氣故障都可以歸咎于高頻率的異常接地(L-G),這種問題通常由VSD的變頻器引起。在很多案例中,機械故障的發生都由高頻率電氣異常引起;而更深入的行業分析顯示,目前ESP業內沒有一款能夠避免L-G發生的過濾裝置。

根據研究結果,U.S. DOE向開發商提供了優化ESP生產的建議,避免異常L-G發生造成設備故障,但改進措施只能應用于ESP地面系統,無法覆蓋井下ESP設備。要徹底解決此類問題,就要移除高頻率L-G部件,同時在地面設備中避免使用共模電流。

在VSD控制的ESP系統中,高頻噪音會引起電源質量相關問題,包括異常跳閘、電流瞬間過載、零交叉和數據傳輸波動等,高頻電流還會引起集膚效應過熱,而高頻電壓會造成電壓反射問題。在ESP電氣系統中,最薄弱的一環就是電纜穿越器、電纜對接點、電機引出線(及其引出點)、電機繞組和軸承,以上都是過早失效的多發區。

為了解決上述問題,Magney Grande公司推出了電氣保護裝置—共模濾波器(CMF),該產品為一個獨立的部件,能夠避免ESP生產全周期內的高頻電流、電壓誘發故障發生,圖14所示。在常規的VSD變頻過程中(2000Hz-2400Hz,)絕緣電流等級為0.03amp,而在低于1amp的絕緣保護下,高頻電流通過軸承放電就會導致機械故障。

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(六)

圖14.Guardian CMF能夠延長ESP運行壽命

CMF一般用于升壓器的中壓(MV)輸入端或是MV VSD的輸出端,能夠將高頻干擾電流接地,將集膚效應造成的熱量平均分布于整個ESP系統,防止設備故障發生。CMF能夠有效消除有害電流,減弱電纜過長造成的高頻電壓反射問題??傊?,Guardian CMF是一種非常經濟的ESP系統過濾PWM VSDs保護裝置。

下期關鍵詞:電潛泵,螺桿泵

英文原文請點擊 (展開/收縮)

未經允許,不得轉載本站任何文章:

av无码毛片久久精品白丝,国产成本人h动漫无码欧洲,成人无码影片精品久久久,亚洲一区无码精品网站性色