Высокотемпературные электрические погружные насосы

Некоторые аналитики нефти и газовой промышленности подсчитали, что тяжелые нефти и битумы представляют собой более чем две трети нефтяных запасов в мире. В глобальной энергетике требует увеличения спроса на продукцию из этих углеводородов, естественно возрастет. Тем не менее, по сравнению с обычным маслом (полученные от более традиционных и легко доступных источников), синтетическая нефть из битума является дорогим и сложным в производстве. В отличие от обычной нефти, битума, не течь свободно. При комнатной температуре битум льется холодная патока.


Два крупнейших известных источников битум (провинция Альберта, Канада и Венесуэла), каждый из которых содержит больше нефти, чем обычные проверенные запасы нефти в Персидском заливе. В Канаде, синтетической нефти производится со счета битум около 28 процентов от общего объема добычи нефти. Месторождений битумов в провинции Альберта были известны как битуминозные пески, но промышленность и правительство в настоящее время предпочитают более описательный термин, нефтеносные пески.


По состоянию на январь 2009 года составила 91 активных проектов нефтяных песков в провинции Альберта. Из них пять проектов в горной промышленности, а остальные проекты использовали различные на месте (на месте) методов восстановления.


Извлекаемые месторождений битума находятся вблизи земной поверхности и могут быть восстановлены карьера методов добычи. Для каждого барреля нефти, около двух тонн нефтяных песков должны быть выкопаны, грузовиках и обрабатывается. Примерно 75 процентов битума может быть извлечен из добываемого песка. После обработки оставшихся песок должен быть возвращен в яму и сайта восстановлены.


Большинство на месте битум поступает из месторождений похоронен слишком глубоко под поверхностью Земли для горной техники для практического использования. Эффективное производство этих месторождений требует специальных методов термического восстановления и оборудования. Существуют три широко используются термические методы восстановления для извлечения тяжелой нефти: пара помощью дренажных тяжести (ПГД), пара наводнения и циклической стимуляции пара (CSS, иногда называемый слоеный 'N' гневе). Новая высокая температура электрических погружных насосов (УЭЦН) системы доказали свою эффективность в тепловой приложений восстановления, особенно в последние ПГД установок ниже вместе с паром метод наводнения.


Паровая Assisted Дренаж тяжести ПГД является передовым виде пара стимуляции, в котором пара горизонтальных скважин, пробуренных в цель формирования, один в нескольких метрах над другим. Низкое давление пара постоянно вводят в верхний (инжекторных) скважин для нагрева нефти и снизить ее вязкость, в результате чего с подогревом маслу стечь через тяжесть в нижних (продюсер) скважины, где она откачивается. Термически, SAGD считается вдвое эффективнее старый процесс, CSS, и это приводит к гораздо меньшее количество скважин повреждения при высоком давлении. 


Высокая температура ЭЦН оказались успешными в ПГД приложений. Ключ к успеху работающих при повышенных температурах водохранилища и нижнего забойного давления, которые увеличивают темпы производства и снизить соотношение пар вводится в нефти. Как правило, эти сокращения давление ниже, чем обычно генерируются другими типами систем искусственного подъема, что привело к быстрому восстановлению и улучшению финансовых показателей.


SAGD процесс производства включает в себя четыре этапа: запуск / циркуляция. На этом этапе пара, как правило, распространен от двух до четырех месяцев, как в инжектор и продюсер скважин для разогрева области между скважинами. SAGD процесс может начаться только у хорошо регионе мобилизованы и есть жидкость связь между инжектором и продюсер.


Нарастить. Это первый этап восстановления ПГД. Инъекции и темпы производства растут, как паровой камеры возрастает до верхней части резервуара. В зависимости от вязкости нефти и других условиях эксплуатации, этот разгона или "замочить" этап может занять до 18 месяцев.


Плато. Эта фаза возникает тогда, когда паровой камеры достигла верхней части водохранилища и начинает распространяться с боков в образовании. Этот период характеризуется лучшим пик объемов производства (например, оптимизации производства). Пик периода ставка, как известно, до тех пор, как 60 или более месяцев, в зависимости от качества и толщины пласта.


Ветер вниз (или стянуть). Когда ПГД камеру пара зрелых и восстановление более 45 процентов, работа идет на свертывание режима. Производство снижаются из-за мелких дренажных угол камеры интерфейс. Пара-масло отношения (СНП) увеличивается за счет снижения ставки битума и увеличение потерь тепла в резервуар.


Использование ПГД процесс восстановления предоставляет ряд преимуществ по сравнению с другими технологиями. Высшее восстановление битума достигается с использованием меньшего числа скважин. Непрерывный, низкого давления теплового процесса минимизирует возможность влияния на подземные среды. Кроме того, поверхность нарушение ПГД проект влияет на небольшую часть от общей площади аренды.


Пара наводнение является методом термического восстановления, в которой паром на поверхности закачивается в пласт через специально распределение вертикальных скважин (рис. 2). Пар поступает в резервуар и нагревается сырой нефти, снижая ее вязкость. Горячая вода, которая конденсируется из пара и пара сама генерировать искусственный диск, который несется на нефть стратегически пробурено скважин (по аналогии с заводнения). Паровая наводнения иногда называют непрерывный впрыск пара или пара дисков. Высокая температура УЭЦН обычно используются в этих приложениях.


Высокая температура УЭЦН стали технологии искусственного поднятия выбора экономически эффективного производства тяжелой нефти во многих ПГД и паровой наводнения приложений. ЭСП используются в приложениях, ранее ограничен газлифта и другие формы добычи. Новое поколение ESP компонентов были изменены с труднее сцене и подшипников материалы для улучшения радиальной устойчивости, со специальным покрытием, чтобы выдерживать коррозии / износа и улучшения теплоизоляционных материалов переносить экстремальные температуры и повышения надежности.


Высокая забойных температурах (BHTs) требуют специального насоса и поднятия системы компоненты, которые могут переносить жару. Новое поколение, высокая температура УЭЦН предназначены специально для этих критических условиях. Каждый компонент этих систем (рис. 3 и 4) уплотнение, насос, потребление, двигатель, кабель питания и разъем муфты, были спроектированы и изготовлены для обеспечения максимальной надежности в условиях высоких температур.


Экстремальных температур эксплуатации. Тяжелые нефти часто делает не обеспечивают достаточного охлаждения для стандартных скважинных ESP двигателей и других компонентов системы. Без надлежащего механизма охлаждения, традиционные УЭЦН может перегреться и терпят неудачу. Высокая температура эксплуатации УЭЦН продлить жизнь работать, потому что они специально предназначены для терпеть крайнюю BHTs. Например, ESP двигатели используют специальные высокотемпературной изоляции напряжением до 550 градусов F (288 ° С).


Перепады температуры. В некоторых регионах, резкие колебания температуры от subfreezing температуры на поверхности более 425 градусов F (218 ° С) скважины представляют собой проблему для стандартной системы ESP. Новое поколение систем ESP включают специальные функции, такие как крупногабаритных резервуаров нефти, параллельные системы мочевого пузыря в печати и специализированных высокотемпературной изоляции предназначен для широкого переносят колебания температуры. Гибкий дизайн мочевого пузыря высокой температуре снизить перепад давления между стволом скважины и двигателя, что позволяет торцовых уплотнений и муфты область, чтобы работать более надежно. Другие функции, связанные с колебаниями температуры, включают: (1) замок кольца обеспечить износостойкость закаленной подшипников (2) расширен рабочие зазоры и (3) особое внимание на относительную теплового расширения спаривания материалов.


Широкий диапазон расхода. скважин производится с помощью пара наводнения могут иметь неустойчивый расход из-за несоответствия в структуре впрыском пара. Высокая температура ESP системы включают в себя специально разработанный несущей системы, что позволяет теплового расширения и износостойкости от абразивного производства. Насос может работать в широком диапазоне скоростей потока и по неустойчивым или прерывистый поток.


Коррозии и истиранию. коррозионных и абразивных элементов обычно находятся в тяжелой нефти. Специальное покрытие поможет защитить новое поколение ESP систем от этих элементов. Специализированные механических конструкций, уплотнением повышения стабильности и снижения использования эластомеров.


Газ отчуждения. Высокие объемы газа являются трудными для скважинных насосов в обращении. Если производительность насоса снижается из-за высоких объемов газа, насосных выключается. Скважинные газовые сепараторы и компрессоры были использованы с некоторым успехом. Совсем недавно, исключение потребления газа (или "снизу питатели») были использованы, чтобы блокировать вход свободный газ в насос системы. Газ excluders сами себя ориентировочную впускные каналы предназначены для направить поток жидкости в нижней части горизонтального ствола скважины, что закрытие возможно входа газа в системе.


Заключение
Новое поколение системы ESP позволили повысить надежность и значительно сократить издержки производства битума и мазута, но тепловое восстановление этих важных запасов углеводородов до сих пор считается дорогим и сложным. При сниженной глобального спроса на энергию в настоящее время питается нестабильной экономикой, многие операторы задержки, отложенные или находятся в процессе пересмотра своих нефтеносных песков проекта. Даже с более низкими ценами на нефть и более низкие прогнозы относительно роста производства, большинство прогнозистов видим значительный рост активности нефтяных песков в течение следующего десятилетия.


В эксплуатационные расходы уменьшаются, экономика стабилизируется и энергии требует неизбежно увеличится, в долгосрочной перспективе производственный потенциал нефтяных песков, несомненно, будет вернуть внимание. Тепловые методы восстановления с помощью высокой температуры УЭЦН будет продолжать играть важную роль в процессе производства.



Высокие температуры силового кабеля, изоляция из EPDM с ведущим барьер, тефлоновая лента и постельные принадлежности ленты (слева). Высокой температуры двигателя удлинитель с разъемом рейтингу до 550 градусов F (287 ° С) (справа).


Об авторе:  Марк Джеймс, менеджер насосных систем и групп, инженерных систем для Wood Group ESP, Inc Он имеет степень BSME из Канзасского университета и является зарегистрированным профессиональным инженером (штат Миссури). Он является членом SPE и было предоставлено шесть американских патентов. Род крыла является техническим руководителем проекта для Wood Group ESP, Inc в Канаде. Он имеет 27 лет опыта работы в отрасли нефтяного месторождения и была предоставлена ​​один американский патент.