Elevação artificialÉ um processo no qual, quando a energia natural da formação é insuficiente para sustentar a produção por fluxo natural, ou embora o fluxo natural seja possível, mas a taxa de produção seja insuficiente, equipamentos mecânicos são instalados no poço para trabalhar o fluido, permitindo que ele flua para a superfície.
Atualmente, os métodos de elevação mais utilizados no desenvolvimento de campos de petróleo e gás incluem:sbomba de haste uckerProdução de petróleo e produção de petróleo com bomba sem haste.Bombas de haste de sucçãosão ainda subdivididas em unidades de bombeamento por viga e bombas de parafuso, enquanto a produção de óleo por bomba sem haste inclui o bombeamento por bomba submersível elétrica, a produção de óleo por bomba de pistão hidráulica e a produção de óleo por bomba de jato hidráulica.
A seguir, serão comparadas as vantagens, desvantagens, condições de aplicação e aplicações atuais de unidades de bombeamento, bombas de parafuso e bombas submersíveis elétricas.
I. Comparação dos princípios de funcionamento:
1. Unidade de Bombeamento:Bomba de haste de sucçãoA produção de petróleo é um método de bombeio que transfere a energia da superfície para o fluido no fundo do poço através da haste de sucção e da bomba.
A unidade de bombeamento é o tipo mais comum debomba de haste de sucçãoProdução de petróleo. O movimento alternativo do ponto de suspensão é transmitido à bomba de pistão submersa através da haste de sucção.
Princípio de funcionamento: 1. Bomba de parafuso: A unidade de potência transmite movimento rotacional de alta velocidade ao virabrequim através de uma correia e caixa de engrenagens, fazendo com que o virabrequim gire em baixa velocidade. O virabrequim, através de uma biela e uma travessa, aciona a viga oscilante, que se move para cima e para baixo. O cabo de suspensão preso à cabeça da bomba aciona então a coluna de hastes de sucção em um movimento alternativo.
2. Bomba de parafuso: Uma bomba de parafuso acionada na superfície é um método de produção de petróleo onde o movimento rotacional da cabeça de acionamento do poço é transmitido para a bomba de parafuso submersa através da haste de sucção.
Princípio de funcionamento: Ao longo de todo o comprimento da bomba de parafuso, formam-se múltiplas câmaras seladas entre a superfície externa do rotor e a superfície interna da bucha de borracha do estator. À medida que o rotor gira, câmaras seladas se formam continuamente entre o rotor e a superfície interna da bucha de borracha do estator na extremidade de sucção, movendo-se em direção à extremidade de descarga e finalmente desaparecendo ali. O óleo é aspirado pela diferença de pressão na extremidade de sucção e impulsionado da extremidade de sucção para a extremidade de descarga, com a pressão aumentando continuamente e a vazão sendo muito uniforme.
O processo de funcionamento de uma bomba de parafuso é essencialmente um processo contínuo de formação, movimento e desaparecimento de câmaras seladas.
3. Bomba Submersível Elétrica (ESP): A fonte de alimentação de superfície da ESP transmite energia elétrica para o motor submersível no fundo do poço através de um transformador, painel de controle e cabo submersível. Este motor aciona uma bomba centrífuga de múltiplos estágios, convertendo energia elétrica em energia mecânica para elevar o fluido do poço até a superfície.
A unidade de produção de petróleo ESP consiste principalmente em três partes: a unidade de fundo de poço (composta pelo motor submersível, protetor, separador e bomba centrífuga multiestágios); o sistema de transmissão de energia; e o sistema de controle de superfície (composto pelo painel de controle, transformador e caixa de junção).
Princípio de funcionamento: Quando o motor aciona o impulsor no eixo da bomba, fazendo-o girar em alta velocidade, cada partícula de fluido dentro do impulsor é submetida à força centrífuga, sendo lançada do centro do impulsor ao longo dos canais de fluxo entre as pás até a periferia do impulsor. A pressão e a velocidade do fluido aumentam simultaneamente. Ele é então guiado para o próximo estágio do impulsor através dos canais de guia. Esse processo continua, aumentando gradualmente a energia do fluido através de todos os impulsores, até atingir uma determinada altura manométrica e elevar o fluido até a superfície.
A principal diferença entrebomba de haste de sucçãoA produção de petróleo e a produção de petróleo com bomba sem haste dependem do método de transmissão de energia.Bomba de haste de sucçãoA extração de petróleo utiliza uma haste de sucção inserida no poço a partir do solo para transmitir energia à bomba submersa, que então bombeia o petróleo bruto para a superfície. A extração de petróleo sem haste, por outro lado, utiliza cabos ou fluido de alta pressão para transmitir energia do solo para o poço, acionando a unidade submersa para bombear o petróleo bruto para a superfície.
II. Comparação das principais vantagens e desvantagens:
1. Unidade de Bombeamento:
Principais vantagens:
(1) Equipamento simples, menos etapas de instalação e desmontagem em comparação com bombas de parafuso e bombas submersíveis elétricas;
(2) Estrutura robusta;
(3) Desempenho confiável e longa vida útil;
(4) Experiência de gestão relativamente bem estabelecida.
Principais desvantagens:
(1) Equipamentos volumosos, inconvenientes para desmontagem, montagem e realocação na produção de campos petrolíferos;
(2) Adequado apenas para poços rasos e de profundidade média;
(3) Grande área de ocupação, difícil para poços desviados e poços de petróleo offshore;
(4) Baixa adaptabilidade à areia, cera, sal, água e óleo pesado.
2. Bomba de parafuso:
Principais vantagens:
(1) Menor investimento inicial. Comparadas com bombas submersíveis elétricas e unidades de bombeamento de viga, as bombas de parafuso têm uma estrutura mais simples e o menor investimento inicial;
(2) Alta eficiência da bomba, grande deslocamento, economia de energia e baixos custos de manutenção. As bombas de parafuso operam sob carga estável com perda mecânica mínima, atingindo uma eficiência da bomba de até 90% e uma eficiência do sistema superior a 50%. O equipamento tem uma estrutura simples, tamanho pequeno e é fácil de manter;
(3) Adequado para extração de petróleo pesado. Geralmente, as bombas de parafuso são adequadas para extração de petróleo bruto com viscosidade inferior a 8000 mPa·s, portanto, podem ser usadas na maioria dos poços de petróleo pesado;
(4) Adaptável a poços com alto teor de areia. Teoricamente, as bombas de parafuso podem transportar lama com um teor de areia de até 80% e também podem produzir normalmente mesmo quando o teor de areia no petróleo bruto atinge 40%;
(5) Adaptável a poços com alto teor de gás. As bombas de parafuso não sofrem bloqueio de gás, portanto são mais adequadas para o transporte misto de petróleo e gás;
(6) Tamanho reduzido e fácil instalação. Adequado para poços agrupados e poços horizontais em campos petrolíferos offshore;
(7) Permite uma elevada contrapressão na cabeça do poço, que pode ser controlada dentro de 1,5 MPa ou superior, o que é benéfico para a recolha e transporte em poços remotos;
(8) Quando o motor para, a areia se deposita na parte superior da bomba, tornando mais provável que ela retome a operação.
Principais desvantagens:
(1) O estator é feito de borracha e é facilmente danificado, portanto a bomba precisa ser inspecionada frequentemente;
(2) A bomba requer lubrificação fluida;
(3) A borracha do estator não é resistente a altas temperaturas e não é adequada para uso em poços de injeção de vapor;
(4) A operação inadequada pode causar danos à bomba;
(5) A altura manométrica total é pequena, o torque é grande, a taxa de quebra da haste é alta e a carga de trabalho no fundo do poço é grande;
(6) O desgaste e a colisão entre a haste de bombeio e a tubulação podem facilmente causar danos à haste de bombeio e aos componentes relacionados.
3. Bomba submersível elétrica
Principais vantagens:
(1) Grande deslocamento;
(2) Operação simples e gestão conveniente;
(3) Pode ser bem aplicado a poços desviados e poços horizontais, bem como à produção de petróleo offshore;
(4) Tem um certo efeito na prevenção da deposição de cera.
Principais desvantagens:
(1) A profundidade de bombeamento é limitada pela potência do motor, diâmetro do revestimento e temperatura do poço;
(2) É relativamente caro, com elevado investimento inicial;
(3) Os custos operacionais são elevados e o tempo de inatividade é muito longo;
(4) Motores e cabos são propensos a falhas;
(5) Os requisitos de manutenção diária são elevados.
III. Comparação das Condições Aplicáveis e do Estado Atual da Aplicação:
1. Aplicação de Unidade de Bombeamento: A extração de petróleo por unidade de bombeamento é atualmente o método de extração de petróleo mais utilizado no meu país, com aproximadamente 60% ou mais dos poços de petróleo utilizando esse método de elevação.
Com o aumento contínuo da profundidade de bombeamento e do volume de descarga, situações como óleo pesado, alta viscosidade, alto teor de areia, inundação por água e forte corrosão ocorrem frequentemente. Portanto, a tecnologia de extração de petróleo exige unidades de bombeamento com cursos longos, baixas taxas de curso e grandes profundidades de bombeamento. Muitos tipos diferentes de unidades de bombeamento sem viga foram desenvolvidos tanto no mercado interno quanto internacional. As unidades de bombeamento sem viga atualmente em uso na China incluem principalmente unidades de bombeamento de corrente, unidades de bombeamento de curso estendido e unidades de bombeamento de banda larga. 2. Aplicações de Bombas de Parafuso:
Âmbito de aplicação:
(1) Suba até 1800m;
(2) Descarga até 240m³/d, profundidade de bombeamento 800m;
(3) Propriedades do petróleo: petróleo pesado, arenoso, alto teor de água, poços de inundação de polímero, etc.;
(4) Temperatura do poço até 120℃;
(5) Poços verticais ou poços inclinados com uma inclinação não superior a 30 graus.
As bombas de parafuso têm amplas perspectivas de aplicação e podem operar normalmente na maioria dos campos de petróleo pesado e poços com condições de trabalho complexas em todo o mundo. Como dispositivo mecânico de extração de petróleo, as bombas de parafuso possuem vantagens que outros equipamentos de bombeamento não conseguem substituir. Progressos significativos foram feitos na fabricação e aplicação na China, e as bombas de fundo de poço basicamente formaram uma série.
Atualmente, os campos petrolíferos de Jilin, Liaohe, Jidong e do Norte da China utilizam bombas de parafuso para extração a frio em poços de petróleo pesado. Após vários anos de prática em campo, foram obtidos bons resultados, tornando as bombas de parafuso o principal método de elevação para extração em poços de petróleo pesado. 3. Aplicação de Bombas Submersíveis Elétricas (ESPs): Devido ao seu grande deslocamento, equipamentos de superfície simples e método de transferência de energia simplificado, as ESPs são comumente utilizadas em poços de petróleo de alta produção e durante períodos de teor de água médio a alto como um método de elevação artificial para aumentar a produção de fluidos e manter a produção de petróleo bruto.
Nos últimos anos, os principais campos petrolíferos e blocos de falhas geológicas entraram em fases de alto teor de água, levando a um aumento contínuo no número de poços com bombas submersíveis elétricas (ESP).
Determinar corretamente a profundidade da bomba e selecionar a bomba submersível elétrica (BSE) adequada com base na produtividade do poço para alcançar a eficiência ideal, bem como compreender de forma abrangente as condições de operação da unidade de fundo de poço durante a produção do poço com BSE e analisar as causas de mau funcionamento, são cruciais para desbloquear o potencial do poço, garantir a operação eficaz do equipamento e prolongar os ciclos de manutenção da bomba. Essas são questões importantes para aprimorar a tecnologia de gerenciamento de produção de poços com BSE na produção de petróleo.
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