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生产设备磨损大?Tore Trap药到病除

生产设备磨损大?Tore Trap药到病除

砂子的存在,往往会使生产设备产生巨大磨损,增加作业量的同时,也导致成本大幅提升。

来自 | E&P
编译 | 白小明 影子

北美页岩水力压裂作业近年来的繁荣,依赖于将大量的砂和水泵入水平井。在过去两年中,作业公司优化了压裂技术,能够压裂的分支井眼更长了,每米注入地层的砂量也翻倍了。一次典型的压裂作业需要的砂量在150~600万磅。而在返排和早期生产期间,日出砂量可能在50~1600磅,这给下游生产设备带来重大问题。

砂子加速了用于控制流体的泵、油嘴和阀门的磨损,提高了维护频率,导致提前更换设备,增加停机时间。流体的含砂量过高,砂子容易沉淀并积聚在容器和水罐中,增加额外的清理工作量。

解决这些挑战的标准方案是过滤器,但这可能会带来更多的问题。频繁更换过滤器会增加大量的人工和处理成本。国民油井华高公司(NOV)的Tore Trap旋风除砂器等系统,主要用于油气生产中的固相管理。Tore Trap无需安装过滤器或者安装高效过滤器,来满足苛刻的水质要求,同时最大限度地降低频繁更换过滤器相关的时间和成本。

该设备将高效固液旋流器与Tore固体流化器相结合,可以在不中断流量的情况下去除水中的固体。通过降低过滤器上游流体中的固体含量,Tore Trap有助于大幅降低更换过滤器的频率,并改善过滤器元件的工作条件。在同一差压下运行可以更好地保护下游设备,并简化对固体清除的管理。

Tore Trap内的陶瓷旋风分离器使砂子脱离并沉积到一个集砂位置。除砂后的流体通过旋流溢流口排出,并继续流向工艺设备的其余部分。一旦集砂位置处的堆积量很大时,Tore固体输送装置启动排出固体,而不会中断通过陶瓷旋流器的流体。Tore Trap能够处理固相体积浓度高达1%的入口流体。流化器可在10分钟或更短的时间内排出堆积的固体,仅需少量的人工操作。

相同的Tore流化技术可以用于工作中的容器除砂。NOV已经成功应用这种方法从生产分离器、原油处理器、自由水气液分离器和罐的底部去除固体。该技术可以在不干扰分离过程的情况下使固体流化。与Tore Trap相似,这种方法还可以将固体从关键生产设备中移除而不用停机,可以避免将固体带入下游设备。

以下案例研究展示了该技术如何成功用于固体管理,减少过滤器更换频率和清除容器固相,在某些情况下无需进行过滤。

生产水处理

总部位于艾伯塔省的Enerplus作业公司遭遇了高含砂的挑战,在其中一个井场每45分钟需要更换一次过滤器。这种低效操作增加了维护时间,既浪费时间又增加成本。Enerplus与来自NOV的控砂管理专家团队合作,对Water-Wolf动态采油系统(Water-Wolf Dynamic Oil Recovery)和Tore Trap除砂撬进行了为期4个月的试验。在这次试验中,Enerplus公司发现,除砂撬采用的技术是对其生产流程的最好补充。这些设备大大降低了含砂量,使过滤器的更换率从每45分钟降低到一天一次。Enerplus还不断发现了使用该技术后取得的积极成果。该公司将该设备作为其最新注水项目的关键组成部分,原因是其占地面积小、服务和技术专业,这是理想的生产解决方案。

生产设备磨损大?Tore Trap药到病除

上面左图为Tore Trap的进水口样品,右图为除砂后的出水口样品。

海水处理工厂

在俄克拉荷马州的一个集中处理工厂,固体经常会积聚在卸载罐、沉降分离罐和清水罐中,随后需要计划外停工来挖出固体。为了缓解这些问题,该厂需要更有效的分离系统。该厂安装了一个Tore Trap,使流体通过固液旋风分离器。该系统有助于减少进入工厂流体中的固体,流出Tore Trap的流体几乎不含固体,进口的大量固体明显被限制在了系统中。

激光粒度分析也表明了系统的使用效果。进口样品固体颗粒范围在1~350μ,平均为12.3μ,出口样品表明大部分大于10μ的颗粒和大部分介于4~10μ的颗粒被除去了,出口样品的平均粒度目前为1.5μ。该设备有效地去除了进入工厂的流体中的固体,有助于工厂的整体可操作性,最大限度地减少细粒固体携带,下游罐体积聚,以及泵和井维护问题。

水罐清理

2016年,一家Permian盆地的作业公司在其一家工厂发现水罐中聚集了大量固体。为了帮助清罐,作业公司租用了一套Tore Trap,并将其连接到一个高含固体的罐底喷嘴上,然后泵送高含固体的液体通过旋风分离器。操作人员通过罐的一个采样口,使用软管将设备中排出的水泵入罐内,利用水流来冲洗罐底。本次清罐作业为作业公司节省了数千美元,无需人员进入罐里,无需动用环保清洁公司的真空吸污车来清理罐底。

作业中的分离器除砂

一家作业公司持续遇到分离器中固体分离和累积的问题。砂子降低了容器的流体容量,缩短了流体的滞留时间,导致油、气、水分离效果不好。砂子堆满了容器的液位测量仪器,并流向下游设备。分离器上的倾泄阀腐蚀严重,需要定期更换。NOV安装了ToreOVD系统来清除在作业中聚集的砂子,不影响分离过程。该系统能够实现每日除砂,使分离器能够按照设计有效地分离油、气、水。该设备还消除了液位仪表和控制阀的侵蚀问题。

结论

随着水力压裂作业量和砂量的增加,作业公司需要更有效的除砂解决方案来解决出砂挑战。上游流体的除砂可防止砂子造成下游设备的侵蚀,避免砂子积聚在分离器、加热器处理器和储罐中。Tore Trap可以在作业中分离并移除捕获的砂子。通过除去油气生产中的砂子,该系统将最大限度地降低维护、人力和运营的整体成本。

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