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一款能优化电潜泵作业的仪表

一款能优化电潜泵作业的仪表

ESP仪表有助于避免监控系统故障
编译:大安 TOM

如今大宗商品的价格波动频繁,油气公司亟需优化油田作业,发挥出开采设备的最大价值。例如,只有稳定、实时地获取井下泵与井况数据,才能使电潜泵(ESP)系统处于最佳正常运行状态,从而获得更多产量。通过将先进的井下传感器与实时诊断相结合,油气行业正在向数字化转型,作业者期望能够以更低的举升成本提高产量。

回望过去,数据传输无法保持稳定,通常是受到井下ESP系统电气干扰或故障的影响。15%的生产井由于接地故障而无法通过ESP电缆,将井下仪表测出的泵数据传输至井口,从而导致数据的通信中断。虽然ESP可能还在运行,但数据传输的中断意味着,无法对压力、液位、温度进行深入了解。

在没有井下数据的情况下,作业者将面临两种方式:1)进行全面修井以回收与更换ESP,或者2)继续运行该系统,但可能会降低泵速,以防止电机过热与停机。与安装了井下仪表的泵相比,由于接地故障导致的数据丢失,可能会造成高达25%的产量下降。

接地故障导致的数据丢失,是Baker Hughes开发Zenith避免接地故障(GFI)ESP仪表的动机。该仪表采用独特的电源与通信系统来保护高价值数据,即使在ESP系统发生电气故障时亦是如此。

协同开发

Baker Hughes与一家中东作业者合作开发出Zenith GFI ESP仪表。该公司安装了大量ESP系统,拥有丰富的接地故障经验,因此需要一款仪表,来改善现场所有ESP对井下数据的获取,以帮助提高产量。

在现场测试中,新仪表成功地在多个模拟故障中恢复了数据。安装一年后,系统进行了进一步的测试,成功地记录了所有数据,并可向作业者实时提供井下信息。

一款能优化电潜泵作业的仪表

GFI软件重点关注三相电力系统的不平衡,故障电阻为32欧姆,故障发生在电机引线的连接处,故障严重程度为88.82%。(来源:BHGE)

自早期原型测试以来,大约50台Zenith GFI ESP仪表已安装在泰国、中东、非洲和拉丁美洲的各种变速驱动系统、交换机驱动器与泵上。除了标准参数外,GFI系统还可以在油井与泵的全寿命周期内,连续监测ESP电力系统与电缆。作业者正在研究这项技术,用以帮助实现ESP故障的实时电气诊断与预测,并利用这些新信息,确定出故障的根本原因,从而延长ESP的运行寿命。

此外,GFI系统还可精确定位油井中电缆故障的位置以及严重程度,从而对有问题的泵送系统做出明智的决策。当ESP发生故障时,由于高速数据仍然可用,停泵期间,作业者可获取储层的压力恢复数据,否则,若采用传统测量技术,这些数据就会丢失。

吸取经验教训

自首次试验与安装以来,Zenith产品开发团队的仪表专家,利用测试结果和早期现场经验来增强该系统,以扩大其适用范围。最近的开发工作旨在将GFI仪表定位为新一代传感器的基础。

自首次推出以来,GFI系统进行了大量改进,包括仪表组件的可靠性与安全性升级。目前,该系统仅拥有单面外壳,将多个表面固定装置组合成一个单元,使原来系统中40多个表面连接减少到只有7个,显著简化了安装。

该系统的初始软件也已升级为一个更稳定、可扩展的程序,且专为行业标准平台编写。新软件经过BHGE网络安全专家的审核,改进了用户界面,可提供更多诊断数据。因此,用户能够更快地获取井与泵的关键信息。

Zenith GFI ESP仪表提供的作业数据,可以集成到BHGE的Sabio ProductionLink人工举升监测解决方案中,从而改善工程师与作业者之间的沟通和协作。利用先进的数字解决方案可确定出合适的作业方案,以增加产量,并提高该系统的可靠性。

GFI仪表仍是唯一不受接地故障影响的仪表,并且与市场上所有制造商的ESP兼容。

确保ESP可靠性

GFI仪表通过多种方式来提高可靠性、延长正常运行时间,为现场ESP监测贡献了价值。哪怕发生电气故障,该仪表仍可以传输实时测量数据,使作业者能够继续优化生产,不会因为井下信息不足而降低泵速。
作业者还可使用该仪表来监测接地故障,并利用这些信息来决定采取哪些纠正措施。例如,这些数据可以帮助作业者降低ESP功率,以消除电缆与电机上的部分应力,从而为修井作业与修井设备的部署,争取到更富裕的时间。

最先安装的Zenith GFI ESP仪表仍在运行。它是在2013年为同家中东作业者安装的,该作业者在该原型开发期间贡献了力量。越来越多的作业者利用Zenith GFI仪表优化了ESP作业,收益颇丰。举个例子,该系统在一口生产井中展现了它的价值,该井正在遭受泵内积垢与结蜡问题的困扰。在电缆发生故障后的四个月内,该团队仍然能够获取GFI仪表的实时数据,用以监控与管理酸化作业。若是安装不配备GFI的传感器,作业者只能起出完井工具或继续盲目作业。

与此同时,新仪表安装的步伐继续加快,预计到2019年年中,安装数量将翻一番。这种增长既证明了业内对优化生产的数字解决方案的持续需求,也证明了服务公司与作业者能够携手提高资产的价值。

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