International Science and Technology Journal

Home < Articles < Article Details

Improve Poor ESP System Operated By Surface Choke With The Application Of Variable Speed Drive (VSD), Well (C-88-65) Sarir Field

Researcher(s):
  • Ibrahim Salim Mohamd Hrari
Institution:1 Zawia Higher Institute For Oil and Gas Science and Technology
Sabratha University – Faculty of Engineering,
Field:Chemical Engineering, Chemical Sciences, and Petroleum and Gas Engineering
Published in:Special volume - September 2022: LICASE-2022
الملخص
تعتبر المضخات الغاطسة الكهربائية غير قابلة للتعديل من حيث معدل الجريان الذي تم تصميمها لإنتاجه، وهي بذلك تختلف عن باقي انواع الرفع الصناعي مثل الرفع بالغاز او مضخة راس الحصان والتي فيها يمكن تعديل معدل التدفق حسب المعدل المطلوب حتى بعد اجراء التصميم وانزاله داخل البئر. للمضخات الغاطسة الكهربائية مدى انتاج لا يمكن الخروج منه لتفادي بعض الامور التشغيلية التي قد تؤدي الى تلف المضخة. عادة تدعو الحاجة الى تعديل انتاج المضخات وهي داخل البئر نتيجة لأخطاء التصميم الناتجة عن عدم دقة البيانات الداخلة في التصميم خصوصا بيانات انتاجية الابار او نتيجة لإختيار مضخة أكبر من حاجة البئر لعدم توفر المضخة المطلوبة في مخازن الحقل. وفي هكذا حالات يتم التحكم في انتاجها بواسطة الخوانق السطحية, لكن هكذا حل رغم بساطته وكثرة تطبيقه فهو يجعل المضخة ومعدات الابار تعمل تحت ضغط بالإضافة الى فقدان للطاقة عبر الخوانق ويعد كل ذلك خسائر. كحل بديل اكثر ملائمة يتم تطبيق جهاز لتعديل التردد (Variable speed drive VSD) الذي يضمن انتاج المعدل المطلوب دون الحاجة لإستعمال الخوانق وفي هكذا حالات يستعمل بدل عن (Switch board). تبين هذه الورقة مدى استنزاف الطاقة الناتج عن استخدام الخوانق للتحكم في معدل انتاج مضخة تم تصميمها اكبر من حاجة البئر لعدم توفر الخيار الامثل, واتضح انه هناك 1159 قدم يقع استنزافها عند رأس البئر لجعل المضخة تنتج 2000 برميل سطحي/يوم وبضغط رأس بئر يساوي 250 رطل/بوصة مربعة. الورقة تبين ايضا انه بواسطة استخدام (VSD) يمكن تعديل معدل انتاج نفس المضخة ليكون 2000 برميل سطحي/يوم وبنفس ضغط رأس البئر دون الحاجة لإستخدام الخانق السطحي بتقليل التردد من 50 هرتز الى 42.38 هرتز.
Abstract
Unlike other artificial lift systems, Electric Submersible Pumps, (ESPs) are inflexible as a specific pump has a unique restricted Recommended Operating Range, (ROR). Most deviations from (ROR) is due to availability considerations and/or design inaccuracies. When such situation is faced, there are three possible solutions (a): Pump redesign or (b): Operating the unit at a different frequency using a Variable Speed Drive (VSD), however in case of oversized pumps, using a well head choke is a simple common used solution on site. The surface choke forces the unit to operate at its ROR by restricting the flow rate. However, such solution causes high hydraulic loss across chokes leading to remarkable waste of energy which inters affects the economy of the production system. The paper manifests the influence of controlling the flow rate of an over sized pump (40 stages extra) using surface choke on the power loss by calculating the excessive head generated the pump which was 1159 ft and the consequent upstream pressure was 695 psi and the pressure wasted across the choke was 445 psi to make the pump produce 2000 STB/d with a well head pressure of 250 Psi. Furthermore, it introduces an alternative better solution lies in using VSD and obtaining 42.38 Hz as the required frequency at which the pump should be operated to meet the desired conditions (flow rate (q) & well head pressure Pwh).