유․가스정 최적 운영을 위한 ESP의 장기 성능 진단 및 고장 예측 실험 연구 (Experimental Study on the Diagnosis and Failure Prediction for Long-term Performance of ESP to Optimize Operation in Oil and Gas Wells)

서지정보

· 발행기관 : 한국가스학회
· 수록지 정보 : 한국가스학회지 / 27권 / 2호 / 71 ~ 78페이지
· 저자명 : 이승재, 최준호, 이정환

초록

일반적으로 평균 수명이 1.0~1.5년인 전기식 액중형 펌프(electrical submersible pump, ESP)는 유·가스 및저류층 특성, 운영 조건에 따라 성능 저하 및 수명 감소가 발생하며, 이에 따른 ESP의 고장은 회수 및 설치에따른 높은 유정 개·보수(workover) 비용과 생산 중단에 따른 추가 비용이 발생한다. 이에 본 연구에서는 유·가스정에서 ESP 장기 운영에 따른 수명을 예측하고자 환형 유동 시스템(flow loop system)을 설계 및 구축하고, ESP 설치 초기 시점부터 고장 시점까지의 ESP 수명에 대한 전 주기 데이터를 취득 및 분석하였다. 구축한시스템에서 산출되는 데이터 중 ESP의 유체유량, 흡입구 및 토출구의 온도, 압력 그리고 외측부에 설치된진동 측정기의 데이터 분석을 통하여 ESP 장기 운영에 따른 성능 상태를 정상(normal), 권고 (advise ), 권고(advise ), 유지관리(maintenance), 고장(failed)의 총 5단계로 분류하였다. 실험 결과를 통해 ESP 장기 운영시 단계별 데이터의 경향 차이를 확인하였으며, 이를 통해 운영 기간에 따른 ESP의 상태를 진단하고 펌프의고장을 예측하였다. 본 연구를 통해 도출된 결과는 유·가스정에서 운영되는 ESP의 상태 모니터링(monitoring) 을 위한 고장 예측 프로그램 및 데이터 분석 알고리즘 개발에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

영어초록

In general, electric submersible pumps (ESPs), which have an average life of 1.0 to 1.5 years, experience a decrease in performance and a reduction in life of the pump depending on oil and gas reservoir characteristics and operating conditions in wells. As the result, the failure of ESP causes high well workover costs due to retrieval and installation, and additional costs due to shut down. In this study, a flow loop system was designed and established to predict the life of ESP in long­term operation of oil and gas wells, and the life cycle data of ESP from the time of installation to the time of failure was acquired and analyzed. Among the data acquired from the system, flow rate, inlet and outlet temperature and pressure, and the data of the vibrator installed on the outside of ESP were analyzed, and then the performance status according to long-term operation was classified into five stages: normal, advice I, advice II, maintenance, and failed. Through the experiments, it was found that there was a difference in the data trend by stage during the long­term operation of the ESP, and then the condition of the ESP was diagnosed and the failure of the pump was predicted according to the operating time. The results derived from this study can be used to develop a failure prediction program and data analysis algorithm for monitoring the condition of ESPs operated in oil and gas wells.

참고자료

· 없음