海上采油技術(shù)的優(yōu)化研究

茍建元

【摘 要】由于海洋采油技術(shù)應用的設(shè)備多，而且采油的生產(chǎn)成本較高，為了充分的利用海上平臺，最大效率的進行海上油氣資源的開采，海上采油優(yōu)化技術(shù)是一種有效的途徑。文章通過調(diào)研研究結(jié)合海上采油系統(tǒng)的實際，開展了海上采油技術(shù)電潛泵采油系統(tǒng)和整個系統(tǒng)的優(yōu)化研究。通過研究對于提高海洋采油的效率具有重要的意義。

【關(guān)鍵詞】海上采油；優(yōu)化；電潛泵；整體；效率

海上采油技術(shù)指的是利用海洋平臺將海洋地層中的油氣資源開采出來，再經(jīng)過一定的分離和存儲，然后通過海底管道或者船舶，將采出的油氣資源輸送到陸地上的技術(shù)。由于海上特殊的環(huán)境，對于海上石油的開采提出了更高的要求。海洋采油平臺一般都會設(shè)置中心平臺，在中心平臺的周圍再設(shè)置其他的生產(chǎn)平臺。由于海洋平臺的成本高而且空間有限，因此海洋石油開采的井一般都是叢式井。海洋采油平臺通常采用油氣集中運輸?shù)姆椒?，首先是生產(chǎn)井生產(chǎn)出來的油氣水混合物，通過井口泵對混合物加壓，從而驅(qū)動油氣水的混合物輸送到海底管道的運輸系統(tǒng)中。海底管道可以持續(xù)的進行油氣資源的輸送，而且不會受到天氣等因素的影響，運行的成本也不高，因此應用海底管道輸送的方式越來越廣泛?，F(xiàn)階段在海上采油生產(chǎn)方案的設(shè)計過程中，一般采用的是經(jīng)驗的方法，沒有將海上采油生產(chǎn)平臺作為一個整體系統(tǒng)來研究，將海上采油生產(chǎn)平臺作為一個整體的系統(tǒng)來研究，對系統(tǒng)的各個參數(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，從而不斷的提高海上采油的產(chǎn)量，提升海上采油平臺采油的效率，并且降低采油的生產(chǎn)成本。

1.海上電潛泵采油裝置優(yōu)化研究

為了能夠有效的提高海上電潛泵采油系統(tǒng)的效率，需要對海上電潛泵采油系統(tǒng)的各個工作過程進行分析，充分的分析電潛泵采油系統(tǒng)中，井筒中的多相流流動方式。由于海上采油系統(tǒng)中井筒中的流動通常為多相流動，在井下通過電潛泵泵出的地層中油氣資源，在井筒中不斷的上升，最終到達海上平臺生產(chǎn)井的井口，經(jīng)過井口節(jié)流噴嘴后，地層中的油氣資源就進入到了統(tǒng)一的輸送管線中。井下電潛泵在工作的過程中，當?shù)貙右后w的壓力，比氣體的飽和壓力低時，地層流體中就會有氣體的析出，從地層流體中析出的氣體會影響到電潛泵的工作效率和工作壽命。這就需要對電潛泵采油系統(tǒng)井筒中的多相流體進行分析，利用分析結(jié)果，來確定電潛泵的工作參數(shù)，從而盡量的減少電潛泵吸入液體的氣體含量，最大限度的改善電潛泵的工作環(huán)境，延長電潛泵的工作壽命和效率。在海洋平臺的井口應的節(jié)流噴嘴，噴嘴的大小是采油系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵，節(jié)流噴嘴的大小直接會影響到油氣資源的產(chǎn)量，同時還會影響到井筒中的油氣的流動狀態(tài)以及設(shè)備的運行狀況，因此需要進行節(jié)流噴嘴的設(shè)計計算，改善噴嘴的工作性能。在節(jié)流噴嘴流出之前流體的壓力，一般是可以通過設(shè)備來得到的，但是由于流體狀態(tài)的不同，會影響到壓力的準確性。

在海上采油電潛泵系統(tǒng)工作的過程中，由于電潛泵的作用會對地層流向井底的液體狀態(tài)進行改變，在電潛泵加壓和加熱的作用下，井筒中的流體經(jīng)過電潛泵之后就會發(fā)生相應的改變。因此在生產(chǎn)井的整個井筒中，溫度和壓力的變化不是連續(xù)的，而是在電潛泵的位置存在一個突變，但是在電潛泵的上部和下部都是連續(xù)存在的，從電潛泵的上部到井口，以及電潛泵的下部到地層中，流體的壓力和溫度的變化是連續(xù)，只是在電潛泵的位置存在一定的跳躍。地層的流體經(jīng)過電潛泵后向上流動的過程中，流動的狀態(tài)為垂直或者傾斜的兩相管流，在電潛泵以下，地層中的流體流向電潛泵的過程中為多相管流，由于流動狀態(tài)的不同，導致了流體在流動的過程中需要采用不同的模型來求解，通過計算的結(jié)果可以更好的為電潛泵的設(shè)計提供技術(shù)參數(shù)。在海上電潛泵采油過程中，生產(chǎn)井的井口通常都在海洋生產(chǎn)平臺上。所以在進行井筒中流動狀態(tài)的計算時，由于海水的影響，需要將井筒分為兩個部分來計算，一個部分就是海水覆蓋的井筒，另外一個就是海底以下的井筒。流體在井筒中的流動規(guī)律是非常復雜的，整體計算出整個井筒中的流動狀態(tài)是非常困難的，通過分段的方法可以方便有效的進行井筒中流體流動狀態(tài)的計算。

2.海上采油系統(tǒng)優(yōu)化分析研究

通過將海上采油系統(tǒng)進行分區(qū)塊研究的方法，可以將復雜的系統(tǒng)問題簡單化和局部化，在區(qū)塊開展采油系統(tǒng)的優(yōu)化研究，從而使局部采油系統(tǒng)的采油效率和產(chǎn)量最大化，最大限度的發(fā)揮井下電潛泵系統(tǒng)工作效率。由于海上平臺生產(chǎn)系統(tǒng)是一個綜合的整體，井與井之間會存在一定的影響，特別是距離相近的井。所以每一口達到生產(chǎn)效率最大化的狀態(tài)，并不能保證整個采油生產(chǎn)平臺的效率最大化，其中一口井的效率最優(yōu)，并不是海上采油系統(tǒng)優(yōu)化的目的，只有整個海上石油生產(chǎn)系統(tǒng)的效率得到了最優(yōu)化，才能夠使海上生產(chǎn)平臺的效率最大化。如果為了某一口井的生產(chǎn)效率最優(yōu)化，卻極大的影響到了其他井的生產(chǎn)效果，這樣顯然是不妥的。為了能夠保證整個海上采油系統(tǒng)在效率、能耗等方面的最大優(yōu)化，需要對影響這幾個方面的參數(shù)進行詳細的分析，同時達到效率、能耗、產(chǎn)量三個方面的最優(yōu)化是非常困難的，因此實際的優(yōu)化工作中，只能夠有側(cè)重性。通過對每個影響因素的權(quán)重分析，將整個海上平臺生產(chǎn)系統(tǒng)在效率、能耗和產(chǎn)量三個方面達到平衡。海上采油系統(tǒng)采油井都會安裝節(jié)流噴嘴，流體經(jīng)過節(jié)流噴嘴之后，就會通過多路閥然后集中到統(tǒng)一的集輸管線中。在多路閥后可以測量系統(tǒng)中的回壓，同時可以測量測量整個平臺的生產(chǎn)總量。在海上采油系統(tǒng)優(yōu)化的過程中，要建立日產(chǎn)油最高、噸成本最低、和能耗最低的多目標函數(shù)，從而保證海上整個生產(chǎn)平臺的工作效率最優(yōu)。

3.結(jié)束語

海洋油氣資源是非常重要的資源，如何高效安全的將海洋油氣資源開采出來，是需要重點的研究解決的問題。為了能夠有效的提高海上電潛泵采油系統(tǒng)的效率，需要對海上電潛泵采油系統(tǒng)的各個工作過程進行分析，充分的分析電潛泵采油系統(tǒng)中，井筒中的多相流流動方式。節(jié)流噴嘴的大小是采油系統(tǒng)優(yōu)化的關(guān)鍵，節(jié)流噴嘴的大小直接會影響到油氣資源的產(chǎn)量，同時還會影響到井筒中的油氣的流動狀態(tài)以及設(shè)備的運行狀況。通過對每個影響到整個海洋開采系統(tǒng)因素的權(quán)重分析，實現(xiàn)整個海上平臺生產(chǎn)系統(tǒng)在效率、能耗和產(chǎn)量三個方面的平衡。 [科]

【參考文獻】

[1]姚亦華.海上油田潛油電泵生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計與工況診斷[D].四川：西南石油學院，2002.

[2]戴煥棟，張鈞.海上采油工程手冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2001：694-715.