曹妃甸X油田伴生氣氣舉工藝設(shè)計(jì)

鄭 旭，雷 源

(1.中海石油(中國(guó))有限公司曹妃甸作業(yè)公司，天津 300460) (2.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300460)

曹妃甸X油田主力生產(chǎn)層為明化鎮(zhèn)組下段和館陶組，以水平井為主，電泵采油，由單點(diǎn)供電滑環(huán)供電。隨著開采的深入，儲(chǔ)層壓力逐漸降低，油田注水量增大，注水泵所需電力負(fù)荷加大；同時(shí)含水率上升，單井為了獲得經(jīng)濟(jì)效益，電泵需要增加泵掛深度并加大排量才能獲得足夠的產(chǎn)油量。電泵功率日益增加，導(dǎo)致曹妃甸X油田耗電量日益增大并達(dá)到單點(diǎn)電滑環(huán)警戒上限。為了提高油藏最終采收率和達(dá)到油田總產(chǎn)油量的要求，新鉆調(diào)整井投產(chǎn)就需要關(guān)停部分老井以保證新井用電，但關(guān)停老井還是不可避免地造成產(chǎn)量損失。雖然可以通過優(yōu)化電泵生產(chǎn)參數(shù)[1-4]、注水泵工作參數(shù)[5-6]等方式來節(jié)約用電，但其節(jié)省的電量有限，尚無法滿足新井投產(chǎn)的用電需求。為此本文考慮曹妃甸X油田日產(chǎn)伴生氣25×104m3/d且具備天然氣壓縮機(jī)(外輸天然氣使用)等條件，擬將部分電泵采油井改為氣舉生產(chǎn)井，以節(jié)省部分電量，減少油井關(guān)停造成的產(chǎn)量損失。

1 氣源評(píng)價(jià)

曹妃甸X油田2015年以來綜合開采曲線如圖1所示。該油田隨著新調(diào)整井投產(chǎn)，產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量逐漸增加；但進(jìn)入2016年10月以來受電量限制，開始關(guān)停含水率高的老井，日總產(chǎn)液量下降了約5 000m3/d，油田總含水率下降，日產(chǎn)油量基本不變。

圖1 曹妃甸X油田綜合開采曲線

曹妃甸X油田日產(chǎn)氣約25×104m3/d，井口回壓1.9MPa，由天然氣壓縮機(jī)增壓外輸，其出口壓力為8MPa，滿足氣舉壓力和部分氣舉井注氣量要求。

2 氣舉選井

將電泵目前的生產(chǎn)狀況與氣舉采油的適應(yīng)性[7-10]相結(jié)合，制訂出轉(zhuǎn)氣舉井的初步選井原則：1)產(chǎn)液量較大，以確保轉(zhuǎn)氣舉后能穩(wěn)產(chǎn)一段時(shí)間，具有經(jīng)濟(jì)效益；2)井深相對(duì)較深，以提高氣舉舉升效率。為此首先選7口電泵生產(chǎn)故障井，基礎(chǔ)參數(shù)見表1；其次從正常生產(chǎn)井中綜合考慮氣液比、井深、流壓等選擇5口井，基礎(chǔ)參數(shù)見表2。

表1 曹妃甸X油田故障井轉(zhuǎn)氣舉生產(chǎn)井基本情況

表2 曹妃甸X油田轉(zhuǎn)氣舉井生產(chǎn)數(shù)據(jù)

考慮壓縮機(jī)輸出壓力8MPa和地面管網(wǎng)及閥的壓力消耗，按注氣壓力7.5MPa、井口油壓2MPa，優(yōu)選出12口轉(zhuǎn)氣舉井，其電泵生產(chǎn)與氣舉生產(chǎn)情況對(duì)比見表3。當(dāng)單井按與電泵目前相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)液量生產(chǎn)時(shí)，12口氣舉井需要日注氣27.5×104m3，實(shí)際產(chǎn)液量為9 072.65m3/d，比采用電泵時(shí)的產(chǎn)液量9 976.63m3/d少903.98m3/d，主要是X22H和X29H井氣舉產(chǎn)液量較低。若按氣舉優(yōu)化結(jié)果組織生產(chǎn)，需要日注氣32.5×104m3，實(shí)際產(chǎn)液量為10 672.51m3/d，比采用電泵時(shí)的產(chǎn)液量多695.88m3/d，即優(yōu)化后注氣量增加了5.0×104m3/d，累計(jì)產(chǎn)液量增加了1 599.86m3/d，可見優(yōu)化注氣量是十分有必要的。

圖2為電泵與氣舉優(yōu)化后日產(chǎn)液量對(duì)比圖。

表3 轉(zhuǎn)氣舉井電泵生產(chǎn)與氣舉生產(chǎn)對(duì)比

除X22H和X29H井氣舉產(chǎn)液量比電泵產(chǎn)量低，X35H井氣舉與電泵產(chǎn)液量相當(dāng)，其余井氣舉后產(chǎn)液量比電泵大。通過分析電泵提供的壓差可知，當(dāng)電泵的壓差低于3.0MPa時(shí)，在7.5MPa注氣壓力下可以獲得800m左右的注氣點(diǎn)深度，氣舉在較小的注氣量下可以獲得比電泵大的壓差；當(dāng)電泵壓差大于6.0MPa后，氣舉提供的壓差較小，這主要是由于7.5MPa的注氣壓力限制了注氣點(diǎn)深度，導(dǎo)致井底流壓的降低有限，產(chǎn)液量低，即電泵在井底流壓低時(shí)舉液量好，氣舉在地層壓力高、產(chǎn)液量高時(shí)舉升效果好。

綜合考慮伴生氣產(chǎn)氣量和氣舉所需的注氣量，注氣量按10.0×104m3/d計(jì)算。綜合考慮地面管網(wǎng)、X油田開發(fā)的整體性，設(shè)計(jì)出轉(zhuǎn)氣舉井預(yù)選方案：1)X13H、X14H、X15H、X18H、X22H共5口井總產(chǎn)液量4 089.46m3/d，產(chǎn)油量160.85m3/d。若

圖2 電泵與氣舉生產(chǎn)對(duì)比圖

單井按照與電泵相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)液量生產(chǎn)，需注氣10.5×104m3/d，完成產(chǎn)液量3 499.78m3/d，較電泵減少產(chǎn)量589.68m3/d；若按氣舉優(yōu)化生產(chǎn)需注氣13.5×104m3/d，完成產(chǎn)液量4 496.35m3/d，較電泵增加產(chǎn)量406.89m3/d。2)X26H、X27H、X29H、X34H、X35H、X36H共6口井總產(chǎn)液量5 044.8m3/d，產(chǎn)油量322.68m3/d。若單井按照與電泵相同產(chǎn)液量生產(chǎn)，需注氣15.0×104m3/d，完成產(chǎn)液量4 714.16m3/d，較電泵減少產(chǎn)量330.64m3/d；若按氣舉優(yōu)化生產(chǎn)需注氣16.0×104m3/d，完成產(chǎn)液量5 095.86m3/d，較電泵增加產(chǎn)量51.06m3/d。根據(jù)總的氣資源量，以產(chǎn)液量最大為目標(biāo)，確定最終轉(zhuǎn)氣舉井選井方案，即選取X13H、X14H、X15H、X18H，產(chǎn)液量為3 683.89m3/d。

3 氣舉工藝設(shè)計(jì)

3.1 氣舉管柱設(shè)計(jì)

曹妃甸X油田井下均有封隔器，因此氣舉采用半閉式管柱。所選氣舉井的注氣點(diǎn)位置井眼軌跡情況見表4。X13H注氣點(diǎn)位置井斜角為49.58°，已接近井下投撈工具的井斜角界限，故采用固定式氣舉閥及與其配套的工作筒；其余井的井斜角最大僅為35.96°，但狗腿度為2.58～3.67(°)/ 30m，因此采用投撈式氣舉閥及與其配套的工作筒。

表4 注氣點(diǎn)位置井眼軌跡情況

3.2 典型井氣舉工藝設(shè)計(jì)

X13H井含水率(93.59%)高，降頻讓電生產(chǎn)情況如圖3所示。2015年10月前罐裝電泵采用50Hz時(shí)增壓2.8MPa，產(chǎn)液1 188.24m3/d(2015年9月平均數(shù)據(jù))，產(chǎn)氣0.57×104m3/d，產(chǎn)油68.54m3/d；目前電泵轉(zhuǎn)速為35Hz，泵增壓2.23MPa，生產(chǎn)壓差只有0.3MPa，產(chǎn)液617.66m3/d，表明該井地層能量足。

圖3 X13H井生產(chǎn)情況

圖4為不同注氣壓力條件下氣舉特性曲線。隨著注氣量的增加，產(chǎn)液量逐漸增加，且產(chǎn)液量增加的幅度逐漸減小，綜合考慮后，X13H井注氣量定為3.0×104m3/d。對(duì)比圖中不同注氣壓力下的注氣點(diǎn)垂深和產(chǎn)液量曲線，可知當(dāng)注氣壓力設(shè)為7.5MPa時(shí)，其注氣點(diǎn)深度可達(dá)783.87m，產(chǎn)液量預(yù)計(jì)為1 182.2m3/d，接近電泵50Hz轉(zhuǎn)速下的產(chǎn)液量。

4 氣舉實(shí)施效果預(yù)測(cè)

圖4 X13H井注氣壓力敏感性分析 表5 X13H氣舉設(shè)計(jì)結(jié)果

級(jí)數(shù)深度/m溫度/℃閥孔直徑/英寸地面打開壓力/MPa地面關(guān)閉壓力/MPa試驗(yàn)架打開壓力(15．5℃)/MPa1525．1683/167．57．456．612902．0711/4孔板閥--

5 結(jié)束語

本文提出的采用伴生氣緩解電泵采油中后期用電超負(fù)的思路，通過在曹妃甸X油田的應(yīng)用表明該思路是可行的，在一定條件下氣舉能取得與電泵相當(dāng)?shù)漠a(chǎn)液量。實(shí)踐表明，電泵在低井底流壓時(shí)舉液量好，氣舉在地層壓力高、產(chǎn)液量高時(shí)舉升效果好。該研究成果對(duì)于海上同類油井具有借鑒作用。

圖5 X13H井孔板閥和氣舉閥注氣產(chǎn)液量對(duì)比

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