海洋平臺(tái)排水采氣設(shè)計(jì)

摘要：對(duì)于井況復(fù)雜、含氣豐富的油井，需明確設(shè)計(jì)參數(shù)后進(jìn)行排水采氣設(shè)計(jì)，主要步驟有：明確油井溫度、壓力、排量和揚(yáng)程等主要設(shè)計(jì)參數(shù)，分析排采階段，分析初期排水情況并進(jìn)行模擬，對(duì)其余可能出現(xiàn)的非標(biāo)預(yù)期情況進(jìn)行模擬，從而完成對(duì)電潛泵的排水采氣作業(yè)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)詳細(xì)描述了設(shè)計(jì)的各個(gè)步驟，對(duì)相似工況下的排水采氣設(shè)計(jì)可以起到指導(dǎo)借鑒作用。

關(guān)鍵詞：排水采氣;海洋平臺(tái);油井

0? ? 引言

針對(duì)一口海洋平臺(tái)井況復(fù)雜油井的現(xiàn)場(chǎng)情況，本文介紹了該海洋平臺(tái)電潛泵的排水采氣設(shè)計(jì)方案，并通過排采階段分析、初期排采情況分析模擬、非標(biāo)預(yù)期情況模擬的設(shè)計(jì)路線，完成了海洋平臺(tái)排水采氣的設(shè)計(jì)范例，對(duì)相似工況下的排水采氣設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)借鑒意義。

1? ? 電潛泵排水采氣基本設(shè)計(jì)參數(shù)

對(duì)于井況條件較為復(fù)雜、前期為自噴生產(chǎn)的油井，明確基本設(shè)計(jì)參數(shù)：

1.1? ? 溫度

根據(jù)套管程序和井斜數(shù)據(jù)，初步確定電泵下入深度在4 100～

4 200 m，垂深與斜深基本相同。井下溫度預(yù)計(jì)較高，按140 ℃代入設(shè)計(jì)計(jì)算，井口流體溫度按70 ℃模擬計(jì)算。電潛泵設(shè)備需要滿足在高溫環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)。

1.2? ? 壓力

考慮到生產(chǎn)氣水需要并入管網(wǎng)，在井口采用油套混輸?shù)姆绞剑紤]背壓均為7 MPa。同時(shí)兼顧考慮后期背壓下降后的設(shè)備工況，添加3 MPa背壓的運(yùn)轉(zhuǎn)分析。

1.3? ? 排量和揚(yáng)程

根據(jù)目前自噴產(chǎn)水量，預(yù)計(jì)下入電潛泵后產(chǎn)水量會(huì)增大，預(yù)計(jì)排量范圍100～400 m3/d，同時(shí)考慮最高揚(yáng)程的極限情況。

1.4? ? 氣液比

產(chǎn)氣量以15萬m3/d為中心，同時(shí)考慮前期排水不產(chǎn)氣，中期氣水同采，后期高氣液比的分析。

1.5? ? 振動(dòng)和功率負(fù)載

套管尺寸內(nèi)徑為152.5 mm，考慮機(jī)組在高溫、高腐蝕、高揚(yáng)程下的整體可靠性，減少泵軸負(fù)載和電機(jī)負(fù)載，縮小機(jī)組長度以減少可能存在的振動(dòng)影響，機(jī)組首選538～562系列大外徑機(jī)組。

1.6? ? 泵掛深度和通過性分析

泵掛深度選擇原則為盡量接近底部永久式封隔器，以降低動(dòng)液面高度;同時(shí)避開大狗腿度位置，兼顧機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。A1井的造斜點(diǎn)在4 184 m;從4 225 m開始，狗腿度逐步增大，所以4 225～4 500 m不推薦下泵。4 100～4 150 m，狗腿度相對(duì)較小，井身較平緩，推薦傳感器尾部深度在4 150 m，泵吸入口在4 134 m。

2? ? 排采階段分析

電泵排水采氣，由于其本身的產(chǎn)水PI指數(shù)不確定，因此需要以一個(gè)基礎(chǔ)產(chǎn)液/產(chǎn)氣量為中心，分生產(chǎn)的前、中、后、極限4種井況條件進(jìn)行模擬計(jì)算。

本次排水采氣設(shè)計(jì)按照水量100～400 m3/d、產(chǎn)氣量0～15萬m3/d，分成如表1所示幾個(gè)情況，并借鑒參考四川地區(qū)以往的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，按照“分離器+多相流高效氣體處理泵+混相流泵”的基本電泵配置，使用AutographPC模擬分析。

3? ? 初期排水情況模擬分析

在電泵運(yùn)轉(zhuǎn)初期時(shí)段內(nèi)，產(chǎn)氣很小或者不產(chǎn)氣，產(chǎn)水量400 m3/d。流過電泵內(nèi)部流體基本全部為水，電泵所需的揚(yáng)程比后期產(chǎn)氣階段都要高。吸入口考慮保留1 000 m沉沒度。選用“G31型多相流高效氣體處理泵+Flex47型混相流泵”電泵配置進(jìn)行模擬：此時(shí)運(yùn)行頻率為55 Hz，電泵排量為400 m3/d，揚(yáng)程為3 117 m，工作點(diǎn)均在兩種泵型的合理工作區(qū)。同時(shí)經(jīng)過軟件分析，電泵軸負(fù)載最高為75.25%。電泵排出口的內(nèi)外壓差為31 MPa，小于400系列電潛泵殼體最高耐壓等級(jí)37.85 MPa。此時(shí)電機(jī)負(fù)載為76.64%，內(nèi)部運(yùn)行溫度174.9 ℃，需要選用本體耐溫204 ℃以上的電機(jī)。所有參數(shù)均在推薦范圍之內(nèi)。

4? ? 其他幾種模擬情況結(jié)果

用同樣的模擬過程對(duì)其余幾種生產(chǎn)情況進(jìn)行模擬，結(jié)果如下：

（1）初期排水極限情況：如果在初期排水動(dòng)液面下降過低，沉沒度下降到200 m，排量200 m3，電泵揚(yáng)程3 857 m，運(yùn)行頻率58.1 Hz，電機(jī)負(fù)載率67.3%，電機(jī)運(yùn)行溫度172.9 ℃，泵軸最大負(fù)載率65.5%。

（2）氣水同采1：產(chǎn)氣10萬m3/d，產(chǎn)水量300 m3/d，吸入口沉沒度當(dāng)量為450 m，流壓13 MPa;此時(shí)電泵運(yùn)轉(zhuǎn)頻率為57.6 Hz，排量為300 m3/d，揚(yáng)程為3 615 m;泵殼最大壓差33.55 MPa，泵軸最大負(fù)載70%;經(jīng)過雙節(jié)高效分離器后，MVP泵內(nèi)含氣最大為14%，由MVP泵進(jìn)入Flex47泵的氣體低于10%，不會(huì)產(chǎn)生氣鎖。

（3）氣水同采2：產(chǎn)氣15萬m3/d，產(chǎn)水量200 m3/d，吸入口沉沒度當(dāng)量為300 m;此時(shí)電泵運(yùn)行頻率為57.2 Hz，排量為200 m3，揚(yáng)程為3 716 m;泵殼最大壓差31.37 MPa，泵軸最大負(fù)載57.6%，電機(jī)負(fù)載59.34%，溫度168.9 ℃;經(jīng)過雙節(jié)高效分離器后，MVP泵內(nèi)含氣最大為28.96%，由MVP泵進(jìn)入Flex47泵的氣體低于20%，不會(huì)產(chǎn)生氣鎖。

（4）氣水同采極限情況：若把產(chǎn)氣量進(jìn)一步放大到20萬m3/d，產(chǎn)水量下降到100 m3/d。經(jīng)過分離器分離后氣體含量約有52%進(jìn)入MVP泵，進(jìn)入Flex47泵的氣體含量約為35%。大量存在的游離氣會(huì)影響泵效，可能產(chǎn)生氣阻。在排水采氣的后期，如果氣產(chǎn)量增大到電潛泵舉升方式無法適用，建議嘗試考慮氣舉的方式。

（5）氣水同采3與氣水同采2模擬模型校驗(yàn)：排采后期，管網(wǎng)背壓改變，電泵需要揚(yáng)程降低，其他條件不變，電泵負(fù)載率降低，有利于電泵運(yùn)行;套壓降低，流壓相應(yīng)降低，進(jìn)泵氣體會(huì)增加，因此對(duì)氣水同采2模型進(jìn)行驗(yàn)證。產(chǎn)氣15萬m3/d，產(chǎn)水量200 m3/d，吸入口沉沒度當(dāng)量為520 m，流壓8.8 MPa，此時(shí)電泵運(yùn)行頻率為54.8 Hz，揚(yáng)程為3 391 m;泵殼最大壓差27.58 MPa，泵軸最大負(fù)載52.36%，電機(jī)負(fù)載54.03%，溫度165.8 ℃;MVP泵進(jìn)泵氣體46.51%，由MVP泵進(jìn)入Flex47泵的氣體低于31%，泵效會(huì)受較大影響。

5? ? 結(jié)語

對(duì)于井況復(fù)雜、含氣豐富的油井，需要明確設(shè)計(jì)參數(shù)后進(jìn)行排水采氣設(shè)計(jì)，主要步驟有：明確油井溫度、壓力、排量和揚(yáng)程等主要設(shè)計(jì)參數(shù);分析排采階段;分析初期排水情況并進(jìn)行模擬;對(duì)其余可能出現(xiàn)的非標(biāo)預(yù)期情況進(jìn)行模擬，從而完成對(duì)電潛泵的排水采氣作業(yè)設(shè)計(jì)。本文詳細(xì)描述了設(shè)計(jì)的各個(gè)步驟，對(duì)相似工況下的排水采氣設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)借鑒的作用。

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收稿日期：2020-07-24

作者簡介：何超（1983—），男，四川自貢人，工程師，從事人工舉升應(yīng)用技術(shù)與銷售相關(guān)工作。