海上探井測(cè)試作業(yè)人工舉升方式優(yōu)選

（中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司 天津 300452）

油氣層壓力較高、聯(lián)通產(chǎn)層后能夠自噴求產(chǎn)的井較容易實(shí)現(xiàn)對(duì)該儲(chǔ)層進(jìn)行產(chǎn)能的測(cè)試，隨著勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，有些低滲透油藏儲(chǔ)量在海上平臺(tái)也逐步開(kāi)始勘探開(kāi)發(fā)，該類油氣田已逐步正式成為未來(lái)海上油氣田開(kāi)發(fā)的的重要戰(zhàn)場(chǎng)，該類油氣田，其地層復(fù)雜、油品變化多。針對(duì)該類探井區(qū)塊，為了實(shí)現(xiàn)清井排液、產(chǎn)能求取、取全取準(zhǔn)儲(chǔ)層資料的目標(biāo)，同時(shí)盡量節(jié)約作業(yè)時(shí)間，逐步形成了以螺桿泵泵抽、電潛泵泵抽、氮?dú)鈿馀e為主的測(cè)試人工舉升工藝。不同儲(chǔ)層、不同作業(yè)平臺(tái)優(yōu)選相應(yīng)的人工舉升工藝已成為探井測(cè)試作業(yè)中的重點(diǎn)，也是作業(yè)中的難點(diǎn)。

1.國(guó)內(nèi)外人工舉升工藝概述

探井測(cè)試中，人工舉升是一種非常關(guān)鍵的技術(shù)，針對(duì)低壓、低孔滲的地層探井測(cè)試，對(duì)國(guó)內(nèi)外人工舉升方式開(kāi)展一系列的調(diào)研，目前海上測(cè)試使用較多的舉升工藝主要有以下幾種：

(1)螺桿泵泵抽舉升工藝

螺桿泵舉升技術(shù)是從國(guó)外引進(jìn)，該舉升系統(tǒng)中，地面部分主要包括抽油桿、驅(qū)動(dòng)頭、螺桿泵等結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行高粘度、高含砂量、高含氣率的油井處理中，螺桿泵一般具有良好應(yīng)用效果。新時(shí)期，螺桿泵已經(jīng)成為抽油機(jī)、潛油電泵之后第三種油田的主要人工舉升方法。在落實(shí)聚合物驅(qū)以及三元復(fù)合驅(qū)中，螺桿泵更具適用性。

國(guó)內(nèi)從二十世紀(jì)八十年代期間，逐步引入螺桿泵，研發(fā)方向包括螺桿泵下井深度、使用壽命、使用范圍內(nèi)等方面。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)橡膠技術(shù)、螺桿泵新技術(shù)快速發(fā)展，帶動(dòng)了螺桿泵性能的進(jìn)步，相關(guān)機(jī)構(gòu)逐漸形成了系列化產(chǎn)品。發(fā)展到現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)油田螺桿泵井的總數(shù)量已經(jīng)達(dá)到11萬(wàn)，相應(yīng)的檢泵周期大概為700d，這一周期和抽油機(jī)大體一致。從節(jié)能角度出發(fā)進(jìn)行分析，螺桿泵比抽油機(jī)節(jié)能效果更突出，效果高出20%-23%，假如在螺桿泵舉升系統(tǒng)中引入永磁直驅(qū)電機(jī)，節(jié)電效果會(huì)進(jìn)一步提升16%-17%。在螺桿泵舉升環(huán)節(jié)中，主要方式是地面舉升，為此，抽油桿運(yùn)行環(huán)節(jié)中，必須考慮扭轉(zhuǎn)、彎曲載荷的影響和相互作用，避免螺桿泵的抽油桿位置發(fā)生屈曲現(xiàn)象，避免抽油桿和油管接觸等導(dǎo)致的管桿偏磨，從而降低斜井內(nèi)部發(fā)生偏磨問(wèn)題，螺桿泵泵抽舉升工藝如圖1所示。

圖1 螺桿泵泵抽舉升工藝

(2)電潛泵泵抽舉升工藝

電潛泵屬于無(wú)桿舉升技術(shù)，核心應(yīng)用部件是多級(jí)離心泵，可將原油舉升到地面區(qū)域，離心泵主要是依靠潛油電機(jī)完成驅(qū)動(dòng)。潛油電機(jī)通過(guò)專用電纜完成到地面的輸電。國(guó)內(nèi)20多年前引入了潛油電泵技術(shù)，且已經(jīng)取得了良好應(yīng)用效果。當(dāng)下，大慶油田中力神泵業(yè)、中成電潛泵等企業(yè)的制造技術(shù)較好，已經(jīng)完成了技術(shù)方面的自給自足。運(yùn)行中，井下溫度低于180℃、產(chǎn)量大于30m3的排水采氣井較為常見(jiàn)。當(dāng)下，國(guó)內(nèi)潛油電泵井?dāng)?shù)量高達(dá)3000多，檢泵周期為1000d，所有人工舉升方法中，上述技術(shù)的檢泵周期最長(zhǎng)。

(3)氮?dú)鈿馀e工藝

氮?dú)馐且环N惰性氣體，具有導(dǎo)熱系數(shù)低、體積膨脹系數(shù)大的特點(diǎn)，在油田開(kāi)發(fā)中較為常見(jiàn)。氮?dú)鈿馀e排液過(guò)程中，主要是借助原井鉆具處理，高壓氮?dú)鈴木诃h(huán)套注入井底與鉆具內(nèi)部流體混合。隨后井液從鉆具內(nèi)舉升到地表?？紤]到鉆具內(nèi)部氮?dú)?、液墊混合后，密度下降，其內(nèi)部阻力損降低，可能會(huì)使得井底流動(dòng)壓力發(fā)生下調(diào)，壓差此時(shí)便會(huì)增加，從而完成井筒液的排除，促進(jìn)流體從地層逐步流入井筒位置，達(dá)到勘探測(cè)試的目的，最終求取地層產(chǎn)能，氮?dú)鈿馀e工藝如圖2所示。

圖2 氮?dú)鈿馀e工藝

①連續(xù)油管氮?dú)鈿馀e工藝

氮?dú)膺B續(xù)油管氣舉排液工藝是將一裝有單向閥的連續(xù)油管使用連續(xù)油管注入頭通過(guò)測(cè)試井口下入到測(cè)試管柱內(nèi)部一定深度排液，通過(guò)空壓機(jī)、制氮模組、增壓泵、加熱器等一系列現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行制氮裝置往連續(xù)油管內(nèi)部注高純度（約為97%）的氮?dú)?，連續(xù)油管在下井過(guò)程中可邊充分利用連續(xù)油管防噴器的動(dòng)密封，舉升過(guò)程中，下入、注氮?dú)夤ぷ魇峭瑫r(shí)進(jìn)行，可下至對(duì)應(yīng)深度后再進(jìn)行注氮舉升，經(jīng)由氣液混合，可逐步完成降低管柱壓力的效果，可將井筒區(qū)域的積液逐步帶出。筒壁地層流體的密度如果低于井筒液體內(nèi)部時(shí)，如果管柱內(nèi)部液體完成被排除的過(guò)程，并被進(jìn)入管柱內(nèi)部的地層流體驅(qū)替時(shí)，一般在油氣藏中會(huì)形成明顯壓降。壓差達(dá)到地層流體可穩(wěn)定流入井筒情況下，該井即被舉活，可以停止氮?dú)庋h(huán)，依靠地層能量進(jìn)行測(cè)試求產(chǎn)，此時(shí)可將連續(xù)油管起出井筒，待排完管柱內(nèi)的液墊，即可進(jìn)行地層求產(chǎn)；當(dāng)進(jìn)入管柱內(nèi)部的地層流體之后，生產(chǎn)壓差無(wú)法達(dá)到滿足促使地層流體進(jìn)入井筒時(shí)，需要借助連續(xù)油管氮?dú)獬掷m(xù)舉升，最終達(dá)到求取地層產(chǎn)能的目的。

②多功能氮?dú)鈿馀e工藝

多功能氮?dú)鈿馀e工藝是將氮?dú)鈴膶Ｓ脷馀e井口小油管與測(cè)試管柱的環(huán)空注入氮?dú)?，通過(guò)測(cè)試管柱與小油管之間的環(huán)空注入氮?dú)?，氮?dú)饨?jīng)氣舉閥進(jìn)入小油管，將測(cè)試管柱內(nèi)部液墊舉升至地面，達(dá)到一定生產(chǎn)壓差之后，地層流體便從儲(chǔ)層進(jìn)入井筒，最終達(dá)到求取地層產(chǎn)能的目的。多功能氮?dú)鈿馀e工藝優(yōu)點(diǎn)是可以避免動(dòng)用連續(xù)油管等大型設(shè)備在海上平臺(tái)的應(yīng)用，不足是只能在下入井內(nèi)的氣舉閥深度進(jìn)行固定舉升。

2.現(xiàn)場(chǎng)工藝優(yōu)選

(1)根據(jù)勘探儲(chǔ)層特點(diǎn)優(yōu)選

通過(guò)地層前期研究獲得儲(chǔ)層的基本參數(shù)，以及預(yù)測(cè)的地層流體的地面物理特性以及地下物理特性，優(yōu)選人工舉升方案，主要分以下幾種情況：儲(chǔ)層較易出砂，應(yīng)選擇螺桿泵工藝，作為人工舉升的首選手段；儲(chǔ)層流體為稠油時(shí)，也應(yīng)該優(yōu)選螺桿泵工藝，作為人工舉升的首選手段；儲(chǔ)層孔滲條件較差，埋深不超過(guò)3000m時(shí)，可以選擇多能氣舉工藝，作為人工舉升手段；當(dāng)儲(chǔ)層埋深較深時(shí)，可以選擇連續(xù)油管作為人工舉升手段。

(2)根據(jù)作業(yè)平臺(tái)情況進(jìn)行優(yōu)選

根據(jù)海上平臺(tái)的作業(yè)特點(diǎn)，以及各種人工舉升工藝的作業(yè)特點(diǎn)，可以選擇相應(yīng)的人工舉升手段，主要分以下幾種情況：作業(yè)平臺(tái)為導(dǎo)管架平臺(tái)或者自升式鉆井平臺(tái)且作業(yè)空間較小時(shí)，可以選擇螺桿泵或者多能氣舉測(cè)試工藝進(jìn)行舉升；作業(yè)平臺(tái)為空間較大的自升式平臺(tái)時(shí)，可根據(jù)儲(chǔ)層特點(diǎn)優(yōu)選舉升工藝，可選擇螺桿泵、多能氣舉、連續(xù)油管等工藝；若作業(yè)平臺(tái)為半潛式平臺(tái)，應(yīng)優(yōu)選連續(xù)油管氮?dú)馀e升工藝作為人工舉升手段，協(xié)助測(cè)試求產(chǎn)。

3.結(jié)論

（1）連續(xù)油管氮?dú)鈿馀e技術(shù)與傳統(tǒng)排液技術(shù)相比，可忽略井型約束作用。下達(dá)深度較大、注氣點(diǎn)高、注氣靈活，同時(shí)具有施工安全、排液快的優(yōu)勢(shì)，在深層、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的天然氣井排液復(fù)產(chǎn)中較為常用，但是連續(xù)油管氮?dú)鈿馀e工藝受作業(yè)平臺(tái)的空間、承重以及吊車能力的限制。

（2）多功能氮?dú)鈿馀e工藝，下入井深相對(duì)連續(xù)油管較淺，排液深度較為固定，根據(jù)氣舉閥的設(shè)置深度而定，施工安全可靠，作業(yè)成本較低，目前在半潛式平臺(tái)的應(yīng)用較少。

（3）螺桿泵舉升工藝，下入井深較淺，一般不超過(guò)2000m，對(duì)稠油井、易出砂井的應(yīng)用比較廣發(fā)，但螺桿泵的舉升排量較小，效率較低。

（4）電潛泵舉升工藝，排量范圍大，揚(yáng)程高，可根據(jù)介質(zhì)變化情況完成變頻處理、調(diào)速控制，具有占地面積小的優(yōu)勢(shì)。且使用周期長(zhǎng)、管理方便、適合用于海上平臺(tái)作業(yè)，可適用于定向井；對(duì)于氣油比較高的井比較容易氣鎖，對(duì)于出砂嚴(yán)重的井容易發(fā)生砂卡。