渤海油田無(wú)人平臺(tái)批量修井敏感性研究

孟凡貴，王曉雷，劉永勤

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司天津分公司 天津300450；2.中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司 天津300450)

0 引 言

隨著渤海油田開(kāi)發(fā)深入，邊際油田開(kāi)發(fā)成為增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要措施，無(wú)人簡(jiǎn)易平臺(tái)的數(shù)量也隨之增加。簡(jiǎn)易平臺(tái)是指油氣井?dāng)?shù)不多、不安裝修井機(jī)、上部設(shè)施較少的生產(chǎn)平臺(tái)[1]。為降低開(kāi)發(fā)成本、減少人員操作及設(shè)備維修費(fèi)用，利用現(xiàn)代技術(shù)將這種平臺(tái)的海上生產(chǎn)設(shè)計(jì)為無(wú)人化生產(chǎn)模式[2]。目前渤海無(wú)人平臺(tái)動(dòng)管柱修井作業(yè)主要靠自升式鉆井平臺(tái)實(shí)施。自升式鉆井平臺(tái)修井具有資源少、動(dòng)復(fù)員費(fèi)用高的特點(diǎn)，由此造成無(wú)人平臺(tái)修井作業(yè)費(fèi)用高。油水井修井作業(yè)費(fèi)作為油田生產(chǎn)操作費(fèi)的重要組成部分，在無(wú)人平臺(tái)方案中占比可達(dá)1/4 左右，對(duì)項(xiàng)目的投資收益率有重要的影響。長(zhǎng)期以來(lái)無(wú)人平臺(tái)動(dòng)管柱修井作業(yè)大多采用批量修井的作業(yè)方式。盡管批量修井能夠均攤自升式鉆井平臺(tái)的動(dòng)復(fù)員費(fèi)，但往往造成油水井躺井時(shí)間延長(zhǎng)，影響了原油產(chǎn)量。

截止到2017 年，渤海油區(qū)無(wú)人平臺(tái)共有24 個(gè)，其中渤南區(qū)塊有12 個(gè)，占48%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，渤海無(wú)人平臺(tái)油井平均躺井時(shí)間約為363 d，平均單井損失的原油產(chǎn)量達(dá)萬(wàn)噸。本文通過(guò)分析批量修井造成的原油產(chǎn)量損失以及自升式鉆井平臺(tái)的修井費(fèi)用，提出無(wú)人平臺(tái)批量修井敏感性分析方法。

1 批量修井敏感性分析方法

無(wú)人平臺(tái)修井采用自升式平臺(tái)修井，自升式平臺(tái)是一種具備自升能力的平臺(tái)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鉆修井作業(yè)，在邊際油田的開(kāi)發(fā)中體現(xiàn)了巨大的優(yōu)勢(shì)，極大地提升了邊際油田的邊際效益。由于自升式平臺(tái)需要進(jìn)行動(dòng)復(fù)員、就位、插樁、拔樁等操作過(guò)程，需要船舶輔助，單次作業(yè)成本較大。[3]

批量修井能夠均攤自升式鉆井平臺(tái)的動(dòng)復(fù)員費(fèi)，但也造成油水井躺井時(shí)間延長(zhǎng)，影響平臺(tái)原油產(chǎn)量，降低油田的生產(chǎn)時(shí)率。因此，在油田開(kāi)發(fā)前期研究階段，為了保證油田原油配產(chǎn)指標(biāo)，修井作業(yè)往往按照一口井一修的作業(yè)模式來(lái)計(jì)算。這種方法能夠最大限度減少油井躺井時(shí)間，降低故障井對(duì)平臺(tái)原油產(chǎn)量的影響，與此同時(shí)造成修井費(fèi)用居高不下，對(duì)某些經(jīng)濟(jì)效益一般甚至較差的邊際油田影響尤為突出。

1.1 渤海油田修井頻率

修井作業(yè)根據(jù)作業(yè)方式可分為動(dòng)管柱修井作業(yè)和不動(dòng)管柱修井作業(yè)。動(dòng)管柱修井作業(yè)主要包括檢泵、大修井、動(dòng)管柱井筒措施。無(wú)人平臺(tái)動(dòng)用自升式鉆井平臺(tái)修井主要針對(duì)動(dòng)管柱修井作業(yè)，因此針對(duì)動(dòng)管柱修井方式進(jìn)行修井頻率統(tǒng)計(jì)分析(本文根據(jù)渤海2014—2016 年修井作業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析)。

1.1.1 不同類(lèi)型的修井頻率

根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，得到渤海不同井別的修井頻率以及采油井不同類(lèi)型的動(dòng)管柱修井作業(yè)頻率，如圖1、圖2 所示。

圖1 渤海不同井別修井頻率(井次/年)Fig.1 Workover frequencies of different wells in Bohai Sea(well times/year)

圖2 渤海采油井動(dòng)管柱作業(yè)頻率(井次/年)Fig.2 Operation frequency of moving string in Bohai oil production wells(well times/year)

通過(guò)圖1、圖2 可以看出：

①檢泵作業(yè)頻率最高，占比59%；動(dòng)管柱作業(yè)作業(yè)頻率次之，占比30%；大修作業(yè)頻率最低，占比11%。

②采油井檢泵作業(yè)頻率為0.244 4 井次/年，動(dòng)管柱措施作業(yè)頻率為0.126 井次/年，大修作業(yè)頻率為0.044 井次/年。

圖3 渤海采油井動(dòng)管柱修井頻率Fig.3 Workover frequency of moving string in Bohai oil production wells

③渤海油區(qū)采油井動(dòng)管柱修井頻率平均值為0.414 4 井次/年。

④采油井動(dòng)管柱修井作業(yè)頻率最高，為0.414 4 井次/年；注水井次之，為0.122 4 井次/年；水源井最低，為0.014 6 井次/年。

1.1.2 修井頻率與油田投產(chǎn)年限的關(guān)系

根據(jù)渤海2014—2016 年期間修井作業(yè)數(shù)據(jù)，按照投產(chǎn)年的井進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到修井頻率與投產(chǎn)年限的曲線圖，見(jiàn)圖3。

通過(guò)圖3 可以初步看出：

①按照作業(yè)類(lèi)型來(lái)看，檢泵作業(yè)修井頻率最高，動(dòng)管柱措施次之，大修作業(yè)頻率最低；

②動(dòng)管柱修井作業(yè)頻率在投產(chǎn)第1 年較低，從第2 年開(kāi)始修井頻率提高，在第3 年到第9 年修井頻率雖有波動(dòng)但仍處于較高水平，從第9 年開(kāi)始到第13 年，修井評(píng)率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，第13 年以后，修井頻率又呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，但總體上比投產(chǎn)前期修井頻率略低。

1.2 批量修井敏感系數(shù)(S)

批量修井方式主要是有兩個(gè)特點(diǎn)：一是均攤動(dòng)復(fù)員費(fèi)，二是躺井時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，影響原油產(chǎn)量。通過(guò)對(duì)比因批量修井造成停井而損失的原油產(chǎn)量與自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)，得到批量修井的敏感系數(shù)。

批量修井敏感系數(shù)(S)是因批量修井造成油井躺井而影響的原油價(jià)值(取凈現(xiàn)值)與自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)用的比值，其公式如下：

其中，S 為批量修井敏感系數(shù)；P 為在油田投產(chǎn)年限內(nèi)，因批量修井造成油井躺井時(shí)間內(nèi)原油產(chǎn)量損失的價(jià)值折算凈現(xiàn)值，單位為萬(wàn)元；W 為渤海常用自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)用，暫取800 萬(wàn)元；NPV 取凈現(xiàn)值函數(shù)，按照固定折現(xiàn)率取值；k 為原油價(jià)格，按照參數(shù)油價(jià)，本文取值50 美元/桶；m 為單井日原油產(chǎn)量，由油藏配產(chǎn)數(shù)據(jù)提供；t 為因批量修井造成的油井停產(chǎn)天數(shù)。

1.2.1 修井批量

修井批量(i)是指自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員一次修井的數(shù)量。修井批量越大，單井均攤的動(dòng)復(fù)員費(fèi)用越低。當(dāng)i＝1 時(shí)，表示一口井發(fā)生故障，自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員進(jìn)行修井作業(yè)；當(dāng)i＝2 時(shí)，表示一口井發(fā)生故障暫時(shí)不修井，等到第二口井發(fā)生故障時(shí)，自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員對(duì)兩口井進(jìn)行修井作業(yè)。這意味著在修井批量i＝2 時(shí)，有1 口故障井處于停井狀態(tài)。依此類(lèi)推，當(dāng)i＝3 時(shí)，最多有2 口井處于停井狀態(tài)。通過(guò)分析可知，修井批量i 越大，意味著越多的故障井處于停井狀態(tài)，對(duì)原油產(chǎn)量影響也越大。

1.1.2 停井天數(shù)(t)

停井天數(shù)(t)是指因批量修井造成油水井躺井待修的天數(shù)。通過(guò)對(duì)油田或周邊油田修井作業(yè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，得到油田動(dòng)管柱作業(yè)的單井修井頻率。結(jié)合修井頻率以及修井批量(i)，根據(jù)油田井?dāng)?shù)以及投產(chǎn)年限，進(jìn)行分年停井天數(shù)劃分。由于修井作業(yè)工期與是否批量修井無(wú)關(guān)，因此停井天數(shù)未考慮修井作業(yè)工期。

例如，某油田為 3 口井平臺(tái)，其修井頻率為881 d/a，則每口井折合修井頻率為881/3＝294 d/a。該油田的停產(chǎn)天數(shù)劃分見(jiàn)表1。

表1 油田停產(chǎn)天數(shù)分年劃分表Tab.1 Annual division of oilfield shutdown days

1.2.3 批量修井敏感系數(shù)的意義

批量修井敏感系數(shù)需要針對(duì)具體油田進(jìn)行具體分析，一般來(lái)說(shuō)：

當(dāng)S＞1 時(shí)，批量修井損失的原油價(jià)值大于自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)，采用1 口井一修的修井模式。

當(dāng)0.5＜S＜1 時(shí)，批量修井損失的原油價(jià)值為自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)的1/2，采用2 口井一修的修井模式。

當(dāng)S＜0.33 時(shí)，批量修井損失的原油價(jià)值為自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)的1/3，采用3 口井一修的修井方式。

2 批量修井敏感性分析方法應(yīng)用

以渤海某3 口油井的油田為例，該油田設(shè)計(jì)投產(chǎn)年限17 年，其油藏配產(chǎn)指標(biāo)見(jiàn)表2。

2.1 確定停井天數(shù)

通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析周邊油田的修井頻率，得到采油井動(dòng)管柱作業(yè)修井頻率為0.414 4 井次/年。根據(jù)修井頻率計(jì)算在投產(chǎn)年限內(nèi)分年停井天數(shù)見(jiàn)表3。

表2 油田原油配產(chǎn)指標(biāo)Tab.2 Crude oil production allocation index

表3 分年停井天數(shù)Tab.3 Annual shutdown days

2.2 確定停井影響的原油價(jià)值

根據(jù)分年停井天數(shù)以及油田原油配產(chǎn)指標(biāo)，計(jì)算每個(gè)投產(chǎn)年原油損失的原油產(chǎn)量。見(jiàn)圖4、圖5。

圖4 修井批量i＝2時(shí)原油產(chǎn)量影響Fig.4 Effect of workover batch i＝2 on crude oil production

圖5 修井批量i＝3時(shí)原油產(chǎn)量影響Fig.5 Effect of workover batch i＝3 on crude oil production

2.3 確定批量修井敏感系數(shù)(S)

根據(jù)表3 的數(shù)據(jù)，通過(guò)與自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)進(jìn)行比較，計(jì)算批量修井敏感系數(shù)，見(jiàn)圖6。

圖6 3口井平臺(tái)批量修井敏感系數(shù)Fig.6 Sensitivity coefficient of batch workover for three well platform

通過(guò)圖6 可以看出，該油田在投產(chǎn)前9 年適宜一口井一修的作業(yè)方式，在第9 至15 年間適合2 口井一修，在投產(chǎn)15 年以后適合3 口井一修。

3 結(jié) 論

根據(jù)渤海油田鉆修井設(shè)備現(xiàn)狀，設(shè)備待命每天損失達(dá)20 余萬(wàn)元[4]，由于集中批次修井是連續(xù)修井，不存在設(shè)備待命情況，減少了修井的總體成本。無(wú)人平臺(tái)批量修井敏感性分析方法從對(duì)原油產(chǎn)量影響的角度提出了修井敏感系數(shù)，由于兼顧考慮了批量修井模式減少的自升式鉆井平臺(tái)動(dòng)復(fù)員費(fèi)與躺井影響的原油產(chǎn)量之間的關(guān)系，能夠科學(xué)指導(dǎo)前期研究階段無(wú)人平臺(tái)批量修井的作業(yè)模式，從而合理計(jì)算油水井作業(yè)費(fèi)。對(duì)在生產(chǎn)的海上無(wú)人平臺(tái)的批量修井方式，該方法也能夠提供參考指導(dǎo)意見(jiàn)。■