連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)在南海西部油田的應(yīng)用

摘 "要：為了解決海上無(wú)修井生產(chǎn)平臺(tái)，電泵采油井進(jìn)行檢泵或換泵作業(yè)時(shí)動(dòng)用鉆井船，導(dǎo)致修井費(fèi)用高。通常鉆井船作業(yè)資源協(xié)調(diào)困難，鑒于此種情況研發(fā)了一種連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)。該技術(shù)將電泵采油技術(shù)與連續(xù)油管技術(shù)相結(jié)合，將動(dòng)力電纜和液控管線集成在連續(xù)油管里組成連續(xù)管纜，利用連續(xù)油管設(shè)備操作連續(xù)管纜進(jìn)行電泵機(jī)組的起下作業(yè)，井下電泵機(jī)組與動(dòng)力電纜直接連接供電，實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒流體的舉升。在南海西部油田的應(yīng)用案例表明，該配套技術(shù)成熟，具有檢泵作業(yè)工期短、產(chǎn)量恢復(fù)快、修井綜合成本低的特點(diǎn)，為無(wú)修井機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)檢泵或換泵作業(yè)提供了新選擇。

關(guān)鍵詞：無(wú)修井機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)；連續(xù)管纜；投撈電泵；檢泵或換泵作業(yè)；海上油田

中圖分類號(hào)：TE933.3 " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B " " " doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2024.06.010

Application of Fishing Electric Submersible Pumps with Coiled Tubing and Cable in the Western Oilfield of the South China Sea

PENG Zhengqiang1， YU Zhigang2， FENG Rendong1， HAN Fang1， LU Zhipeng1， WANG Weijun1

（1.China Oilfield Services Limited， Tianjin 300459， China; 2. CNOOC Zhanjiang Branch， Zhanjiang 524057， China）

Abstract： To address the challenges of high costs and difficult resource coordination for using drilling ships to check or replace pump operations on offshore oilfield production platforms without service workover rigs， a fishing electric submersible pump with coiled tubing and cable technology has been developed. This technology integrates electric submersible pump oil recovery technology with coiled tubing technology， combining power cables and hydraulic control lines into a continuous tubing configuration to form a continuous tubing and cable system. The continuous tubing and cable system is manipulated by means of coiled tubing equipment to perform the lifting and lowering operations of the electric submersible pump. The downhole electric submersible pump is directly connected to the power cable， thereby enabling the lifting of wellbore fluids. The case study from the western oilfield of the South China Sea illustrates that this technology is well-developed and widely accepted， offering a new solution that can reduce the time required for pump maintenance， restore well production rapidly， and lower the overall cost of well repairs. It provides a new alternative for conducting pump checks or replacements on production platforms without the need for a dedicated service workover rig.

Key words：production platform without service workover rig; coiled tubing and cable; fishing electric submersible pump; check pump or replace pump operation; offshore oilfields

潛油電泵是海上油田人工舉升方式主要配套設(shè)備，通常采用生產(chǎn)平臺(tái)配備的修井機(jī)進(jìn)行檢泵作業(yè)［1-2］；而無(wú)修井機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)則采用鉆井船進(jìn)行檢泵作業(yè)，會(huì)導(dǎo)致修井費(fèi)用高、鉆井船資源協(xié)調(diào)難等問題。隨著海上中、小型油田及邊際油田相繼投入開發(fā)，新建無(wú)修井機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)和無(wú)人生產(chǎn)平臺(tái)逐年增多［3-9］。針對(duì)無(wú)修井機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)的檢泵生產(chǎn)需求，馬長(zhǎng)亮［10］，于志剛［11］，楊子［12］，趙杰［13］等人研發(fā)了鋼絲投撈電泵技術(shù)，利用電纜或鋼絲將電泵機(jī)組順著油管內(nèi)下入，通過電潛泵機(jī)組和生產(chǎn)油管上的濕接頭內(nèi)筒及外筒與電纜互連，傳輸?shù)孛娴碾娏χ岭姖摫脵C(jī)組，實(shí)現(xiàn)對(duì)井筒流體的舉升。對(duì)已采用鋼絲投撈電泵技術(shù)完井的生產(chǎn)井在檢泵作業(yè)時(shí)無(wú)需動(dòng)用鉆井船，利用鋼絲或電纜起下設(shè)備進(jìn)行檢泵，可大幅節(jié)約成本，減少油井停產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)時(shí)率，提高油田開發(fā)效益。但電纜連接濕接頭和電纜隨外生產(chǎn)管柱一起下入，在濕接頭或電纜出現(xiàn)故障時(shí)，仍需動(dòng)用鉆井船對(duì)外生產(chǎn)管柱進(jìn)行檢修作業(yè)。為此，將常規(guī)電泵采油技術(shù)與連續(xù)油管技術(shù)相結(jié)合［14-19］，研發(fā)了連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)，將動(dòng)力電纜和液控管線集成在連續(xù)油管里組成連續(xù)管纜，利用連續(xù)油管設(shè)備操作連續(xù)管纜進(jìn)行電泵機(jī)組的起下作業(yè)，井下動(dòng)力電纜直接與電泵機(jī)組連接供電，實(shí)現(xiàn)井筒流體的舉升。連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)不但具備已采用鋼絲投撈電泵技術(shù)完井，生產(chǎn)井在檢泵作業(yè)時(shí)無(wú)需動(dòng)用鉆井船的優(yōu)勢(shì)，還解決了鋼絲投撈電泵技術(shù)在濕接頭或電纜出現(xiàn)故障時(shí)需要?jiǎng)佑勉@井船進(jìn)行外生產(chǎn)管柱檢修作業(yè)的問題。

1 連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)原理與特點(diǎn)

1.1 技術(shù)原理

連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)是集成電泵采油技術(shù)和連續(xù)油管技術(shù)，在連續(xù)油管內(nèi)嵌入動(dòng)力電纜和液控管線組成連續(xù)管纜，利用連續(xù)油管設(shè)備操作連續(xù)管纜對(duì)電泵進(jìn)行高效下入或起出的一種新工藝。

1.2 管柱組成

連續(xù)管纜投撈電泵管柱由外管柱和內(nèi)管柱組成。

外管柱組成：生產(chǎn)套管？準(zhǔn)139.7 mm（5英寸）～？準(zhǔn)177.8 mm（7英寸）、液控滑套？準(zhǔn)73 mm（2英寸）～？準(zhǔn)114.3 mm（4英寸）、深井安全閥？準(zhǔn)73 mm（2英寸）～？準(zhǔn)114.3 mm（4英寸）、定位密封、儲(chǔ)層分采/合采管柱，外管柱用于實(shí)現(xiàn)常規(guī)分采/合采及井筒的完整性管理。

內(nèi)管柱組成：連續(xù)管纜？準(zhǔn)38.1 mm（1英寸）～？準(zhǔn)44.5 mm（1英寸）、管纜連接器、多功能生產(chǎn)封隔器？準(zhǔn)139.7 mm（5英寸）～？準(zhǔn)177.8 mm（7英寸）、ESP機(jī)組，內(nèi)管柱用于電泵的快速下入、安裝、起出，保護(hù)電泵電纜，全程帶壓作業(yè)。

完井管柱組成如圖1所示。其工作原理為：多功能生產(chǎn)封隔器將電泵的吸入口和泵出口分隔開，采出流體通過多功能生產(chǎn)封隔器以上部分的外管柱舉升到地面。

1.3 工藝特點(diǎn)

1） 第一次采用連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)完井或修井時(shí)需要?jiǎng)佑勉@井船下入外管柱，外層管柱簡(jiǎn)單，泵掛可調(diào)整，解決鋼絲投撈電泵技術(shù)濕接頭和電纜故障需更換管柱缺點(diǎn)，鋼絲投撈電泵完井管柱組成如圖2所示。

2） 專用連續(xù)復(fù)合管纜在大通徑套管（油管）和采油樹中起下電泵。檢泵作業(yè)，無(wú)需壓井，杜絕入井流體對(duì)敏感地層的傷害，保護(hù)儲(chǔ)層。

3） 工藝集成了電泵采油技術(shù)和連續(xù)油管技術(shù)，利用連續(xù)油管設(shè)備起下連續(xù)復(fù)合管纜進(jìn)行檢泵作業(yè)，

檢泵作業(yè)占產(chǎn)時(shí)間短、產(chǎn)能實(shí)時(shí)恢復(fù)、綜合修井成本低，特別適合無(wú)修井機(jī)區(qū)塊，邊際油田。

1.4 適用條件

1） 連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)的適用條件：①低溶解氣油比油藏，出砂≤0.5‰，井斜≤70°；②正常的溫度及壓力梯度，最大井底壓力35 MPa，最高井底溫度不超過180 ℃。

2） 采油平臺(tái)條件：{1}配置有吊機(jī)，起吊能力≥15 t；{2}無(wú)修井機(jī)平臺(tái)第一次作業(yè)需要預(yù)制外管柱、改造采油樹；{3}場(chǎng)地滿足連續(xù)油管設(shè)備擺放。

1.5 與鋼絲投撈電泵、常規(guī)電泵對(duì)比

1.5.1 工藝適應(yīng)性對(duì)比

連續(xù)管纜投撈電泵與鋼絲投撈電泵、常規(guī)電泵工藝適應(yīng)性對(duì)比，如表1所示。

連續(xù)管纜投撈電泵對(duì)鋼絲投撈電泵替代性強(qiáng)，是常規(guī)電泵的有益補(bǔ)充。

1.5.2 時(shí)效性對(duì)比

1） 初次下入電泵。

連續(xù)管纜投撈電泵與鋼絲投撈電泵、常規(guī)電泵初次下入時(shí)效性對(duì)比，如表2所示。

由表2可以看出，在連續(xù)管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵外管柱已下入條件下，連續(xù)管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵較常規(guī)修井機(jī)下電泵節(jié)約近10 h，作業(yè)時(shí)效性更高。

2） 檢泵作業(yè)。

連續(xù)管纜投撈電泵與鋼絲投撈電泵、常規(guī)電泵檢泵作業(yè)時(shí)效性對(duì)比，如表3所示。

由表3可以看出，在連續(xù)管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵外管柱已下入條件下，連續(xù)管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵較常規(guī)修井機(jī)下電泵節(jié)約近10 h，作業(yè)時(shí)效性更高。

2 連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)配套工具設(shè)計(jì)

連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)系統(tǒng)由外管柱、內(nèi)管柱和井口系統(tǒng)三部分組成。其中井口系統(tǒng)包括：線纜密封穿出系統(tǒng)（延伸筒）、管纜密封（單向）、管纜懸掛+管纜密封（雙向）、大閘閥、特制采油樹、大四通、油管頭總成，如圖3所示。

2.1 井口裝置和采油樹

井口裝置和采油樹是連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)的核心裝置之一［20-25］，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。主要包括升高法蘭、油管頭和特制采油樹，具有如下特點(diǎn)：

1） 主閥位于投撈主通道，安全性高。

2） 占地面積較小，能夠放在2 m×2 m井槽內(nèi)。

3） 垂向常規(guī)電纜穿越密封和液控管線密封，施工簡(jiǎn)單。其主要技術(shù)參數(shù)為：采油樹選用CC級(jí)材料，額定工作壓力21 MPa，主通徑？準(zhǔn)180 mm，氣動(dòng)安全閥，油管頭四通法蘭尺寸為？準(zhǔn)346 mm（13英寸）× 21 MPa。

2.2 線纜密封穿出系統(tǒng)

線纜密封穿出系統(tǒng)（延伸筒）是連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)的關(guān)鍵配套工具之一，其結(jié)構(gòu)如圖5所示，具有如下特點(diǎn)：

1） 配套整體式電纜穿越，耐壓35 MPa。

2） 提供2條？準(zhǔn)6.35 mm（英寸）液控管線穿越。

3） 適用管纜外徑？準(zhǔn)38.1 mm（1英寸）。

4） 系統(tǒng)整體耐壓21 MPa、耐溫120 ℃。

2.3 井口懸掛密封系統(tǒng)

井口懸掛密封系統(tǒng)由管纜密封（單向）、管纜懸掛、管纜密封（雙向）組成，是連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)的關(guān)鍵配套工具之一，用以懸掛和密封連續(xù)管纜內(nèi)生產(chǎn)管柱，其結(jié)構(gòu)如圖6所示，具有如下特點(diǎn)：

1） 長(zhǎng)期有效懸掛管柱。

2） 上部密封系統(tǒng)有效隔離井內(nèi)壓力。

3） 雙向密封設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)其上部系統(tǒng)試壓，管纜切割前確保成功隔離井內(nèi)壓力。

4） 適用管纜外徑？準(zhǔn)38.1 mm（1英寸）。

5） 卡瓦承載力25 kN。

6） 內(nèi)通徑180 mm。

7） 系統(tǒng)耐壓21 MPa，耐溫120 ℃。

8） 懸掛密封試壓孔安裝壓力表，識(shí)別預(yù)警。

2.4 多功能生產(chǎn)封隔器

多功能生產(chǎn)封隔器是連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)的核心工具之一，用以隔離電泵的泵吸入口和泵出口，為小扁電纜提供穿越通道，下部與電泵連接，上部通過安全接頭與連續(xù)管纜連接，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，具有如下特點(diǎn)：

1） 提供了出油通道，從連續(xù)管纜與套管環(huán)空生產(chǎn)。

2） 穿越連續(xù)管纜引出的電纜和液控管線（2條液控管線和3條電纜線芯穿越）。

3） 匹配目前所有的常規(guī)ESP系統(tǒng)，無(wú)需倒置式定制。

4） 坐封液控管線；加壓坐封，初封壓力14～15 MPa，坐封壓力24 MPa。

5） 解封液控管線；加壓解封，解封初始?jí)毫?5～18 MPa。

2.5 連續(xù)復(fù)合管纜

連續(xù)復(fù)合管纜是連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)的核心配套工具之一，集成了動(dòng)力電纜和液控管線，其結(jié)構(gòu)如圖8所示，具有如下特點(diǎn)：

1） 動(dòng)力電纜（3根電力線芯）、兩根液控管線、鎧裝層、外管，內(nèi)、外管過盈配合形成密封。

2） 具備電力傳輸、液壓傳輸、承載能力等多種功能。

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

南海西部油田某井是一口分采電泵生產(chǎn)井，生產(chǎn)層位為W3V油組和L1I上油組。2022-11-26產(chǎn)液量192 m3/d，產(chǎn)油93.3 m3/d，含水26.7%，氣油比8.33 m3/m3，計(jì)劃對(duì)其更換大排量電泵提高產(chǎn)量。該井所在平臺(tái)是一座無(wú)修井機(jī)生產(chǎn)平臺(tái)，擬在該井開展連續(xù)管纜投撈電泵新技術(shù)試驗(yàn)。該井套管程序：？準(zhǔn)346 mm（13英寸）×（0～552.6 m）+？準(zhǔn)244.5 mm（9英寸）×（ 0～1 612 m，47 lb/ft、1CrL80/3CrL80）+？準(zhǔn)177.8 mm（7英寸）×（1 510～3 081.8 m，29 lb/ft、L80-3Cr），射孔井段：2 380～2 455 m；2 731～2 947 m。

3.1 工藝設(shè)計(jì)

1） 外管柱設(shè)計(jì)結(jié)果。？準(zhǔn)177.8 mm（7英寸）3CrL80 CLS生產(chǎn)套管、？準(zhǔn)71.5 mm13Cr液控循環(huán)滑套、？準(zhǔn)71.5 mm 13Cr深井安全閥、？準(zhǔn)101.6 mm（4英寸）穿越式定位密封、液控多級(jí)流量閥、？準(zhǔn)82.6 mm（3英寸）插入密封、？準(zhǔn)60 mm（2英寸）NU帶孔管。

2） 內(nèi)管柱設(shè)計(jì)結(jié)果。？準(zhǔn)177.8 mm（7英寸）扶正器、135.8 mmESP機(jī)組、？準(zhǔn)177.8 mm（7英寸）多功能生產(chǎn)封隔器、安全接頭、？準(zhǔn)38.1 mm（1英寸）外卡瓦連接器+？準(zhǔn)38.1 mm（1英寸）×？準(zhǔn)4 mm連續(xù)復(fù)合管纜。

3） 井口系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)果。線纜穿越密封系統(tǒng)、井口懸掛密封系統(tǒng)、井口裝置和采油樹，工作壓力21 MPa。

3.2 施工步驟

1） 井筒準(zhǔn)備。

①洗壓井，立鉆；②拆采油樹，安裝升高立管及防噴器組，試壓；③起原井Y分生產(chǎn)管柱；④刮管洗井至1 493.73 m，鉆具組合：？準(zhǔn)244.5 mm（9英寸）刮管器、變扣、鉆桿。

2） 下入外管柱、安裝井口。

①下？準(zhǔn)244.5 mm（9 英寸）外管柱；②安裝井口特制采油樹、井口懸掛密封系統(tǒng)。

3） 下入內(nèi)管柱（連續(xù)管纜下入電泵）。

①連接電泵機(jī)組、多功能生產(chǎn)封隔器和連續(xù)復(fù)合管纜，連續(xù)油管設(shè)備下入內(nèi)管柱；②坐封多功能生產(chǎn)封隔器，安裝井口線纜穿越密封系統(tǒng)。

4） 啟泵，油井進(jìn)系統(tǒng)生產(chǎn)。

2024年初，連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)在南海西部油田某井作業(yè)完成，啟泵進(jìn)系統(tǒng)生產(chǎn)，產(chǎn)液量由作業(yè)前的192 m3/d上升到目前的527 m3/d，提液效果明顯，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，截至目前油井生產(chǎn)穩(wěn)定，如圖9所示。該井是連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)在中國(guó)海油應(yīng)用的首口冷采井。

4 結(jié)論

1） 連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)完成了電泵采油技術(shù)和連續(xù)油管技術(shù)的集成創(chuàng)新與技術(shù)配套，并在南海西部油田某井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用驗(yàn)證，取得了很好的應(yīng)用效果。

2） 集成電泵采油和連續(xù)油管兩項(xiàng)技術(shù)而形成的連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)，對(duì)海上無(wú)修井機(jī)平臺(tái)已采用連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)完井的生產(chǎn)井，檢泵作業(yè)時(shí)無(wú)需動(dòng)用鉆井船，通過連續(xù)油管設(shè)備進(jìn)行不壓井檢泵作業(yè)，操作簡(jiǎn)單，修井工期短、產(chǎn)量恢復(fù)快、修井綜合成本低，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。

3） 連續(xù)管纜投撈電泵技術(shù)其良好的適應(yīng)性，可替代常規(guī)電泵采油技術(shù)和鋼絲投撈電泵技術(shù)，是兩項(xiàng)技術(shù)的有益補(bǔ)充，能顯著提升了海上中、小型油田，以及邊際油田的整體開發(fā)效益。

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