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电潜泵(ESP)人工举升系统 实现老油田的产量优化

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人工举升系统优化油井产量的方法,能够缓解油藏非均质性和完井设计所面临的挑战。它整合了油藏动态数据和电潜泵(ESP)的性能,可以用作电潜泵监控诊断的操作指南,并能通过采取至少一种方法来对目标井进行产量优化,可用的方法有:升级电潜泵的地面设备,对修复和下放电潜泵等修井工作进行预分析,以及对井的设计方案进行检验等。

引言

某油田是由两个复杂碳酸盐岩油藏构成的一个长26km和宽6km的背斜构造油藏,上层(U1)和下层(U2),表现出明显的横向和垂向的岩性变化,因此油藏性质复杂多变。

油田最初的开发阶段始于1983年。1994年油田使用了电潜泵的人工举升系统,用于稳产和增产。所有的生产井都配备了电潜泵,Y型接头和一套独立的完井管柱。2014年之前进行完井的井都是通过配电盘(SWB),在50赫兹的固定频率下生产。

考虑到长期稳产以及将来还需要进行增产的情况,整个油田的开发方案实现了到2013年年底原油产量增长40%。这个目标的实现,主要是通过增加水平生产井数来实现的,也通过升级和更换电潜泵的地面设备来控制产液的体积增量。

产量优化方法

油田资产管理部门正面临油田产量不断增加的挑战。我们一般让一个经验丰富的项目经理率领一个涵盖整个项目以及多个学科(开发,工程,运营和ESP设计和优化)的团队。整个油田的每口井都进行详细的动态监测,我们发现有27口井比较适合进行产量优化提升,约占全部井的一半。三种井别定义如下。

增产井:这类井中,电潜泵可以在一个相对较高的进口压力下运行。但是其仍然被配电盘(SWB)限制在50赫兹的固定频率下生产。

恢复生产井:这类井由于电潜泵的位置太浅,而无法保持稳定的生产速率,甚至无法生产。

稳产井:这类井是指由于回压降低或油井含水率上升而导致井况恶化的井。
油井产量优化团队已经确定了三种可能的产量优化技术,根据不同的井型,通过试验井对这些产量优化技术进行评估和试用。

优化电潜泵地面设备

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我们首先建立了一套方法用于确定井的优先顺序,从而筛选出最适合的井,用变速的驱动器(VSDs)取代现有的固定频率的配电盘。该项目的实施分以下三个阶段。

阶段1-井的模型建立:在历史生产数据和近期生产测试的生产数据的基础上,通过节点分析软件对油井进行建模,以确认哪些井的回压影响较为明显且举升能力衰退严重。

阶段2-变速驱动器(VSDs)测试实验:通过下入能够长时间使用的便携式卡瓦对27口井中的三口井进行VSDs测试。

阶段3-进一步进行变速驱动器(VSDs)测试并实现VSDs的长期应用。这项计划是利用了两个便携式滑架对其余的24口井继续进行VSDs测试,测试时间为7个月。VSDs测试需考虑以下步骤:

(1)为实现变速驱动器(VSDs)的长久应用,我们会安装最新的带有VSDs和上下转换器的自动卡瓦,成功的试验井就可以长期使用VSDs(三口井已经进行了VSDs应用的试验)。

(2)必要的时候,老井也会配备变速驱动器,并且,变速驱动器也将成为未来新井的标配。

(3)在整个油田的变速驱动器的测试过程中需要重复进行第(1)步。

修复和下放电潜泵等修井工作的预分析

第二个油田产量优化技术主要考虑将电潜泵修复至原尺寸以及增加泵的下放深度。本油田超过50%的井在都是在上层油藏(U1)进行完井,该层和下层油藏(U2)相比岩性较差、压力支撑力小。已确定的主要参数之一就是大多数井的相对较低的进口压力,加速了气体的外排,继而导致环空憋压。并且,环空管道与出油管线并不相通,也没有专门的通风管线,因此极易造成环空憋压现场。由于气/油比较低,因此,在完井时,井下并没有安装电潜泵。

检验井身设计方案

油田资产管理应重视对井身设计方案进行检验以对其产量进行优化。起初,早期的井身设计阶段未考虑选泵工作。在所有进口压力低(小于400psi)的井中,电潜泵的下入深度不能太大。

在所有案例中,安装电潜泵和Y型接头的主要限制因素为完井过程中的安装空间有限,并且还要在储层顶部之上1000ft高(垂深)的7英寸衬管中安装一个顶。基于井的生产井史和先前的诸多考虑,针对U1油藏的井身结构设计,我们商定了一个新的方案,并在实验井中试行。

结论

本文对油田产量优化的方法进行了试验,这对生产商来说具有极高的商业价值,可便于他们建立操作指南和标准文件来对其产量进行进一步优化。主要结论如下:

(1)通过从配电盘(SWB)到变速驱动器(VSDs)的转换,对电潜泵的地面设备进行升级,这一方法表现出了显著的效果,三口试验井的产油增量超过了1700桶/天。也就是说,单口井可实现增产20%以上,油田的采收率可提高2.4%。

(2)当变速驱动器取代原来的配电盘,电潜泵通过变速驱动器运行时,就可大大降低其能量的消耗。在产量相同的条件下,与使用配电盘相比,电潜泵可以降低20%能耗。

(3)当使用变速驱动器后,可对电潜泵的成本进行优化。也可以通过选用更精简的流程和最适的发动机尺寸,在喉道处形成一个保护性的压差。

(4)井眼中的变速驱动器为监测和控制水位提供了更大的灵活性,阻止或者减缓初期的油井出水现象。

(5)当频率增加时,电潜泵的举升压头就会增大,可以使一些不稳定的井恢复正常生产状态。其中有一口井在提高电潜泵的频率后,在采出量超过700桶/天时,仍能够稳定运行。

(6)对电潜泵的修复和下放等修井工作进行预分析具有重大的意义。其中一个案例表明,预分析油田的潜在产量为300桶/天,而该井的实际产量却是其潜在产量的50%。此外,电潜泵的下放还可以缓解因淹没深度小,而导致的潜在气锁现象。

(7)对于U1油藏的井身结构设计方案的检验需要在即将开钻的新井中执行。其中一个案例表明,电潜泵的下放深度增加490ft(垂深),产量将增加25%(250桶/天)。

(8)在5号井3730ft(比原计划深740ft)处的7英寸的衬管内部安装一个顶可以减少后续电潜泵作业对油井的影响。

(9)为了更加客观地评价油气增量并选取相关的产量优化技术,我们将在余下的24口井中进行进一步的试验。

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评论 2

  1. #2

    油价下跌也是驱动技术革新的一针强心剂!

    laoyang6年前 (2015-12-09)回复
  2. #1

    油价下跌了,油公司保产量的思路变了

    孟伟6年前 (2015-12-09)回复