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【本周专题:人工举升】百端待举,如日方升(七)

【本周专题:人工举升】百端待举,如日方升(七)

“不读水浒,不知天下之奇;不看石油圈,不晓人工举升之最全新进展。”小编说,没毛病!

来自 | World oil
编译 | 张德凯

在油气开采中,人工举升技术应用非常广泛且种类繁多,“人工举升”一词应用范畴很广,通常指可以提高产量(一般为原油或是油/水混合物)的工具、设备、控制装置、仪器、电脑硬件/软件以及技术等。人工举升可通过各种类型的泵,以机械的方式将井下液体举升至地面,这种方式的原理非常简单,只是通过外力改变井下液体的流速。另外,还可以通过降低井下液体静压的方式提高液体产量,一般通过注入气体完成。

ESP(电潜泵)技术最新进展

井下ESP(电潜泵)系统通常包括ESP泵、气体分离器/标准吸入口、保护器、电机、动力电缆(连接地面设备与电机)以及负责数据监测和传输的传感器(将数据传输至地面控制系统)。ESP系统的地面设备包括变频控制器(VSD)或配电盘、电机保护系统或/和智能控制系统,其中智能控制系统一般只用于对控制、监测要求比较高的井中。

新型ESP系统安装无需使用钻机

当井下情况发生变化或ESP设备损坏时,必须进行修井作业,更换人工举升系统。常规的ESP系统置换时必须使用钻机或是大型吊装设备,造成生产延迟、成本增加。此外,由于复杂井筒干预作业的进行,HSE风险也会增加。

斯伦贝谢的ZEiTECS 梭式ESP置换系统支持井下电缆湿法连接,可以通过油管与电缆、连续油管或抽油杆的组合进行ESP设备吊装,并能够精准的将ESP系统置入井下指定位置,整个过程都无需钻机或是大型吊装设备。由于无需使用钻机,新型ESP置换系统能够将生产延迟影响降至最低,同时降低操作成本和HSE风险。通过使用常规的维护措施,ESP系统运行寿命也能得到最大化。ESP的这种梭式置换方式还提高了作业过程灵活性,当井况发生变化时,操作人员就能及时更换ESP设备,有效防止设备故障的发生。

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图15.ZEiTECS 无钻机式ESP置换系统,可通过电缆、抽油杆或连续油管进行ESP安装和回收。

ZEiTECS主要包括两个部分:(1)钻台部署的半永久式设备,包括设备插入接口;(2)无钻机式ESP回收设备,包括一个不带有电机的常规ESP系统,其顶端安装有滑动密封组件。

对接接口位于管串下端的外部,三个湿式电缆接头通过电缆夹或绑带固定,为常规ESP感应/永磁式电机提供三相直流电。对接接口能够旋转,以便湿式电缆接头按指定方式排列。此外,对接接口还有“着陆界面”,在ESP设备回收过程中承受回收管串的重量和ESP的冲击力。在回收作业中,ZEiTECS的旁路允许井下液体流过。

电机湿式连接器安装在ESP回收管串的底部,接头共有三个湿式电插头和一个插头排列装置,能够自动将三个插头与对接口完美连接,并按预定方式排列。

梭式ESP置换系统ZEiTECS在海上和陆地作业中都已经成功应用,该技术显著减少了井筒停产时间,降低了操作成本,得到了业界的认可。

贝克休斯新型ESP系统,安装作业无需钻机

近日,贝克休斯与沙特阿美公司联合推出了新型ESP系统TransCoil,采用连续油管安装作业,无需钻机,消除了偏远等地理情况复杂地区的钻机使用需求,对于人工干预作业成本高的地区也是绝佳选择,如图6所示。TransCoil系统可消除现场作业中电机与电缆的连接作业,ESP系统的稳定性得到提高。与常规电缆配置的ESP系统不同,TransCoil没有井下电缆湿式连接,避免了接头失效所必须的钻机作业要求。

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图16.TransCoil系统消除了电机引出线设计,将ESP系统中最易损坏连接点移除,提高了系统稳定性

TransCoil系统的电缆设计独特,作业轨迹长度可达12000ft,而传统的连续油管配置ESP由于CT内电缆堆积易发生电气故障,作业轨迹最长仅为7000ft,相比之下,TransCoil的应用优势非常明显。TransCoil系统可应用的套管尺寸范围为4-1/2~9in,可提供最高18000bpd的产量。对于受到ESP作业成本较高限制的成熟油田来说,TransCoil系统也是绝佳的选择,该系统可以直接安装ESP于现存套管内(最小适用尺寸4-1/2in),节约了修井时间。

相对于常规的电缆配置ESP系统,TransCoil还具有另外一个优势。该系统可以应用于斜井中,ESP位置就更靠近产层,吸入口压力更大,油藏一次采收率更高。

在Khurais油田,沙特阿美公司为了寻求一种减少停井时间、降低成本的人工举升方案绞尽脑汁,该油田每年有一次集中的维护作业,但发生意外ESP故障时,修井作业难度很大且成本极高,造成ESP的回收、重置作业时间过长。

为了解决该问题,开发商与服务人员联合推出了一款无需钻机的ESP修井系统,并适用于复杂的井下环境。在TransCoil系统的首次安装中,包括连续油管系统的安装、配置等,成功将一口停井一年时间的井产量恢复到8000bpd,效果显著。相比于常规ESP修井方案,TransCoil系统可减少作业时间和成本50%以上。

螺杆泵技术

趋于枯竭的井通常会产生大量的气体,会对一些人工举升设备造成严重的损害,尤其是ESP系统,在气体流量波动范围大的井中经常发生气锁问题,开采效率很低。即使是不存在气锁问题的PCP(螺杆泵),当吸入口游离气体含量超过20%时,其效率也会明显降低。而在某些大斜度井中,由于游离气体引起的RDPCP(顶驱螺杆泵)故障发生几率非常大。

创新技术的结合

针对高气体含量井的开采问题,PCM公司推出了高效率的电潜螺杆泵(ESPCP)系统,如图17所示。ESPCP结合了目前业界作为先进的技术,其中之一是高GOR井中非常有效的液压螺杆泵(HRPCP)技术,HRPCP系统一般配备永磁电机(PMM)。

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图17.Moineau ESPCP系统可用于大斜度高含气井开采

电潜PMM电机与井下PCP的联合使用将PCP和ESP的优势完美结合。由于ESPCP无需使用驱动杆,所以不会发生驱动杆故障、油管磨损穿刺或驱动杆弯曲等常规RDPCP的高发问题,在大斜度井中的应用效果尤为明显。此外,ESPCP还增加了开采中驱动杆占用空间,减少了产量漏失,对于地面驱动设备消耗也有非常好的节约作用。ESPCP不仅能完美替代常规PCP系统,其性能更是优于ESP,在高含气或高含砂的井中,ESPCP不会发生气锁或磨损导致的永久损坏故障。

由于取自PCP技术,HRPCP在高含砂、高含气、高粘度井的开采中性能更加强劲。HRPCP电机为PCM公司的专利技术,通过将液压分布器置入电机转子中,转动过程中产生的压力和温度沿转子呈梯度分布,转子的独特设计能够将举升压力平局分布于泵内,效率更高,泵和电机的应用寿命也得到了延长。所以,即使井下液体流量波动剧烈,HRPCP也能保持工作稳定、平稳,确保即使在搞GVF净重也能保持高效、长生命周期运转。

最后,将常规ESP系统的电机更换为PMM电机还消除变速器的使用,在降低能耗的同时,提高了系统的运转效率。

新型ESPCP系统在中东地区斜度为17°的稠油井中已经得到了成功应用。试验井中,泵的安装井段斜度为83°,在此前的开采中PCP故障频发,修井作业过于频繁。新型PCP系统顺利通过了14°/100 ft斜度井段,最终下入深度1010ft。截止目前,该井已连续生产2年,除了气体产量升高外,没有发生任何生产中断、下降问题。

下期关键词:螺杆泵,柱塞举升,气举

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二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)

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