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提产量又怕出砂?Emerson新技术可帮你优化产量

提产量又怕出砂?Emerson新技术可帮你优化产量

想要提高产量,又怕井下出砂? Emerson公司新型出砂监控设备可帮您监测出砂情况,优化产量,安全控制井的出砂量。

来自丨E&P
编译丨TOM 葡萄

由于开采利润有限,作业者们不得不采取低成本、高效益与灵活的创新办法,确保油井产能最大化,达到生产目标,并实现原油从油藏到炼油厂的经济、无缝输送。但是,原油流动能力受多种因素影响,这包括了油藏流体特征、水合物、结垢与稠油。其中最主要的一个因素是地层砂,本文中介绍了一些能够解决该挑战的创新技术。

砂的危害

地层砂对于油气正常流动仍然是一个主要危害。地层出砂造成的腐蚀会给生产带来严重影响,包括损坏生产井、输油管道与出油管线;腐蚀完井管柱;堵塞井眼油流通道。

此外,地层砂还会影响油水分离。如果油水携带地层砂,当分离出的水回注油藏时,会对生产设备造成进一步腐蚀。

据估计,超过一半的井在整个生命周期内需要采取防砂措施。老化的开采设备,具有更高流速的深水开采井愈发复杂,都会加剧地层出砂。

以前为了避免地层出砂,通常会限制产量,但是随着产水量增加,对产量需求的增加,出砂反而成为了常态。

提产量又怕出砂?Emerson新技术可帮你优化产量

图 通过地层砂蚀探测器与声波探测器收集到的数据变化特征

电阻率与声波测试

以前,产量、含水率、压降与温度分布常用作分析地层出砂的指标。但在过去几年,电阻与声学方面的技术创新,使作业者能够更加直观细致的分析地层出砂情况。

侵入式腐蚀传感器可以测出由地层砂引起的金属实际损失量。通过电阻率原理测量金属损失量,当电阻率增加时,说明金属元件有一定损失。根据损失量、地层砂平均粒径以及流体流动数据,可以量化出砂量。

例如,Emerson的在线砂蚀探测器测量了北海油气平台意外出砂时的金属损失。地层突然出砂是一件复杂且不可预测的地层事故,它会给流体流动与正常生产带来严重的影响。

在该实例中,当探测器发现50纳米的金属损失后,立即探测到地层出砂问题,随后发出警报并将产量调整到合适的水平,出砂得到控制。在4小时内,出砂问题逐渐缓解,出砂井得到了及时补救,维持井正常生产,期间金属总损失为5微米。

基于声波的非侵入式传感器可监测沙粒撞击管壁时产生的噪音。该传感器利用砂粒产生的声波能量计算多相管流中砂的产量,并以克/秒计量。

但是,当上述探测技术结合使用时,才能更加有效地确定地层是否出砂以及严重程度,让作业者确定需要采取正确的生产措施来防砂。这些技术还有其他一些应用,如声波探测技术可用于产量优化设计,在地层出砂前预测其最大产油量。

另一方面,砂蚀探测器还能准确判断管线内遍布的地层砂带来的短期与长期危害。在已知流速的前提下,两种系统都能够得出具体的出砂量。

除了北海以外,Emerson的声波传感器与砂蚀探测器正在墨西哥湾的巴西国家石油公司的Cascade与Chinook油田等深水油田中使用。在这些情况下,出砂传感器与多相流量计以及压力和温度传感器系统配合使用,降低了腐蚀危害,优化产量,并保障地层流体的正常流动。

出砂探测器与其它仪器的配合使用,保证了正常的井下流动状态。同时结合可扩展分布式软件,如Emerson的Roxar Fieldwatch,将水下仪器探测数据进行处理,高效完成在线分析,监测腐蚀状况,保证流动状态。

Roxar Fieldwatch曾应用于挪威国家石油公司的Heidrun油田。该油田需要加强油田的出砂监测能力,以实现最大产砂量的条件下不影响正常采油。同时通过软件分析,可使挪威国家石油公司能够应对含水量与产气量增加带来的挑战(更多出砂量和更高流速)。

为此,挪威国家石油公司与Emerson公司共同开发了一个新的防砂模块。利用该软件,挪威国家石油公司能够更及时应对出砂情况的变化,从而可以安全控制井的出砂量,并为优化生产与保证流速计算出可接受的最大出砂率。

无线科技的发展

自动化以及一些无人平台的发展,在随着无线自动化仪器的普及后,也改变了井底流动监测的方式。相比有线在线监测系统,无线技术大大降低了设备安装成本,并能在之前无法进入的区域实施动态监测。

在此背景下,基于安装在管道或容器中的侵入式传感器,Emerson公司开发了顶层腐蚀与砂蚀无线传感器。这些传感器可以直接集成到无线传感器网络技术WirelessHART网络中,为作业者提供一套完整的资产管理与井底流动控制系统。

此外,一种无线超声波探测设备,可以通过检测超声波穿过金属所需时间来测量壁厚,也能与其他出砂监测设备配合使用。在一套完备的流体流动控制方案中,超声波设备是非常有效的顶层完整性检测工具。

北海作业平台近期由完整性管理专家Stork,结合出砂腐蚀无线监测系统,来检测腐蚀情况。在无线设备的辅助下,延长了平台设备寿命,增加了产量,并保证了流体的正常流动。

保证流体正常流动的策略就是要消除所有危害生产的潜在因素,为生产提供指导,并将产量最大化,这也正是出砂监控技术所要达到的目标。

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