052第五章 海上采油方式的选择-海洋石油工程(课件)-中国石油大学(北京

海洋石油工程海上采油方式的选择海洋石油工程海上采油方式的选择石油天然气工程学院檀朝东[e-mail]13801331255目录海上油田人工举升方式的选择电动潜油泵采油电动潜油螺杆泵采油水力活塞泵采油水力射流泵采油海上油田人工举升方式不仅受到油藏条件、油井条件、地面(平台)条件的制约，而且还要受效益和管理要求的制约，在釆油方式的选择上，应力求经济、技术适应性等方面都能比较合乎具体油田情况，从而能有效地发挥油田的举升能力，充分发挥油藏的产油能力。选择的基本原则是：（1）适应海上平台丛式井组各种井况的要求，立足于地下，以油藏的特点和产液能力为基础；海上采油方式选择原则（2）对油井的自喷能力、转抽时机和可以采用的举升方法进行分析，凡能自喷采油的，应尽可能地选用自喷采油，并确定其采油参数和井口装置；（3）进行油井举升能力分析时，应对油藏、油管、举升方法、油嘴、地面管线及分油井生产系统进行压力分析(又称节点分析)；（4）通过对比可采用的不同举升方法的经济效益，并综合考虑各方面的条件。便可最终评价釆油方法选择是否合理，确定出最佳的配套釆油方式；海上采油方式选择原则（5）选择采油方法可从两方面入手，分析油藏不同开发阶段的产能特征和不同举升方法对油井生产系统的举升效果。使用优选技术、节点分析技术等优选釆油方法；可以采用已掌握的油井产液能力资料，画出流入动态IPR曲线(压力与流量关系曲线)。然后计算出包括管线和机械采油系统在内的油井举升能力。并画出每一种方法的油管入口曲线(压力与流量关系曲线)，对比不同机械釆油方法的流量。最后，从这两组曲线的交点可以求出采用不同釆油方法后可以达到的生产水平。综合考虑主要的影响因素，选出最合理的采油方法，使油井能以最佳开采方式生产；海上采油方式选择原则从油藏或区块的整体范围出发，预测处于不同开发阶段的各类油井的产能。海上采油方式选择原则1.油井产能计算与分析利用相渗透率曲线计算采油指数海上采油方式选择原则海上采油方式选择原则海上采油方式选择原则海上采油方式选择原则计算不同开发阶段的不同采油方式下的综合决策系数，确定合理的采油方式。（6）对于稠油、高凝油、深井、低渗等油田开采方式，要有针对性的特殊考虑及设计；（7）对优选的采油方法要作经济分析，如计算返本期、净现值、设备折旧、盈利与投资比等有关经济方面的分析后面还要述及。（8）搞好接替，适时转换采油方式在开采过程中，随着采出程度、综合含水的上升和地层能量的下降，必须不失时机地转换采油方式，用人工举升方式接替。选择技术上安全可靠、适应性强、成熟配套的人工举升方式，实施一次性管柱投产，以减少作业工作量，提高整体开发效益。海上采油方式选择原则（9）适应海上油田开采特点要求平台上设备体积小、重量轻、免修期长、适用范围宽、操作管理简单，易实现自动化管理、安全可靠。即所选择的采油方式、所需的设备，特别是地面设备其体积应尽可能小，重量要轻，这样可以有效地减少平台尺寸和所需面积，特别应注意对电、气、仪表等辅助设备的技术要求。易操作主要是易于控制，减少人为的失误造成的损失。（10）综合经济效益好要综合评价一种采油方式，即从初期投资、机械效率、维修周期、生产期操作费等多个方面进行评价和对比，最后选择一种，技术上适用、经济效益好的采油方式。海上采油方式选择原则最佳投资费用范围分析图(最低投资区城)三种人工举升方式经济对比海上采油方式选择原则海上采油方式选择原则通过对比分析电潜泵、水力活塞泵和螺杆泵三种采油方式的投资及举升成本，得出如下认识:①当泵挂深度大于或等于1200m，排量为35m³/d时，三种泵的投资比较接近;②当排量为56m³/d时，电潜泵投资最少;③当排量大于70m³/d时，电潜泵抽油的单位成本最低，它是采出体积的函数。螺杆泵采油的吨液举升成本低于有杆泵(深井泵)和电潜泵，在排量不大于70m³/d时，具有比较好的经济效益，检泵周期达到1年以上。电潜泵抽油方式吨液成本较高，宜用于超过螺杆泵排量范围的油井。随着排量的增大，吨液成本逐渐下降。因此，电潜泵采油工艺在高产井和油井高含水期大排量提液是有效和经济的。海上采油方式选择原则（11）满足油田开发方案的要求，在技术上又可行可根据下图选择技术上满足油田开发要求且工作状态好的采油方式，同时要从可靠性、使用寿命、投资大小、维护的难易程度及同类油田使用情况对比等多方面做综合评价（见表）。人工举升方式的选择图采油方式选择逻辑图人工举升方式评价表人工举升方式评价表人工举升方式评价表人工举升方式评价表人工举升评价选择的方法：（1）油井生产参数选择，油井生产参数是选择人工举升方式的基础，因此，应特别注意油井参数的正确性及合理变化范围，其主要需确定的参数为：产液量、流体性质、地层特性及生产压差等。（2）根据油井参数，从人工举升方式选择图上选出能满足要求的人工举升方式，通常情况下会同时存在几种人工举升方式都能满足要求。（3）将满足油井要求的几种人工举升方式进行技术性、经济性、可靠性及可操作性的对比，从而确定出可行、适用、经济的人工举升方法（人工举升方式评价表）。海上油田人工举升方式的选择采油方式选择实例介绍对某一个油田，适用的采油方式会同时有几种，难于做到定量分析，因此，也就很难给出惟一的定论，这里以SZ36-1油田为例作一介绍，希望对如何确立采油方式的方法和步骤有所帮助。油藏类型为受岩性控制的构造层状油藏，储层为下第三系东营组疏松砂岩，油藏埋深一般1300~1600，原始地层压力14Mpa，油层温度65℃。绥中36-1油田的原油密度（20℃）为0.9456~0.9960g/cm，原油粘度（50℃）113.2~4080mPa·s，地下原油粘度70.7~125mPa·s，溶解气油比16.2~34m/m，属中等粘度重油；凝固点为-20~10℃，含蜡量1.97%，胶质沥青42.65%，含硫量0.36%；天然气相对密度0.5694~0.5866；地层水为重碳酸钠型，总矿化度为6700~18600mg/L。采油方式选择实例介绍绥中36-1油田整体开发分两个阶段，其中先导生产试验区建在油田主体部位，5.8km的先导生产试验区于1993年建成投产。试验区有三座井口平台，分A区和B区，总井数48口，其中油井38口，注水井10口。各类井采用射孔完成，先期管内砾石充填防砂完井，最大井斜65°。二期开发井总数为186口，分6个井口平台，初期设计平均单井产液量为80~120m/d，后期最高产液量300m/d。绥中36-1油田表层套管直径339.725mm（13/in），下入深度300m左右。取资料井及注水井采用244.475mm（9/in）套管，其它油井采用177.8mm(7in)套管，各井均采用88.9mm（3/in）油管。泵挂深度一般在垂深900~1000m的斜直段内。采油方式选择实例介绍根据油田的油井数据，从人工举升方式选择图选出：电动潜油泵、气举、水力喷射泵、水力活塞泵和电潜螺杆泵均能满足要求。根据前面对几种人工举升方式优缺点及适用性的介绍可知，气举受气源条件的限制，SZ36-1地区气油比很小，且近处无适合的气源，因此气举方式不适用于本油田。喷射泵在中高含水期，会增加平台处理装置容量，导致平台面积增加、投资增大。水力活塞泵由于动力液要求高、在海上难于满足。通常电潜螺杆泵，虽然泵效高，由于其不易产生乳化，能耗较低，适合于抽稠油。由于电潜螺杆泵实践较少，工作寿命短，修井和维护工作量大，且初期投资较大，与电潜泵相比，在管理经验上也显不足。因此，最后推荐全油田以电动潜油泵为主的人工举升方式。采用评价表见表1，从表1可以看出，评价结果也是电潜泵最佳。采油方式选择实例介绍绥中36-1人工举升方式评价表海上油田由自喷期转入人工举升期的时机选择应该考虑以下几个方面的因素：Ø井底流压变化通常情况下，产层的孔隙压力及含水都会随着开采期而发生变化，从而引起井底流压的相应变化，当井底流压低于某一数值时，地层压力即不足以将液柱举出地面，则油井失去了自喷及自溢的能力。要维持油井的正常生产，需及时采用适当的人工举升方法。海上油田自喷转人工举升时机的选择Ø产量要求为保证并实现开发方案产量的要求，达到油田更好的开发效益，仅靠天然能量是很难达到长期高产要求的。因此，为了达到一定的采油速度，在油井还具有一定自喷能力但已不能达到产量要求时，要及时由自喷期转入人工举升期，利用外部能量提供较高油井产量从而实现长期、合理的高产。海上油田自喷转人工举升时机的选择海上油田适用的人工举升方式海上油田适用的人工举升方式为了对海上的人工举升方式做出较好的评价，下面就几种海上常用的人工举升方式的优缺点分别介绍：Ø电动潜油泵优点：排量大、易操作、地面设备简单，适用于斜井，可同时安装井下测试仪表，海上应用较广泛。缺点：不适用于低产液井，高电压，维护费高，不适用于高温井（一般工作温度低于130℃），一般泵挂深度不超过3000m，选泵受套管尺寸限制。Ø水力活塞泵优点：不受井深限制（目前已知最大下泵深度已达5486m），适用于斜井，灵活性好，易调整参数，易维护和更换。可在动力液中加入所需的如防腐剂、降粘剂、清蜡剂等。缺点：高压动力液系统易产生不安全因素，动力液要求高，操作费用较高，对气体较敏感，不易操作和管理，难以获得测试资料。海上油田适用的人工举升方式Ø气举优点：适应产液量范围大，适用于定向井，灵活性好。可远程提供动力，适用于高气油比井况，易获得井下资料。缺点：受气源及压缩机的限制，受大井斜影响（一般来说用于60°以内斜井），不适用于稠油和乳化油，工况分析复杂，对油井抗压件有一定的要求。海上油田适用的人工举升方式Ø喷射泵优点：易操作和管理，无活动部件，适用于定向井，对动力液要求低，根据井内流体所需，可加入添加剂，能远程提供动力液。缺点：泵效低，系统设计复杂，不适用于含较高自由气井，地面系统工作压力较高。海上油田适用的人工举升方式Ø电潜螺杆泵优点：系统具有高泵效，适用于高粘度油井，并适用于低含砂流体及定向井，排量范围大。缺点：工作寿命相对较低（与ESP相比），一次性投资高。根据不同油井的特点，根据人工选择方式图选择出适用的人工举升方式，再根据不同人工举升方式适用的条件及投资情况等进行综合评价（参见人工举升方式评价表），确定可行的人工举升方式。海上油田适用的人工举升方式电潜泵采油技术电潜泵采油技术(ElectricalSubmersibleCentrifugalPump)(ElectricalSubmersibleCentrifugalPump)1、电潜泵机组概述变压器电控柜接线盒井口动力电缆安全阀电缆封隔器电缆穿透器生产油管泵油气分离器保护器潜油电机控制管线放气阀卸油阀单流阀油层套管ABC电潜泵举升方式的主要优点：电潜泵举升方式的主要优点：(1)(1)排量大；排量大；(2)(2)操作简单，管理方便；操作简单，管理方便；(3)(3)能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；能够较好地运用于斜井与水平井以及海上采油；(4)(4)在防蜡方面有一定的作用。在防蜡方面有一定的作用。电潜泵举升方式的主要缺点电潜泵举升方式的主要缺点：：(1)(1)下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；下入深度受电机功率、油套管直径、井筒高温等的限制；(2)(2)比较昂贵，初期投资高；比较昂贵，初期投资高；(3)(3)作业费用高和停产时间过长；作业费用高和停产时间过长；(4)(4)电机、电缆易出现故障；电机、电缆易出现故障；(5)(5)日常维护要求高。日常维护要求高。1、电潜泵机组概述□潜油泵(SubmersiblePump)□气体分离器(GasSeparator)□保护器(Preventer)□潜油电机(SubmersibleMotor)□潜油电泵机组(ElectricSubmersiblePumpSystem)□电力电缆(ElectricalCable)□动力电缆(DynamicalCable)□引接电缆(ConnectCable)1、电潜泵机组概述2、潜油电机主要结构、工作原理和电性能测试●潜油电机为两级、细长式、三相鼠