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        海上油田7″套管分采技術(shù)應(yīng)用研究

        2023-03-04 13:37:00張洪閣吳洪波楊文強杜雪雷
        河南科技 2023年3期
        關(guān)鍵詞:電泵

        段 鵬 張洪閣 吳洪波 楊文強 杜雪雷

        (1.中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司,天津 300452;2.天津電裝電子有限公司,天津 300457)

        0 引言

        海上油田的部分老井出現(xiàn)產(chǎn)量降低、含水率升高、出砂現(xiàn)象嚴重等問題。鑒于產(chǎn)量低的油井已無法滿足生產(chǎn)需求,成為油田增儲上產(chǎn)的制約因素。此外,因海上平臺空間狹小、井槽數(shù)量有限,老井側(cè)鉆成為海上油田低效井挖潛上產(chǎn)的重要手段。

        1 海上7″套管分采技術(shù)難點與挑戰(zhàn)

        海上油田常規(guī)的井身結(jié)構(gòu)為9-5/8″套管,老井側(cè)鉆相當于在9-5/8″套管內(nèi)開窗側(cè)鉆,鉆入8-1/2″井眼,下入7″尾管進行開采生產(chǎn)。為了合理挖掘開采,往往進行分層開采,相較于9-5/8″套管,7″尾管因內(nèi)徑小,對7″尾管分采[1-2]帶來巨大挑戰(zhàn)。①電泵外徑小,排量受限,揚程受限,電泵壽命短。②油管及井下工具內(nèi)外徑小,抗拉強度受限。③分采封隔器的內(nèi)徑小,生產(chǎn)滑套及開關(guān)工具尺寸受限[3]。④由于7″尾管掛縮徑,常規(guī)的Y 接頭+電泵機組難以通過。常規(guī)的7″尾管分采井生產(chǎn)管柱的示意圖如圖1所示。

        圖1 7″尾管分采井生產(chǎn)管柱示意圖

        2 海上7″套管分采配套完井關(guān)鍵工具研究

        針對7″尾管分采的難點,以X 井為例,對7″套管分采配套完井工藝進行詳細分析。

        2.1 X井基本情況

        X 井于2012 年投產(chǎn),初期生產(chǎn)情況穩(wěn)定,生產(chǎn)過程中因出砂而關(guān)井,雖進行多次修井,但仍無法滿足生產(chǎn)。為了能繼續(xù)利用井槽,只能側(cè)鉆,老井的井身結(jié)構(gòu)為13-3/8"×291.5 m+9-5/8"×2 525 m,計劃在1 000 m 處進行側(cè)鉆[4],側(cè)鉆后的井身結(jié)構(gòu)為13-3/8"×291.5 m+9-5/8"×1 000 m+7"×(850~2 529)m,具體如圖2所示。

        圖2 側(cè)鉆后的井身結(jié)構(gòu)圖

        2.2 舉升方式優(yōu)選

        X井開采層位儲層垂深(海拔)為-1 460~-1160 m,原始地層壓力為11.7~14.6 MPa。目前,地層壓力比原始地層壓力下降約4 MPa,油藏提供的產(chǎn)液量為160~350 m3/d,氣油比為30 m3/m3。根據(jù)計算,該井初期無法實現(xiàn)自噴,要采用人工舉升法進行開采[5]。

        通過調(diào)研可知,海上油田常用的人工舉升法有電潛泵、螺桿泵、氣舉、潛油往復(fù)泵、射流泵等(詳見表1)。對比不同人工舉升方式的優(yōu)缺點與適用性,可使用電潛泵的人工舉升方式。

        表1 不同人工舉升方式對比

        2.3 電泵機組及旁通管優(yōu)選

        目前,地層壓力比原始地層壓力約下降4 MPa,油藏提供的產(chǎn)液量范圍為160~350 m3/d。通過軟件模擬,儲層動液面為623 m。根據(jù)電泵下深的經(jīng)驗,電泵的沉沒度在300 m 以下,X 井電泵下入垂深在1 000 m左右,電泵機組處于7"尾管的范圍內(nèi)。

        采用較小尺寸的338泵+375電機[6]可滿足X井機采要求(見表2)。電泵機組采用338 泵+375 電機,下井工具外徑與工作套管內(nèi)徑間的間隙一般不小于6 mm[7],7"23lb/ft 套管的內(nèi)徑為6.37"。與338泵+375電機可匹配的旁通管有2-3/8"、2.28"、2-1/8",其尺寸之和詳見表3。與7"23lb/ft 套管內(nèi)徑間隙均大于6 mm,三種尺寸的旁通管均滿足要求,考慮到尺寸大的旁通管有利于井下工具的下入及抗拉強度更大,推薦旁通管采用2-3/8"。

        表2 國內(nèi)電泵機組排量揚程范圍

        表3 電機+旁通管外徑匯總表

        2.4 分層工具滑套優(yōu)選

        常用的滑套有2.313?、1.825?、1.625?,結(jié)合滑套打開工具的尺寸,滑套只能選擇1.625?,由于內(nèi)徑的尺寸較小,受產(chǎn)量影響,存在井下工具沖蝕的風險,造成井下工具失效[8]。通過對整個管柱內(nèi)徑最小的工具(1.625?滑套)進行沖蝕性分析,以最大產(chǎn)液量350 m3/d 為例,根據(jù)模擬試驗,發(fā)現(xiàn)其最大流速小于臨界流速,1.625?滑套不會發(fā)生沖蝕現(xiàn)象(見表4),推薦使用1.625?滑套。

        表4 不同產(chǎn)量下流速與臨界流速比

        沖蝕流速的計算公式見式(1)。

        式中:Ve為臨界沖蝕流速,ft/s;ρ為流體混合密度,lb/ft3。

        經(jīng)驗表明:在無固相顆粒的流體在連續(xù)工況下,K值取100,在間歇服務(wù)工況下,K值取125;對無固相顆粒的流體,預(yù)計不會發(fā)生腐蝕,或腐蝕被抑制,或采用防腐合金管材時,在連續(xù)服務(wù)工況下,K值取150~200,在間歇服務(wù)工況下,K值取250。

        2.5 井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化

        通過生產(chǎn)廠家提供的尾管掛數(shù)據(jù),若井身結(jié)構(gòu)采用7?尾管形式下入分采工具,將7?尾管回接到井口,變?yōu)??套管[9-10],從而保證分采工具的順利下入,優(yōu)化后的管柱圖如圖3所示。

        圖3 優(yōu)化后的管柱圖

        2.6 管柱強度校核

        優(yōu)化后的生產(chǎn)管柱為“油管掛+2-7/8?油管+Y接頭+電泵機組+2-3/8?油管+2-7/8?油管+1.625?滑套+2-7/8?油管”。根據(jù)生產(chǎn)管柱各工具的性能參數(shù),通過軟件進行模擬,結(jié)果如圖4 所示。要保證整個管柱的抗拉安全系數(shù)大于安全系數(shù)1.6,才能使整個管柱符合抗拉強度要求。

        圖4 生產(chǎn)管柱抗拉強度校核結(jié)果

        3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

        X 井于2019 年2 月進行分采方案論證,方案論證通過后,進行工具加工及性能試驗,并于同年10月進行完井現(xiàn)場作業(yè),整口井完井作業(yè)時間為7 d,無復(fù)雜情況發(fā)生。作業(yè)后順利投產(chǎn),目前已平穩(wěn)生產(chǎn)2 年多,沒有進行修井作業(yè),與配產(chǎn)數(shù)據(jù)對比,達到了產(chǎn)量要求,如圖5所示。

        圖5 X井生產(chǎn)情況

        4 結(jié)語

        9-5/8?套管開窗側(cè)鉆,下入7?套管分采,通過對生產(chǎn)管柱的井下工具,尤其是電泵機組與旁通管進行組合搭配,選出適用于7?套管分采的井下配套工具,從而達到油田開發(fā)要求。X井的試驗成功,證明了7?套管分采配套完井關(guān)鍵工具的可行性,隨著老井側(cè)鉆越來越多,7?套管分采技術(shù)的應(yīng)用范圍將更廣。對7?套管分采配套完井關(guān)鍵工具進行進一步研究,將成為7?套管分采技術(shù)的未來發(fā)展方向。

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