光管柱无封隔器的ESP举升系统.docx

1、光管柱无封隔器的ESP举升系统光管柱无封隔器的ESP举升系统翻译：韩冰（大庆油田有限责任公司试油试采分公司研究所）摘 要：卢卡奇semoga（堪萨斯州）油田天然气主要产于石灰岩，该岩石目前含有足够的可以用气举法采出的天然气。然而，堪萨斯州天然气产量迅速下降，据估计，到2013将无足够的气产出。因此，正在考虑应用一些新形式的人工举升更换现有的气举，自2008年底，为了采用新式举升的目的，新的ESP和HPU项目已开始实施。由于实施这些项目，在堪萨斯州ESP井将是主要的人工举升生产井，增产大约70%的石油总产量。换句话说，在使用ESP过程中的停机期具有风险，主要风险是需要解决井架部署的井眼问题和电的

2、问题，这些问题将引起ESPs关闭。因缺乏一个井架和/或零配件的原因，解决这些问题可能需要相当长的时间几天甚至几周。这将不可避免地导致损失的石油产量。避免这样的生产损失，ESP -气体混合系统已实施，即气举是准备作为一个备份。这种混合系统由一个安装在沿着气举系统单一油管上的ESP原件组成，没有封隔器和1（一）（屏幕孔）气举阀，1（一）滑动套门，和1（一）完整的电除尘器单元。现在在堪萨斯州所有的ESP井都是用这个配置，在ESP停工期内气举系统被用来作为备份。与常规的ESP液体产量相比，这种配置可以产生35%的液体产量，因此在2009年内石油损失4400桶。简介堪萨斯州油气田是在印度尼西亚南苏门答腊

3、Rimau断块。该油田在1998年开始生产，主要以自喷井为主，产油层有3个：Telisa砂岩(TLS)，Baturaja碳酸盐岩(BRF)，Talang Akar砂岩(TAF)。因为BRF有最大的油气储量，所以大多数油产自BRF。深度从3000到4000英尺。由于该油区有足够的天然气资源，当油井在2001年停止流动由于储层压力下降而停产，气举法开始变为人工举升方法。该油区自从2006年开展注水工程后，为提高采收率，已经开始清除剩余油，然后是提高采收率先导工程。有大概360口井，其中包括石油生产井和注水井。相应的，随着天然气被水趋替，堪萨斯州天然气产量正在迅速下降：据估计，2013年产生的气体将

4、无法气举，参见图1插图。通过人工提升研究和试验进行预测表明气源会下降。因此，便考虑用一些新的形式的人工举升来代替气举，自2008年底新的ESP和HPU项目开始实施。当前堪萨斯州人工举升由130个气举，70个ESP，12个HPU和3个柱塞气举组成。这些项目的实施以后，在堪萨斯州，ESP井将成为主要的生产井举升方式，有助于提高约70%的原油总产量。另一方面，在使用ESP过程中的停机期具有风险，主要风险是需要解决井架部署的井眼问题和电的问题，这些问题将引起ESPs关闭。这些风险包括以下：井眼问题：电机烧毁 地层损害导致的低渗透泵卡 气体的干扰电力问题： 新电网的连接 电厂断电因缺乏一个井架和/或零配

5、件的原因，解决这些问题可能需要相当长的时间几天甚至几周。这将不可避免地导致损失的石油产量，图2说明了这个问题。停机时为了避免生产损失，采用ESP-Gas气举混合系统，即气举是准备作为一个备份的（见图3）。ESP-Gas气举混合系统虽然有明确的目的，如提供一个适用5.5“- 7”套管柱的备份生产计划以防停机，并通过降低从气举到ESP举升转换过程的损失，来获得获得生产可靠性的提升。混合设计过程堪萨斯州油气田ESP-Gas气举混合系统在安装之前经过了多次各种研究和讨论 混合应用方面的比较和文献研究 现场条件审查 地下和地面设计1. 混合应用方面的比较和文献研究在ESP - 气举方面提供详细资料的文献

6、较少，然而关于混合在印度尼西亚北爪哇地区应用方面，一个SPE文件(#56665)包含了一个很好的报道。他在混合应用方面做了一个初步的简介，但不幸的是该地区油田条件与堪萨斯州不同：该地区应用的是95 /8“套管，这比堪萨斯州应用的套管应用范围要广。另一个文献来源是SPE2761-MS: “北海无封隔器环形安全阀系统主要设计考虑因素”。它将无封隔器气举解释为一种安全的操作模式。从本文我们可以假设，使用无封隔器气举来协同ESP组装是有可能的。下一个挑战是在堪萨斯州既定的条件下，如何使ESP组装与无封隔器气举相结合。2.现场条件审查堪萨斯油田生产390 API的原油，平均气液比800立方英尺/桶。井底

7、压力约为900 psig。井下管柱套管完井采用5.5“- 7”管柱，因此5.5”套管设计将成为设计过程的基础。井斜角从从0-60-其中大多数井斜角平均40（参见图4：典型的井眼轨迹）。考虑到这些因素，决定运行ESP400系列。我们需要通过对比电机外径(4.56”)和套管内径(4.95”)来观察他们之间的间隙。有效间隙仅为0.39“，因此风险电缆损坏的几率的很高，这将是最大的挑战。3. 地下和地面设计（1）地下设计第一步是设计ESP。我们的设计方法是使用在许多石油手册中描述的和API推荐使用的标准方法。这一方法从计算阶段到装置构型阶段均有应用。天然气分离器的应用应根据油井条件，比如气液比和总产气

8、率。下一步是为混合装置设计一个气举管柱。考虑到井斜和空隙，安装在井内气举阀的数量必须最少。另一个考虑条件是，为简化装置组装和井架工作，无封隔器气举已经被关闭。气举设计应该能够容纳气体通过设计深度注入。在设计无封隔器系统的气举阀时，SPMs（侧口袋心轴）的目的是尽可能深，但气只能通过施工深度注入（在glv-so），而不是从泵进入。这个概念是在为ESP气举混合系统设计气举阀生效的。由于ESP气举系统的设计，工作阀也作为卸载阀使用。最终设计（见图5）有以下部分组成：(1)1（屏幕孔）气举阀为气举的注射点(2)在气举操作系统中，1滑动侧门（SSD）作为油藏流体入口（2）地面设计（井口和流线）地面设备的

9、设计简单包括ESP和气举配置。这和传统的ESP相比，在生产线上有轻微的变动，见图6。ESP -气举混合设备需要额外的管线作为从气体多支管线到油井的注气管线。正常操作中，可以用注气柱塞和套管阀来使气举关闭。每当ESP由于上述提到的任何原因停止流动时，只要打开注气柱塞和套管阀注入气体开始举升，关闭从环流线到生产线的旁通阀开始油井生产。套管必须保持一定的压力确保气体只达到注射点，没有超过泵入口造成U型循环。如果停机时间足够长（在电机烧毁情况下，有时需要1个月停机时间）气举（混合）产量可以通过用钢丝绳打开SSD进行优化。结论ESP-气举装置有两个特殊的功能：1. 优化生产优化生产是应用ESP和气举来创

10、造simultaneous production。该功能的实际测试尚未实施，但当油田需要大量的举升或用作油藏管理策略的时候，该功能将会被应用。2. 损失最小化如上所述，这是安装ESP-气举混合装置的主要目的。在堪萨斯州所有的ESP井都使用此配置。当前面提到的问题发生时，气举混合装置在ESP停机时间被用作备份。该装置相比正常的ESP液体产量可以产出36%的液体。在2009年的结果表明，ESP-气举混合装置能减少4400桶的原油损失。具体问题见表1-损失防治措施概况。该表格表明了由于各种问题导致的EPS停机事件。经济评论在2009年，印度尼西亚Medco E&Po公司每口井花1500美元来防止共7

11、0口井滑动侧门和流线的改变。例如，即共花费十万美金。减少的原油损失4400桶价值接近三十万美金。（相当于每桶原油价值70 美元每桶，见表2）。因此，该装置的应用减少了近20万美元的损失。另外，SSD也可以回收，可以在很长一段时间回收利用。假定气举资源以40%的速率下降，可以存在到2013年，四年后潜在的额外储量是5700桶。当天然气资源存在时，ESP -气举混合装置可以作为一个救星，从上述考虑我们可以看出，单一无封隔器管柱ESP-气举混合系统的应用在堪萨斯州的油气田是值得的。结论1.对于空隙较小的井，ESP-气举混合系统可以在单一管柱和无封隔器装置中应用。2. ESP-气举混合系统可以通过ESP和 气举同时起作用来增加产量。3. 通过安装ESP-气举混合系统，印度尼西亚Medco E&Po公司在2009年内减少了4400桶的原油产量损失。 表1总结现有电除尘器节能问题发生的损失 表2 2009年ESP混合系统安装的经济审查 图 1 堪萨斯州天然气生产情况 图2 生产使用ESP系统（传统模式） 图3生产使用ESP气举混合系统 图4清除审查ESP5.5”套管串联 图5 ESP气举混合系统地下结构设计 图6 ESP气举混合系统表面设计配置