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威德福噴射泵系統

威德福噴射泵系統

由于ESP系統在非常規區塊經常會出現故障,導致現場經常需要停產來更換泵,這會大大延誤作業時間,也會導致作業成本大幅上升。為此,威德福提出使用噴射泵來代替ESP,應用結果表明,該方法十分有效。

來自 | E&P
編譯 | 白小明

在頁巖油生產中,如果作業公司過渡依賴電潛泵(ESP),則可能嚴重影響公司的利潤。許多作業公司在非常規油井鉆完井之后,使用ESP來清潔井筒,之后當油井因儲層壓力下降停止流動后,再次使用人工舉升的方式生產。然而,在洗井和早期生產階段,產液中含有的砂和其他固體將很快損壞ESP,并頻繁造成泵故障。而且,ESP在含氣、含蠟或腐蝕性井況條件下也很容易損壞,這使其不太適合作為非常規區塊(例如巴肯頁巖區塊)的初始舉升方式。

ESP故障

一套ESP系統的初始投資在20~40萬美元不等。此后,每次出現ESP故障,更換泵的成本非常高,因為需要修井機起出生產油管。每次更換ESP的平均成本在10~30萬美元之間,其中包括設備成本和鉆機費用。

根據威德福的歷史數據,考慮到每口頁巖井平均每年需要更換2~3次ESP,在生產第一年,設備和修井成本在40~160萬美元不等。作業公司即使每次都精打細算,提前計劃并以最高的效率作業,也很難具有可行性,因此許多公司正在尋找更經濟可行的替代方案,來進行頁巖油井的生產。

噴射泵可以作為非常規井更可靠、更具成本效益的生產方式。見證了近期噴射泵替代ESP取得的巨大成功后,北達科他州一家作業公司邀請威德福來進行可行性調研,看能否將噴射泵系統用于幾口巴肯頁巖井的生產。

作業公司的大部分人工舉升都采用ESP,然后在生產的最后階段轉換為有桿泵生產。然而,由于設備初始成本高,而且每口井平均每年大約有2~3次故障,與投資回報相比,ESP相關的資本支出變得不可接受。壓裂后返排時形成的高速流以及惡劣的初始井況,通常導致ESP在生產的前3個月內至少出現1次故障。在一些井,單口井前3個月內ESP甚至出現4次故障。同時考慮ESP的初始安裝成本以及每次更換泵時的修井作業成本,生產前3個月的單井平均資本支出約為45萬美元。

噴射泵—無需修井機

噴射泵為作業公司帶來更有前景的新選擇。在噴射泵舉升系統中,使用加壓流體或鋼絲來下入和回收泵無需修井機。一旦井況發生變化,技術人員可以回收噴射泵,配置新的喉部以及油嘴來調節流量參數,然后在短短幾個小時內重新下入泵。由于無需修井機,噴射泵系統大幅減少了勞動力、非生產時間(NPT)和設備成本。

噴射泵沒有活動部件,從而能夠大幅降低因高含固體顆粒、腐蝕性、含氣或含蠟流體造成設備故障的風險。這使噴射泵成為了從井筒中回收壓裂后返排的含砂流體的理想設備。因為噴射泵由液壓驅動,沒有井下活動部件。在地面,動力流體系統使用多路泵,對動力流體加壓并將其注入到井內。流體向下通過噴射泵到達噴嘴,在噴嘴處根據文丘里原理,流體壓力減小,壓力減小使儲層流體進入泵的喉部與動力流體混合。之后,混合流體到達噴射泵升壓器,在其中將混合流體增壓并舉升到地面。

由于沒有活動部件,噴射泵在含砂、腐蝕性和含蠟井況條件下,帶來可靠的性能,以及更長的運行時間,而這些復雜條件易導致ESP和其它舉升方法頻繁出現故障。

噴射泵—大幅節約成本

作業公司在8口井下入了噴射泵,在生產的前3個月,大幅節約了成本。單井前3個月的平均生產成本為41500美元,包括井下設備費用和地面設備月租金。噴射泵堅固耐用,沒有產生NPT,沒有出現故障,因此無需換泵。在人工舉升初期,通過簡單地將ESP更換為噴射泵,作業公司預計前3個月單井平均至少節省385,500美元。

因為大多數ESP故障發生在人工舉升最初的幾個月,而且由于作業公司有大量ESP庫存,因此,作業公司在之后的生產階段,采用ESP舉升固體含量較少的流體。這樣,作業公司也可以將噴射泵系統轉移至其他新井中使用,以最大限度地節省資本支出。

噴射泵—適用于油井生產各階段

噴射泵系統在節省成本方面,最重要的優點之一是其可以應用于油井生產的各個時期。因此,在巴肯頁巖地區,在最終轉換為使用有桿泵進行小排量生產前,許多威德福的客戶更喜歡連續使用噴射泵,延長噴射泵的使用時間,來避免使用修井機。

早期下入后,噴射泵便可以清除壓裂返排流體,以利于儲層流體自然流動。而后期一旦儲層壓力枯竭,地層流體停止自然流動,則使用相同的噴射泵系統將井轉換為人工舉升生產,通常產量在1,000~2,000桶/天。

隨著生產后期流速變慢,可以將泵起出,根據井況調整泵喉部和噴嘴尺寸,然后重新下入泵,這樣可以保證泵適應井況的變化。這一過程在現場可在幾個小時內完成,所需的設備也很少,幫助作業公司大大節省了使用鉆機的時間和資金。

與其在油井整個生產周期內進行大量更換舉升系統的作業,作業公司不如將噴射泵系統一直留在井底,直到儲層能量徹底枯竭,這樣能夠大幅節省時間和成本。當流動壓力等各種參數變化導致流量明顯減小時,例如低于200桶/天,許多作業公司一般都轉為采用有桿泵生產。然而,還有一種適用于低排量、低壓力油井生產,且成本更低的方式,但并不被大家所熟知。液壓活塞泵是適合于這些工況的理想產品,而且可以直接將其連接到噴射泵底部鉆具組合中,進一步避免起下油管和使用鉆機。

應用前景一片光明

通過在8口井使用噴射泵系統,節省了數百萬美元,巴肯地區的這家作業公司目前正將該技術應用于21口井的早期生產中,并計劃將該技術應用擴大到其余全部60口井。通過此次應用可以看出,根據儲層特性和生產階段,在適當時間選擇正確的舉升方式,可以在油井的整個生命周期內,顯著提高經營效率和盈利能力。

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白礬
石油圈認證作者
畢業于中國石油大學(華東),油氣井工程碩士,長期聚焦國內外石油行業前沿技術裝備信息,具有數十萬字技術文獻翻譯經驗。
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