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【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(七)

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(七)

“不讀水滸,不知天下之奇;不看石油圈,不曉人工舉升之最全新進展?!毙【幷f,沒毛??!

來自 | World oil
編譯 | 張德凱

在油氣開采中,人工舉升技術應用非常廣泛且種類繁多,“人工舉升”一詞應用范疇很廣,通常指可以提高產量(一般為原油或是油/水混合物)的工具、設備、控制裝置、儀器、電腦硬件/軟件以及技術等。人工舉升可通過各種類型的泵,以機械的方式將井下液體舉升至地面,這種方式的原理非常簡單,只是通過外力改變井下液體的流速。另外,還可以通過降低井下液體靜壓的方式提高液體產量,一般通過注入氣體完成。

ESP(電潛泵)技術最新進展

井下ESP(電潛泵)系統通常包括ESP泵、氣體分離器/標準吸入口、保護器、電機、動力電纜(連接地面設備與電機)以及負責數據監測和傳輸的傳感器(將數據傳輸至地面控制系統)。ESP系統的地面設備包括變頻控制器(VSD)或配電盤、電機保護系統或/和智能控制系統,其中智能控制系統一般只用于對控制、監測要求比較高的井中。

新型ESP系統安裝無需使用鉆機

當井下情況發生變化或ESP設備損壞時,必須進行修井作業,更換人工舉升系統。常規的ESP系統置換時必須使用鉆機或是大型吊裝設備,造成生產延遲、成本增加。此外,由于復雜井筒干預作業的進行,HSE風險也會增加。

斯倫貝謝的ZEiTECS 梭式ESP置換系統支持井下電纜濕法連接,可以通過油管與電纜、連續油管或抽油桿的組合進行ESP設備吊裝,并能夠精準的將ESP系統置入井下指定位置,整個過程都無需鉆機或是大型吊裝設備。由于無需使用鉆機,新型ESP置換系統能夠將生產延遲影響降至最低,同時降低操作成本和HSE風險。通過使用常規的維護措施,ESP系統運行壽命也能得到最大化。ESP的這種梭式置換方式還提高了作業過程靈活性,當井況發生變化時,操作人員就能及時更換ESP設備,有效防止設備故障的發生。

【本周專題:人工舉升】百端待舉,如日方升(七)

圖15.ZEiTECS 無鉆機式ESP置換系統,可通過電纜、抽油桿或連續油管進行ESP安裝和回收。

ZEiTECS主要包括兩個部分:(1)鉆臺部署的半永久式設備,包括設備插入接口;(2)無鉆機式ESP回收設備,包括一個不帶有電機的常規ESP系統,其頂端安裝有滑動密封組件。

對接接口位于管串下端的外部,三個濕式電纜接頭通過電纜夾或綁帶固定,為常規ESP感應/永磁式電機提供三相直流電。對接接口能夠旋轉,以便濕式電纜接頭按指定方式排列。此外,對接接口還有“著陸界面”,在ESP設備回收過程中承受回收管串的重量和ESP的沖擊力。在回收作業中,ZEiTECS的旁路允許井下液體流過。

電機濕式連接器安裝在ESP回收管串的底部,接頭共有三個濕式電插頭和一個插頭排列裝置,能夠自動將三個插頭與對接口完美連接,并按預定方式排列。

梭式ESP置換系統ZEiTECS在海上和陸地作業中都已經成功應用,該技術顯著減少了井筒停產時間,降低了操作成本,得到了業界的認可。

貝克休斯新型ESP系統,安裝作業無需鉆機

近日,貝克休斯與沙特阿美公司聯合推出了新型ESP系統TransCoil,采用連續油管安裝作業,無需鉆機,消除了偏遠等地理情況復雜地區的鉆機使用需求,對于人工干預作業成本高的地區也是絕佳選擇,如圖6所示。TransCoil系統可消除現場作業中電機與電纜的連接作業,ESP系統的穩定性得到提高。與常規電纜配置的ESP系統不同,TransCoil沒有井下電纜濕式連接,避免了接頭失效所必須的鉆機作業要求。

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圖16.TransCoil系統消除了電機引出線設計,將ESP系統中最易損壞連接點移除,提高了系統穩定性

TransCoil系統的電纜設計獨特,作業軌跡長度可達12000ft,而傳統的連續油管配置ESP由于CT內電纜堆積易發生電氣故障,作業軌跡最長僅為7000ft,相比之下,TransCoil的應用優勢非常明顯。TransCoil系統可應用的套管尺寸范圍為4-1/2~9in,可提供最高18000bpd的產量。對于受到ESP作業成本較高限制的成熟油田來說,TransCoil系統也是絕佳的選擇,該系統可以直接安裝ESP于現存套管內(最小適用尺寸4-1/2in),節約了修井時間。

相對于常規的電纜配置ESP系統,TransCoil還具有另外一個優勢。該系統可以應用于斜井中,ESP位置就更靠近產層,吸入口壓力更大,油藏一次采收率更高。

在Khurais油田,沙特阿美公司為了尋求一種減少停井時間、降低成本的人工舉升方案絞盡腦汁,該油田每年有一次集中的維護作業,但發生意外ESP故障時,修井作業難度很大且成本極高,造成ESP的回收、重置作業時間過長。

為了解決該問題,開發商與服務人員聯合推出了一款無需鉆機的ESP修井系統,并適用于復雜的井下環境。在TransCoil系統的首次安裝中,包括連續油管系統的安裝、配置等,成功將一口停井一年時間的井產量恢復到8000bpd,效果顯著。相比于常規ESP修井方案,TransCoil系統可減少作業時間和成本50%以上。

螺桿泵技術

趨于枯竭的井通常會產生大量的氣體,會對一些人工舉升設備造成嚴重的損害,尤其是ESP系統,在氣體流量波動范圍大的井中經常發生氣鎖問題,開采效率很低。即使是不存在氣鎖問題的PCP(螺桿泵),當吸入口游離氣體含量超過20%時,其效率也會明顯降低。而在某些大斜度井中,由于游離氣體引起的RDPCP(頂驅螺桿泵)故障發生幾率非常大。

創新技術的結合

針對高氣體含量井的開采問題,PCM公司推出了高效率的電潛螺桿泵(ESPCP)系統,如圖17所示。ESPCP結合了目前業界作為先進的技術,其中之一是高GOR井中非常有效的液壓螺桿泵(HRPCP)技術,HRPCP系統一般配備永磁電機(PMM)。

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圖17.Moineau ESPCP系統可用于大斜度高含氣井開采

電潛PMM電機與井下PCP的聯合使用將PCP和ESP的優勢完美結合。由于ESPCP無需使用驅動桿,所以不會發生驅動桿故障、油管磨損穿刺或驅動桿彎曲等常規RDPCP的高發問題,在大斜度井中的應用效果尤為明顯。此外,ESPCP還增加了開采中驅動桿占用空間,減少了產量漏失,對于地面驅動設備消耗也有非常好的節約作用。ESPCP不僅能完美替代常規PCP系統,其性能更是優于ESP,在高含氣或高含砂的井中,ESPCP不會發生氣鎖或磨損導致的永久損壞故障。

由于取自PCP技術,HRPCP在高含砂、高含氣、高粘度井的開采中性能更加強勁。HRPCP電機為PCM公司的專利技術,通過將液壓分布器置入電機轉子中,轉動過程中產生的壓力和溫度沿轉子呈梯度分布,轉子的獨特設計能夠將舉升壓力平局分布于泵內,效率更高,泵和電機的應用壽命也得到了延長。所以,即使井下液體流量波動劇烈,HRPCP也能保持工作穩定、平穩,確保即使在搞GVF凈重也能保持高效、長生命周期運轉。

最后,將常規ESP系統的電機更換為PMM電機還消除變速器的使用,在降低能耗的同時,提高了系統的運轉效率。

新型ESPCP系統在中東地區斜度為17°的稠油井中已經得到了成功應用。試驗井中,泵的安裝井段斜度為83°,在此前的開采中PCP故障頻發,修井作業過于頻繁。新型PCP系統順利通過了14°/100 ft斜度井段,最終下入深度1010ft。截止目前,該井已連續生產2年,除了氣體產量升高外,沒有發生任何生產中斷、下降問題。

下期關鍵詞:螺桿泵,柱塞舉升,氣舉

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