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提產量又怕出砂?Emerson新技術可幫你優化產量

提產量又怕出砂?Emerson新技術可幫你優化產量

想要提高產量,又怕井下出砂? Emerson公司新型出砂監控設備可幫您監測出砂情況,優化產量,安全控制井的出砂量。

來自丨E&P
編譯丨TOM 葡萄

由于開采利潤有限,作業者們不得不采取低成本、高效益與靈活的創新辦法,確保油井產能最大化,達到生產目標,并實現原油從油藏到煉油廠的經濟、無縫輸送。但是,原油流動能力受多種因素影響,這包括了油藏流體特征、水合物、結垢與稠油。其中最主要的一個因素是地層砂,本文中介紹了一些能夠解決該挑戰的創新技術。

砂的危害

地層砂對于油氣正常流動仍然是一個主要危害。地層出砂造成的腐蝕會給生產帶來嚴重影響,包括損壞生產井、輸油管道與出油管線;腐蝕完井管柱;堵塞井眼油流通道。

此外,地層砂還會影響油水分離。如果油水攜帶地層砂,當分離出的水回注油藏時,會對生產設備造成進一步腐蝕。

據估計,超過一半的井在整個生命周期內需要采取防砂措施。老化的開采設備,具有更高流速的深水開采井愈發復雜,都會加劇地層出砂。

以前為了避免地層出砂,通常會限制產量,但是隨著產水量增加,對產量需求的增加,出砂反而成為了常態。

提產量又怕出砂?Emerson新技術可幫你優化產量

圖 通過地層砂蝕探測器與聲波探測器收集到的數據變化特征

電阻率與聲波測試

以前,產量、含水率、壓降與溫度分布常用作分析地層出砂的指標。但在過去幾年,電阻與聲學方面的技術創新,使作業者能夠更加直觀細致的分析地層出砂情況。

侵入式腐蝕傳感器可以測出由地層砂引起的金屬實際損失量。通過電阻率原理測量金屬損失量,當電阻率增加時,說明金屬元件有一定損失。根據損失量、地層砂平均粒徑以及流體流動數據,可以量化出砂量。

例如,Emerson的在線砂蝕探測器測量了北海油氣平臺意外出砂時的金屬損失。地層突然出砂是一件復雜且不可預測的地層事故,它會給流體流動與正常生產帶來嚴重的影響。

在該實例中,當探測器發現50納米的金屬損失后,立即探測到地層出砂問題,隨后發出警報并將產量調整到合適的水平,出砂得到控制。在4小時內,出砂問題逐漸緩解,出砂井得到了及時補救,維持井正常生產,期間金屬總損失為5微米。

基于聲波的非侵入式傳感器可監測沙粒撞擊管壁時產生的噪音。該傳感器利用砂粒產生的聲波能量計算多相管流中砂的產量,并以克/秒計量。

但是,當上述探測技術結合使用時,才能更加有效地確定地層是否出砂以及嚴重程度,讓作業者確定需要采取正確的生產措施來防砂。這些技術還有其他一些應用,如聲波探測技術可用于產量優化設計,在地層出砂前預測其最大產油量。

另一方面,砂蝕探測器還能準確判斷管線內遍布的地層砂帶來的短期與長期危害。在已知流速的前提下,兩種系統都能夠得出具體的出砂量。

除了北海以外,Emerson的聲波傳感器與砂蝕探測器正在墨西哥灣的巴西國家石油公司的Cascade與Chinook油田等深水油田中使用。在這些情況下,出砂傳感器與多相流量計以及壓力和溫度傳感器系統配合使用,降低了腐蝕危害,優化產量,并保障地層流體的正常流動。

出砂探測器與其它儀器的配合使用,保證了正常的井下流動狀態。同時結合可擴展分布式軟件,如Emerson的Roxar Fieldwatch,將水下儀器探測數據進行處理,高效完成在線分析,監測腐蝕狀況,保證流動狀態。

Roxar Fieldwatch曾應用于挪威國家石油公司的Heidrun油田。該油田需要加強油田的出砂監測能力,以實現最大產砂量的條件下不影響正常采油。同時通過軟件分析,可使挪威國家石油公司能夠應對含水量與產氣量增加帶來的挑戰(更多出砂量和更高流速)。

為此,挪威國家石油公司與Emerson公司共同開發了一個新的防砂模塊。利用該軟件,挪威國家石油公司能夠更及時應對出砂情況的變化,從而可以安全控制井的出砂量,并為優化生產與保證流速計算出可接受的最大出砂率。

無線科技的發展

自動化以及一些無人平臺的發展,在隨著無線自動化儀器的普及后,也改變了井底流動監測的方式。相比有線在線監測系統,無線技術大大降低了設備安裝成本,并能在之前無法進入的區域實施動態監測。

在此背景下,基于安裝在管道或容器中的侵入式傳感器,Emerson公司開發了頂層腐蝕與砂蝕無線傳感器。這些傳感器可以直接集成到無線傳感器網絡技術WirelessHART網絡中,為作業者提供一套完整的資產管理與井底流動控制系統。

此外,一種無線超聲波探測設備,可以通過檢測超聲波穿過金屬所需時間來測量壁厚,也能與其他出砂監測設備配合使用。在一套完備的流體流動控制方案中,超聲波設備是非常有效的頂層完整性檢測工具。

北海作業平臺近期由完整性管理專家Stork,結合出砂腐蝕無線監測系統,來檢測腐蝕情況。在無線設備的輔助下,延長了平臺設備壽命,增加了產量,并保證了流體的正常流動。

保證流體正常流動的策略就是要消除所有危害生產的潛在因素,為生產提供指導,并將產量最大化,這也正是出砂監控技術所要達到的目標。

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