纜式投撈電泵技術(shù)及在海上平臺(tái)的應(yīng)用

楊 子,賀智杰,劉國(guó)振,龍江橋,陳欽偉

中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司

0 引言

潛油電泵是渤海油田主要的人工舉升方式，其產(chǎn)量比例高達(dá)90%左右[1-2],但潛油電泵故障率高，檢泵周期短[3]。常規(guī)檢泵作業(yè)需要利用修井機(jī)進(jìn)行動(dòng)管柱作業(yè)，井控風(fēng)險(xiǎn)高，洗壓井作業(yè)中外來(lái)流體會(huì)對(duì)地層壓力衰減的油藏造成傷害[4-5]。常規(guī)電動(dòng)潛油螺桿泵在下泵和起泵作業(yè)時(shí)，都是使用電纜保護(hù)器將動(dòng)力電纜固定在油管外壁上，動(dòng)力電纜、潛油電機(jī)機(jī)組和螺桿泵隨油管一起下入和起出[6]。對(duì)于未配備修井機(jī)的平臺(tái)只能借助鉆井平臺(tái)的支持才能完成檢泵作業(yè)[7]。應(yīng)用纜式投撈電泵技術(shù)恰能解決此難題，實(shí)現(xiàn)了不動(dòng)管柱檢泵作業(yè)的功能[8]，且能較快恢復(fù)油田生產(chǎn)。

1 技術(shù)概況及關(guān)鍵工具

纜式投撈電泵技術(shù)可以用電纜或鋼絲將電泵機(jī)組順著油管內(nèi)下入，通過(guò)電潛泵機(jī)組和生產(chǎn)油管上的濕接頭內(nèi)筒及外筒與電纜互連，傳輸?shù)孛娴碾娏χ岭姖摫脵C(jī)組，實(shí)現(xiàn)井筒液體的傳遞[9]。

1.1 濕接頭系統(tǒng)

濕接頭系統(tǒng)可以在井筒液體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)內(nèi)筒與外筒的有效對(duì)接，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。下伸縮短節(jié)的上端插入上伸縮短節(jié)的下端并通過(guò)銷(xiāo)釘固定，下伸縮短節(jié)的下端插入工作筒上端固定。

圖1 濕接頭結(jié)構(gòu)示意圖

1.2 懸掛系統(tǒng)

懸掛系統(tǒng)能使電潛泵懸掛固定在油管內(nèi)，并能保障內(nèi)筒與外筒的密封性。中心管外側(cè)安裝內(nèi)筒和外筒，在中心管和外筒之間設(shè)置有工作通道，內(nèi)筒插入工作通道內(nèi)并通過(guò)固定銷(xiāo)與外筒固定。懸掛外筒及懸掛內(nèi)筒結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示。

圖2 懸掛外筒結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 懸掛內(nèi)筒結(jié)構(gòu)示意圖

1.3 收縮補(bǔ)償系統(tǒng)

在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)伸縮筒之間能實(shí)現(xiàn)徑向旋轉(zhuǎn)，軸向也能上下相對(duì)移動(dòng)，目的在于最大程度規(guī)避電泵運(yùn)轉(zhuǎn)震動(dòng)對(duì)濕接頭的影響。

2 技術(shù)應(yīng)用

QHD-X井是一口水源井，該井啟泵投產(chǎn)后，日產(chǎn)水1 000 m3，油壓1.0 MPa，水嘴?17.7 mm，頻率38 Hz。由于該區(qū)塊投產(chǎn)初期油田綜合含水較低，生產(chǎn)水無(wú)法滿(mǎn)足本油田注水需求，為滿(mǎn)足該區(qū)塊注水需求,遂計(jì)劃實(shí)施換大泵作業(yè)。油田需求注水量為2 500 m3，本次設(shè)計(jì)日產(chǎn)液量為2 500 m3。該井于2019年實(shí)施了換大泵作業(yè)，并依托鉆井平臺(tái)作為作業(yè)支持船成功應(yīng)用了纜式投撈電泵作業(yè)。修井后管柱如圖4所示。

圖4 QHD-X井修井后管柱示意圖

該井順利投產(chǎn)后，井下機(jī)組運(yùn)行參數(shù)平穩(wěn)，日產(chǎn)液量可達(dá)2 500 m3，完全滿(mǎn)足該區(qū)塊的注水需求。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 井下安全閥的優(yōu)選及下入深度確定

井下安全閥是一種安放于井筒內(nèi)的連接于油管上設(shè)定位置的安全裝置，在井口裝置失控時(shí)防止井噴和污染環(huán)境，保證油井生產(chǎn)安全[10]。在海上油田生產(chǎn)井、水源井和注水井中，為充分保障井下生產(chǎn)安全，運(yùn)用常規(guī)的井下安全閥即可滿(mǎn)足作業(yè)要求，下入深度通常是160 m左右。而考慮到QHD-X井有較強(qiáng)的自溢能力，后期要滿(mǎn)足日產(chǎn)液2 500 m3的需求，且隨投撈外層管柱下入，遂引入應(yīng)用了?71.45 mm深井井下安全閥，并對(duì)其下入深度進(jìn)行了校核，完全滿(mǎn)足作業(yè)要求。

井下安全閥在井下的最大安全下入深度計(jì)算公式為：

(1)

式中：MD—下入深度，m；SF—安全系數(shù)；CP—安全閥關(guān)閉壓力，MPa；G—控制液的壓力梯度，MPa/m。

3.2 投撈系統(tǒng)外管優(yōu)選

海上油田常用的?177.80 mm套管接箍尺寸為?196.0 mm，而?244.48 mm套管內(nèi)徑為220.5 mm，考慮到要在?244.48 mm套管內(nèi)部下入投撈電泵,?177.80 mm套管的外層管柱還得要用到復(fù)合動(dòng)力電纜護(hù)罩，其?177.80 mm套管與?244.48 mm套管單邊最大間隙僅有24.5 mm，是不滿(mǎn)足作業(yè)條件的。遂對(duì)?177.80 mm套管接箍進(jìn)行了特殊加工處理，處理后其接箍外徑為187.32 mm，可滿(mǎn)足下對(duì)應(yīng)復(fù)合動(dòng)力電纜護(hù)罩的要求。

4 經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)

4.1 作業(yè)成本對(duì)比

若按照只實(shí)施修一口井的作業(yè)成本核算，不包括機(jī)組租賃費(fèi)，結(jié)合實(shí)際作業(yè)情況有以下分析：

(1)第一次作業(yè)無(wú)修井機(jī)電纜投撈電泵較鉆井船常規(guī)動(dòng)管柱作業(yè)費(fèi)用高，主要為器材費(fèi)用。

(2)無(wú)修井機(jī)電纜投撈電泵管柱后續(xù)由電纜作業(yè)，作業(yè)成本較低，而利用鉆井平臺(tái)配合動(dòng)管柱作業(yè)則費(fèi)用較高。

(3)電纜投撈電泵作業(yè)靈活性強(qiáng)，若機(jī)組故障后即可第一時(shí)間選泵、送料出海、現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)，而鉆井平臺(tái)作業(yè)則需要提前協(xié)調(diào)平臺(tái)資源、值班船等配合資源，甚至得擇機(jī)選擇合適的作業(yè)窗口等，其不確定性較強(qiáng)，且等待時(shí)間較長(zhǎng)。

4.2 產(chǎn)量效益對(duì)比

(1)井下機(jī)組故障后，電纜投撈電泵井可第一時(shí)間選泵、送料出海、開(kāi)始作業(yè)，躺井周期可控制在13 d內(nèi)；而鉆井平臺(tái)作業(yè)則受各項(xiàng)作業(yè)資源、費(fèi)用審批周期、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境評(píng)價(jià)、作業(yè)許可辦理等各項(xiàng)因素影響，躺井周期可能會(huì)超過(guò)180 d。故障井躺井時(shí)間越長(zhǎng)，生產(chǎn)井產(chǎn)能損失越大，需鉆井平臺(tái)作業(yè)井產(chǎn)量損失是電纜投撈井十余倍之多。

(2)電纜投撈電泵作業(yè)周期僅需1～2 d，且可根據(jù)海況、船舶資源等即時(shí)靈活調(diào)整，而鉆井平臺(tái)作業(yè)周期長(zhǎng)，需要拖航、就位、壓載、作業(yè)、卸載、拔樁、降船等諸多環(huán)節(jié)，整體作業(yè)周期可能會(huì)超過(guò)10 d，且還未考慮氣象及軍事活動(dòng)等不確定因素影響。

(3)纜式投撈電泵作業(yè)不需壓井，最大程度減小了對(duì)儲(chǔ)層傷害情況的發(fā)生概率，投產(chǎn)恢復(fù)較快，同時(shí)節(jié)省了油化藥劑費(fèi)用，有利于降本增效。

5 結(jié)論

(1)纜式投撈電泵技術(shù)的成功應(yīng)用，無(wú)需將原井生產(chǎn)管柱及井下工具等起出更換或復(fù)檢，減少了起下鉆工期和規(guī)避了洗壓井可能造成的儲(chǔ)層傷害，有利于提質(zhì)增效。

(2)針對(duì)產(chǎn)量小、經(jīng)濟(jì)效益低但是具有開(kāi)發(fā)價(jià)值的新開(kāi)發(fā)油田，采用電纜投撈電泵工藝，可最大程度節(jié)約作業(yè)成本；而針對(duì)現(xiàn)有無(wú)修井機(jī)但有較為充足甲板面積的平臺(tái)，可應(yīng)用電纜投撈電泵工藝，節(jié)約后期生產(chǎn)操作費(fèi)用。

(3)纜式投撈電泵技術(shù)可與無(wú)人駐守井口簡(jiǎn)易平臺(tái)有效結(jié)合，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率，以最大程度恢復(fù)挖潛生產(chǎn)井產(chǎn)能，在保障增儲(chǔ)上產(chǎn)的同時(shí)，為海上油田的深度開(kāi)發(fā)提供了新思路，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。