第二章 海上油气开采方式

埕岛油田的自喷期预计为：东营组、中生界2～3年，馆陶组1年左右(古生界目前 仍在进一步勘探中)。因此，对于高产能的油井，要优化自喷设计参数，充分发 挥地层的产能，延长自喷周期。 在开采过程中，随着采出程度、综合含水的上升和地层能量的下降，必须不失 时机地转换采油方式，用人工举升方式接替。选择技术上安全可靠、适应性强、 成熟配套的人工举升方式，实施一次性管柱投产，以减少作业工作量，提高整体 开发效益。 人工举升方式选择： （1）目前国内外海上油田采用的人工举升方式主要有电潜泵、气举、水力喷射 泵、螺杆泵等举升方法，各种方法具有不同的适应性，见表1。 表1 各种人工举升方法对油井工况的适应性 项目 出砂 结蜡 高气油比 大排量 腐蚀 产能变化 结垢 井深 适应性 油稠 维护工作量 资金投入 安全程度 有杆泵 一般 差 一般 一般 好 好 好 一般 一般 一般 大 一般 差 水力喷射泵 好 好 一般 好 好 好 一般 很好 很好 好 小 小 好 气举 很好 差 很好 好 一般 一般 一般 好 好 一般 小 大 差 电潜泵 差 好 一般 很好 一般 差 差 一般 差 一般 大 大 好 螺杆泵 好 很好 很好 一般 好 好 好 一般 好 很好 一般 最小 一般
三、海上油田自喷转人工举升时机的选择 海上油田由自喷期转入人工举升期的时机选择应该考虑以下几个方面的因素： 1.井底流压变化 通常情况下， 产层的孔隙压力及含水都会随着开采期而发生变化，从而引起井 底流压的相应变化， 当井底流压低于某一数值时，地层压力即不足以将液柱举出 地面，则油井失去了自喷及自溢的能力。要维持油井的正常生产，需及时采用适 当的人工举升方法。 2.产量要求 为保证并实现开发方案产量的要求，达到油田更好的开发效益，仅靠天然能量 是很难达到长期高产要求的。因此，为了达到一定的采油速度，在油井还具有一 定自喷能力但已不能达到产量要求时，要及时由自喷期转入人工举升期，利用外 部能量提供较高油井产量从而实现长期、合理的高产。 四、海上油田人工举升方式的选择 1.油井生产参数选择 油井生产参数是选择人工举升方式的基础, 因此, 应特别注意油井参数的正确 性及合理变化范围。需确定的主要参数为产液量、流体性质、地层特性及 生产压差等。 根据油井参数, 通常会存在几种人工举升方式都能满足要求。将满足油井要求的 几种人工举升方式进行技术性、经济性、可靠性及可操作性的对比,从而确定出 可行、适用、经济的人工举升方法。 2.适时转换采油方式 图1~ 2 分别是渤海某区块潜油电泵泵效与含水的关系曲线和泵效与原油粘度 的关系曲线, 可以看出, 含水越高, 泵效越高; 原油粘度越高, 泵效越低, 说明原 油粘度对电泵的影响是很大的。因此应适时做好采油方式的转换工作, 当含水上 升, 原有粘度降低, 产液量增大时, 可考虑用潜油电泵更换螺杆泵。
图1 泵效与含水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ关系曲线
图2 泵效与原油粘度的关系曲线 我国浅海油田主要的采油方式有电潜泵、螺杆泵采油, 其他采油方式基本还处 于试验阶段。海上油田选择的人工举升方式应力求其操作简单、结构紧凑、易于 管理, 以降低地面建设费用和操作费用。目前各油田正大力运用分支井、大位移 井采油技术, 在运用这些采油技术的同时, 要充分考虑采油工具的通过能力、原 油物性及后期采油方式的调整等多种因素。 刘雅馨,张用德,吕古贤,高云波,杨光 浅海油田采油方式的选择 2010年第39卷 第11期第19页
五、采油方式选择实例介绍 这里以胜利海上埕岛油田为例作一介绍： 1.埕岛油田的基本生产条件包括油藏、油井和地面(平台)条件三个方面： （1）油藏条件埕岛油田位于晚第三系埕北低凸起的东南端，西南有大断层与埕 北凹陷相连接， 南东接桩东凹陷， 北东与渤中凹陷呈现超覆接触， 具有长期发育、 多层结构的构造背景， 发育着多种类型的圈闭和广泛分布的储集层，已经发现了 明化镇、馆陶、东营、沙河街和中生界、古生界等六套含油气层系。其主力含油 层系馆上段是一个具有河流相正韵律沉积、高饱和、高渗透、多油水系统的岩性 构造特征的稠油疏松砂岩油藏，埋藏深度1250~1670m，平均孔隙度34.5 %，渗透 率2 711×10−3 um2 ，泥质含量6.5%，砂体粒度中值0.13mm，原油具有低凝固点、 稠油高饱和的特点，地面平均原油密度0．9423g／cm3 。，平均粘度312mPa ·s， 原始气油比30．7m3 ／t，地饱压差2．68MPa，压力系数0．974，地温梯度3．85℃ ／lOOm，平均每米采油指数3．45t／(d·MPa)。研究认为，馆陶上段油藏具有单 井产量相对较高，投产初期具有一定自喷能力，产量递减快，见水早，含水上升 快的试采特征。 （2）油井条件埕岛油田采取建设中心动力平台，配套辅助简易卫星采油平台的 布署方案， 每个简易卫星采油平台采用大密度丛式井组，各井均采用直一增一稳 的三段井身剖面。垂直深度一般为1 500~1 700m，造斜点500～700m，最大井斜 为57°， 最大狗腿度达6． 67°／30m， 油层套管Φ 177． 8mm， 表层套管Φ 339． 7mm。 为保护油层和发挥油层的潜在生产能力，采用高密度油管传输平衡方式射孔，并 采用机械防砂方式进行先期防砂，以防止地层砂的迁移。 （3） 地面条件 埕岛油田具有背靠大陆之优势，采用海底电缆和海底管线的方式 进行地面动力供给和原油输送，减少了平台面积，增加了单井生产时间。每个卫 星采油平台根据钻井平台的不同， 各井组地面(平台)井口距离为2m×2m或2m×3m， 井口平台面积和生产控制平台的面积均受到严格限制，以降低海上建设成本。各 井组平台均有配套的生产控制平台对各种生产参数进行集中管理。 采油方式的选择： 2.从埕岛油田的地层特征可看出，在油田开发初期，油井都具有一定的自喷能 力，油层物性较好的东营组和中生界油藏具有较长的自喷期。经地层动态分析，
2. 固定式采油气平台，其形式有桩式平台（如导管架平台）、拉索塔式平台、 重力式平台 （钢筋混凝土重力式平台、 钢筋混凝土结构混合的重力式平台） 。 3. 浮式采油气平台，其形式又可分为可迁移式平台（又称活动式平台），如自 升式平台、半潜式平台和船式平台（即钻井船）；不迁移的浮式平台，如张 力式平台、铰接式平台。 4. 海底采油装置，采用钻水下井口的办法，将井口安装在海底，开采出的油气 用管线直接送往陆上或输入海底集油气设施。 /infor/show_document_detail.asp?id=952 2.1.2 采油方式选择原则 我国油田采油方式的选择主要是通过人工采油方式选择图与人工采油方式评 价表进行, 前者反映的是采油方式在技术上能否满足需要; 后者受人为因素的 影响过大, 不能很好地体现所选采油方式对于油田的具体要求的满足情况。 一、海上采油方式选择原则 1. 满足油田开发方案的要求。在技术上要可行, 同时要从可靠性、使用寿命、 投资大小、维护的难易程度及同类油田使用情况对比等多方面做综合评价。 2.适应海上油田开采特点。要求平台上设备体积小, 质量轻, 免修期长, 适用 范围宽。 即所需的设备, 特别是地面设备的体积应尽可能小, 质量要轻, 这样可 以有效地减少平台尺寸和所需面积。特别应注意对电、气、仪表等辅助设备的技 术要求, 易于控制, 减少人为失误造成的损失。 3.综合经济效益好。从初期投资、机械效率、维修周期、生产期操作费等多个 方面进行评价和对比, 选择一种技术上适用、经济效益好的采油方式。 二、几种人工举升方式的优缺点 1.电动潜油泵 优点: 排量大、 易操作、 地面设备简单, 适用于斜井, 可同时安装井下测试仪表, 海上应用较广泛。 缺点: 不适用于低产液井, 高电压, 维护费高, 不适用于高温井( 一般工作温 度低于130℃) , 一般泵挂深度不超过3000m, 选泵受套管尺寸限制。 2. 水力活塞泵
第二章海上油气开采方式 2.1 海上油气开采方式选择 2.1.1 油气开采主要方式及海上油气开采特点 一、油气开采方式 采油方法通常是指把流到井底的原油采到地面所用的方法， 基本上可以分为两 大类：一类是依靠油藏本身的能量，使原油喷到地面，叫做自喷采油；另一类是 借助外界能量将原油采到地面， 叫做人工举升采油或者叫做机械采油。如果地层 压力足够的话，就可将原油举升到井口以上，形成自喷采油；如果地层压力不能 将原油举升到井口， 那么就需要借助某些人工举升的办法采油，或者向油层中注 入某种流体提高地层压力， 使油井生产能量有所改善。由于不同油气藏的构造和 驱动类型、深度及流体性质等之间差异，其开采方式也亦有所不同。通常气藏以 自喷的形式开采， 开发后期部分气藏采用排液采气， 此处仅叙述油藏采油方式的 选择。 人工举升方式一般包括： 有杆抽油泵、 螺杆泵、 电潜泵、 水力活塞泵、 射流泵、 气举、柱塞泵、腔式气举、电潜螺杆泵、海底增压泵。 二、海上油气开采特点 在内海、大陆架和深海海域开采石油和天然气。包括地质研究、可行性分析、 工程设计、钻井、采集、储输等作业。地质研究基本理论和方法、工艺流程设计 原理与陆上油田开发大致相同，但钻井、采集、储输等工程设施与陆上有根本区 别。海上油气田开采受其环境条件的限制，技术范围比陆上广，难度大。海底石 油的开采过程包括钻生产井、采油气、集中、处理、贮存及输送等环节。海上石 油生产与陆地上石油生产不同的是要求海上油气生产设备体积小、重量轻、自动 化程度高、布置集中紧凑。一个全海式的生产处理系统包括：油气计量、油气分 离稳定、原油和天然气净化处理、轻质油回收、污水处理、注水和注气系统、机 械采油、天然气压缩、火炬系统、贮油及外输系统等。 供海上钻生产井和开采油气的工程措施主要以下几种。 1. 人工岛，多用于近岸浅水中，较经济。
优点: 不受井深限制( 目前已知最大下泵深度已达5 486 m) , 适用于斜井, 灵 活性好, 易调整参数,易维护和更换。 可在动力液中加入所需的防腐剂、 降粘剂、 清蜡剂等。 缺点: 高压动力液系统易产生不安全因素, 动力液要求高, 操作费较高, 对气 体较敏感, 不易操作和管理, 难以获得测试资料。 3.气举 优点: 适应产液量范围大, 适用于定向井, 灵活性好; 可远程提供动力, 适用 于高气油比井况, 易获得井下资料。 缺点: 受气源及压缩机的限制, 受大井斜影响( 一般来说用于60∀以内斜井) , 不适用于稠油和乳化油, 工况分析复杂, 对油井抗压件有一定的要求。 4.喷射泵 优点: 易操作和管理, 无活动部件, 适用于定向井, 对动力液要求低, 根据井 内流体所需, 可加入添加剂, 能远程提供动力液。 缺点: 泵效低, 系统设计复杂, 不适用于含较高自由气井, 地面系统工作压力 较高。 5.螺杆泵 (1)地面驱动螺杆泵 优点: 对油井液体适应范围广; 不发生气锁, 泵效高; 运动部件少; 没有阀件 和复杂流道, 油流扰动小, 水力损失较低, 泵效可达70% 以上; 输出流量均匀、 易于调节, 通过改变地面驱动装置的转速, 很容易调节流量; 适应排量范围大, 日产液量为1. 59~380 m3 / d, 通过加大转速可以达到更高产量。 (2)电动潜油螺杆泵 优点: 它结合了潜油电泵和地面驱动螺杆泵的优点, 输送介质范围广; 节电效 果显著; 不存在管、 杆磨损; 可用于斜井、水平井; 可使用小直径油管; 运行可 靠、 维修量小; 启动扭矩大, 适用于斜井、 稠油井以及高含砂、 高含气井的开采。 缺点: 螺杆泵工作寿命较低( 与ESP 相比) , 一次性投资较高。 刘雅馨,张用德,吕古贤,高云波,杨光 浅海油田采油方式的选择 2010年第39卷 第11期第19页