曹妃甸X油田伴生气气举工艺设计

郑 旭，雷 源

(1.中海石油(中国)有限公司曹妃甸作业公司，天津 300460) (2.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300460)

曹妃甸X油田主力生产层为明化镇组下段和馆陶组，以水平井为主，电泵采油，由单点供电滑环供电。随着开采的深入，储层压力逐渐降低，油田注水量增大，注水泵所需电力负荷加大；同时含水率上升，单井为了获得经济效益，电泵需要增加泵挂深度并加大排量才能获得足够的产油量。电泵功率日益增加，导致曹妃甸X油田耗电量日益增大并达到单点电滑环警戒上限。为了提高油藏最终采收率和达到油田总产油量的要求，新钻调整井投产就需要关停部分老井以保证新井用电，但关停老井还是不可避免地造成产量损失。虽然可以通过优化电泵生产参数[1-4]、注水泵工作参数[5-6]等方式来节约用电，但其节省的电量有限，尚无法满足新井投产的用电需求。为此本文考虑曹妃甸X油田日产伴生气25×104m3/d且具备天然气压缩机(外输天然气使用)等条件，拟将部分电泵采油井改为气举生产井，以节省部分电量，减少油井关停造成的产量损失。

1 气源评价

曹妃甸X油田2015年以来综合开采曲线如图1所示。该油田随着新调整井投产，产液量和产气量逐渐增加；但进入2016年10月以来受电量限制，开始关停含水率高的老井，日总产液量下降了约5 000m3/d，油田总含水率下降，日产油量基本不变。

图1 曹妃甸X油田综合开采曲线

曹妃甸X油田日产气约25×104m3/d，井口回压1.9MPa，由天然气压缩机增压外输，其出口压力为8MPa，满足气举压力和部分气举井注气量要求。

2 气举选井

将电泵目前的生产状况与气举采油的适应性[7-10]相结合，制订出转气举井的初步选井原则：1)产液量较大，以确保转气举后能稳产一段时间，具有经济效益；2)井深相对较深，以提高气举举升效率。为此首先选7口电泵生产故障井，基础参数见表1；其次从正常生产井中综合考虑气液比、井深、流压等选择5口井，基础参数见表2。

表1 曹妃甸X油田故障井转气举生产井基本情况

表2 曹妃甸X油田转气举井生产数据

考虑压缩机输出压力8MPa和地面管网及阀的压力消耗，按注气压力7.5MPa、井口油压2MPa，优选出12口转气举井，其电泵生产与气举生产情况对比见表3。当单井按与电泵目前相当的产液量生产时，12口气举井需要日注气27.5×104m3，实际产液量为9 072.65m3/d，比采用电泵时的产液量9 976.63m3/d少903.98m3/d，主要是X22H和X29H井气举产液量较低。若按气举优化结果组织生产，需要日注气32.5×104m3，实际产液量为10 672.51m3/d，比采用电泵时的产液量多695.88m3/d，即优化后注气量增加了5.0×104m3/d，累计产液量增加了1 599.86m3/d，可见优化注气量是十分有必要的。

图2为电泵与气举优化后日产液量对比图。

表3 转气举井电泵生产与气举生产对比

除X22H和X29H井气举产液量比电泵产量低，X35H井气举与电泵产液量相当，其余井气举后产液量比电泵大。通过分析电泵提供的压差可知，当电泵的压差低于3.0MPa时，在7.5MPa注气压力下可以获得800m左右的注气点深度，气举在较小的注气量下可以获得比电泵大的压差；当电泵压差大于6.0MPa后，气举提供的压差较小，这主要是由于7.5MPa的注气压力限制了注气点深度，导致井底流压的降低有限，产液量低，即电泵在井底流压低时举液量好，气举在地层压力高、产液量高时举升效果好。

综合考虑伴生气产气量和气举所需的注气量，注气量按10.0×104m3/d计算。综合考虑地面管网、X油田开发的整体性，设计出转气举井预选方案：1)X13H、X14H、X15H、X18H、X22H共5口井总产液量4 089.46m3/d，产油量160.85m3/d。若

图2 电泵与气举生产对比图

单井按照与电泵相当的产液量生产，需注气10.5×104m3/d，完成产液量3 499.78m3/d，较电泵减少产量589.68m3/d；若按气举优化生产需注气13.5×104m3/d，完成产液量4 496.35m3/d，较电泵增加产量406.89m3/d。2)X26H、X27H、X29H、X34H、X35H、X36H共6口井总产液量5 044.8m3/d，产油量322.68m3/d。若单井按照与电泵相同产液量生产，需注气15.0×104m3/d，完成产液量4 714.16m3/d，较电泵减少产量330.64m3/d；若按气举优化生产需注气16.0×104m3/d，完成产液量5 095.86m3/d，较电泵增加产量51.06m3/d。根据总的气资源量，以产液量最大为目标，确定最终转气举井选井方案，即选取X13H、X14H、X15H、X18H，产液量为3 683.89m3/d。

3 气举工艺设计

3.1 气举管柱设计

曹妃甸X油田井下均有封隔器，因此气举采用半闭式管柱。所选气举井的注气点位置井眼轨迹情况见表4。X13H注气点位置井斜角为49.58°，已接近井下投捞工具的井斜角界限，故采用固定式气举阀及与其配套的工作筒；其余井的井斜角最大仅为35.96°，但狗腿度为2.58～3.67(°)/ 30m，因此采用投捞式气举阀及与其配套的工作筒。

表4 注气点位置井眼轨迹情况

3.2 典型井气举工艺设计

X13H井含水率(93.59%)高，降频让电生产情况如图3所示。2015年10月前罐装电泵采用50Hz时增压2.8MPa，产液1 188.24m3/d(2015年9月平均数据)，产气0.57×104m3/d，产油68.54m3/d；目前电泵转速为35Hz，泵增压2.23MPa，生产压差只有0.3MPa，产液617.66m3/d，表明该井地层能量足。

图3 X13H井生产情况

图4为不同注气压力条件下气举特性曲线。随着注气量的增加，产液量逐渐增加，且产液量增加的幅度逐渐减小，综合考虑后，X13H井注气量定为3.0×104m3/d。对比图中不同注气压力下的注气点垂深和产液量曲线，可知当注气压力设为7.5MPa时，其注气点深度可达783.87m，产液量预计为1 182.2m3/d，接近电泵50Hz转速下的产液量。

4 气举实施效果预测

图4 X13H井注气压力敏感性分析 表5 X13H气举设计结果

级数深度/m温度/℃阀孔直径/英寸地面打开压力/MPa地面关闭压力/MPa试验架打开压力(15．5℃)/MPa1525．1683/167．57．456．612902．0711/4孔板阀--

5 结束语

本文提出的采用伴生气缓解电泵采油中后期用电超负的思路，通过在曹妃甸X油田的应用表明该思路是可行的，在一定条件下气举能取得与电泵相当的产液量。实践表明，电泵在低井底流压时举液量好，气举在地层压力高、产液量高时举升效果好。该研究成果对于海上同类油井具有借鉴作用。

图5 X13H井孔板阀和气举阀注气产液量对比

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