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威德福喷射泵系统

威德福喷射泵系统

由于ESP系统在非常规区块经常会出现故障,导致现场经常需要停产来更换泵,这会大大延误作业时间,也会导致作业成本大幅上升。为此,威德福提出使用喷射泵来代替ESP,应用结果表明,该方法十分有效。

来自 | E&P
编译 | 白小明

在页岩油生产中,如果作业公司过渡依赖电潜泵(ESP),则可能严重影响公司的利润。许多作业公司在非常规油井钻完井之后,使用ESP来清洁井筒,之后当油井因储层压力下降停止流动后,再次使用人工举升的方式生产。然而,在洗井和早期生产阶段,产液中含有的砂和其他固体将很快损坏ESP,并频繁造成泵故障。而且,ESP在含气、含蜡或腐蚀性井况条件下也很容易损坏,这使其不太适合作为非常规区块(例如巴肯页岩区块)的初始举升方式。

ESP故障

一套ESP系统的初始投资在20~40万美元不等。此后,每次出现ESP故障,更换泵的成本非常高,因为需要修井机起出生产油管。每次更换ESP的平均成本在10~30万美元之间,其中包括设备成本和钻机费用。

根据威德福的历史数据,考虑到每口页岩井平均每年需要更换2~3次ESP,在生产第一年,设备和修井成本在40~160万美元不等。作业公司即使每次都精打细算,提前计划并以最高的效率作业,也很难具有可行性,因此许多公司正在寻找更经济可行的替代方案,来进行页岩油井的生产。

喷射泵可以作为非常规井更可靠、更具成本效益的生产方式。见证了近期喷射泵替代ESP取得的巨大成功后,北达科他州一家作业公司邀请威德福来进行可行性调研,看能否将喷射泵系统用于几口巴肯页岩井的生产。

作业公司的大部分人工举升都采用ESP,然后在生产的最后阶段转换为有杆泵生产。然而,由于设备初始成本高,而且每口井平均每年大约有2~3次故障,与投资回报相比,ESP相关的资本支出变得不可接受。压裂后返排时形成的高速流以及恶劣的初始井况,通常导致ESP在生产的前3个月内至少出现1次故障。在一些井,单口井前3个月内ESP甚至出现4次故障。同时考虑ESP的初始安装成本以及每次更换泵时的修井作业成本,生产前3个月的单井平均资本支出约为45万美元。

喷射泵—无需修井机

喷射泵为作业公司带来更有前景的新选择。在喷射泵举升系统中,使用加压流体或钢丝来下入和回收泵无需修井机。一旦井况发生变化,技术人员可以回收喷射泵,配置新的喉部以及油嘴来调节流量参数,然后在短短几个小时内重新下入泵。由于无需修井机,喷射泵系统大幅减少了劳动力、非生产时间(NPT)和设备成本。

喷射泵没有活动部件,从而能够大幅降低因高含固体颗粒、腐蚀性、含气或含蜡流体造成设备故障的风险。这使喷射泵成为了从井筒中回收压裂后返排的含砂流体的理想设备。因为喷射泵由液压驱动,没有井下活动部件。在地面,动力流体系统使用多路泵,对动力流体加压并将其注入到井内。流体向下通过喷射泵到达喷嘴,在喷嘴处根据文丘里原理,流体压力减小,压力减小使储层流体进入泵的喉部与动力流体混合。之后,混合流体到达喷射泵升压器,在其中将混合流体增压并举升到地面。

由于没有活动部件,喷射泵在含砂、腐蚀性和含蜡井况条件下,带来可靠的性能,以及更长的运行时间,而这些复杂条件易导致ESP和其它举升方法频繁出现故障。

喷射泵—大幅节约成本

作业公司在8口井下入了喷射泵,在生产的前3个月,大幅节约了成本。单井前3个月的平均生产成本为41500美元,包括井下设备费用和地面设备月租金。喷射泵坚固耐用,没有产生NPT,没有出现故障,因此无需换泵。在人工举升初期,通过简单地将ESP更换为喷射泵,作业公司预计前3个月单井平均至少节省385,500美元。

因为大多数ESP故障发生在人工举升最初的几个月,而且由于作业公司有大量ESP库存,因此,作业公司在之后的生产阶段,采用ESP举升固体含量较少的流体。这样,作业公司也可以将喷射泵系统转移至其他新井中使用,以最大限度地节省资本支出。

喷射泵—适用于油井生产各阶段

喷射泵系统在节省成本方面,最重要的优点之一是其可以应用于油井生产的各个时期。因此,在巴肯页岩地区,在最终转换为使用有杆泵进行小排量生产前,许多威德福的客户更喜欢连续使用喷射泵,延长喷射泵的使用时间,来避免使用修井机。

早期下入后,喷射泵便可以清除压裂返排流体,以利于储层流体自然流动。而后期一旦储层压力枯竭,地层流体停止自然流动,则使用相同的喷射泵系统将井转换为人工举升生产,通常产量在1,000~2,000桶/天。

随着生产后期流速变慢,可以将泵起出,根据井况调整泵喉部和喷嘴尺寸,然后重新下入泵,这样可以保证泵适应井况的变化。这一过程在现场可在几个小时内完成,所需的设备也很少,帮助作业公司大大节省了使用钻机的时间和资金。

与其在油井整个生产周期内进行大量更换举升系统的作业,作业公司不如将喷射泵系统一直留在井底,直到储层能量彻底枯竭,这样能够大幅节省时间和成本。当流动压力等各种参数变化导致流量明显减小时,例如低于200桶/天,许多作业公司一般都转为采用有杆泵生产。然而,还有一种适用于低排量、低压力油井生产,且成本更低的方式,但并不被大家所熟知。液压活塞泵是适合于这些工况的理想产品,而且可以直接将其连接到喷射泵底部钻具组合中,进一步避免起下油管和使用钻机。

应用前景一片光明

通过在8口井使用喷射泵系统,节省了数百万美元,巴肯地区的这家作业公司目前正将该技术应用于21口井的早期生产中,并计划将该技术应用扩大到其余全部60口井。通过此次应用可以看出,根据储层特性和生产阶段,在适当时间选择正确的举升方式,可以在油井的整个生命周期内,显著提高经营效率和盈利能力。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。