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挑战水平井举升技术难题 HEAL系统一箭双雕

挑战水平井举升技术难题 HEAL系统一箭双雕

尽管原油价格处于低谷,但很多公司仍然坚持通过应用新技术或改良现有技术的方式提高效率,并降低运行成本,从而寻求成功。

水平井人工举升的挑战

基本上,按照传统的设计,所有人工举升系统都是下入井眼的垂直段,而且以前也都是这么做的。最近几年,随着水平井钻井的激增,Production Plus尝试将本来为垂直段设计的抽油泵下入弯曲段,再进入水平井,这样一来泵就侧卧在一边上。然而结果却是,系统变得非常低效且可靠性极差——也就是说系统基本失效了。

HEAL系统的不同之处

人工举升系统最关键的可靠性问题,往往跟抽油泵的很多移动部件有关。这些移动部件本不该侧卧在某一边,否则会经常发生故障,而且举升效率也会差很多。

HEAL系统的设计前提依旧是将泵放置于垂直段。我们要做的就是将抽油泵放置于它本来的垂直段位置,而HEAL系统的职责就是让流体进入水平段,再上升至弯曲段,然后再进入垂直段,最后抽入抽油泵内。

HEAL系统目前正在申请专利。该系统由保护器、固定尺寸的调节管柱和一个HEAL Vortex分离器组成,在水平井中的下入位置比传统的人工举升位置更低,换句话来说,Production Plus想尽办法来只为两件事情:在没有移动部件的前提下,将抽油泵从水平段移至垂直段,以及让流体从水平段进入垂直段。

目前最需要清楚的是,为了将产量最大化,抽油泵必须放置于井内的最低点。这样一来,油藏和井筒内的压差将达到最大。压差越大,进入井筒内的流体就越多。

过去,唯一能实现这个目标的方式是将抽油泵强行下入到井的水平段。

有了HEAL系统,通过降低弯曲段的流动截面积,气、液等流体即可通过调整流动方式,从水平段举升至垂直段。

当流动面积变小之后,油气的流速会变高。这样一来,流态将改变流体的密度,呈现出从液态到雾态的变化。

上述技术主要是通过特制塑料衬里来实现的。所有的井都有连接管柱,每一根大概九米长,通过螺纹连接,从顶部一直下到底部。在底部的某些管柱内部安装塑料衬里,创造所需要的流动条件,从而达到举升的目的。

另外,还可根据每口井的条件差异来调整塑料衬里的厚度。每口井的生产条件都有所不同,利用塑料特有的可塑性,即可针对不同井下条件对塑料衬里进行调整。

解决杂流问题

进行到气举阶段后,有两种情况较为理想的。其中一种情况即上文提到的,创造出低密度流体,从而模拟井底的低压条件,使产量最大化。另外一种情况是,HEAL系统也能解决杂流问题,这也是研发人员在开发HEAL系统过程中的又一重大发现。

气举系统很难处理快速波动的流速、固相和气相干涉——这些问题在水平井中很常见,而且会导致停工时间过多、修井成本过高以及压差不够等问题。

这些长达几千米的长水平段本身就是优良的天然流体分离器。但当流体从水平井眼段举升到抽油泵所在的位置时,常常会变得非常不稳定、不连续且异常杂乱。这也是水平井所独有的特点。

对于水平井,最初十分钟出现的流体可能都是气体,接下来的十分钟可能都是液体,再接下来的十分钟可能什么都没有。这一问题的根源就在于,抽油泵无法很好地处理杂流。

HEAL系统解决了水平井关于非连续杂流的难题。通过HEAL系统,研究人员发现,通过缩小弯曲段的管径,从水平段流出的流体流动即可变得更为平稳,从而避免井产生杂流。

解决问题的方式

Production Plus发现,解决水平井气举难题的关键就是让流动更为平稳。

HEAL系统弥补了现有气举系统的不足,沉降了水平段流动的杂质,降低流体密度,将流体举升到抽油泵能稳定运转的垂直段。该系统能控制固相和气相干涉,从而对抽油泵进行保护;同时,在气举周期的每个阶段也都会对井很有帮助。

最大化运行时间,降低作业成本

降低气举成本

  • 应用HEAL系统,客户可以使用易于管理且成本更低的气举系统来保证产量。
  • HEAL系统还允许安装小型的抽油机、抽油杆和抽油泵。
  • HEAL系统能帮助降低昂贵的修井费用,比如维修固相和气相干涉所损坏的井下抽油设备。

提高产量,最大化运行时间

  • HEAL系统能通过控制固相和气相干涉,使得流体流动更为平稳,进而最大化运行时间。
  • 该系统在较低的井底生产压力条件下运行,将压差最大化,提高井产量和油藏采收率。
  • 在垂直段安装气举系统能大大提高现有设备的抽油能力。
  • HEAL系统具有高度可靠性,没有移动部件;同时,该系统还能应付较宽范围的流量变化。

来自/Production Plus  译者/郑斯赫  编辑/Leia

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