海上探井測試作業人工舉升方式優選

（中海油能源發展股份有限公司 工程技術分公司 天津 300452）

油氣層壓力較高、聯通產層后能夠自噴求產的井較容易實現對該儲層進行產能的測試，隨著勘探開發的不斷深入，有些低滲透油藏儲量在海上平臺也逐步開始勘探開發，該類油氣田已逐步正式成為未來海上油氣田開發的的重要戰場，該類油氣田，其地層復雜、油品變化多。針對該類探井區塊，為了實現清井排液、產能求取、取全取準儲層資料的目標，同時盡量節約作業時間，逐步形成了以螺桿泵泵抽、電潛泵泵抽、氮氣氣舉為主的測試人工舉升工藝。不同儲層、不同作業平臺優選相應的人工舉升工藝已成為探井測試作業中的重點，也是作業中的難點。

1.國內外人工舉升工藝概述

探井測試中，人工舉升是一種非常關鍵的技術，針對低壓、低孔滲的地層探井測試，對國內外人工舉升方式開展一系列的調研，目前海上測試使用較多的舉升工藝主要有以下幾種：

(1)螺桿泵泵抽舉升工藝

螺桿泵舉升技術是從國外引進，該舉升系統中，地面部分主要包括抽油桿、驅動頭、螺桿泵等結構。在進行高粘度、高含砂量、高含氣率的油井處理中，螺桿泵一般具有良好應用效果。新時期，螺桿泵已經成為抽油機、潛油電泵之后第三種油田的主要人工舉升方法。在落實聚合物驅以及三元復合驅中，螺桿泵更具適用性。

國內從二十世紀八十年代期間，逐步引入螺桿泵，研發方向包括螺桿泵下井深度、使用壽命、使用范圍內等方面。近年來，國內橡膠技術、螺桿泵新技術快速發展，帶動了螺桿泵性能的進步，相關機構逐漸形成了系列化產品。發展到現在，國內油田螺桿泵井的總數量已經達到11萬，相應的檢泵周期大概為700d，這一周期和抽油機大體一致。從節能角度出發進行分析，螺桿泵比抽油機節能效果更突出，效果高出20%-23%，假如在螺桿泵舉升系統中引入永磁直驅電機，節電效果會進一步提升16%-17%。在螺桿泵舉升環節中，主要方式是地面舉升，為此，抽油桿運行環節中，必須考慮扭轉、彎曲載荷的影響和相互作用，避免螺桿泵的抽油桿位置發生屈曲現象，避免抽油桿和油管接觸等導致的管桿偏磨，從而降低斜井內部發生偏磨問題，螺桿泵泵抽舉升工藝如圖1所示。

圖1 螺桿泵泵抽舉升工藝

(2)電潛泵泵抽舉升工藝

電潛泵屬于無桿舉升技術，核心應用部件是多級離心泵，可將原油舉升到地面區域，離心泵主要是依靠潛油電機完成驅動。潛油電機通過專用電纜完成到地面的輸電。國內20多年前引入了潛油電泵技術，且已經取得了良好應用效果。當下，大慶油田中力神泵業、中成電潛泵等企業的制造技術較好，已經完成了技術方面的自給自足。運行中，井下溫度低于180℃、產量大于30m3的排水采氣井較為常見。當下，國內潛油電泵井數量高達3000多，檢泵周期為1000d，所有人工舉升方法中，上述技術的檢泵周期最長。

(3)氮氣氣舉工藝

氮氣是一種惰性氣體，具有導熱系數低、體積膨脹系數大的特點，在油田開發中較為常見。氮氣氣舉排液過程中，主要是借助原井鉆具處理，高壓氮氣從井口環套注入井底與鉆具內部流體混合。隨后井液從鉆具內舉升到地表。考慮到鉆具內部氮氣、液墊混合后，密度下降，其內部阻力損降低，可能會使得井底流動壓力發生下調，壓差此時便會增加，從而完成井筒液的排除，促進流體從地層逐步流入井筒位置，達到勘探測試的目的，最終求取地層產能，氮氣氣舉工藝如圖2所示。

圖2 氮氣氣舉工藝

①連續油管氮氣氣舉工藝

氮氣連續油管氣舉排液工藝是將一裝有單向閥的連續油管使用連續油管注入頭通過測試井口下入到測試管柱內部一定深度排液，通過空壓機、制氮模組、增壓泵、加熱器等一系列現場進行制氮裝置往連續油管內部注高純度（約為97%）的氮氣，連續油管在下井過程中可邊充分利用連續油管防噴器的動密封，舉升過程中，下入、注氮氣工作是同時進行，可下至對應深度后再進行注氮舉升，經由氣液混合，可逐步完成降低管柱壓力的效果，可將井筒區域的積液逐步帶出。筒壁地層流體的密度如果低于井筒液體內部時，如果管柱內部液體完成被排除的過程，并被進入管柱內部的地層流體驅替時，一般在油氣藏中會形成明顯壓降。壓差達到地層流體可穩定流入井筒情況下，該井即被舉活，可以停止氮氣循環，依靠地層能量進行測試求產，此時可將連續油管起出井筒，待排完管柱內的液墊，即可進行地層求產；當進入管柱內部的地層流體之后，生產壓差無法達到滿足促使地層流體進入井筒時，需要借助連續油管氮氣持續舉升，最終達到求取地層產能的目的。

②多功能氮氣氣舉工藝

多功能氮氣氣舉工藝是將氮氣從專用氣舉井口小油管與測試管柱的環空注入氮氣，通過測試管柱與小油管之間的環空注入氮氣，氮氣經氣舉閥進入小油管，將測試管柱內部液墊舉升至地面，達到一定生產壓差之后，地層流體便從儲層進入井筒，最終達到求取地層產能的目的。多功能氮氣氣舉工藝優點是可以避免動用連續油管等大型設備在海上平臺的應用，不足是只能在下入井內的氣舉閥深度進行固定舉升。

2.現場工藝優選

(1)根據勘探儲層特點優選

通過地層前期研究獲得儲層的基本參數，以及預測的地層流體的地面物理特性以及地下物理特性，優選人工舉升方案，主要分以下幾種情況：儲層較易出砂，應選擇螺桿泵工藝，作為人工舉升的首選手段；儲層流體為稠油時，也應該優選螺桿泵工藝，作為人工舉升的首選手段；儲層孔滲條件較差，埋深不超過3000m時，可以選擇多能氣舉工藝，作為人工舉升手段；當儲層埋深較深時，可以選擇連續油管作為人工舉升手段。

(2)根據作業平臺情況進行優選

根據海上平臺的作業特點，以及各種人工舉升工藝的作業特點，可以選擇相應的人工舉升手段，主要分以下幾種情況：作業平臺為導管架平臺或者自升式鉆井平臺且作業空間較小時，可以選擇螺桿泵或者多能氣舉測試工藝進行舉升；作業平臺為空間較大的自升式平臺時，可根據儲層特點優選舉升工藝，可選擇螺桿泵、多能氣舉、連續油管等工藝；若作業平臺為半潛式平臺，應優選連續油管氮氣舉升工藝作為人工舉升手段，協助測試求產。

3.結論

（1）連續油管氮氣氣舉技術與傳統排液技術相比，可忽略井型約束作用。下達深度較大、注氣點高、注氣靈活，同時具有施工安全、排液快的優勢，在深層、復雜結構的天然氣井排液復產中較為常用，但是連續油管氮氣氣舉工藝受作業平臺的空間、承重以及吊車能力的限制。

（2）多功能氮氣氣舉工藝，下入井深相對連續油管較淺，排液深度較為固定，根據氣舉閥的設置深度而定，施工安全可靠，作業成本較低，目前在半潛式平臺的應用較少。

（3）螺桿泵舉升工藝，下入井深較淺，一般不超過2000m，對稠油井、易出砂井的應用比較廣發，但螺桿泵的舉升排量較小，效率較低。

（4）電潛泵舉升工藝，排量范圍大，揚程高，可根據介質變化情況完成變頻處理、調速控制，具有占地面積小的優勢。且使用周期長、管理方便、適合用于海上平臺作業，可適用于定向井；對于氣油比較高的井比較容易氣鎖，對于出砂嚴重的井容易發生砂卡。