进入21世纪以后,人类对石油资源的需求越来越大,油气资源开发逐步向海上扩展。与传统的陆地油气资源开发方式相比,滩海油田特殊的地理环境和井身结构使其在钻井井型、井口装置、举升方式和安全环保等方面均有其特殊性。目前,滩海油田主要采用人工岛布设大位移水平井实现海油陆采,具有井口密集、造斜点浅、井斜角较大、水平位移较大、井身轨迹复杂、人工举升难度大等特点。针对滩海油田1-3区块油藏饱和压力高、地饱压差小、高气液比、部分井出砂以及气源十分充足等特点,通过技术人员的研究与专家的论证,认为气举采油是该滩海地区最佳举升方式。经过几年的开发实践,攻克了滩海地区气举采油工艺等诸多技术难题,形成了一整套适合滩海地区高效经济的举升方式。正确的评价气举采油的开发应用效果,对于指导滩海油田的开发具有积极意义。
一、基本情况介绍
(一)气举采油概念
气举采油是依靠从地面注入井内的高压气体与油层产出流体在井筒中混合,利用气体的膨胀使井筒中的混合物密度降低,将流入到井内的原油举升到地面的一种采油方式。气举采油时的气源一般为油气井产出的天然气,是既节能又环保的高效举升技术,适用于含砂、气较多和含有腐蚀性成分因而不宜采用其它机械采油方式的油井。
(二)1-3人工岛简介
滩海油田地处滩海地区,可以采用人工岛方式实现海油陆采。其中1-3人工岛是一座海上人工孤岛,由吹沙造地而成,呈近似椭圆形,占地面积14.7万平方米,地处水深3~7m浅水海域,主要开发该区Ed1油藏。该岛油井具有分布相对集中、气油比高、井底压力高等特点,且大部分井位移较大,造斜点均较浅、井斜角较大,最大水平位移超过3.5公里,水垂比达到1.3以上。人工岛面积狭小,空间紧凑,密集井排布局,防碰绕障难度大,井眼轨迹根据实际情况设计井丛排密集井口钻井模型,设计一拖四基础30座,井口间距4m,井口150个。
二、不同举升方式的适用性分析
随着石油开发技术的积累与发展,油田开发中已有电动潜油泵、螺杆泵、射流泵等多种机械举升方式可供石油企业选择。合适的采油举升方式对充分发挥油井产能、提高采收率、最大限度降低油田投资和提高油田经济效益起着重要的杠杆效应。基于滩海油田1-3人工岛的油藏驱动类型、油藏液体性质、油井完井状况及生产动态、地面环境、井下情况等因素,经对比分析采取气举采油在滩海油田1-3人工岛具有较强的适用性。具有如下技术特点:一是举深度和气举产量调节灵活,配产方便,生产时效高。二是完井结构简单,井下无运动构件,工具受开采液体中腐蚀性物质的影响小,使用寿命长,管柱的材料成本低。三是井口结构简单,占用空间少,气举地面设备便于集中管理,易于实现油田自动化,管理方便,人员费用低。四是免修周期长,作业成本低。
气举采油较之其他举升方式具有井下装置简单,设备使用寿命长,管理方便,运行成本低等独特的优势,但地面压缩机建站和敷设管线的一次性投资较高。
三、气举采油在滩海油田1-3人工岛开发应用情况
(一)技术研究方面
针对滩海油田对安全环保要求高、丛式井口密集、井斜角大、井眼轨迹复杂等问题,首先认真开展国内外滩海油气田举升工艺现状调研及配套技术的分析,深入研究密集井口油井安全控制技术,并结合滩海油田人工岛的特点形成滩海油田气举采油控制系统;掌握大斜度井多相管流的流动规律,分析摩阻对气举阀分布的影响,优化气举设计方法;自主研发封隔器等配套工具,形成多种气举管柱,满足不同井况要求,形成适合滩海油田开发的气举采油配套技术。一是建立了滩海人工岛气举地面流程、井口和井下一体化的系统安全控制系统。其设置了高压安全保护(PSH)、低压安全保护(PSL)、高低压报警和压力异常时关断装置的地面注气管线及油管线。紧急关断系统能够在事故发生时根据其严重的程度,选择性实施4级关断。即:单元关断、生产关断、火灾关断、最终关断。同时,连接地面注气管线和油管线的气举管柱安装井下安全阀和封隔器的井下部分和带两个侧翼安全阀的气举采油树的井口部分;保障了滩海人工岛气举采油的安全性。二是开展了大斜度井气举模拟实验。研制了一套大斜度井气举工艺模拟实验装置,测试不同井斜角及各种工况条件下的摩阻压降,在此基础上,分析井斜角对气举阀分布的影响,优化大斜度井气举设计,弥补目前气举设计方法的不足。三是自主研发了3套气举封隔器及配套工具,根据不同井况形成了3种形式大斜度井气举采油配套工艺管柱,保障了深斜井气举采油工艺的顺利实施。
(二)应用情况及实施效果
1-3人工岛首次将气举采油技术应用到滩海油田的开发中,有效解决了人工岛地面空间有限、井口密集、高油气比、井斜角大等难题,形成了一整套适合滩海油田人工岛的气举采油的配套工艺技术。目前已形成了连续气举采油工艺、气举井工况诊断、气举系统优化配气等多项技术,大斜度井气举管柱优化设计、半闭式气举、投捞式气举、气举排液采气等配套工艺,同时自主研发了气举井封隔器、洗井阀等大斜度井气举配套井下工具,技术性能达到API产品指标。气举采油工艺技术研究与成功应用,克服了密集井口、高气油比、井斜角大等一系列难关,有效解决了滩海油田密集井口长效高效开发的技术问题,提高了滩海油田开发速度和采油效率,成为了该油田理想的机采方式。
气举采油技术自2009年在滩海油田1-3人工岛推广应用以来,建成了国内首家滩海人工岛大规模增压气举采油系统,拥有天然气增压站1座,气举压缩机4台,日供气能力45-60×104m³,建成年生产能力42.8×104t。目前油井共计106口,开井93口,共实施气举井87口,日产液1099吨,日产油953吨,气举井最长免修期达到730天,应用最大井斜角79°,累计生产原油121.8×104t,累计产气87068.58×104m³。从气举的规模来看,滩海油田已经建成了目前国内规模最大的气举生产平台。