基于經(jīng)濟性評價的油管尺寸優(yōu)選方法

賀占國 席瑩瑩 段鵬 張浩 劉鑫(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司， 天津 300452)

基于經(jīng)濟性評價的油管尺寸優(yōu)選方法

賀占國 席瑩瑩 段鵬 張浩 劉鑫(中海油能源發(fā)展股份有限公司工程技術(shù)分公司， 天津 300452)

合理選擇油管尺寸可以減少能耗、降低投資。經(jīng)驗法和節(jié)點分析法優(yōu)選油管尺寸時未考慮對成本的影響?；诮?jīng)濟性評價的優(yōu)選方法綜合考慮了能耗成本和管材成本，本文通過實例計算表明，該方法可以有效降低油氣田開發(fā)綜合成本，實現(xiàn)降本增效的目的。

經(jīng)濟性評價；油管尺寸；成本

0 引言

油管是地層流體從井底到地面的通道。選擇合適的油管尺寸，可以在油藏設(shè)計的配產(chǎn)范圍內(nèi)減少流體的滑脫損失和摩阻損失。

目前常用的油管尺寸選擇方法有兩種：經(jīng)驗法和節(jié)點分析法。經(jīng)驗法主要基于工程師的工作經(jīng)驗，節(jié)點分析法基于兩相管流理論模型。這兩種方法都沒有考慮油管尺寸變化對能耗成本和管材成本的影響。本文通過分析油管尺寸變化對油氣井開發(fā)和生產(chǎn)綜合成本的影響，研究出一種基于經(jīng)濟性評價的油管尺寸優(yōu)選方法。

1 經(jīng)驗法和節(jié)點分析法

1.1 經(jīng)驗法

經(jīng)驗法主要來自多年的現(xiàn)場經(jīng)驗，工程師參考相鄰油田和油井在不同產(chǎn)液量下的油管使用情況，選擇油管尺寸，該方法取決于工程師的個人經(jīng)驗，缺乏理論支撐與依據(jù)。表1為《海上油氣田完井手冊》推薦的油管最大理論產(chǎn)量預測表。

表1 油管最大理論產(chǎn)量預測表

1.2 節(jié)點分析法

節(jié)點分析法的理論基礎(chǔ)是把地層流體從地層流入井底、再從井底流向井口的過程做為一個完整系統(tǒng)分析。流體從地層流入井底遵從地層滲流規(guī)律，從井底流向井口遵從垂直管流規(guī)律。根據(jù)地層滲流曲線(IPR曲線)和垂直管流曲線(TPR曲線)確定產(chǎn)量協(xié)調(diào)點，其對應的產(chǎn)量就是某一尺寸油管的最佳產(chǎn)量，如圖1所示。不同尺寸油管對應的協(xié)調(diào)產(chǎn)量如表2所示，協(xié)調(diào)產(chǎn)量隨著油管內(nèi)徑增大而增大。

節(jié)點分析法基于最大的能量利用效率原則，選擇的油管尺寸摩阻損失和滑脫損失最小，因此采用此方法通常選擇大尺寸的油管。但是大尺寸的油管導致工程投資增加，此方法未考慮經(jīng)濟性。

圖1 IPR曲線與不同油管尺寸TPR曲線

表2 不同尺寸油管對應的協(xié)調(diào)產(chǎn)量計算結(jié)果表

2 基于經(jīng)濟性評價的油管尺寸優(yōu)選方法

2.1 油管尺寸對耗電量的影響分析

目前海上油氣田常采用潛油電泵舉升生產(chǎn)。潛油電泵功率可用式(1)計算。

式中： P為潛油電泵功率，kW； H為潛油電泵總揚程，m；ρ0為原油相對密度，無量綱； ρW為水的相對密度，無量綱； fW為含水率，%； ηP為潛油電泵效率，無量綱； CPμ為功率黏度校正系數(shù)，無量綱； K為安全系數(shù)，無量綱。潛油電泵總揚程可用式(2)計算。

式中：Ha為垂直舉升高度，m； Po為油壓折算揚程，m； Ft為油管摩阻損失折算揚程，m。

根據(jù)式(1)和(2)可知，油管摩阻損失增大引起潛油電泵耗電量增加。

2.2 油管尺寸對綜合成本的影響分析

綜合成本由管材成本和能耗折合電費成本組成，可用式(3)計算。

式中： C為綜合成本，萬元； CP為潛油電泵耗電量折合電費成本，萬元； CT為油管管材成本，萬元。

其中CP可用式(4)計算。

式中： Cd為日消耗功率，kW/天； E為潛油電電價，元/度；

N為年生產(chǎn)時間，天； Y為油管使用年限，無量綱。

可用式(5)計算。

式中：W為油管公稱重量，kg/m； M為油管下入深度，m；

TP為油管單價，萬元/噸。

2.3 計算實例

選擇渤海A油田開發(fā)項目進行實例分析。A油田共有32口生產(chǎn)井，油藏設(shè)計生產(chǎn)年限25年，單井配產(chǎn)65～938方/天。選擇海上油氣田常用的3種尺寸規(guī)格油管進行分析。計算參數(shù)選擇如下。

(1)油管規(guī)格：外徑73mm、公稱重量9．68kg/m；外徑88．9mm、公稱重量13．85kg/m；外徑114．3mm、公稱重量18．99kg/m；

(2)油管平均下入深度1500m；

(3)根據(jù)A油田油管使用經(jīng)驗，油管的平均使用壽命為8年；

(4)管材價格為5600元/噸；(5)年生產(chǎn)時間為330天；(6)電費按1元/度計算。根據(jù)式(1)計算3種尺寸油管在不同產(chǎn)液量下的電費成本如圖2所示，隨著產(chǎn)液量的增大電費成本增加。

圖2 不同尺寸油管電費成本計算曲線

根據(jù)油管規(guī)格、下入深度和管材價格計算3種尺寸油管的管材成本如表3所示。

表3 不同尺寸油管的管材成本計算結(jié)果表

3種尺寸油管綜合成本計算結(jié)果如圖3所示。根據(jù)計算結(jié)果可知，產(chǎn)液量小于500方/天時，使用外徑73mm油管最經(jīng)濟；產(chǎn)液量介于500～800方/天時，使用外徑88．9mm油管最經(jīng)濟；產(chǎn)液量大于800方/天時，使用外徑114．5mm油管最經(jīng)濟。

圖3 不同尺寸油管綜合成本計算曲線

3 結(jié)語

(1)基于經(jīng)濟性評價的油管尺寸優(yōu)選方法綜合考慮了能耗成本和管材成本，本文利用此方法進行了實例計算。

(2)油管尺寸選擇除考慮成本因素外，還應考慮對器材采辦和生產(chǎn)管理的影響，同一個平臺選擇同一種規(guī)格的油管利于項目管理和生產(chǎn)操作。

[1]海上油氣田完井手冊編委會.海上油氣田完井手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社,1998.

[2]龔寧,楊喜,李進,等.海上油氣井油管綜合優(yōu)選方法研究[J].石油機械,2016,44(12):54-58.

[3]中國海洋石油總公司.潛油電泵采油系統(tǒng)功率計算:Q/ HS 2008-2015[S].北京:石油工業(yè)出版社,2016.