基于經濟性評價的油管尺寸優選方法

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

基于經濟性評價的油管尺寸優選方法

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

合理選擇油管尺寸可以減少能耗、降低投資。經驗法和節點分析法優選油管尺寸時未考慮對成本的影響。基于經濟性評價的優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綜合成本，實現降本增效的目的。

經濟性評價；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，可以在油藏設計的配產范圍內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：經驗法和節點分析法。經驗法主要基于工程師的工作經驗，節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和生產綜合成本的影響，研究出一種基于經濟性評價的油管尺寸優選方法。

1 經驗法和節點分析法

1.1 經驗法

經驗法主要來自多年的現場經驗，工程師參考相鄰油田和油井在不同產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驗，缺乏理論支撐與依據。表1為《海上油氣田完井手冊》推薦的油管最大理論產量預測表。

表1 油管最大理論產量預測表

1.2 節點分析法

節點分析法的理論基礎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分析。流體從地層流入井底遵從地層滲流規律，從井底流向井口遵從垂直管流規律。根據地層滲流曲線(IPR曲線)和垂直管流曲線(TPR曲線)確定產量協調點，其對應的產量就是某一尺寸油管的最佳產量，如圖1所示。不同尺寸油管對應的協調產量如表2所示，協調產量隨著油管內徑增大而增大。

節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調產量計算結果表

2 基于經濟性評價的油管尺寸優選方法

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。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，無量綱； K為安全系數，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油田開發項目進行實例分析。A油田共有32口生產井，油藏設計生產年限25年，單井配產65～938方/天。選擇海上油氣田常用的3種尺寸規格油管進行分析。計算參數選擇如下。

(1)油管規格：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A油田油管使用經驗，油管的平均使用壽命為8年；

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

根據油管規格、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果表

3種尺寸油管綜合成本計算結果如圖3所示。根據計算結果可知，產液量小于500方/天時，使用外徑73mm油管最經濟；產液量介于500～800方/天時，使用外徑88．9mm油管最經濟；產液量大于800方/天時，使用外徑114．5mm油管最經濟。

圖3 不同尺寸油管綜合成本計算曲線

3 結語

(1)基于經濟性評價的油管尺寸優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管理的影響，同一個平臺選擇同一種規格的油管利于項目管理和生產操作。

[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:石油工業出版社,1998.

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

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