連續管纜投撈電泵技術在南海西部油田的應用

摘 "要：為了解決海上無修井生產平臺，電泵采油井進行檢泵或換泵作業時動用鉆井船，導致修井費用高。通常鉆井船作業資源協調困難，鑒于此種情況研發了一種連續管纜投撈電泵技術。該技術將電泵采油技術與連續油管技術相結合，將動力電纜和液控管線集成在連續油管里組成連續管纜，利用連續油管設備操作連續管纜進行電泵機組的起下作業，井下電泵機組與動力電纜直接連接供電，實現對井筒流體的舉升。在南海西部油田的應用案例表明，該配套技術成熟，具有檢泵作業工期短、產量恢復快、修井綜合成本低的特點，為無修井機生產平臺檢泵或換泵作業提供了新選擇。

關鍵詞：無修井機生產平臺；連續管纜；投撈電泵；檢泵或換泵作業；海上油田

中圖分類號：TE933.3 " " " " 文獻標志碼：B " " " doi：10.3969/j.issn.1001-3482.2024.06.010

Application of Fishing Electric Submersible Pumps with Coiled Tubing and Cable in the Western Oilfield of the South China Sea

PENG Zhengqiang1， YU Zhigang2， FENG Rendong1， HAN Fang1， LU Zhipeng1， WANG Weijun1

（1.China Oilfield Services Limited， Tianjin 300459， China; 2. CNOOC Zhanjiang Branch， Zhanjiang 524057， China）

Abstract： To address the challenges of high costs and difficult resource coordination for using drilling ships to check or replace pump operations on offshore oilfield production platforms without service workover rigs， a fishing electric submersible pump with coiled tubing and cable technology has been developed. This technology integrates electric submersible pump oil recovery technology with coiled tubing technology， combining power cables and hydraulic control lines into a continuous tubing configuration to form a continuous tubing and cable system. The continuous tubing and cable system is manipulated by means of coiled tubing equipment to perform the lifting and lowering operations of the electric submersible pump. The downhole electric submersible pump is directly connected to the power cable， thereby enabling the lifting of wellbore fluids. The case study from the western oilfield of the South China Sea illustrates that this technology is well-developed and widely accepted， offering a new solution that can reduce the time required for pump maintenance， restore well production rapidly， and lower the overall cost of well repairs. It provides a new alternative for conducting pump checks or replacements on production platforms without the need for a dedicated service workover rig.

Key words：production platform without service workover rig; coiled tubing and cable; fishing electric submersible pump; check pump or replace pump operation; offshore oilfields

潛油電泵是海上油田人工舉升方式主要配套設備，通常采用生產平臺配備的修井機進行檢泵作業［1-2］；而無修井機生產平臺則采用鉆井船進行檢泵作業，會導致修井費用高、鉆井船資源協調難等問題。隨著海上中、小型油田及邊際油田相繼投入開發，新建無修井機生產平臺和無人生產平臺逐年增多［3-9］。針對無修井機生產平臺的檢泵生產需求，馬長亮［10］，于志剛［11］，楊子［12］，趙杰［13］等人研發了鋼絲投撈電泵技術，利用電纜或鋼絲將電泵機組順著油管內下入，通過電潛泵機組和生產油管上的濕接頭內筒及外筒與電纜互連，傳輸地面的電力至電潛泵機組，實現對井筒流體的舉升。對已采用鋼絲投撈電泵技術完井的生產井在檢泵作業時無需動用鉆井船，利用鋼絲或電纜起下設備進行檢泵，可大幅節約成本，減少油井停產時間，提高生產時率，提高油田開發效益。但電纜連接濕接頭和電纜隨外生產管柱一起下入，在濕接頭或電纜出現故障時，仍需動用鉆井船對外生產管柱進行檢修作業。為此，將常規電泵采油技術與連續油管技術相結合［14-19］，研發了連續管纜投撈電泵技術，將動力電纜和液控管線集成在連續油管里組成連續管纜，利用連續油管設備操作連續管纜進行電泵機組的起下作業，井下動力電纜直接與電泵機組連接供電，實現井筒流體的舉升。連續管纜投撈電泵技術不但具備已采用鋼絲投撈電泵技術完井，生產井在檢泵作業時無需動用鉆井船的優勢，還解決了鋼絲投撈電泵技術在濕接頭或電纜出現故障時需要動用鉆井船進行外生產管柱檢修作業的問題。

1 連續管纜投撈電泵技術原理與特點

1.1 技術原理

連續管纜投撈電泵技術是集成電泵采油技術和連續油管技術，在連續油管內嵌入動力電纜和液控管線組成連續管纜，利用連續油管設備操作連續管纜對電泵進行高效下入或起出的一種新工藝。

1.2 管柱組成

連續管纜投撈電泵管柱由外管柱和內管柱組成。

外管柱組成：生產套管？準139.7 mm（5英寸）～？準177.8 mm（7英寸）、液控滑套？準73 mm（2英寸）～？準114.3 mm（4英寸）、深井安全閥？準73 mm（2英寸）～？準114.3 mm（4英寸）、定位密封、儲層分采/合采管柱，外管柱用于實現常規分采/合采及井筒的完整性管理。

內管柱組成：連續管纜？準38.1 mm（1英寸）～？準44.5 mm（1英寸）、管纜連接器、多功能生產封隔器？準139.7 mm（5英寸）～？準177.8 mm（7英寸）、ESP機組，內管柱用于電泵的快速下入、安裝、起出，保護電泵電纜，全程帶壓作業。

完井管柱組成如圖1所示。其工作原理為：多功能生產封隔器將電泵的吸入口和泵出口分隔開，采出流體通過多功能生產封隔器以上部分的外管柱舉升到地面。

1.3 工藝特點

1） 第一次采用連續管纜投撈電泵技術完井或修井時需要動用鉆井船下入外管柱，外層管柱簡單，泵掛可調整，解決鋼絲投撈電泵技術濕接頭和電纜故障需更換管柱缺點，鋼絲投撈電泵完井管柱組成如圖2所示。

2） 專用連續復合管纜在大通徑套管（油管）和采油樹中起下電泵。檢泵作業，無需壓井，杜絕入井流體對敏感地層的傷害，保護儲層。

3） 工藝集成了電泵采油技術和連續油管技術，利用連續油管設備起下連續復合管纜進行檢泵作業，

檢泵作業占產時間短、產能實時恢復、綜合修井成本低，特別適合無修井機區塊，邊際油田。

1.4 適用條件

1） 連續管纜投撈電泵技術的適用條件：①低溶解氣油比油藏，出砂≤0.5‰，井斜≤70°；②正常的溫度及壓力梯度，最大井底壓力35 MPa，最高井底溫度不超過180 ℃。

2） 采油平臺條件：{1}配置有吊機，起吊能力≥15 t；{2}無修井機平臺第一次作業需要預制外管柱、改造采油樹；{3}場地滿足連續油管設備擺放。

1.5 與鋼絲投撈電泵、常規電泵對比

1.5.1 工藝適應性對比

連續管纜投撈電泵與鋼絲投撈電泵、常規電泵工藝適應性對比，如表1所示。

連續管纜投撈電泵對鋼絲投撈電泵替代性強，是常規電泵的有益補充。

1.5.2 時效性對比

1） 初次下入電泵。

連續管纜投撈電泵與鋼絲投撈電泵、常規電泵初次下入時效性對比，如表2所示。

由表2可以看出，在連續管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵外管柱已下入條件下，連續管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵較常規修井機下電泵節約近10 h，作業時效性更高。

2） 檢泵作業。

連續管纜投撈電泵與鋼絲投撈電泵、常規電泵檢泵作業時效性對比，如表3所示。

由表3可以看出，在連續管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵外管柱已下入條件下，連續管纜投撈電泵、鋼絲投撈電泵較常規修井機下電泵節約近10 h，作業時效性更高。

2 連續管纜投撈電泵技術配套工具設計

連續管纜投撈電泵技術系統由外管柱、內管柱和井口系統三部分組成。其中井口系統包括：線纜密封穿出系統（延伸筒）、管纜密封（單向）、管纜懸掛+管纜密封（雙向）、大閘閥、特制采油樹、大四通、油管頭總成，如圖3所示。

2.1 井口裝置和采油樹

井口裝置和采油樹是連續管纜投撈電泵技術的核心裝置之一［20-25］，其結構如圖4所示。主要包括升高法蘭、油管頭和特制采油樹，具有如下特點：

1） 主閥位于投撈主通道，安全性高。

2） 占地面積較小，能夠放在2 m×2 m井槽內。

3） 垂向常規電纜穿越密封和液控管線密封，施工簡單。其主要技術參數為：采油樹選用CC級材料，額定工作壓力21 MPa，主通徑？準180 mm，氣動安全閥，油管頭四通法蘭尺寸為？準346 mm（13英寸）× 21 MPa。

2.2 線纜密封穿出系統

線纜密封穿出系統（延伸筒）是連續管纜投撈電泵技術的關鍵配套工具之一，其結構如圖5所示，具有如下特點：

1） 配套整體式電纜穿越，耐壓35 MPa。

2） 提供2條？準6.35 mm（英寸）液控管線穿越。

3） 適用管纜外徑？準38.1 mm（1英寸）。

4） 系統整體耐壓21 MPa、耐溫120 ℃。

2.3 井口懸掛密封系統

井口懸掛密封系統由管纜密封（單向）、管纜懸掛、管纜密封（雙向）組成，是連續管纜投撈電泵技術的關鍵配套工具之一，用以懸掛和密封連續管纜內生產管柱，其結構如圖6所示，具有如下特點：

1） 長期有效懸掛管柱。

2） 上部密封系統有效隔離井內壓力。

3） 雙向密封設計，實現對其上部系統試壓，管纜切割前確保成功隔離井內壓力。

4） 適用管纜外徑？準38.1 mm（1英寸）。

5） 卡瓦承載力25 kN。

6） 內通徑180 mm。

7） 系統耐壓21 MPa，耐溫120 ℃。

8） 懸掛密封試壓孔安裝壓力表，識別預警。

2.4 多功能生產封隔器

多功能生產封隔器是連續管纜投撈電泵技術的核心工具之一，用以隔離電泵的泵吸入口和泵出口，為小扁電纜提供穿越通道，下部與電泵連接，上部通過安全接頭與連續管纜連接，其結構如圖7所示，具有如下特點：

1） 提供了出油通道，從連續管纜與套管環空生產。

2） 穿越連續管纜引出的電纜和液控管線（2條液控管線和3條電纜線芯穿越）。

3） 匹配目前所有的常規ESP系統，無需倒置式定制。

4） 坐封液控管線；加壓坐封，初封壓力14～15 MPa，坐封壓力24 MPa。

5） 解封液控管線；加壓解封，解封初始壓力15～18 MPa。

2.5 連續復合管纜

連續復合管纜是連續管纜投撈電泵技術的核心配套工具之一，集成了動力電纜和液控管線，其結構如圖8所示，具有如下特點：

1） 動力電纜（3根電力線芯）、兩根液控管線、鎧裝層、外管，內、外管過盈配合形成密封。

2） 具備電力傳輸、液壓傳輸、承載能力等多種功能。

3 現場應用

南海西部油田某井是一口分采電泵生產井，生產層位為W3V油組和L1I上油組。2022-11-26產液量192 m3/d，產油93.3 m3/d，含水26.7%，氣油比8.33 m3/m3，計劃對其更換大排量電泵提高產量。該井所在平臺是一座無修井機生產平臺，擬在該井開展連續管纜投撈電泵新技術試驗。該井套管程序：？準346 mm（13英寸）×（0～552.6 m）+？準244.5 mm（9英寸）×（ 0～1 612 m，47 lb/ft、1CrL80/3CrL80）+？準177.8 mm（7英寸）×（1 510～3 081.8 m，29 lb/ft、L80-3Cr），射孔井段：2 380～2 455 m；2 731～2 947 m。

3.1 工藝設計

1） 外管柱設計結果。？準177.8 mm（7英寸）3CrL80 CLS生產套管、？準71.5 mm13Cr液控循環滑套、？準71.5 mm 13Cr深井安全閥、？準101.6 mm（4英寸）穿越式定位密封、液控多級流量閥、？準82.6 mm（3英寸）插入密封、？準60 mm（2英寸）NU帶孔管。

2） 內管柱設計結果。？準177.8 mm（7英寸）扶正器、135.8 mmESP機組、？準177.8 mm（7英寸）多功能生產封隔器、安全接頭、？準38.1 mm（1英寸）外卡瓦連接器+？準38.1 mm（1英寸）×？準4 mm連續復合管纜。

3） 井口系統設計結果。線纜穿越密封系統、井口懸掛密封系統、井口裝置和采油樹，工作壓力21 MPa。

3.2 施工步驟

1） 井筒準備。

①洗壓井，立鉆；②拆采油樹，安裝升高立管及防噴器組，試壓；③起原井Y分生產管柱；④刮管洗井至1 493.73 m，鉆具組合：？準244.5 mm（9英寸）刮管器、變扣、鉆桿。

2） 下入外管柱、安裝井口。

①下？準244.5 mm（9 英寸）外管柱；②安裝井口特制采油樹、井口懸掛密封系統。

3） 下入內管柱（連續管纜下入電泵）。

①連接電泵機組、多功能生產封隔器和連續復合管纜，連續油管設備下入內管柱；②坐封多功能生產封隔器，安裝井口線纜穿越密封系統。

4） 啟泵，油井進系統生產。

2024年初，連續管纜投撈電泵技術在南海西部油田某井作業完成，啟泵進系統生產，產液量由作業前的192 m3/d上升到目前的527 m3/d，提液效果明顯，達到了設計要求，截至目前油井生產穩定，如圖9所示。該井是連續管纜投撈電泵技術在中國海油應用的首口冷采井。

4 結論

1） 連續管纜投撈電泵技術完成了電泵采油技術和連續油管技術的集成創新與技術配套，并在南海西部油田某井進行了現場應用驗證，取得了很好的應用效果。

2） 集成電泵采油和連續油管兩項技術而形成的連續管纜投撈電泵技術，對海上無修井機平臺已采用連續管纜投撈電泵技術完井的生產井，檢泵作業時無需動用鉆井船，通過連續油管設備進行不壓井檢泵作業，操作簡單，修井工期短、產量恢復快、修井綜合成本低，具有廣泛的推廣應用價值。

3） 連續管纜投撈電泵技術其良好的適應性，可替代常規電泵采油技術和鋼絲投撈電泵技術，是兩項技術的有益補充，能顯著提升了海上中、小型油田，以及邊際油田的整體開發效益。

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