海上采油技术的优化研究

苟建元

【摘 要】由于海洋采油技术应用的设备多，而且采油的生产成本较高，为了充分的利用海上平台，最大效率的进行海上油气资源的开采，海上采油优化技术是一种有效的途径。文章通过调研研究结合海上采油系统的实际，开展了海上采油技术电潜泵采油系统和整个系统的优化研究。通过研究对于提高海洋采油的效率具有重要的意义。

【关键词】海上采油；优化；电潜泵；整体；效率

海上采油技术指的是利用海洋平台将海洋地层中的油气资源开采出来，再经过一定的分离和存储，然后通过海底管道或者船舶，将采出的油气资源输送到陆地上的技术。由于海上特殊的环境，对于海上石油的开采提出了更高的要求。海洋采油平台一般都会设置中心平台，在中心平台的周围再设置其他的生产平台。由于海洋平台的成本高而且空间有限，因此海洋石油开采的井一般都是丛式井。海洋采油平台通常采用油气集中运输的方法，首先是生产井生产出来的油气水混合物，通过井口泵对混合物加压，从而驱动油气水的混合物输送到海底管道的运输系统中。海底管道可以持续的进行油气资源的输送，而且不会受到天气等因素的影响，运行的成本也不高，因此应用海底管道输送的方式越来越广泛。现阶段在海上采油生产方案的设计过程中，一般采用的是经验的方法，没有将海上采油生产平台作为一个整体系统来研究，将海上采油生产平台作为一个整体的系统来研究，对系统的各个参数进行优化设计，从而不断的提高海上采油的产量，提升海上采油平台采油的效率，并且降低采油的生产成本。

1.海上电潜泵采油装置优化研究

为了能夠有效的提高海上电潜泵采油系统的效率，需要对海上电潜泵采油系统的各个工作过程进行分析，充分的分析电潜泵采油系统中，井筒中的多相流流动方式。由于海上采油系统中井筒中的流动通常为多相流动，在井下通过电潜泵泵出的地层中油气资源，在井筒中不断的上升，最终到达海上平台生产井的井口，经过井口节流喷嘴后，地层中的油气资源就进入到了统一的输送管线中。井下电潜泵在工作的过程中，当地层液体的压力，比气体的饱和压力低时，地层流体中就会有气体的析出，从地层流体中析出的气体会影响到电潜泵的工作效率和工作寿命。这就需要对电潜泵采油系统井筒中的多相流体进行分析，利用分析结果，来确定电潜泵的工作参数，从而尽量的减少电潜泵吸入液体的气体含量，最大限度的改善电潜泵的工作环境，延长电潜泵的工作寿命和效率。在海洋平台的井口应的节流喷嘴，喷嘴的大小是采油系统优化的关键，节流喷嘴的大小直接会影响到油气资源的产量，同时还会影响到井筒中的油气的流动状态以及设备的运行状况，因此需要进行节流喷嘴的设计计算，改善喷嘴的工作性能。在节流喷嘴流出之前流体的压力，一般是可以通过设备来得到的，但是由于流体状态的不同，会影响到压力的准确性。

在海上采油电潜泵系统工作的过程中，由于电潜泵的作用会对地层流向井底的液体状态进行改变，在电潜泵加压和加热的作用下，井筒中的流体经过电潜泵之后就会发生相应的改变。因此在生产井的整个井筒中，温度和压力的变化不是连续的，而是在电潜泵的位置存在一个突变，但是在电潜泵的上部和下部都是连续存在的，从电潜泵的上部到井口，以及电潜泵的下部到地层中，流体的压力和温度的变化是连续，只是在电潜泵的位置存在一定的跳跃。地层的流体经过电潜泵后向上流动的过程中，流动的状态为垂直或者倾斜的两相管流，在电潜泵以下，地层中的流体流向电潜泵的过程中为多相管流，由于流动状态的不同，导致了流体在流动的过程中需要采用不同的模型来求解，通过计算的结果可以更好的为电潜泵的设计提供技术参数。在海上电潜泵采油过程中，生产井的井口通常都在海洋生产平台上。所以在进行井筒中流动状态的计算时，由于海水的影响，需要将井筒分为两个部分来计算，一个部分就是海水覆盖的井筒，另外一个就是海底以下的井筒。流体在井筒中的流动规律是非常复杂的，整体计算出整个井筒中的流动状态是非常困难的，通过分段的方法可以方便有效的进行井筒中流体流动状态的计算。

2.海上采油系统优化分析研究

通过将海上采油系统进行分区块研究的方法，可以将复杂的系统问题简单化和局部化，在区块开展采油系统的优化研究，从而使局部采油系统的采油效率和产量最大化，最大限度的发挥井下电潜泵系统工作效率。由于海上平台生产系统是一个综合的整体，井与井之间会存在一定的影响，特别是距离相近的井。所以每一口达到生产效率最大化的状态，并不能保证整个采油生产平台的效率最大化，其中一口井的效率最优，并不是海上采油系统优化的目的，只有整个海上石油生产系统的效率得到了最优化，才能够使海上生产平台的效率最大化。如果为了某一口井的生产效率最优化，却极大的影响到了其他井的生产效果，这样显然是不妥的。为了能够保证整个海上采油系统在效率、能耗等方面的最大优化，需要对影响这几个方面的参数进行详细的分析，同时达到效率、能耗、产量三个方面的最优化是非常困难的，因此实际的优化工作中，只能够有侧重性。通过对每个影响因素的权重分析，将整个海上平台生产系统在效率、能耗和产量三个方面达到平衡。海上采油系统采油井都会安装节流喷嘴，流体经过节流喷嘴之后，就会通过多路阀然后集中到统一的集输管线中。在多路阀后可以测量系统中的回压，同时可以测量测量整个平台的生产总量。在海上采油系统优化的过程中，要建立日产油最高、吨成本最低、和能耗最低的多目标函数，从而保证海上整个生产平台的工作效率最优。

3.结束语

海洋油气资源是非常重要的资源，如何高效安全的将海洋油气资源开采出来，是需要重点的研究解决的问题。为了能够有效的提高海上电潜泵采油系统的效率，需要对海上电潜泵采油系统的各个工作过程进行分析，充分的分析电潜泵采油系统中，井筒中的多相流流动方式。节流喷嘴的大小是采油系统优化的关键，节流喷嘴的大小直接会影响到油气资源的产量，同时还会影响到井筒中的油气的流动状态以及设备的运行状况。通过对每个影响到整个海洋开采系统因素的权重分析，实现整个海上平台生产系统在效率、能耗和产量三个方面的平衡。 [科]

【参考文献】

[1]姚亦华.海上油田潜油电泵生产系统优化设计与工况诊断[D].四川：西南石油学院，2002.

[2]戴焕栋，张钧.海上采油工程手册[M].北京：石油工业出版社，2001：694-715.