基于经济性评价的油管尺寸优选方法

贺占国 席莹莹 段鹏 张浩 刘鑫(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452)

基于经济性评价的油管尺寸优选方法

贺占国 席莹莹 段鹏 张浩 刘鑫(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司， 天津 300452)

合理选择油管尺寸可以减少能耗、降低投资。经验法和节点分析法优选油管尺寸时未考虑对成本的影响。基于经济性评价的优选方法综合考虑了能耗成本和管材成本，本文通过实例计算表明，该方法可以有效降低油气田开发综合成本，实现降本增效的目的。

经济性评价；油管尺寸；成本

0 引言

油管是地层流体从井底到地面的通道。选择合适的油管尺寸，可以在油藏设计的配产范围内减少流体的滑脱损失和摩阻损失。

目前常用的油管尺寸选择方法有两种：经验法和节点分析法。经验法主要基于工程师的工作经验，节点分析法基于两相管流理论模型。这两种方法都没有考虑油管尺寸变化对能耗成本和管材成本的影响。本文通过分析油管尺寸变化对油气井开发和生产综合成本的影响，研究出一种基于经济性评价的油管尺寸优选方法。

1 经验法和节点分析法

1.1 经验法

经验法主要来自多年的现场经验，工程师参考相邻油田和油井在不同产液量下的油管使用情况，选择油管尺寸，该方法取决于工程师的个人经验，缺乏理论支撑与依据。表1为《海上油气田完井手册》推荐的油管最大理论产量预测表。

表1 油管最大理论产量预测表

1.2 节点分析法

节点分析法的理论基础是把地层流体从地层流入井底、再从井底流向井口的过程做为一个完整系统分析。流体从地层流入井底遵从地层渗流规律，从井底流向井口遵从垂直管流规律。根据地层渗流曲线(IPR曲线)和垂直管流曲线(TPR曲线)确定产量协调点，其对应的产量就是某一尺寸油管的最佳产量，如图1所示。不同尺寸油管对应的协调产量如表2所示，协调产量随着油管内径增大而增大。

节点分析法基于最大的能量利用效率原则，选择的油管尺寸摩阻损失和滑脱损失最小，因此采用此方法通常选择大尺寸的油管。但是大尺寸的油管导致工程投资增加，此方法未考虑经济性。

图1 IPR曲线与不同油管尺寸TPR曲线

表2 不同尺寸油管对应的协调产量计算结果表

2 基于经济性评价的油管尺寸优选方法

2.1 油管尺寸对耗电量的影响分析

目前海上油气田常采用潜油电泵举升生产。潜油电泵功率可用式(1)计算。

式中： P为潜油电泵功率，kW； H为潜油电泵总扬程，m；ρ0为原油相对密度，无量纲； ρW为水的相对密度，无量纲； fW为含水率，%； ηP为潜油电泵效率，无量纲； CPμ为功率黏度校正系数，无量纲； K为安全系数，无量纲。潜油电泵总扬程可用式(2)计算。

式中：Ha为垂直举升高度，m； Po为油压折算扬程，m； Ft为油管摩阻损失折算扬程，m。

根据式(1)和(2)可知，油管摩阻损失增大引起潜油电泵耗电量增加。

2.2 油管尺寸对综合成本的影响分析

综合成本由管材成本和能耗折合电费成本组成，可用式(3)计算。

式中： C为综合成本，万元； CP为潜油电泵耗电量折合电费成本，万元； CT为油管管材成本，万元。

其中CP可用式(4)计算。

式中： Cd为日消耗功率，kW/天； E为潜油电电价，元/度；

N为年生产时间，天； Y为油管使用年限，无量纲。

可用式(5)计算。

式中：W为油管公称重量，kg/m； M为油管下入深度，m；

TP为油管单价，万元/吨。

2.3 计算实例

选择渤海A油田开发项目进行实例分析。A油田共有32口生产井，油藏设计生产年限25年，单井配产65～938方/天。选择海上油气田常用的3种尺寸规格油管进行分析。计算参数选择如下。

(1)油管规格：外径73mm、公称重量9．68kg/m；外径88．9mm、公称重量13．85kg/m；外径114．3mm、公称重量18．99kg/m；

(2)油管平均下入深度1500m；

(3)根据A油田油管使用经验，油管的平均使用寿命为8年；

(4)管材价格为5600元/吨；(5)年生产时间为330天；(6)电费按1元/度计算。根据式(1)计算3种尺寸油管在不同产液量下的电费成本如图2所示，随着产液量的增大电费成本增加。

图2 不同尺寸油管电费成本计算曲线

根据油管规格、下入深度和管材价格计算3种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计算结果表

3种尺寸油管综合成本计算结果如图3所示。根据计算结果可知，产液量小于500方/天时，使用外径73mm油管最经济；产液量介于500～800方/天时，使用外径88．9mm油管最经济；产液量大于800方/天时，使用外径114．5mm油管最经济。

图3 不同尺寸油管综合成本计算曲线

3 结语

(1)基于经济性评价的油管尺寸优选方法综合考虑了能耗成本和管材成本，本文利用此方法进行了实例计算。

(2)油管尺寸选择除考虑成本因素外，还应考虑对器材采办和生产管理的影响，同一个平台选择同一种规格的油管利于项目管理和生产操作。

[1]海上油气田完井手册编委会.海上油气田完井手册[M].北京:石油工业出版社,1998.

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