鞠朋朋

（海洋石油工程股份有限公司，天津 300451）

隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，能源的需求量越來越大，深水油氣田的開發(fā)愈發(fā)重要，水下采油樹作為水下生產(chǎn)系統(tǒng)開發(fā)的核心設備發(fā)揮著重要作用。水下采油樹利用油嘴控制井口產(chǎn)量，利用井口跨接管把井口產(chǎn)量回接水下管匯，在管匯處匯總各水下井口產(chǎn)量后通過海底管道輸往下游處理設施。水下采油樹、跨接管、水下管匯等設備的尺寸、設計溫度參數(shù)直接與井口產(chǎn)量相關，采油樹油嘴在因砂沖蝕等原因失去節(jié)流功能后，井口產(chǎn)量將根據(jù)油嘴下游背壓重新分配，此時井口溫度會隨井口產(chǎn)量的增加呈現(xiàn)先變大后變小的規(guī)律，水下各設備設計溫度應能滿足該工況的溫度升高要求；井口產(chǎn)量增加還需要核實跨接管、海底管道等對應的生產(chǎn)流體沖蝕速度比（EVR），以免水下設備因沖蝕而發(fā)生損壞。

某南海水下氣田開發(fā)示意圖如圖1，生產(chǎn)井A1、A9通過井口軟管回接水下管匯1，A10、A11井通過井口跨接管回接水下管匯2，水下管匯1和2匯總各井口產(chǎn)量后利用18.3km的10”海底管道把生產(chǎn)流體輸往下游平臺進行處理。

圖1 220kV海上升壓站

1 設計基礎

1.1 水下采油樹油嘴性能曲線

油嘴是采油樹上用于控制油氣井產(chǎn)量的部件，在油氣井的生產(chǎn)過程中，通過油嘴合理控制生產(chǎn)壓差，調(diào)節(jié)油氣井產(chǎn)量，可以避免地下虧空，從而使油氣井在合理的壓差下保持平穩(wěn)生產(chǎn)。水下采油樹油嘴一般由采油樹廠家供貨，其性能決定了水下井口單井產(chǎn)量調(diào)節(jié)比，也決定了油嘴在失效時的等效流通面積。某南海深水氣田的水下采油樹油嘴由挪威Aker Solutions公司提供，具體性能如圖2：

圖2 采油樹油嘴性能曲線

1.2 油藏IPR性能曲線

水下井口產(chǎn)液能力由油藏I P R 性能曲線（Inflow Performance Relationship Curve）確定，該曲線標明了井口產(chǎn)量與井底流壓之間的對應關系，可反應在不同井口背壓條件下能達到的最大產(chǎn)量。該曲線由油藏專業(yè)提供，作為油嘴失效工況分析的基礎，具體如圖3：

圖3 油藏IPR性能曲線

2 油嘴失效工況分析

水下采油樹油嘴閥芯因井底防砂措施失效而被砂沖蝕，或其他原因需要在前期設計配產(chǎn)基礎上進行增產(chǎn)，以某南海深水氣田2020年初始投產(chǎn)年作為基礎，評估了油嘴失效對井口產(chǎn)量、井口溫度及設備設計參數(shù)的影響。

2.1 井口最大產(chǎn)量評估

各水下井口在油嘴下游背壓下對應的單井最大產(chǎn)量、最高井口溫度如表1：

表1 采油樹油嘴失效對應的單井最大產(chǎn)量和井口最高溫度

各水下井口在油嘴下游背壓下對應的單井最大產(chǎn)量、最高井口溫度如圖4：

圖4 油嘴失效單井產(chǎn)量變化及對應井口溫度曲線

根據(jù)表1和圖4中的最大單井產(chǎn)量和井口溫度數(shù)據(jù)進行水下設備設計參數(shù)的復核。

2.2 水下設備設計溫度校核

水下采油樹設計溫度為“P+U”等級，承受的溫度范圍為-29℃～121℃，可滿足油嘴失效工況的溫度需求。水下單井回接跨接管、單井回接軟管的設計溫度復核結果如表2：

表2 井口跨接管及軟管設計溫度校核

從表2可看出，在未考慮油嘴失效工況時井口跨接管及軟管設計溫度無法覆蓋最高溫度要求，后期在油嘴失效溫度基礎上取5℃余量作為設計溫度，滿足了設計需求。

表3 水下管匯及海底管道溫度校核

從表3可以看出，前期設計時水下管匯、海底管道設計溫度在油嘴上游溫度基礎上取了10℃余量，考慮井口跨接管及軟管溫降，原設計溫度可以滿足油嘴失效工況要求。

2.3 水下設備沖蝕比校核

采油樹油嘴失效對應的單井產(chǎn)量變大，沖蝕速度比（EVR）也需進行復核，以防止水下設備出現(xiàn)沖蝕損壞。

表4 井口跨接管、軟管及海底管道沖蝕比校核

從表4可看出，采油樹油嘴失效時井口跨接管、軟管及海底管道對應的沖蝕比會有所增加，但仍在允許的范圍內(nèi)（EVR＜1），可滿足工況需求。

3 結論

水下采油樹油嘴因砂沖蝕等原因失去節(jié)流功能，井口產(chǎn)量會根據(jù)油嘴下游海管背壓重新進行分配計算，此時對應的井口產(chǎn)量、井口溫度會對采油樹、跨接管、水下管匯等設備尺寸、設計溫度產(chǎn)生影響，需要核實此工況各水下設備設計參數(shù)是否滿足要求，以保證水下生產(chǎn)系統(tǒng)在該工況下安全平穩(wěn)地運行。

◆參考文獻

[1] 海管動態(tài)流動保障報告，南海某項目[R].2019.

[2] 宋琳，楊樹耕，劉寶瓏. 水下油氣生產(chǎn)系統(tǒng)技術及基礎設備發(fā)展與研究[J].海洋開發(fā)與管理，2013，(6)：91-98.

[3] ISO/TC 67/SC.ISO13628-1:2005 Petroleum and natural gas industries-Design and operation of subsea production system-Part1[S].August 23,2007.