Способ газодинамического исследования газовых и газоконденсатных скважин и устройство для его осуществления

 

Использование: скважинная разработка газовых и газоконденсатных месторождений. Сущность изобретения: на устье скважины на нескольких установившихся режимах производят сепарацию продукции скважины, замеряют дебит газа и выносимых твердых и жидких фаз, отбирают пробы фаз и анализируют их. Исследование проводят до стабилизации всех замеряемых параметров, а газ подают на сборный пункт подготовки газа. Исследования реализуются устройством, включающим установленные в корпусе блоки предварительной и основной очистки газа с завихрителями, измеритель расхода газа с диафрагмой, узлы измерения давления и температур, сборники жидкости и механических примесей. Блок предварительной очистки имеет защитный кожух и патрубок-отбойник, а блок основной очистки газа - цилиндрический фильтрующий элемент на перфорированном каркасе. Блок основной очистки газа соединен с измерителем расхода газа центральной выходной цилиндрической трубой, образующей с перфорированным каркасом равнопроходной канал длиной до диафрагмы, равной 12 диаметрам канала. Корпус и элементы блоков внутри его выполнены разъемными 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области скважинной разработки газовых и газоконденсатных месторождений, в частности, к газодинамическим исследованиям, назначению и регулированию технологических режимов добывающих скважин в периоды освоения после бурения и капитального ремонта (цикл отработки и исследования) или длительной эксплуатации.

Цель изобретения состоит в повышении информативности исследования, улучшения активности регулирования технологического режима эксплуатации скважины, устранения искажений, вносимых шлейфом (см. фиг. 2.а).

Поставленная цель достигается тем, что в способе газогидродинамического исследования добывающей газовой или нефтяной скважины, подключенной к шлейфу системы сбора продукции, при котором определяют путем измерений на установившихся режимах течения многофазной продукции, отбора проб, расчета и лабораторного анализа гидромеханические параметры потока (пластовые, забойные, устьевые давления и температуры, расходы) продуктивную характеристику эксплуатируемого пласта, физико-химические свойства газонефтеконденсатных и сопутствующих твердых, пластичных, жидких и газообразных фаз, согласно изобретению, исследуют статистически большую выборку установившихся режимов, необходимую мощность которой (количество режимов) определяют в зависимости от вида получаемой функции связи между измеряемыми параметрами в соответствии с методами математической статистики, в частности, по глобальному минимуму дисперсии оценок продуктивной характеристики в зависимости от расхода твердых или жидких сопутствующих фаз от расхода газонефтеконденсатных. Поскольку при этом продолжительность исследования может увеличиваться, его проводят на квазистационарных режимах фильтрации, причем допустимость квазистационарности оценивается минимумом дисперсии оценки продуктивной характеристики вскрытого пласта, и с момента ее (квазистационарности) возникновения судят по близости к нулю производной по времени всех измеряемых параметров. При достижении глобального минимума дисперсии продуктивной характеристики и зависимости расхода газа твердых или жидких сопутствующих фаз от расхода продукции происходит сравнение с нормативом и при условии непревышения последнего производится соответствующая корректировка рабочего режима с использованием регулирующего устройства.

Например, на фиг. 3 представлена динамика интенсивности выноса механических примесей (П) и жидкой фазы (W) во времени (τ-продолжительность исследования скважины) на трех режимах: Q=400, Q=900, Q=1500 тыс. м³/сут. Как следует из графиков, величины при t≥ 70≥70 ч на режимах 400 и 900 тыс. м³/сут (кривые 1,2). На режимах 1500 тыс. м₃/сут (кривая 3) минимум дисперсии по параметрам П, W не достигается вплоть до τ 130 ч.

На фиг. 3.b представлены режимные характеристики испытуемости скважины, включающие в себя помимо П_фi и W_фi (кривые 2, 3) параметры: депрессия (ΔP) (кривая 1), рабочее давление (P_г) (кривая 4), температура на устье скважины (t) (кривая 5), комплексный анализ которых позволяет скорректировать оптимальный технологический режим испытуемой скважины с использованием регулирующего устройства (фиг. 1).

Поставленная цель достигается также тем, что сепарацию продукции скважин, замер дебита газа и выносимых твердых и жидких фаз и отбор их проб осуществляют на устье скважины (см. фиг. 2), а исследование скважин проводят до стабилизации всех замеряемых параметров, причем основные углеводородные фазы направляют в шлейф, а сопутствующие фазы накапливают и утилизируют. При этом для проведения работ на узком участке монтажа исследовательского устройства при обеспечении метрологической точности измерения расходов с использованием сужающих устройств, облегчения монтажа и транспортируемости аппарата, согласно заявляемому изобретению, блоки разделения фаз и измерения их расхода выполнены в виде камер одного разъемного корпуса. При этом камеры разделения фаз, измерения расхода, часть корпуса и нивелирующий зазоры выступы впадины патрубок вместе образуют измерительную камеру в виде прямого цилиндрического равнопроходного канала круглого сечения, имеющего длину до сужающего устройства в 12 диаметров канала, а все необходимые узлы (отбора проб, отвода фаз и др.), кроме термокармана, выведены за пределы измерительной камеры, что обеспечивает измерение дебита скважины метрологической точности согласно (2).

Именно заявленные соотношения размеров и формы измерительной камеры, последовательное размещение камер и узлов в одном корпусе обеспечивают, согласно способу (фиг. 3), разделение потока на фазы и измерение расхода на узком участке, примыкающем к началу шлейфа со стороны скважины, и тем самым достижение цели изобретений. Это позволяет сделать вывод, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.

Сравнение заявляемых технических решений с прототипом (2) позволило установить соответствие их критерию "новизна". Так как при изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены, они обеспечивают заявляемому техническому решению соответствие критерию "существенные отличия".

Устройство газодинамического исследования скважин содержит быстросъемное фланцевое соединение 1, 5, 12, 15, 17, корпус 10, съемный завихритель грубой очистки 4 с цилиндрическим защитным кожухом-каплеотделителем, конический цилиндрический патрубок-отбойник 6, 7; съемный фильтропакет 11 с завихрителем тонкой очистки и перфорированным каркасом со съемными фильтрами тонкой очистки, перепадомер 16, устройство сужающее фланцевое 22, контейнер-измеритель жидкой и твердой фаз 26, 28, дегазатор 23, 24, а также манометры 3, 9, 13, 18, 20, вентиль 2, 8, 14, 19, 21, 25, 27, термометр 29, 30. Быстросъемное фланцевое соединение 1, 5, 12, 17 выполнено в виде фланцев 35, 36 (фиг. 2. b), соединенных цилиндрическими полухомутами 31, фиксируемыми кольцами 32, стопорящимися проволокой 33. Герметичность соединения достигается при посадке полухомутов 31 самоуплотнением фланцев, один из которых имеет цилиндрическую проточку для резинового кольца 34, причем торцовая поверхность фланцев выполнена без выступов, что упрощает монтажно-демонтажные работы с устройством.

Устройство работает следующим образом. Газоконденсатная смесь поступает на завихритель 4 с цилиндрическим защитным кожухом-каплеотделителем и на коническо-цилиндрический патрубок-отбойник 6,7, где под действием центробежных сил происходит отделение капельной жидкости и механических примесей, поступающих в кольцевую камеру между корпусом 10 и каплеотделителем-отбойником 6,7 и отводится в контейнер-измеритель 26. Предварительно очищенный газ поступает на фильтропакет 11, где происходит вторичное разделение назад и его очистка с последующим удалением в контейнер-измеритель 28. Очищенный газ поступает на устройство сужающее фланцевое 22. Контейнеры-измерители оснащены дегазаторами 23, 24, соединенными с внутренней полостью корпуса перед устройством сужающим фланцевым, что позволяет повысить точность измерения расхода. После сужающего устройства газ поступает в газопровод.

Конструкция обеспечивает равнопроходное сечение на всем пути газа и стабилизацию потока, что обеспечивает высокую точность измерений расхода.

Использование предлагаемого способа газодинамического исследования добывающей газовой или газоконденсатной скважины и конструкции устройства позволяет исследовать скважину как функциональную управляемую систему (фиг. 3), надежно оптимизировать технологический режим эксплуатации и тем самым повысить защищенность недр и окружающей среды от разрушения и загрязнения и сохранить невозобновляемые запасы углеводородного сырья, полностью исключить выпуск газа в атмосферу. Одновременно снижается металлоемкость, ускоряется и облегчается монтаж и демонтаж устройства для исследования, снижается трудоемкость работ, повышается точность замера расхода газа.

Формула изобретения

1. Способ газогидродинамического исследования газовых и газоконденсатных скважин, подключенных к сборному пункту подготовки газа, включающий сепарацию продукции скважины, замер дебита газа и выносимых твердых и жидких фаз, отбор проб фаз и их анализ, замер устьевых и забойных давлений и температур при работе скважины на нескольких установившихся режимах, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности исследования, сепарацию продукции скважин, замер дебита газа и выносимых твердых и жидких фаз и отбор их проб осуществляет на устье скважины, а исследование скважин проводят до стабилизации всех замеряемых параметров.

2. Устройство для газогидродинамического исследования газовых и газоконденсатных скважин, включающее установленные в корпусе блоки предварительной и основной очистки газа с завихрителями, измеритель расхода газа с диафрагмой, узлы измерения давления и температур, сборники жидкостей и механических примесей блоков предварительной и основной очисток газа, блок предварительной очистки имеет защитный кожух, а блок основной очистки газа - цилиндрический фильтрующий элемент на перфорированном каркасе, сборники жидкостей и механических примесей соединены с полостями блоков предварительной и основной очисток газа, отличающийся тем, что, с целью уменьшения металлоемкости, облегчения монтажа и транспортировки устройства и повышения точности замера расхода газа, устройство снабжено центральной выходной цилиндрической трубой, соединяющей блок основной очистки и измеритель расхода газа, образующей с перфорированным каркасом равнопроходной канал длиной до диафрагмы, равной 12 диаметрам канала, блок предварительной очистки снабжен патрубком-отбойником, выполненным из последовательно соединенных цилиндрической и конической частей и соединенным цилиндрической частью с завихрителем, причем завихритель и патрубок-отбойник расположены внутри защитного кожуха, а корпус и элементы блоков внутри него выполнены разъемными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3