Способ определения удельного и общего количества жидкой воды в добываемом природном газе
Владельцы патента RU 2307248:
Общество с ограниченной ответственностью "Надымгазпром" (ООО "Надымгазпром") (RU)
Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений. Техническим результатом изобретения является повышение точности при определении удельного и общего количества жидкой воды в добываемом природном газе, а также возможность их оперативного определения в любой точке схемы добычи, сбора и газового промысла. Способ включает отбор пробы выносимой с газом смеси подошвенной и конденсационной воды, анализ пробы на содержание химических элементов и расчет удельного и общего количества жидкой воды в газе на основе уравнения материального баланса химических элементов. При этом удельное и общее количество жидкой воды определяют на основе уравнения материального баланса по содержанию в пробе воды микроэлементов йода или брома. 1 з.п. ф-лы.
Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации газовых и газоконденсатных месторождений.
Известен способ определения удельного и общего количества воды для отдельной скважины по данным химических анализов выносимой смеси воды на основе расчетов количества подошвенной, конденсационной и техногенной воды в составе общей воды [1].
Недостатком данного способа является низкая точность при обработке результатов из-за наличия (во многих случаях) непредсказуемого количества посторонних солей, привнесенных в скважину с технологическими растворами при бурении или при ремонте скважин. Кроме этого, для определения удельного и общего количества воды в газе этим способом в отдельных частях схемы сбора газа или на входе в газовый промысел необходимо усреднение результатов исследований скважин для всей зоны отбора промысла, их обобщение и адаптация для текущих режимов работы газового промысла по всей зоне отбора.
Известен объемный способ определения удельного и общего количества воды в газе, поступающем на промысел из всей зоны отбора газа промысла. На входном сепараторе отделяют водяную смесь из всех скважин, накапливают ее в специальных емкостях и автоматически откачивают ее при достижении определенного уровня в сборнике жидкости. Зная объем сборника жидкости и количество откачек за определенное время, рассчитывают удельный водный фактор газового промысла как отношение количества накопленной воды к количеству отработанного газа за это время [2].
Недостатком этого способа является низкая точность замера количества воды, отделяемой в сепараторах, так как в сборной емкости скапливается газированная жидкость и механические примеси. Кроме этого, замеры количества воды во входных сепараторах требуют специального оборудования для дискретных продувок и учета их количества. Точность замеров значительно снижается или даже становится невозможной при выносе водяных пробок из газопроводов при изменении режимов отбора газа на промысле. Данный способ не позволяет определить удельный водный фактор и общее количество воды в газе по отдельным скважинам и по участкам газосборной сети.
Наиболее близким способом определения удельного и общего количества воды в газе на промысле является способ определения водного фактора газового промысла [3].
Он включает сбор газа из скважин с водой, состоящей из подошвенной и конденсационной, по всей схеме от пласта до входного сепаратора промысла, ее перемешивание на входных сепараторах промысла, отбор пробы воды из сборника воды на входном сепараторе, определение общей минерализации воды и расчет удельного и общего количества подошвенной и конденсационной воды на основе уравнения материального баланса по общей минерализации отобранной пробы.
Недостатком этого способа является то, что в некоторых случаях общая минерализация выносимой воды может увеличиваться после проведения ремонтов скважин и применения различных солесодержащих реагентов, которые искажают результаты определения общей минерализации и, следовательно, количество выносимой подошвенной и конденсационной воды на промысле. Кроме этого, данный способ не позволяет определить удельный водный фактор на отдельных скважинах и участках газосборной сети.
Задачей предлагаемого изобретения является определение удельного и го количества жидкой воды в добываемом природном газе, в том числе подошвенной и конденсационной, с использованием данных химического анализа проб воды на содержание микроэлементов йода (брома).
Технический результат выражается в повышении точности при определении удельного и общего количества жидкой воды в газе, а также возможность их оперативного определения в любой точке схемы добычи, сбора и газового промысла.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения удельного и общего количества жидкой воды в добываемом природном газе, включающем отбор пробы выносимой с газом смеси подошвенной и конденсационной воды, анализ пробы на содержание химических элементов и расчет удельного и общего количества жидкой воды в газе на основе уравнения материального баланса химических элементов, удельное и общее количество жидкой воды определяют на основе уравнения материального баланса по содержанию в пробе воды микроэлементов йода (брома):
J1·X1+J2·X2=J3·X3,
где J1 - содержание йода (брома) в подошвенной воде газового месторождения, мг/дм3 (постоянный показатель для подошвенной воды месторождения);
X1 - удельное количество подошвенной воды в газе, г/м3;
J2 - содержание йода (брома) в конденсационной воды, мг/дм3;
Х2 - удельное количество конденсационной воды в газе, г/м3;
J3 - содержание йода (брома) в отобранной пробе из смеси подошвенной и конденсационной воды, мг/дм3;
Х3 - удельное количество в газе жидкой воды, состоящей из подошвенной и конденсационной, г/м3;
после чего рассчитывают удельное количество подошвенной воды в отобранной пробе, учитывая, что Х1+Х2=Х3 и принимая J2=0, поскольку конденсационная вода образуется из водяных паров, содержащихся в газе, и не содержит химических элементов
X1-(J3·X2)/(J1-J3),
где
X2=Wпл-Wто,
где Wпл - равновесное влагосодержание газа в виде пара в пластовых условиях, г/м3;
Wто - равновесное влагосодержание газа в виде пара в точке отбора, г/м3;
при этом величины Wпл и Wто вычисляют по зависимостям содержания парообразной влаги в природном газе как функции от давления и температуры в газоносном пласте и точке отбора [4]
Wпл=F(Рпл; Тпл),
где Рпл - пластовое давление газа, кг/см2;
Тпл - пластовая температура газа, °С;
Wто=F(Рто; Тто),
где Рто - давление газа в точке отбора, кг/см2;
Tто - температура газа в точке отбора, °С;
затем определяют удельное количество воды в газе, как сумму удельного количества подошвенной и конденсационной воды
Х3=Х1+Х2,
после чего рассчитывают общее количество выносимой воды с газом
Bсумм=Х3-Qг,
где Всумм - общее количество выносимой жидкой воды с газом к месту отбора пробы, г (кг, тонн)/сек (час, сут);
Qг - расход добываемого газа в точке отбора пробы, м3/сек (час, сут).
Так как эти микроэлементы не содержатся в буровых и других растворах и реагентах, применяемых на промысле, но содержатся в определенной концентрации в подошвенной пластовой воде по всему месторождению, то искажения результатов в расчетах удельного и общего количества воды в газе не происходит. Для оперативного определения содержания йода (брома) в полевых условиях на устье скважин, в любой точке газосборной сети и на входе газового промысла (входном сепараторе) можно использовать микропроцессорные иономеры либо другие экспресс-методы, которые позволяют в течение нескольких минут определить концентрацию микроэлементов.
Пример конкретной реализации способа.
Исходные данные для расчета:
Месторождение Медвежье:
| концентрация йода в подошвенной пластовой | |
| воде составляет J1 | 16,92 мг/дм3 |
| пластовое давление, Pпл | 26 кг/см2 |
| пластовая температура, Tпл | 36°С |
| давление газа в точке отбора, Pто | 15 кг/см2 |
| температура газа в точке отбора, Тто | 8°С |
| расход газа в точке отбора | 100 тыс.н.м3/час |
| содержание микроэлемента йода в пробе | 5 мг/дм3 |
Составим уравнение материального баланса по содержанию йода:
J1·X1+J2·X2=J3·X3;
С учетом того, что J1=16,92 мг/дм3, a J2=0 мг/дм3 (конденсационная вода не содержит солей), а значения X2=Wпл-Wто=1,369 г/н·м3, так как Wпл=F(Рпл; Тпл)=1,9717 г/н·м3; Wто=F(Рто; Тто)=0,6027 г/н·м3;
Рассчитаем удельное количество подошвенной воды
X1=(J3·X2)/(J1-J3)=(5·1,369)/(16,92-5)=6,845/11,92=0,5742 г/н·м3.
Рассчитаем удельное количество общей воды в газе как сумму удельного количества подошвенной и конденсационной воды:
Х3=Х1+Х2=0,5742+1,369=1,9432 г/н·м3;
Рассчитаем общее количество выносимой воды с газом
Bсумм=X3·Qг=1,9432·100000=194320 г/час=194,32 кг/час=4,66 т/сут.
Таким образом, используя данные химического анализа на содержание микроэлементов йода (брома) в отобранной пробе воды, можно более точно определить удельное и общее содержание жидкой воды в добываемом природном газе, включая составляющие ее подошвенную и конденсационную воду, в любой точке схемы добычи, сбора и промысла до аппаратов осушки газа. Это позволит оперативно регулировать уровень отбора подошвенной и конденсационной воды, определять нагрузку по жидкой воде на различные участки газосборной сети и промысловые аппараты, а также снизить или предотвратить попадание минерализованной воды на дожимные компрессорные станции и, как следствие, отложение солей в проточной части нагнетателей.
Источники информации
1. Пат. РФ 2128280 МПК6, Е21В 43/00. Способ диагностики по данным химического анализа выносимой из газовых скважин воды. / Чугунов Л.С., Хилько В.А., Березняков А.И., Дегтярев Б.В.; заявитель и патентообладатель Научно-технологический центр "Надымгазпром". - №97104580/03; заявл. 24.03.97; опубл. 27.03.1999, Бюл. №9.
2. Гвоздев Б.П. Эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. / Б.П.Гвоздев, А.И.Гриценко, А.Е.Корнилов. - М.: Недра, 1988. - 282 с.
3. Пат. РФ 2217588 МПК7, Е21В 47/00, 43/34. Способ определения водного фактора газового промысла. / Кононов В.И., Зайнуллин В.Ф., Гордеев В.Н., Облеков Г.И., Березняков А.И., Дурновцев А.Е., Миннибаев А.А.; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Надымгазпром". - №2001108762/03; заявл. 03.04.2001; опубл. 27.11.2003, Бюл. №33 (прототип).
4. Методические указания по технологическим расчетам систем абсорбционной осушки газа. - Тюмень: НПО "Тюменгазтехнология", 1988.
1. Способ определения удельного и общего количества жидкой воды в добываемом природном газе, включающий отбор пробы выносимой с газом смеси подошвенной и конденсационной воды, анализ пробы на содержание химических элементов и расчет удельного и общего количества жидкой воды в газе на основе уравнения материального баланса химических элементов, отличающийся тем, что удельное и общее количество жидкой воды определяют на основе уравнения материального баланса по содержанию в пробе воды микроэлементов йода или брома
J1·X1+J2·X2=J3·X3,
где J1 - содержание йода или брома в подошвенной воде газового месторождения, мг/дм3 - постоянный показатель для подошвенной воды месторождения;
X1 - удельное количество подошвенной воды в газе, г/м3;
J2 - содержание йода или брома в конденсационной воде, мг/дм3;
Х2 - удельное количество конденсационной воды в газе, г/м3;
J3 - содержание йода или брома в отобранной пробе из смеси подошвенной и конденсационной воды, мг/дм3;
Х3 - удельное количество в газе жидкой воды, состоящей из подошвенной и конденсационной, г/м3;
после чего рассчитывают удельное количество подошвенной воды в отобранной пробе, учитывая, что Х1+Х2=Х3, и принимая J2=0, поскольку конденсационная вода образуется из водяных паров, содержащихся в газе, и не содержит химических элементов
X1=(J3·X2)/(J1-J3),
где
X2=Wпл-Wто,
где Wпл - равновесное влагосодержание газа в виде пара в пластовых условиях, г/м3;
Wто - равновесное влагосодержание газа в виде пара в точке отбора, г/м3,
затем определяют удельное количество воды в газе как сумму удельного количества подошвенной и конденсационной воды
Х3=Х1+Х2,
после чего рассчитывают общее количество выносимой воды с газом
Всумм=X3-Qг,
где Всумм - общее количество выносимой жидкой воды с газом к месту отбора пробы, г (кг, т)/с (ч, сут);
Qг - расход добываемого газа в точке отбора пробы, м3/сек (час, сут).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отбор пробы, определение удельного и общего количества жидкой воды в газе производится в любом произвольном месте промысловой системы добычи, сбора и подготовки газа от газоносного пласта до аппаратов промысловой осушки газа.
