Способ определения величины утечки жидкости через неплотности подъемной колонны штанговой насосной установки

 

Использование: при добыче нефти штанговыми насосными установками как в вертикальных, так и наклонно-направленных скважинах. Сущность изобретения: повышают давление на устье скважины путем закрытия задвижки на выкидной линии при работающей установке. Останавливают установку при верхнем положении головки балансира и регистрируют кривую снижения устьевого давления. Снова поднимают давление на устье до первоначального значения и останавливают насосную установку при нижнем положении головки балансира. Регистрируют вторую кривую снижения давления. Величину утечки жидкости через неплотности подъемной колонны при наличии утечки через плунжерную пару штангового насоса определяют по формуле. В случае отсутствия утечки через плунжерную пару штангового насоса, утечки через неплотности подъемной колонны определяют качественно по интенсивности снижения давления ΔP за промежуток времени Δt . 1 ил.

Изобретение относится к добыче нефти штанговыми насосными установками как в вертикальных, так и в наклонно-направленных скважинах.

Известен способ определения интервала негерметичности эксплуатационной колонны путем поинтегральной опрессовки с использованием наземного насоса, высоковязкой жидкости и газообразного агента [1]. Способ требует монтажа специальной устьевой головки и наличия насосного агрегата, причем негерметичность колонны определяют только качественно.

Способ определения негерметичности системы штанговый насос - насосно-компрессорные трубы, заключающийся в том, что снимают динамограмму сначала при полностью заполненной жидкостью колонне, затем вторично после истечения из нее части жидкости. По росту силы трения на динамограмме судят от негерметичности колонны насосно-компрессорных труб [2]. Недостатком способа является низкая точность. В наклонно-направленных скважинах даже при отсутствии утечек жидкости в подъемной колонне из-за наличия свободного газа может происходить значительное сухое трение. Наличие парафиновых отложений также влияет на силу трения.

Целью изобретения является повышение точности способа путем регистрации двух кривых изменения параметра, характеризующего работу установки на устье скважины.

Достигается это тем, что в качестве исследуемого параметра берут давление на устье скважины и регистрируют кривые снижения этого давления, при этом регистрацию первой кривой снижения давления осуществляют после повышения давления на устье путем закрытия задвижки на выкидной линии при работающей установке с момента остановки насосной установки в верхнем положении головки балансира, а регистрацию второй кривой снижения давления осуществляют после повышения давления до первоначального с момента остановки насосной установки в нижнем положении головки балансира, а величину утечки жидкости через неплотности подъемной колонны при наличии утечки через плунжерную пару штангового насоса определяют по формуле q_нкт= q_пл , где q_нкт - величина утечки через неплотности подъемной колонны; q_пл - величина утечки через плунжерную пару; α₁- угол между касательной к кривой снижения давления при верхнем положении головки балансира, проведенной для точки, соответствующей величине первоначального давления, и абсциссой; α₂ - угол между касательной к кривой снижения давления при нижнем положении головки балансира, проведенной для точки, соответствующей величине первоначального давления, и абсциссой, а в случае отсутствия утечки через плунжерную пару штангового насоса, утечки через неплотности подъемной колонны определяют качественно по интенсивности снижения давления Δ Р за промежуток времени Δ t.

Из научно-технической литературы и патентной документации не известны способы определения утечки в НКТ по интенсивности снижения давления. Это указывает на соответствие предлагаемого изобретения критерию "существенные отличия".

Кривая 1 на чертеже показывает изменение суммарных утечек через зазор плунжерной пары и неплотности в трубах, кривая 2 - утечки только в трубах.

Суть предлагаемого способа определения утечек в трубах заключается в следующем. На устье скважины путем закрытия задвижки на выкидной линии при работающей установке скважинного штангового насоса поднимают давление до 5. ..10 МПа в зависимости от глубины спуска насоса. При этом давление в трубах не должно превышать значения 20 МПа. Затем останавливают станок-качалку в верхнем положении головки балансира. Записывают данные снижения давления по манометру в течение 20. ..30 мин. Затем запускают станок-качалку снова в работу и поднимают устьевое давление до первоначального давления, останавливая при нижнем положении головки балансира, и снова записывают снижение давления по манометру.

Строят кривые зависимости снижения давления во времени, характеризующие темпы утечек жидкости из НКТ. Интенсивность снижения Δ р/Δ t, когда эти кривые становятся эквидистантными, характеризует утечки лишь в трубах.

Интенсивность снижения утечек для любого промежутка кривых 1 и 2 характеризуется выражением =A , где Σq - суммарные утечки через плунжерную пару и НКТ; Δ Р/Δ t - интенсивность снижения разности давлений во времени; А - некоторая постоянная, характеризующая размеры щели, физические параметры жидкости.

То же самое в дифференциальной форме для кривой 1 = A·tgα₁, где α₁ - угол между касательной к кривой 1 и абсциссой; для кривой 2
= A·tgα₂, где α₂ - угол между касательной к кривой 2 и абсциссой.

Для любого элементарного промежутка кривых L справедливы выражения
d(Σq)=A·tgdt;
d(q_нкт)=A·tgdt.

Здесь Σ q = q_нкт + q_пл. где q_нкт, q_пл - утечки соответственно через НКТ и плунжерную пару.

Поскольку q_пл во времени меняется, снижаясь от максимального значения до нуля, а на практике, как правило, вычисляют его максимальное значение, то интенсивность падения давления от суммарных утечек рассматривают для начальной позиции замеров. Тогда для элементарного участка в начале координат
d(Σq)=A·tgα₁ dt;
d(q_нкт)=A·tgα₂ dt.

Проинтегрировав и поделив одно выражение на другое, получим
(q_пл + q_нкт)/q_нкт = tg α₁,/tg α₂.

Отсюда q_нкт = q_пл tg α₂/(tg α₁- tg α₂).

В частном случае, когда кривые становятся эквидистантными α₁ = α₂; tg α₁ = tg α₂, и поэтому q_пл = 0. Тогда утечки через неплотности НКТ можно оценить качественно как интенсивность падения давления.

Таким образом, построив кривые опрессовки подъемной колонны, при известном расчетном значении утечек через плунжерную пару, можно определить величину утечек из НКТ.

Точность способа повышается благодаря прямой зависимости утечек и давления в трубах.

Реализация способа не требует применения дополнительного оборудования и не связана с проведением подземного ремонта скважин.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ УТЕЧКИ ЖИДКОСТИ ЧЕРЕЗ НЕПЛОТНОСТИ ПОДЪЕМНОЙ КОЛОННЫ ШТАНГОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ, включающий регистрацию двух кривых изменения параметра, характеризующего работу установки на устье скважины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности способа, в качестве исследуемого параметра берут давление на устье скважины и регистрируют кривые снижения этого давления, при этом регистрацию первой кривой снижения давления осуществляют после повышения давления на устье путем закрытия задвижки на выкидной линии при работающей установке, с момента остановки насосной установки в верхнем положении головки балансира, а регистрацию второй кривой снижения давления осуществляют после повышения давления до первоначального, с момента остановки насосной установки в нижнем положении головки балансира, а величину утечки жидкости через неплотности подъемной колонны при наличии утечки через плунжерную пару штангового насоса определяют по формуле
Δq_нкт= q_пл ,
где q_нкт - величина утечки через неплотности подъемной колонны;
q_пл - величина утечки через плунжерную пару;
α₁ - угол между касательной к кривой снижения давления при верхнем положении головки балансира, проведенной для точки, соответствующей величине первоначального давления, и абсциссой,
α₂ - угол между касательной к кривой снижения давления при нижнем положении головки балансира, проведенной для точки, соответствующей величине первоначального давления, и абсциссой,
а в случае отсутствия утечки через плунжерную пару штангового насоса утечки через неплотности подъемной колонны определяют качественно по интенсивности снижения давления Δ P за промежуток времени Δ t .

РИСУНКИ

Рисунок 1