Способ газоконденсатных исследований скважин и устройство для его осуществления

 

Использование: изобретение относится к скважинной разработке газовых и газоконденсатных месторождений, в частности к газокоденсатным исследованиям, регулированию технологических режимов работы добывающих скважин. Сущность изобретения: на каждом стационарном режиме продукцию скважины направляют в комплект сепарационных блоков через закручивающий элемент. Закрученный поток продукции скважины попадает в сепарационный блок, где за счет направления и угла наклона щелевых прорезей перфорированного патрубка обеспечивается дополнительная его закрутка. Вытекая из щелевых прорезей в хвостовой части в расширительную камеру патрубка, поток продукции продолжает закручивать весь патрубок. Жидкую и твердую фазы отбирают в контейнерах, где они накапливаются. "Сухой" газ направляют на измерители расхода газа, затем в общую промысловую систему отбора продукции через индивидуальный скважинный шлейф. До стабилизации всех гидродинамических параметров производят систематические измерения давлений и температуры. Определяя по манометру степень заполнения контейнеров, систематически перепускают с помощью задвижек жидкую и твердую фазы в мерники в течение всего стационарного режима, время работы которого измеряется секундомером. После наступления стационарного режима фиксируют значение стационарных давлений, температуры, расхода газа и количество газового конденсата, воды и механических примесей за время работы на режиме. Затем отбирают пробу "сухого" газа. По отводной предохранительной линии некоторое количество газового конденсата в паровой фазе, образующейся в мернике, отводят от места исследования и утилизируют. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области скважинной разработки газовых и газоконденсатных месторождений, в частности к газоконденсатным исследованиям, регулированию технологических режимов работы добывающих скважин.

Известен способ газодинамических исследований газовых и газоконденсатных добывающих скважин на стационарных режимах фильтрации и течения в скважине, заключающийся в измерении на каждом режиме пластового и забойного давлений и температур, дебита скважины с последующим определением путем расчета продуктивной характеристики вскрытого пласта.

Известен способ газодинамических исследований без выпуска газа в атмосферу, где предусматривается проведение таких исследований индивидуальной скважины с разделением многофазной продукции, измерением расхода газа при отработке скважины через сепаратор, на газосборном пункте (ГСП), УКПГ. Здесь же отбираются пробы вынесенных потоком газа и разделенных фаз для последующего лабораторного анализа.

Недостатком указанного способа и устройства является то, что при этом не обеспечивается требуемое качество исследования скважин, полное получение характеристик, так как на точность измерения расхода газа на ГСП и УКПГ влияют фазы, спонтанно выпавшие и накопившиеся в скважинном шлейфе. Влияют также гидравлические и термогазодинамические характеристики шлейфа, грунта, окружающего воздуха и т. д.

Таким образом, не достигается снятие полноценных индикаторных кривых, метрологическая точность измерения расхода газа.

Известен способ газогидродинамического исследования газовых и газоконденсатных скважин, где сепарацию продукции, замер дебита газа и выносимых жидких и твердых фаз и отбор их проб осуществляют на устье скважины.

При этом устройство для исследования преследует цели уменьшения металлоемкости, облегчения монтажа и транспортировки. Однако этот способ и устройство не позволяют качественно производить газоконденсатные исследования, так как не имеют устройств и приспособлений специально для выделения газоконденсатной фазы, требующей больших объемов сепарации, низкого гидравлического сопротивления сепарационного устройства. Эти недостатки не позволяют полностью отделить выпадаемую жидкость от газа, измерить общее количество отделившегося газового конденсата на одном (каждом) стационарном режиме, и тем самым снижают информативность исследования и метрологическую точность измерений.

Известно также устройство, включающее сепарационные блоки, измеритель расхода газа, сборники жидкости и механических примесей, в одном из сепарационных блоков патрубок установлен с возможностью вращения вокруг его продольной оси и выполнен в виде перфорированного усеченного конуса.

Недостатком данного устройства является то, что лопаточный закручивающий элемент создает дополнительные гидравлические сопротивления в устройстве, что не позволяет верно оценить добывные возможности исследуемой скважины при повышенном (за счет лопаточного закручивающего элемента) давлении на устье. Предусмотренные в устройстве тарелки, перфорированный защитный кожух также повышают гидравлическое сопротивление устройства, в то время как для газоконденсатных исследований необходимо увеличение сечения потока и многократное расширение и сужение его.

Цель изобретения повышение качества исследования и точности измерения, увеличение степени отделения газового конденсата, пластовой воды и механических примесей при уменьшении гидравлического сопротивления установки в целом.

Поставленная цель достигается тем, что предлагается способ газоконденсатных исследований скважин, проводимых на устье, включающий сепарацию продукции скважины, замер дебита газа и выносимых фаз, отбор проб фаз и их анализ, замер устьевых и забойных давлений и температур при работе скважины на нескольких установившихся режимах, при этом сепарацию продукции проводят при количестве сепарационных блоков, соответствующем потенциальному содержанию конденсата в газе, отбираемые жидкую и твердую фазы накапливают и перепускают в мерник на каждом стационарном режиме и производят замеры.

Предлагаемый способ осуществляют с помощью устройства для газоконденсатных исследований скважин, включающего сепарационные блоки, измеритель расхода газа, приспособления для измерения давлений и температур, патрубок с отверстиями, установленный с возможностью вращения вокруг продольной оси, закручивающий элемент на входе, при этом закручивающий элемент выполнен в виде "улитки" с тангенциальным вводом продукции скважины, сепарационные блоки выполнены разъемными, каждый с вращающимся цилиндрическим патрубком с профилированными отверстиями, обеспечивающими увеличение скорости вращения патрубка, последний сепарационный блок выполнен в виде перфорированного неподвижного патрубка с цилиндрическим поверхностным фильтром, все сепарационные патрубки снабжены обтекателями со стороны набегающего потока продукции, а оконечности секций выполнены в виде полусферических полостей, при соединении которых образуется расширительная камера. Профилированные отверстия по п. 2 выполнены в виде щелевых прорезей под углом 45^o к оси вращения, причем в головной части патрубка до первой опоры вращения прорези направлены против потока продукции, а в остальной части по направлению потока круговыми рядами или в шахматном порядке.

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

На фиг. 1 представлена принципиальная схема обвязки устройства для проведения газоконденсатных исследований по заявляемому способу; на фиг. 2 - общий вид устройства для газоконденсатных исследований скважин; на фиг. 3 - сечение А-А; на фиг. 4 сечение Б-Б.

Принципиальная схема обвязки устройства для проведения газоконденсатных исследований включает комплект сепарационных блоков 1, контейнеры высокого давления 2 для предварительного сбора отсепарированной жидкости и механических примесей, выходную трубу сепарационного патрубка последней секции 3, измеритель расхода "сухого" газа 4, штуцеры для присоединения манометров 5, термокарман 6, штуцер для отбора проб газа 7, задвижки 8, мерник 9, отводную предохранительную линию 10, регулирующий клапан 11.

Устройство для газоконденсатных исследований (фиг. 2) включает закручивающий элемент 1, сепарационный блок 2 с цилиндрическим патрубком 3, в котором выполнены профилированные отверстия 4, подшипники качения 5, полусферические полости 6, 7, которые при соединении образуют расширительную камеру, обтекатель 8, отводы для присоединения контейнеров 7.

Последняя секция содержит неподвижный патрубок 10 с перфорацией 11, цилиндрический фильтр 12, обтекатель 13, отвод для присоединения контейнеров 14, крышку 15, измеритель расхода газа 16, штуцеры для присоединения манометра 17, термокарман 18, штуцер для отбора проб газа 19, фланцы 20.

На фиг. 3 представлено сечение А-А общего вида, включающее сопло тангенциальное 1 и зону завихрения 2.

На фиг. 4 представлено сечение Б-Б, где сечение корпуса сепарационного блока 1, сечение цилиндрического патрубка 2.

Сущность способа заключается в том, что на каждом стационарном режиме продукцию скважины направляют в комплект сепарационных блоков 1 (фиг. 1) через закручивающий элемент 1 (фиг. 2). Вращающийся поток продукции, пройдя через сепарационные блоки 1 (фиг. 1), вращающиеся патрубки 3 (фиг. 2) и расширительные камеры, разделяется на фазы. При этом поток продукции, закрученный с помощью элемента 1 (фиг. 2), попадает в сепарационный блок 2 (фиг. 2), минуя обтекатель 9 (фиг. 2) сепарационного патрубка 3 (фиг. 2), и затем через щелевые прорези 4 (фиг. 2) в головной части патрубка 3 (фиг. 2) попадает внутрь него. Направление прорезей 4 (фиг. 2) и угол наклона этих прорезей в 45^o обеспечивают закрутку перфорированного патрубка 3 (фиг. 2). Пройдя через патрубок 3 (фиг. 2), продукция вытекает в сепарационный блок 2 (фиг. 2) через щелевые прорези 4 (фиг. 2) в средней части патрубка 3 (фиг. 2) между опорами качения 5 (фиг. 2). Направление прорезей 4 (фиг. 2) и угол наклона их в этой части патрубка обеспечивают дальнейшую закрутку патрубка 3 (фиг. 2) при вытекании продукции через прорези 4 (фиг. 2). Аналогично, вытекая в хвостовой части из щелевых прорезей 4 (фиг. 2), поток продукции продолжает закручивать весь патрубок 3. Вращение патрубка 3 и щелевые прорези 4 обеспечивают высокую степень разделения продукции на фазы. Жидкую и твердую фазы отбирают в контейнеры 2 (фиг. 1), где они накапливаются. "Сухой" газ направляют на измеритель расхода газа 4 (фиг. 1) и затем в общепромысловую систему сбора продукции через индивидуальный скважинный шлейф. До стабилизации всех газогидродинамических параметров производят систематические измерения давлений с помощью штуцера 5 (фиг. 1) и температуры потока газа с помощью термокармана 6 (фиг. 1). Определяя по манометрам степень заполнения контейнеров 2 (фиг. 1), систематически перепускают с помощью задвижек 8 (фиг. 1) жидкую и твердую фазы в мерник 9 (фиг. 1) в течение всего данного стационарного режима, время которого измеряется секундомером. После наступления стационарного режима фиксируют значения стационарных давлений, температуры, расхода газа и количества газового конденсата, воды и механических примесей за время работы на режиме. После этого через штуцер 7 (фиг. 1) отбирают в специальный переносной контейнер высокого давления пробу "сухого" газа (в трехкратной повторности) при зафиксированных газодинамических параметрах для качественного лабораторного анализа и расчетов.

Регулирующий клапан 11 (фиг. 1) не позволит жидкости самопроизвольно выплеснуться из контейнеров 2 (фиг. 1) в мерник 9 (фиг. 1), а по отводной предохранительной линии 10 (фиг. 1) некоторое количество газового конденсата в паровой фазе, образующейся в мернике 9 (фиг. 1), отводят от места исследования, собирают и утилизируют.

Затем переходят на следующий стационарный режим и повторяют операции.

Количество сепарационных блоков 2 (фиг. 2) в комплекте подбирается в зависимости от ожидаемого удельного потенциального содержания газового конденсата в добываемом газе: чем больше потенциальное содержание, тем больше сепарационных блоков, перфорированных патрубков, расширительных камер и контейнеров высокого давления.

Измеренные газогидродинамические параметры скважины и параметры "сухого" газа, газоконденсата, других собранных жидкостей и механических примесей подвергают теоретической обработке с целью получения достоверной информации о вскрытом скважиной продуктивном пласте и насыщающих его флюидах, включая запасы и добычу конденсата. На основании результатов исследований корректируют количество сепарационных блоков в комплекте для исследования аналогичных скважин.

Таким образом, описанное устройство и его работа обеспечивают проведение газоконденсатных исследований скважин описанным способом при наиболее полном отделении газового конденсата от "сухого" газа, других жидкостей и механических примесей, наиболее метрологически точном измерении расхода "сухого" газа (дебита скважины) и тем самым повышение качества исследования; это позволяет сделать вывод о том, что заявляемые технические решения объединены единым изобретательским замыслом.

Формула изобретения

1. Способ газоконденсатных исследований, проводимых на устье скважин, включающий сепарацию продукции, замер дебита газа и выносимых фаз, отбор проб фаз и их анализ, замер устьевых и забойных давлений и температур при работе скважин на нескольких установившихся режимах, отличающийся тем, что сепарацию продукции проводят при количестве сепарационных блоков, определяемом экспериментально для каждого продуктивного пласта или эксплуатационного объекта в соответствии с установленным в процессе предварительных газоконденсатных исследований скважин удельным потенциальным содержанием газового конденсата в добываемом газе, отбираемые жидкую и твердую фазы накапливают и перепускают в мерник на каждом стационарном режиме и производят замеры фактического потенциального содержания газового конденсата.

2. Устройство для газоконденсатных исследований скважин, включающее последовательно соединенные сепарационные блоки, измеритель расхода газа, приспособления для измерения давлений и температур, размещенные на входе и выходе, перфорированный патрубок, установленный с возможностью вращения вокруг продольной оси, и закручивающий элемент на входе, отличающееся тем, что закручивающий элемент выполнен в виде улитки с тангенциальным вводом продукции скважины, сепарационные блоки выполнены разъемными, каждый с вращающимся цилиндрическим перфорированным патрубком с профилированными отверстиями, последний сепарационный блок выполнен в виде неподвижного перфорированного патрубка, который снабжен цилиндрическим поверхностным фильтром, при этом все патрубки снабжены обтекателями со стороны набегающего потока продукции, а входы и выходы сепарационных блоков, кроме выхода последнего сепарационного блока, выполнены в виде полусферических полостей, образующих расширительные камеры при последовательном соединении сепарационных блоков.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что профилированные отверстия выполнены в виде щелевых прорезей под углом 45^o к оси вращения, причем в головной части перфорированных патрубков, кроме последнего, до первой опоры вращения прорези направлены против потока продукции, а в остальной части по направлению потока круговыми рядами или в шахматном порядке.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4