Способ регулирования давления на входе в промысел при разработке многопластовых газовых месторождений

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использовано при разработке месторождений углеводородов. Способ регулирования давления на входе в промысел при разработке многопластовых газовых месторождений включает в себя вскрытие скважинами продуктивных пластов многопластового месторождения с различным пластовым давлением и осуществление добычи углеводородов по двум пластам одновременно, с помощью увеличения проходного сечения устьевого регулируемого углового штуцера, установленного в составе обвязки скважин пласта с относительно высоким пластовым давлением. Изменение проходного сечения устьевого регулируемого углового штуцера осуществляют в автоматическом режиме, применяя для управления электромеханическим приводом управления и положением иглы штуцера дистанционно управляемый промышленный контроллер, выполненный на основе микроконтроллера, снабженного радиомодулем. При этом силовой выход контроллера подключают к двигателю упомянутого электромеханического привода, вал которого соединен со шкивом, установленным на игле штуцера. Задачей изобретения, совпадающей с положительным результатом от его применения, является возможность изменять проходное сечение устьевото регулируемого углового штуцера, установленного в составе обвязки скважин пласта c относительно высоким пластовым давлением, в автоматическом режиме. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области нефтегазовой промышленности, а именно к способам добычи нефти из скважин на нескольких горизонтах и может быть использовано при разработке месторождений углеводородов.

В настоящее время многие разрабатываемые месторождения являются многопластовыми, при этом значительные запасы углеводородов сосредоточены в участках, состоящих из нескольких продуктивных горизонтов. Поэтому возникает необходимость в определении рациональной схемы газосборной сети, в которую будет поступать продукция скважин из нескольких продуктивных горизонтов одновременно с обеспечением необходимых давлений в системе подготовки и компримирования газа.

Из уровня техники известен способ разработки многопластовых газовых месторождений (RU2135748C1, МПК Е21В 43/16, Е21В 43/14, опубл. 27.08.1999), в котором осуществляют перепуск газа из нижних пластов в верхние низконапорные пласты с регулировкой давления и эксплуатацию продуктивных пластов ведут по единой разбуренной сетке скважин.

Недостатком способа является его низкая технологичность, связанная со значительным усложнением конструкции скважины и снижении ее надежности. Кроме того, в известном способе отсутствует возможность регулирования дебитов скважин из каждого вскрытого пласта и давления на входе в газовый промысел.

Наиболее близким к заявленному изобретению и выбранным в качестве прототипа признан способ разработки многопластовых газовых месторождений (RU2377396C1, МПК Е21В 43/14, опубл. 27.12.2009), включающий в себя строительство раздельных сеток добывающих скважин на каждый объект разработки и трубопроводной сети. Отличает способ от известных то, что скважины, эксплуатирующие разные объекты разработки, подключают к единой трубопроводной сети и разработку месторождения начинают с эксплуатации нижних залежей газа, имеющих более высокое начальное пластовое давление, а вышезалегающие залежи включают в разработку, когда текущее устьевое давление скважин, дренирующих нижние залежи, снизится до начального устьевого давления скважин, дренирующих вышезалегающие залежи.

Недостатком способа является необходимость длительного ожидания снижения пластового давления нижележащих пластов для его выравнивания с вышележащими пластами. Кроме того, отсутствует возможность оперативного регулирования дебитов скважин на разные пласты и давления на входе в газовый промысел для оптимальной работы дожимных компрессорных станций, так как скважины на разные продуктивные пласты подключаются при условии снижения давления на устьях до равных величин с вышележащими пластами.

Технической задачей, на решение которой направлено заявленное изобретение, является обеспечение требуемого объема добычи газа для создания необходимых давлений на входе в газовый промысел, за счет регулирования дебитов газа из скважин, эксплуатирующих пласты с различным давлением в пласте и на устьях скважин.

Указанная задача решена тем, что способ регулирования давления на входе в промысел при разработке многопластовых газовых месторождений включает в себя вскрытие скважинами продуктивных пластов многопластового месторождения с различным пластовым давлением и осуществление добычи углеводородов по двум пластам одновременно, с помощью увеличения проходного сечения устьевого регулируемого углового штуцера, установленного в составе обвязки скважин пласта с относительно высоким пластовым давлением. При этом изменение проходного сечения устьевого регулируемого углового штуцера осуществляют в автоматическом режиме, применяя для управления электромеханическим приводом управления положением иглы штуцера дистанционно управляемый промышленный контроллер, выполненный на основе микроконтроллера, снабженного радиомодулем, при этом силовой выход контроллера подключают к двигателю упомянутого электромеханического привода, вал которого соединен со шкивом, установленным на игле штуцера.

Положительным техническим результатом, обеспечиваемым раскрытой совокупностью признаков изобретения, является возможность изменять проходное сечение устьевого регулируемого углового штуцера установленного в составе обвязки скважин пласта с относительно высоким пластовым давлением в автоматическом режиме, за счет применения для управления приводом положением иглы штуцера дистанционно управляемого промышленного контроллера с силовым выходом, подключенным к двигателю электромеханического привода, вал которого соединен со шкивом, установленным на игле штуцера.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена динамика добычи газа при осуществлении способа, а на фиг. 2 - структурная схема промышленного контроллера электромеханического привода управления положением иглы штуцера.

Позициями на фиг. 1 обозначены: 1 - добыча газа по двум пластам; 2 - добыча газа по пласту с относительно низким пластовым давлением; 3 - добыча газа по пласту с относительно высоким пластовым давлением; 4 - давление на устьях скважин пласта с относительно высоким пластовым давлением; 5 - давление на устьях скважин пласта с относительно низким пластовым давлением; 6 - давление на входе в газовый промысел.

Промышленный контроллер, позволяющий удаленно управлять положением иглы штуцера и позволяющим осуществить способ регулирования давления на входе в промысел устроен следующим образом.

Контроллер может быть выполнен на основе микроконтроллера, например серии STM8 или STM32, содержащего микропроцессорное ядро 7, соединенное с помощью системной шины с флеш (FLASH)-памятью программ 8, статическую память с произвольным доступом SRAM-памятью данных 9, двенадцатиразрядным аналого-цифровым преобразователем 10, энергонезависимой электрически перепрограммируемой памятью EEPROM 11, универсальным восьмиразрядным двунаправленным портом ввода-вывода 12 и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком USART 13. При этом порт ввода-вывода 12 микроконтроллера подключен к силовому выходу промышленного контроллера 14, который может быть реализован на основе транзисторных ключей, к входу аналого-цифрового преобразователя 10 через операционный усилитель подключен измерительный вход 15 промышленного контроллера, а к выходу универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика USART 13 подключен радиомодуль 16.

Способ регулирования давления на входе в промысел при разработке многопластовых газовых месторождений осуществляют следующим образом.

При реализации автоматического режима регулирования проходного сечения устьевого углового штуцера и применения в его составе описанного выше промышленного контроллера силовой выход 14 подключают к двигателю электромеханического привода, вал которого соединен механической или ременной передачей со шкивом, установленным на игле штуцера (на фигурах условно не показаны).

При осуществлении алгоритмов автоматического регулирования удаленная система управления передает управляющие сигналы по радиоканалу, принимаемому радиомодулем 16 и передаваемые посредством универсального синхронно-асинхронного приемопередатчика US ART 13 микропроцессорному ядру 7. При этом упомянутое ядро на основе управляющей программы, хранящейся во FLASH-памяти программ 8, реализует алгоритм управления двигателем электромеханического привода, формируя управляющие сигналы и передавая их на силовой выход 14 через порт ввода-вывода 12. Одновременно с этим с помощью аналого-цифрового преобразователя 10 производится опрос датчика давления (на фигурах условно не показан), установленного в выходном патрубке штуцера. Измеренные значения давления на выходе штуцера сохраняются в энергонезависимой памяти EEPROM 11 и могут быть использованы в дальнейшем для корректировки моделей расчета технологических параметров работы скважин.

Первоначальные модели технологических параметров работы скважин куста рассчитываются с помощью моделирующего устройства, в качестве которого может применяться микропроцессорное устройство, например персональный компьютер, снабженный средствами моделирования работы скважин. При этом могут быть использованы известные аналитические или эмпирические зависимости, например формула Г.А. Адамова, связывающая забойное и устьевое давление при известном дебите газа¹ (¹ Адамов Г.А. Движение реальных газов по вертикальным трубам при высоких давлениях / Г.А. Адамов // Вопросы добычи, транспорта и переработки природных газов: науч.-тех. сб. - М. - Л.: Гостоптехиздат, 1951. - 331 с.).

Добычу углеводородов осуществляют по двум пластам одновременно. С помощью увеличения проходного сечения регулирующего устройства (штуцера) в устьевой обвязке скважин, осуществляющих добычу газа по пластам с относительно высоким давлением в пласте, увеличивают отбор газа из этого пласта (позиция 3 на фиг. 1) со второго дня. За счет увеличения добычи газа из пласта с относительно высоким пластовым давлением увеличивается давление на входе в газовый промысел (позиция 6 на фиг. 1). При неизменном проходном сечении регулирующего устройства в устьевой обвязке скважин на пласты с относительно низким давлением в пласте, незначительно снижается добыча газа из этого пласта (позиция 2 на фиг. 1) и незначительно увеличивается давление на устьях скважин на пласты с относительно низким пластовым давлением (позиция 5 на фиг. 1).

Применение описанного выше способа регулирования обеспечивается рост общей добычи газа и давления на входе в газовый промысел, что позволяет достичь необходимой величины давления в системе комплексной подготовки газа. Как видно из приведенного графика общий объем добытого газа (позиция 1 на фиг. 1) со второго дня по четвертый выше, чем в первый день эксплуатации. Давление на входе в газовый промысел (позиция 6 на фиг. 1) также увеличивается со второго дня и остается выше, чем в первый день начала эксплуатации.

Приведем пример реализации способа.

Способ разработки многопластовых нефтегазоконденсатных месторождений реализован на Бованенковском месторождении. Скважины Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения эксплуатируют различные по свойствам объекты разработки сеноман-аптских залежей (группы пластов ТП_1-6, ТП_7-11, ХМ_1-2). Давление в пласте ТП_7-11 выше, чем в пластах ТП_1-6. Давления на устьях скважин в пласте ТП_7-11 также выше, чем на устьях скважин на пласты ТП_1-6 на 1÷1,2 МПа.

В летний период 2017 года на Бованенковском нефтегазоконденсатном месторождении потребовалось увеличить давление в системе комплексной подготовки газа на 0,5÷0,7 МПа для обеспечения требуемого качества газа из-за изменений давления в системе магистрального транспорта газа.

Для увеличения давления увеличили добычу газа по пластам ТП_7-11 на 60÷70% до допустимых значений и увеличили давление на входе в промысел на 0,7 МПа. При этом общая добыча газа также увеличилась за счет увеличения дебитов газа из скважин пластов ТП_7-11.

1. Способ регулирования давления на входе в промысел при разработке многопластовых газовых месторождений, включающий в себя вскрытие скважинами продуктивных пластов многопластового месторождения с различным пластовым давлением и осуществление добычи углеводородов по двум пластам одновременно, с помощью увеличения проходного сечения устьевого регулируемого углового штуцера, установленного в составе обвязки скважин пласта с относительно высоким пластовым давлением, отличающийся тем, что изменение проходного сечения устьевого регулируемого углового штуцера осуществляют в автоматическом режиме, применяя для управления электромеханическим приводом управления и положением иглы штуцера дистанционно управляемый промышленный контроллер, выполненный на основе микроконтроллера, снабженного радиомодулем, при этом силовой выход контроллера подключают к двигателю упомянутого электромеханического привода, вал которого соединен со шкивом, установленным на игле штуцера.

2. Способ по п.1‚ отличающийся тем, что в качестве микроконтроллера дистанционно управляемого промышленного контроллера используют микроконтроллер, содержащий микропроцессорное ядро, соединенное с помощью системной шины с флэш-памятью программ, статическую память с произвольным доступом (SRAM-памятью) данных, универсальным восьмиразрядным двунаправленным портом ввода-вывода и универсальным синхронно-асинхронным приемопередатчиком (USART), при этом к выходу приемопередатчика (USART) подключен радиомодуль, а порт ввода-вывода микроконтроллера подключен к силовому выходу промышленного контроллера.

3. Способ по п.1‚ отличающийся тем, что вал электромеханического привода соединяют со шкивом, установленным на игле штуцера, механической передачей.

4. Способ по п.1‚ отличающийся тем, что вал электромеханического привода соединяют со шкивом, установленным на игле штуцера, ременной передачей.