Лапшин В.И. Термогазодинамические особенности формирования и извлечения пластовых флюидов на Астраханском месторождении

Подождите немного. Документ загружается.

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ...

Рис. 2.2. Схема обвязки контрольного сепаратора Porta-Test:

1 – запорная арматура; 2 – сепаратор; 3 – завихритель; 4 – манометр; 5 – термометр;

6, 7 – уровнемер конденсатный, водяной; 8 – регулируемый клапан; 9, 10, 11 – точки

отбора воды, конденсата и газа; 12, 13 – расходомеры воды и конденсата;

14 – регулируемый клапан; 15 – расходомер

ния на диафрагме, мм рт. ст.;  – относительная плотность газа по

воздуху; Z – коэффициент сверхсжимаемости газа для условий се-

парации; Т – абсолютная температура газа перед диафрагмой, К.

Для измерения расхода жидкости на контрольном сепара-

торе Porta-Test применяются турбинные расходомеры фирмы

Halliburton с фланцевыми креплениями: для конденсата диаметр

внутреннего сечения – 2 (126 –1260 м

/сут); для воды – 1 (16.2–

162 м

/сут).

У трехфазного испытательного сепаратора фирмы Bretco

(рис 2.3) в отличие от сепаратора Porta-Test отсутствуют водная

камера и завихритель, вместо которого смонтирован отбойник.

Общий объем сепаратора Bretco в 2 раза меньше сепаратора Porta-

Test и составляет 4.07 м

Для измерения расхода газа контрольным сепаратором фир-

мы Bretco используется тот же метод переменного перепада дав-

В.И. ЛАПШИН, Д.В. ИЗЮМЧЕНКО, В.А. НИКОЛАЕВ, Р.И. ГАТИН

ления, что и в сепараторе Porta-Test. При расчете дебитов газа се-

парации, конденсата и воды используется программа Taylor, кото-

рая предусматривает расчет дебитов газа сепарации для трех раз-

меров (d) диафрагм: 1.68; 2.09; 2.68. Для диафрагмы d = 1,68

диапазон измерения 0–20 тыс. м

/ч; для d = 2,09 – 0–32 тыс. м

/ч;

для d = 2,68 – 0–50 тыс. м

/ч. На ленту самописца выведена запись

трех параметров: давление перед диафрагмой, кгс/см

; расход газа,

тыс. м

/ч; температура газа перед диафрагмой, °С. Для измерения

расхода конденсата применен расходомер фирмы Vortex, в котором

использован принцип образования вихря в потоке жидкости после

прохождения им поперечной перегородки (стойки).

Поступающий поток жидкости разделяется и протекает мимо

стойки, на каждой стороне которой возникают завихрения. Дви-

гаясь вниз от стойки, завихрения образуют изменяющуюся систе-

Рис. 2.3. Схема обвязки контрольного сепаратора Bretco:

1 – запорная арматура; 2 – сепаратор; 3 – отбойник; 4 – манометр; 5 – термометр;

6, 7 – уровнемеры конденсатный и водяной; 8 – регулируемый клапан;

9, 10 – счетчики конденсата, газа; 11 – расходомер Daniel с датчиками

давления и температуры; 12, 13, 14 – точки отбора воды, конденсата, газа;

15 – обратный клапан

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ...

му, известную под названием Karman street. Частота вихреобразо-

вания прямо пропорциональна скорости потока. Вследствие обра-

зования в зоне завихрения свободного газа, расходомер работает

со значительными погрешностями.

Замеры количества воды на сепараторе проводятся по накопле-

нию воды с контролем по уровню на водомерном стекле.

Для поддержания постоянного уровня каждой жидкой фазы на

контрольных сепараторах использую

тся специальные клапаны-

регуляторы. Регулировка уровней воды и конденсата осущест-

вляется при помощи поплавков, расположенных в соответству-

ющих камерах жидкой фазы. С помощью регуляторов давления

фирмы Fisher, работающих на очищенном газе, для каждой жид-

кой фазы задается нужный уровень. Для дросселирующего и от-

сечного действий в регуляторе может быть установлено вспомо-

гательное устройство.

Для нормальной работы контрольных сепараторов уровень жид-

кости должен соответствовать 50 % от общего объема сепаратора.

К каждой установке предварительной подготовки газа (УППГ)

через шлейфы подключено порядка трех десятков скважин. Длина

шлейфов от 1.5 до 3.5 км, диаметр 150 мм. На период исследова-

ния скважина подключается к контрольному сепаратору, где осу-

ществляется постоянный замер дебитов газа и нестабильного кон-

денсата с автоматической передачей полученной информации в

компьютеры УППГ и центральной диспетчерской.

Согласно классификации газоконденсатных скважин [27], до-

бывающие скважины Астраханского ГКМ относятся в основном

к категории высокодебитных. Результаты исследований скважин

на стадии разведки и начала промышленной эксплуатации, про-

веденных в широком интервале забойных давлений, позволи-

ли выявить несколько условий для установления оптимальных

режимов их работы. Так, кроме условия поддержания на забое

скважины давлений не ниже 40–42 МПа, соблюдение которого

необходимо для получения качественных газоконденсатных ха-

рактеристик, другим необходимым условием является полный

вынос жидких углеводородных компонентов из ствола скважи-

ны. Гарантированное выполнение условия выноса жидкости воз-

можно при дебитах, превышающих минимально необходимый

В.И. ЛАПШИН, Д.В. ИЗЮМЧЕНКО, В.А. НИКОЛАЕВ, Р.И. ГАТИН

дебит (МНД). Расчет МНД проводится исходя из скорости газо-

жидкостной смеси в скважине – v

см

0.52

9.8

ɫɦ

QTZ

ν= ⋅

, (2.2)

где Q

см

– тыс. м

/сут; d – сечение насосно-компрессорных труб

(НКТ), см; Р, Т – давление (МПа) и температура (К), в расчетном

сечении; Z – коэффициент сверхсжимаемости газа при Р

и Т

; v

см

–

скорость газоконденсатной смеси, м/с.

Согласно [28] постоянный вынос жидкости из скважины насту-

пает при скорости смеси у башмака НКТ  4 м/с. Подставляя в фор-

мулу (2.2) значения v

см

= 4 м/с, получим уравнение для МНД (Q

)

9.8

7.69

=⋅

. (2.3)

Рассчитанные по этой формуле величины МНД для Астра хан-

ского ГКМ составляют (в зависимости от характеристики сква-

жин и компоновки колонны НКТ) от 300 до 350 тыс. м

/сут. Иссле-

дования эксплуатационных скважин на контрольных сепараторах,

смонтированных на газосборных пунктах, осложняются влиянием

шлейфов. Для учета влияния шлейфов, обусловливающих колеба-

ния КГФ, рекомендуется исследовать цикличность выноса конден-

сата и определять средний КГФ в течение цикла [27].

Отбор проб на Астраханском ГКМ производился при среднем

значении КГФ. Учитывая, что фазовые переходы при высоких за-

бойных давлениях происходят в основном в шлейфе, а в сепарато-

ре предусмотрено разделение фаз, при проведении промысловых

исследований скважин рекомендуется использовать средневзве-

шенные значения КГФ за весь период исследования на режиме.

Результаты газоконденсатных исследований скважин Астра-

ханского ГКМ указывают на существенные изменения состава и

свойств пластовой смеси по площади [21, 29–30]. Эти изменения

наиболее показательны для следующих компонентов: сероводоро-

да, углекислого газа, метана и С

, которые преобладают в пласто-

вой смеси.

По результатам исследования разведочных скважин было со-

ставлено распределение неуглеводородных компонентов и С

по

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ...

площади месторождения (рис. 2.4–2.8). Сетью разведочных сква-

жин было охвачено практически все Астраханское ГКМ. По данным

разведки, распределение основных компонентов по площади место-

рождения выглядит следующим образом: в центральной (скв. 8, 26,

55, 58, 73) и западной (скв. 1-В и 72) частях Астра ханского ГКМ

суммарное содержание сероводорода и углекислого газа составля-

ет 45–50 % мол., в северо-восточной части месторождения содержа-

ние этих

компонентов снижается, составляя в скв. 16, 32, 42 около

33 % мол., а в скв. 40 – всего лишь 25 % мол. Макси маль ное содержа-

ние сероводорода (25–30 % мол.) и углекислого газа (18–20 % мол.)

отмечается в скв. 8, 26, 55, 58, 73; на скв. 16, 32, 42 содержание се-

роводорода составляет 22–23 % мол., углекислого газа – 10 % мол.,

снижаясь к скв. 40, соответственно, до 16.5 и 8 % мол. Между содер-

жанием сероводорода и углекислого газа в пластовых смесях сква-

жин наблюдается определенное соотношение, которое колеблется в

пределах 1.5–2.0, в среднем составляя 1.7–1.8.

Содержание метана в пластовой смеси распределяется следу-

ющим образом: в центральной и западной частях месторождения

(скв. 8, 26, 58, 72, 73) содержание метана составляет 40–50 % мол.

и увеличивается в восточной части (скв. 4-И, 16, 32, 40, 42) до 55–

65 % мол.

Изучение распределения КГФ показало, что в центральной ча-

сти залежи (скв. 8, 58, 73) КГФ составляет 300–400 см

/м

стабиль-

ного конденсата, западнее и восточнее (скв. 5, 16, 32) происходит

снижение КГФ до 270–240 см

/м

, еще значительнее КГФ снижает-

ся к периферийной части залежи (скв. 40, 72) – до 176–120 см

/м

На рис. 2.6 показано изменение по площади потенциального со-

держания С

в пластовой смеси Астраханского ГКМ. Этот пара-

метр колеблется в пределах от 220 до 280 г/м

газа сепарации в

центральной части месторождения и резко снижается к периферии

(скв. 40, 72), где составляет 120–150 г/м

Дальнейшее изучение газоконденсатной характеристики под-

твердило правомерность подобного распределения компонентов

по площади Астраханского ГКМ. Так, на скв. 51 и 2-Е, расположен-

ных в северной части месторождения (скв. 51 на контуре, скв. 2-Е

за контуром), содержание H

S и С

соответственно составило: на

скв. 51 – 16 % мол., 100 г/м

, на скв. 2-Е – 12 % мол., 40 г/м

В.И. ЛАПШИН, Д.В. ИЗЮМЧЕНКО, В.А. НИКОЛАЕВ, Р.И. ГАТИН

Рис. 2.4. Распределение содержания H

S по площади Астраханского ГКМ

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ...

Рис. 2.5. Распределение содержания CO

по площади Астраханского ГКМ

В.И. ЛАПШИН, Д.В. ИЗЮМЧЕНКО, В.А. НИКОЛАЕВ, Р.И. ГАТИН

Рис. 2.6. Распределение потенциального содержания C

по площади Астраханского ГКМ

ТЕРМОГАЗОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПЛАСТОВЫХ ФЛЮИДОВ...

Рис. 2.7. Распределение содержания метана по площади Астраханского ГКМ

В.И. ЛАПШИН, Д.В. ИЗЮМЧЕНКО, В.А. НИКОЛАЕВ, Р.И. ГАТИН

Рис. 2.8. Распределение содержания фракции С

–С

по площади Астраханского ГКМ