CC BY
68
ДИАГНОСТИКА
УДК 620.1+331.45+622.691+622.276
Система регистрации
выноса песка из газовых скважин
B.Г. Диденко
кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник1 didenko@binar.ru
C.А. Ежов
инженер 3 кат.1 ezhov@binar.ru
В.м. Карюк
генеральный директор1 director@binar.ru
ЗАО «Объединение БИНАР», Саров, Россия
Предложен новый способ построения накладной акустико-эмиссионной системы регистрации выноса твердых фракций (песка) из газовых скважин (система «КАДЕТ»). Принципиальное отличие системы от существующих датчиков выноса песка заключается в том, что она регистрирует только то счетное количество ультразвуковых импульсов, которое возбуждается ударами отдельных песчинок на заданном горизонтальном прямолинейном участке трубы (в зоне чувствительности). Система «КАДЕТ» может устанавливаться непосредственно на устье скважин, не обеспеченных электропитанием. Передача данных в этом случае производится по радиоканалу. Приведены результаты испытаний системы на скважинах Увязовского ПхГ филиала «Касимовское УПхГ» ООО «Газпром ПхГ», месторождений медвежье и Ямсовей ООО «Газпром добыча Надым».
материалы и методы
Экспериментальные наблюдения, натурные испытания, опытно-конструкторские разработки.
Ключевые слова
система регистрации, датчик выноса песка, газовые скважины, добыча газа
Введение
Песок, выносимый из неуплотнённых (рыхлых) пластов с продукцией скважины, является одной из основных проблем в процессе добычи газа. Проблема обостряется для месторождений, которые эксплуатируются в завершающей стадии разработки. Вынос песка может привести к серьёзным повреждениям пласта-коллектора, а также эрозион но-коррозионным повреждениям скважинного оборудования.
Предотвращение опасного выноса песка производится при помощи регулирования расхода отбираемого из нее газа: скважина должна работать на таких режимах, при которых вынос песка оставался бы в пределах, допускаемых нормами технологических служб газодобычи. Но указанное выше регулирование не должно приводить к потере коммерчески выгодной производительности скважины.
Вынос песка из пласта снижает объем производства и повышает затраты на техническое обслуживание, поэтому при работе на любой газовой скважине необходимо использовать какую-либо систему мониторинга выноса песка, предпочтительно работающую в реальном времени. Такой системой является акустико-эмиссион-ная система регистрации выноса твердых фракций «КАДЕТ», разработанная в ЗАО «Объединение БИНАР». Регистрируемыми сигналами системы являются акустические импульсы, которые возникают в стенке трубы при ударах отдельных песчинок.
1. Краткое описание системы регистрации выноса твердых фракций «КАДЕТ»
Система «КАДЕТ» является накладным устройством, каждый из элементов которого устанавливается на наружной поверхности трубы газопровода при помощи прижимных хомутов. Конструктивно система состоит
из трех первичных датчиков акустической эмиссии и логического блока обработки и передачи данных. Штатным местом установки системы является прямолинейный участок трубопровода (рис. 1), где поток является однородным и одномерным (продольно-однородным). Расположение датчиков «в ряд» вдоль оси трубы совместно с алгоритмом обработки результатов их работы формирует на трубе зону чувствительности простой геометрической формы с известной площадью. Система регистрирует и подсчитывает отдельные (счетные) акустические импульсы, которые возникают только в зоне чувствительности. Импульсы, возникающие вне зоны чувствительности, системой не воспринимаются как полезные сигналы.
Наличие зоны чувствительности во многом решает проблему отсева шумов и позволяет решить две важные задачи. Во-первых, получить достоверный тренд изменения концентрации песка в газе, причем, без предварительных натурных калибровок. Во-вторых, разработать передаточную функцию системы, которая дает возможность в режиме реального времени количественно определять концентрацию песка в газе.
При установке системы на устье скважин, не имеющих системы электроснабжения, ее питание осуществляется от автономного источника (литиевая батарея), передача информации на диспетчерский пункт в этом случае производится по радиоканалу беспроводной сенсорной сети.
2. Результаты испытаний системы «КАДЕТ» 2.1. Испытания на скважинах Увязовского подземного хранилища газа ООО «Газпром ПхГ»
Работы проводились в апреле 2010 года в процессе газодинамических исследований
Расход, Время на Давление Объем Концентрация
тыс м3/ режиме, с газа, мПа газ, м3 песок, мм3 вода, л песок, вода, л/м3 сутки мм3/м3
592 1780 4.53 12196 100 000 5.0 8.2 0.00041
Таб. 1 — Параметры режима 5 газодинамических исследований скважины № 211
Рис. 1 — Две системы «КАДЕТ», установленные на шлейфе одной из скважин Ямсовейского месторождения ООО «Газпром добыча Надым»
скважин №№ 67, 69 и 32, на режимах которых измерялись расходные и термобарические характеристики газового потока, а также содержание воды в газе. Система устанавливалась, как на прямолинейном участке, так и на колене трубопровода фонтанной арматуры скважин. Самостоятельное и независимое измерение количества выносимого из скважины песка (например, коллектором «Надым-1»), из-за отсутствия технической возможности, не проводилось.
Измерения выноса песка системой «КАДЕТ» проводились в реальном масштабе времени (непрерывно), включая регистрацию переходных процессов при смене режимов работы скважины. На рис. 2 приведены экспериментальные кривые, отражающие вынос и скорость выноса песка на двух смежных значениях дебита, включая переходный период.
Как видно, повышение дебита скважины, которое производится с некоторой конечной скоростью, вызывает залповый вынос песка, после которого скорость выноса постепенно снижается (на рис. 2 — переходный период), вынос стабилизируется и соответствует новому (повышенному) значению дебита. В проведенном эксперименте переход скважины с режима
на режим представлял собой незначительное увеличение дебита (на =14%). Следовательно, динамические характеристики системы «КАДЕТ» позволяют с высокой степенью разрешения регистрировать не только стационарный вынос песка на разных режимах работы скважины, но и переходные процессы в пескопроявлениях, которые вызываются даже незначительными изменениями дебита. В специально проведенных экспериментах подтверждена независимость результатов от наличия в продукции газовой скважины капельной воды. 2.2. Испытания на скважинах медвежьего и Ямсовейского месторождений ООО «Газпром добыча Надым»
Эксперименты проводились на различных режимах газодинамических исследований трех скважин Медвежьего НГКМ и трех скважин Ямсовейского НГКМ в диапазоне дебитов 50-200 тыс. м3/сут. и 200700 тыс. м3/сут., соответственно. Кроме результатов системы «КАДЕТ», регистрировались следующие устьевые параметры: • содержание песка и жидкости в продукции скважины по замерам коллектора «Надым-1»;
С квакни а №67
Л ореха дн им период
0=7900 мЗ/час -* - 0=9000 *3/час —
Режим Режим !
—В— Ёьто^; —влосд
1.5
£
V* i
НЮ
Ерсия, с
Рис. 2 — Результаты регистрации выноса песка и скорости выноса на скважине № 67 Увязовского ПХГво время смены режимов работы скважины
Рис. 3 — Результаты испытаний на скважине № 211 Ямсовейского месторождения
• давление на буфере (Рбуф) и в затрубье (Рзат);
• дебит газа (Цскв);
• температура газа.
На рис. 3, в качестве иллюстрации, приведены графики соответствующие показаниям (число соударений песчинок с зоной чувствительности за 5 с) двух систем (№25 и №26), которые были установлены совместно на режиме 5 газодинамических исследований скважины № 211 Ямсовей-ского месторождения (см. табл. 1), но имели разную чувствительность. Заключение
1. В результате НИОКР разработана и доведена до промышленного исполнения накладная акустико-эмиссионная система регистрации выноса песка из газовых скважин («КАДЕТ»), которая построена на новом методе, и может применяться в качестве индикатора выноса песка из газовых скважин, работающего
в режиме реального времени.
2. Новизна используемого метода заключается в регистрации счетного количества ультразвуковых импульсов, которые возбуждаются ударами отдельных песчинок
на заданном горизонтальном прямолинейном участке трубы, что во многом решает проблему отсева шумов и дает возможность для разработки передаточной функции.
3. Система предназначена для установки непосредственно на устье скважины, что защищает ее показания от искажений, обусловленных переносом песка по длинному шлейфу (в том числе и его оседанием), обеспечивает более высокую точность, разрешение и динамичность по сравнению с аналогичной системой, установленной в конце шлейфа, то есть на входе в
сборный коллектор.
4. Эксперименты показали, что динамические характеристики системы в совокупности
с местом ее установки, позволяют регистрировать переходные процессы в пескопроявлениях, которые вызываются даже незначительными изменениями дебита.
5. Из результатов испытаний следует, что газовые скважины одной
и той же конструкции, открывающиеся в один и тот же пласт-коллектор, могут иметь принципиально различные свойства пескопроявлений.
Итоги
Разработана и доведена до промышленного исполнения накладная акустико-эмисси-онная система регистрации выноса песка из газовых скважин («КАДЕТ»).
Выводы
Система «КАДЕТ» построена на новом методе, и может применяться в качестве индикатора выноса песка из газовых скважин, работающего в режиме реального времени.
Список используемой литературы
1. Диденко В.Г., Лазарев С.Г., Виноградов А.Ю., Карюк В.М., Назаров С.И. Способ регистрации
включений твердых фракций в газовом потоке. Патент на изобретение № 2408868. Зарегистрировано
в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 10 января 2011 г.
ENGLISH
DIAGNOSTICS
The system for registration of sand production in gas wells
Authors:
Victor G. Didenko — phD in engineering, leading researcher1; didenko@binar.ru Stanislav A. Ezhov — engineer1; ezhov@binar.ru Vladimir M. Karyuk — general director1; director@binar.ru
1BINAR CJSC, Sarov, Russian Federation
UDC 620.1+331.45+622.691+622.276
Abstract directly installed on the well-head Results
New method of which is not provided with Clamp-on acoustic-emission
acoustic-emission power supply. In this case system (KADET) for registration
system building is proposed wireless data transferring is of sand production in
in the paper. KADET system used. The paper presents the gas wells was developed
is designed for registration of results of the system and is ready for industrial
solids removal from gas wells. testing which was fulfilled manufacturing and application.
The fundamental difference on the wells of Gazprom's
of the system from the existing underground gas storage inclusions
sensors lies in the fact that it facilities (UGSF) including KADET system is built
registers only a countable Uvyazovskoe UGSF, Kasimovskoe on the innovative method and
number of ultrasonic pulses, UGSF and at Medvezhye and can be used as on-line operating sensor
which is excited by the blows Yamsovey gas fields. of sand removal from gas wells.
of the individual grains of sand
on a given horizontal straight Materials and methods Keywords
pipe section (in the sensitivity Experimental works, research system of registration, sand removal sensor,
zone). KADET system can be and development work. gas wells, gas production
References vklyucheniy tverdykh fraktsiy invention № 2408868.
1. Didenko V.G., Lazarev S.G., vgazovom potoke [Method Registered in the State Register
Vinogradov A.Y., Karyuk V.M., for registration of solids in of Inventions of the Russian
Nazarov S.I. Sposob registratsii gas flow]. Patent for an Federation on the 10 January, 2011.
ННГПР*: I
iiitpo.ru
МЕЖДУНАРОДНЫЕ НАУЧНО - ПРАКТИЧЕСКИЕ КОНФЕРЕНЦИИ
wwwoilgasconfererice.ru
Современные твхиомтш квпишйльпою ремонта скеа.тип а попышеи и я нефтеотдачи илисто«. Пер спеитивы ре шит и я 27 мая -1 июня 2013 г,( Геленджик
рсмонтно-изоляционные работы в нефтяных и газовых
скважина*;
повышение нефтеотдачи пластов, моделирование и оценка технологической эффективности МУН; интенсификация добычи нефти и гаэа; гидро разрыв пласту;
глушение скважин. временная блокировка продуктивных плкгое;
вторичное венрытие;
крр-пл ен ие приэабо йн ых зон слабо цементирован ныл коллекторов;
ликвидация осложнении при бурении скважин; зарезка вторь« стволов;
роль геологе^промысловых исследований при ремонте скважин;
применение нолтюбишовых технологий; внутри г.кпажгнный инструмент и технологическое оборудование;
организация сервисным услуг;
технико-зкономический анализ проектов, супервайзинг, управление;
ин 0 ормацион н ы е техн ологи и.
ЧЕРН ОМОРСКИ Е H ЕФТЕГАЗОВЫЕ ХОНФЕ РЕНЦИИ
T.; QEgjg 5ЕВ ДИЗЗДЯВ
■HËtaâs
И н m елД£МЯуАЯЫ1 ОН M ее m ОрОЖд£НИ е: инновационные т^Щюлогни от скважины до магистральной трубы )
16 - 21 сентября 2013 г., Анапа ^f^i-naiadi.ru
миформациомны партнеры
îOiiCas ^
nitPD.ru
передовые технологии сбора и обработки геологической и геофизической информации, создание геологической модели, цифровая модель керна;
моделирование разработки месторождений: инновационные подходы,
интегрированное моделирование, программные комплексы;
проектирование высокотехнологичных скважин; удаленный мониторинг буровых работ, ннновацми в бурении на ил он но-напраеленн ы х и горизонтальных гкелжмн, боковых отяоллв; технологии «интеллектуального» заканчивайия екеажин, многостадийные ГРП;
проектирование, мониторинг и управление и интеллектуальной» разработкой нефтяного месторождение, планирование МУН, интеллектуальный контроль скважин в процессе добычи нефти и газа, системы погружной телеметрии;
материалы, реагенты и технологии для к интеллектуальных» скважин, пакерное и вспомогательное оборудование; оптимизация работы промысловый объектов нефтегазодобычи с помощь »о внедрения высокотехнологичны* систем измерений и конграля, станции дистанционного управлений; эвтоматизироЕэнныесистемы управления технологическими процессами [АС/ТП) нефтегазодобывающего производства; энергоэффектиеные гехнолегии в добыче неф»« и гам; технологии «интеллектуальных» скважин на ПХГ; чинтеллектуальные» тренажеры для обучения специалистов нефтегазового комплекса.
d Eurasia
кСитв»»?
ПО вопросам участии обращайтесь: q +7 (В61) 248-94-51 (-541, 216-83-63 (-64, -65) infoÉpoîlgasconfe rente, ru
ТехСоеег
