CC BY
56
УДК 622.279.4
А.К. Таланкин, М.В. Коряковцева
Уральский государственный горный университет, Екатеринбург, Россия
ТЕХНОЛОГИЯ ПРИМЕНИНИЯ МОБИЛЬНОЙ ЗАМЕРНОЙ УСТАНОВКИ ROXAR WETGAS METER В КОМПЛЕКСЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО АНАЛИЗУ ДИНАМИЧЕСКИХ ПОТОКОВ НА ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЯХ
Технология мобильной многофазной дебитометрии предназначена для определения фазовых превращений потока флюидов, содержания воды в потоке газа, отдельных объемных расходов углеводородов и воды. С ее помощью также получают информацию о наличии и количестве механических примесей в продукции скважины. Все это при определенных условиях является эффективным дополнением к «классическим» комплексным исследованиям газовых и газоконденсатных систем месторождений севера Тюменской области.
В работе приведены примеры апробации данной технологии и методики исследований, а также интерпретации и анализа результатов. Обоснованы основные преимущества технологии перед классическими газоконденсатными и гидродинамическими исследованиями.
Ключевые слова: динамический поток, многофазная дебитометрия, фазовые превращения флюидов, фильтрационно-емкостные свойства, гидродинамические исследования скважин, газоконденсатные исследования скважин, механические примеси в продукции скважин.
A.K. Talankin, M.V. Koryakovceva
Ural State Mining University, Yekaterinburg, Russia
THE TECHNOLOGY OF APPLICATION OF THE FIELD MOBILE “ROXAR” WET GAS METERING UNIT ACCORDING TO THE DYNAMIC FLOW ANALYSIS RESEARCH AT GAS AND GASOLINE CONDENSATE FIELDS
The technology of multiphase flow meetering is used for the determination of the containing fluids phase transformation within the different measurement conditions, the division of substance water in the gas flow, the volume flow rates of hydrocarbons and water. Also this technology provides information about down hole sand production, and total sand mass flow rate in well production. Seems to be effective addition to the "common” well- tests and well- logs, being performed in gas and gasoline condensate fields in the North of the Tumen region.
In this paper are shown the results of application of the already mansioned technology (wet gas metering), the interpretation and analysis of certain well - logs and well- tests. Also are determined the advantages of the investigation being compared with the "common” production logging tools and technics.
Keywords: dynamic flow, multiphase flow metering, phase transformation of multi-flow systems, porosity, permeability, advanced well- test, well- logging, sand containment in well production.
В настоящее время промыслово-геофизические и геологические исследования на месторождениях углеводородов в процессе разработки являются важнейшим и единственным источником информации о техническом состоянии эксплуатационных скважин, характере поведения залежи (газо-гидродинамические параметры), фильтрационноемкостных, коллекторских свойствах. В связи с вступлением многих месторождений в позднюю стадию разработки, когда уровень нефтегазодобычи снижается и возникает необходимость переоценки промыш-ленно-извлекаемых запасов, требуются новые высокоэффективные технологии добычи и более совершенный промысловый геологогеофизический мониторинг. Новейшее поколение пластоиспытателей также дает информацию о неустановившихся режимах.
Важная роль отводится исследованиям газовых и газоконденсатных систем сепарационными (и безсепарационными) установками -дебитомерами (рис. 1), позволяющими получить исходную информацию о компонентном составе смеси, конденсатогазовом факторе, обводненности продукции скважин (и природе зафиксированной воды), наличии (отсутствии) выноса механических примесей, прочих информативных параметрах, необходимых разработчику (промысловику) для определения корректной технологии эксплуатации скважин и, как следствие, технологии разработки месторождений УВ.
Рис. 1. Условная схема исследований
К сепарационным установкам-дебитомерам относится измеритель потока влажного газа (рис. 2). Измеритель потока влажного газа определяет содержание воды микроволновым методом, а значения
расходов - с помощью конусного дифференциального манометра-расходомера. Точка разделения газа и конденсата определяется путем расчета PVT, поэтому выдаваемые прибором результаты зависят от введенных данных по истинному углеводородному составу потока. Программное обеспечение в сочетании с модифицированными электронными компонентами для микроволновых измерений позволяет также определять наличие соленой воды, что является признаком поступления пластовой воды либо фильтрата бурового раствора в случае испытаний скважины, вышедшей из бурения (капитального ремонта).
Расходы отдельных компонентов смеси измеряются с помощью конусного дифференциального манометра-расходомера. Измеренное дифференциальное давление в основном зависит от плотности, состава и скорости потока флюида.
Расход газа для двухфазного потока влажного газа определяется следующей общей формулой:
где С0 - дебит газа; у - коэффициент расширения флюида; Фс - коэффициент для двухфазного газа, определяемый по эмпирическим корреляционным моделям. Замер дифференциального давления реализован геометрической модификацией «классической» трубки Вентури (на основании уравнения Бернулли).
Измеритель содержания воды определяет резонансную частоту микроволнового излучения, пропускаемого через смесь влажного газа, которая в данный момент проходит через резонансную камеру. Резонанс-
Микроволновые " датчики
Поток
Т
I
АР
Рис. 2. Измеритель потока влажного газа (Roxar WetGas Meter)
ная частота зависит от диэлектрических свойств смеси, которые определяются ее фракционным составом и температурой, а также электрической проводимостью воды. Диэлектрическая проницаемость воды (~60-200) значительно выше, чем у газа (~1) или нефти/конденсата (~2). Таким образом, диэлектрические свойства смеси влажного газа сильно зависят от содержания воды, поэтому измеритель содержания воды используется в основном для определения объемного содержания воды ат.
Резонансная частота определяется следующей общей формулой:
где /уас - частота в вакууме; £тк - диэлектрическая проницаемость
смеси, которую можно найти по определенным формулам смешения, если известны значения диэлектрической проницаемости каждого из ее составляющих (воды, газа, конденсата), а также их отдельные объемные содержания в смеси. В расходомерах Яохат используется уравнение смеси Брюггемана (Brtiggeman)
где £тк - диэлектрическая проницаемость смеси; ей - диэлектрическая проницаемость сплошного основного вещества (в нашем случае газа); ег- - диэлектрическая проницаемость включенного материала
(конденсата или воды); аг- - объемное содержание включенного материала. В измеренном значении содержания воды учитываются поправки на присутствие водяного пара и на наличие проскальзывания в измерителе ЖЕМ
Диэлектрическая проницаемость смеси зависит от диэлектрических проницаемостей ее составляющих. Этот факт является основой всех микроволновых измерений состава смеси. Если капельки воды в смеси со сплошной нефтяной или газовой фазой являются проводящими, то смесь в целом характеризуется определенным уровнем потерь. Путем измерения /г и Q можно определить как объемное содержание воды в потоке, так и величину потерь в смеси. Когда из скважины начинает поступать пластовая вода, величина потерь в смеси увеличивается, что можно обнаружить по снижению величины Q.
Г
Для оценки и коррекции фазы конденсата в потоке реализован модуль PVT. Программный пакет для вычисления PVT является составной частью программного обеспечения измерителя WGM. Этот пакет называется PVTx и поставляется компанией Roxar. PVTx применяется для определения характеристик пластового флюида на основе уравнения состояния (EOS) третьей степени. Он представляет собой универсальное средство для исследования характеристик многокомпонентных смесей, в особенности пластовых флюидов. Исходными данными пакета для вычисления PVT являются данные об углеводородном составе потока.
Исследования измерителем потока влажного газа проводились в скважинах на месторождении до ввода его в эксплуатацию, а также в скважинах на месторождениях, находящихся в эксплуатации длительное время.
По полученным данным производится построение диаграмм фазовых дебитов на различных режимах работы скважины (рис. 3), а также индикаторных диаграмм (рис. 4).
800 1200 1600 Время регистрации, мин
Рис. 3. Фазовые дебиты на режимах испытания
На рис. 2 показаны фазовые дебиты в скважине на месторождении до ввода его в эксплуатацию. При проведении исследований следует отметить стабильную работу скважины на различных режимах
испытания с минимальным процентом обводненности продукции, а также значительное изменение дебитов при небольшом изменении депрессии. Также отмечается незначительный вынос механических примесей на скважинах данного месторождения. Максимальный вынос механических примесей преимущественно отмечался на режиме при наибольшей депрессии.
На рис. 3, 4 показаны фазовые дебиты в скважине месторождения, находящегося длительное время в эксплуатации. По полученным данным отмечаются стабильная работа скважины на различных режимах испытания с выносом воды, а также незначительное изменение дебитов при изменении депрессии. По количеству проведенных испытаний на скважинах данного месторождения можно отметить значительный вынос механических примесей в большинстве исследований, значительный процент обводненности продукции скважины, нестабильную работу скважины на режимах испытания.
200 400 600
Время регистрации, мин
Рис. 4. Фазовые дебиты на режимах испытания
Таким образом, мобильная замерная установка на базе дебитоме-ра Roxar WetGas Meter в комплексе ГДК-ГДИС при освоении и испытании, а также контроле за разработкой месторождения на различных
стадиях является функциональным, удобным и информативным инструментом, позволяющим в последующем решать технологические задачи разработки залежи углеводородов, оценивать совершенство вскрытия объекта и его освоения, а именно:
- определение объемных фазовых дебитов скважины по воде, газу и расчет дебита по конденсату на режимах испытаний;
- уточнение энергетических характеристик залежи и фильтрационно-емкостных свойств коллекторов;
- построение индикаторных диаграмм, помогающее изучить влияние режима работы скважины на величину дебита;
- выбор оптимального технологического режима последующей эксплуатации;
- получение рекомендаций по подбору оптимальной рабочей депрессии, компоновки устьевого и подземного оборудования по результатам испытаний;
- планирование и контроль эффективности проведения ГТМ по повышению добычных показателей скважин.
Библиографический список
1. Таланкин А.К., Коряковцева М.В. Опыт применения мобильной замерной установки на базе дебитомера Roxar WetGas Meter на месторождениях Надым-Пур-Тазовского региона // Материалы 6-й науч.-практ. конф. молод. ученых и спец. ОАО «Газпром» / ООО «Газпром Добыча Надым». - Надым, 2011. - С. 22-23.
2. Petrophysics: theory and practice of measuring reservoir rock and fluid transport properties // Djebbar Tiab and Erie C. Donaldson. - 2nd ed. -2004.
3. Dynamic flow analysis: the theory and practice // Kappa Eng. V.4.10.01. - October, 2008.
4. Roxar multiphase flow metering systems: Roxar WetGas Meter reference book / RFM-PR-00762-134. - 2003.
References
1. Talankin A.K., Koryakovceva M.V. Opyt primenenya mobil’noy zamernoy ustanovki na baze debitomera Roxar WetGas Meter na mestorozhdenyah Nadym-Pur-Tazovskogo regiona // The materials of VI annular graduate- scientific meeting JSC «Gazprom» / «Gazprom Dobycha Nadym». - Nadym, 2001. - P. 2-23
2. Petrophysics: theory and practice of measuring reservoir rock and fluid transport properties // Djebbar Tiab and Erie C. Donaldson. - 2nd ed. -2004.
3. Dynamic flow analysis: the theory and practice // Kappa Eng. V.4.10.01 - October, 2008.
4. Roxar multiphase flow metering systems: Roxar WetGas Meter reference book / RFM-PR-00762-134. - 2003.
Об авторах
Таланкин Антон Константинович (Новый Уренгой, Россия) -аспирант кафедры геофизики Уральского государственного горного университета (620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, e-mail: an-ton.talankin@gmail.com)
Коряковцева Мария Викторовна (Новый Уренгой, Россия) -аспирантка кафедры геофизики Уральского государственного горного университета (620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30, e-mail: korymasha@yandex.ru)
About the authors
Talankin Anton (Novy Urengoy, Russia) - graduate, Ural state mining university, geophysics department (30, Kuybysheva str., Yekaterinburg, Russia, 620144, e-mail: anton.talankin@gmail.com)
Koryakovceva Maria (Novy Urengoy, Russia) - graduate, Ural state mining university, geophysics department (30, Kuybysheva str., Yekaterinburg, Russia, 620144, e-mail: korymasha@yandex.ru)
Получено 7.02.2012
