Мобильный лабораторный комплекс сопровождения испытания скважин, мониторинга состава и свойств пластовых флюидов Российский патент 2023 года по МПК E21B47/00 E21B49/08 B60P3/14 

Изобретение относится к области исследования пластовых флюидов на стадии разведки, доразведки и начальном этапе промышленной разработки нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) и может быть использовано для исследования отобранных проб непосредственно на НГКМ.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения является передвижная нефтехимическая лаборатории SGS, базирующаяся в Ямало-Ненецком автономном округе. Нефтехимическая лаборатория SGS работает в Новом Уренгое с 2017 года и проводит исследования нефти, газов и газового конденсата (Лаборатория SGS в Новом Уренгое оснащена для полного анализа нефти по ГОСТ 51858 и анализа пластовых вод: SGS - URL https://www.sgs.ru/ru-ru/news/2020/05/laboratoriya-v-novom-urengoye-osnaschena-dlya-analiza-nefti-po-gost-51858-i-analiza-plastovyh-vod (дата обращения 04.05.2021)).

Недостатком указанного выше технического решения является узкий круг задач лаборатории, обусловленный тем, что данная передвижная лаборатория оборудована с учетом комплекса исследования нефти согласно ГОСТ Р 51858-2002 «Нефть. Общие технические условия», не предусматривающим исследования проб нестабильных конденсатов, глубинных проб нефти и воды.

Техническим результатом заявленного изобретения является оперативное получение достоверной и объективной информации при выполнении полного комплекса исследований проб пластовых флюидов из разведочных и эксплуатационных скважин, а также уменьшение технологических и финансовых затрат при проведении упомянутого комплекса исследований.

Технический результат обеспечивается тем, что мобильный лабораторный комплекс сопровождения испытания скважин нефтегазоконденсатных месторождений, мониторинга состава и свойств пластовых флюидов состоит из четырех лабораторных блок-боксов, которые выполнены с возможностью соединения между собой утепленными переходами, при этом каждый из блок-боксов закреплен на шасси автомобильного или тракторного прицепа и, кроме того, в первом лабораторном блок-боксе расположено оборудование, предназначенное для проведения ремонтных и слесарных работ, во втором лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения экспериментальных и аналитических исследований проб пластовых флюидов, в третьем лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения хроматографических исследований пластовых флюидов, в четвертом лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения физико-химических исследований проб пластовых флюидов.

При размещении блок-боксов на шасси автомобильного или тракторного прицепа обеспечивается возможность доставки МЛК непосредственно на НГКМ, при этом отсутствует необходимость в транспортировке отобранных проб в лаборатории стационарного типа, что обеспечивает снижение технологических и финансовых затрат, а также и оперативность получения информации о проведенных исследованиях и повышает их точность и достоверность.

Наличие в составе МЛК четырех лабораторных блок-боксов, в которых размещается оборудование, предназначенное для проведения ремонтных и слесарных работ, оборудование для проведения экспериментальных и аналитических исследований проб пластовых флюидов, оборудование для проведения хроматографических исследований пластовых флюидов, оборудование для проведения физико-химических исследований проб пластовых флюидов обеспечивает возможность проведения полного комплекса лабораторных исследований непосредственно на НГКМ. Полный комплекс исследований проб пластовых флюидов из разведочных и эксплуатационных скважин необходимо проводить с целью обеспечения информацией для принятия оперативных решений при геологоразведочных работах, бурении и испытании скважин, опытно-промышленной эксплуатации и разработки НГКМ, обоснованности принятия управленческих решений по добыче углеводородов, оптимизации затрат при разведке и разработке НГКМ, транспортировании и переработке добываемого углеводородного сырья.

Заявленное изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 представлен вид спереди МЛК.

На фиг.2 представлен вид сверху МЛК.

МЛК состоит из первого лабораторного блок-бокса 1, второго лабораторного блок-бокса 2, третьего лабораторного блок-бокса 3, четвертого лабораторного блок-бокса 4, блок-бокса 5 жилого, площадки-трап левой 6, площадки-трап правой 7, утепленных переходов 8 между лабораторными блок-боксами.

Блок-бокс 1 имеет одну дверь с боковой стороны, обращенной к блок-боксу 2, а блок боксы 2, 3, 4 имеют одну дверь с одной боковой стороны и другую дверь с другой боковой стороны. Блок-боксы 1, 2, 3, 4 выполнены с возможностью их соединения между собой на НГКМ посредством утепленных переходов 8, которые оборудуют между дверями соседних блок-боксов.

Все блок-боксы выполнены с возможностью их размещения и закрепления на транспортном шасси прицепа тракторного или автомобильного и могут быть использованы как в составе МЛК, так и, при необходимости, отдельно. Прицеп автомобильный или тракторный предназначен для транспортировки блок-бокса своим ходом буксировкой в составе тракторного или автомобильного поезда, а также другими видами транспорта.

Все блок-боксы 1, 2, 3, 4 и 5 имеют сварной несущий металлический корпус, который снабжен конструктивными элементами, предназначенными для выполнения погрузочно-разгрузочных работ, а также конструктивными элементами, предназначенными для крепления блок-бокса при транспортировке.

Первый лабораторный блок-бокс 1 предназначен для проведения ремонтных и слесарных работ. В первом лабораторном блоке-боксе 1 расположены слесарные верстаки, шкафы, стеллажи, точильный и сверлильный станки, набор слесарного инструмента, а также стенд для крепления пробоотборников, предназначенный для размещения пробоотборников или контейнеров и перемещения по лаборатории.

В лабораторном блок-боксе 2 расположено оборудование, предназначенное для проведения экспериментальных и аналитических исследований проб пластовых флюидов, а именно: стенд разгазирования проб, стенд для перевода проб, стенд восстановления проб, плотномер высокого давления на базе внешней измерительной ячейки, охлаждающий/нагревающий термостат, предназначенный для термостатирования образцов.

Стенд восстановления проб предназначен для поддержания заданного давления и температуры в пробоотборниках и состоит из корпуса, крепежа для двух контейнеров, системы качания и подогрева контейнеров, системы поддержания давления.

Стенд для перевода проб пластовых флюидов предназначен для перевода проб пластовых флюидов из глубинного пробоотборника в поршневой транспортный контейнер на скважине. Конструкция стенда оснащена необходимой гидравлической системой высокого давления с манометрами и вентилями высокого давления. Встраиваемый бустерный насос обеспечивает перевод глубинных проб в режиме без потери давления в глубинном пробоотборнике и транспортном контейнере.

Стенд разгазирования проб содержит автоматический газометр, предназначенный для высокоточного измерения объема газа в стандартных условиях.

Третий лабораторный блок-бокс 3 предназначен для проведения хроматографических исследований нефти, газового конденсата, природного газа. В блок-боксе 3 размещается оборудование для проведения хроматографических исследований пластовых флюидов, приборы для физико-химических исследований, шкаф хранения баллонов с газами-носителями (аргон, азот, гелий). В блок-боксе 3 размещено следующее оборудование: автоматический анализатор плотности водных проб, система капиллярного электрофореза, предназначенная для пробоподготовки углеводородных флюидов, лабораторный фотометр, предназначенный для определения содержания ионов железа (II, III, общего) и сульфидов в водных пробах, анализатор вольтамперометрический, предназначенный для осуществления оперативного контроля наличия метанола и диэтиленгликоля в попутных водах, хроматографический комплекс для определения состава нефтяных фракций, хроматографический комплекс для определения серосодержащих соединений, в т.ч. COS, в природном газе, хроматографический комплекс для анализа компонентного состава природного газа (Не, Н2, N2, O2, CO2, Ar, углеводороды С1-С8, с возможностью получения пика С6+ и детального разделения углеводородов С4-С8 на капиллярной колонке), баллоны с газами-носителями, система подачи газов-носителей (аргон, азот, гелий) от шкафа хранения баллонов до хроматографического оборудования.

Хроматографический комплекс для определения состава нефтяных фракций (имитированная дистилляция) включает в себя газовый хроматограф, пламенно-ионизационный детектор (ПИД), испаритель капиллярный программируемый, лайнер для прямого ввода в колонну, генератор водорода, устройство водоочистки для получения деионизованной воды, компрессор воздуха, пробоотборник, фильтр каталитический очистки газов комбинированный.

Хроматографический комплекс для определения серосодержащих соединений включает в себя хроматограф газовый, пламенно пульсирующий фотометрический детектор (ППФД), колонку капиллярную 5%-фенил, 95%-диметилполисилоксан, колонку капиллярную окисно-кремневую с пористым слоем сорбента для анализа легких углеводородов и серосодержащих газов, испаритель капиллярный, лайнер для испарителя, генератор водорода, компрессор воздуха, пробоотборник, аттестованную газовую смесь: H2S+CS2+CH3SH+i-C3H7SH+тpeтC4H9SH+втopC4H9SH+1-C4H9SH+i-C4H9SH+COS+CH3SC2H5+C2H5SC2H5+ тетрагидротиофен в гелии, в баллоне алюминиевом, аттестованную газовая смесь (диметилдисульфид, диэтилдисульфид в азоте), фильтр каталитический очистки газов комбинированный.

Хроматографический комплекс для анализа компонентного состава природного газа (Не, Н₂, N₂, O₂, CO2, Ar, углеводороды С₁С₈, с возможностью получения пика С₆₊ и детального разделения углеводородов С₄С₈ на капиллярной колонке) включает в себя детектор по теплопроводности (ДТП) повышенной чувствительности, детектор по теплопроводности (ДТП), пламенно-ионизационный детектор (ПИД) повышенной чувствительности, краны-дозаторы, фильтры на входе пробы, фильтрующий элемент, колонку капиллярную 100%-диметилполисилоксан, колонки насадочные металлические, генератор водорода, компрессор воздуха, аттестованную газовую смесь (аргон в гелии), аттестованную газовую смесь ИПГ (Н2, Не, N2, O2, CO2, С1-С10, бензол, толуол, всего 20 компонентов) в алюминиевом баллоне емкостью, фильтр каталитический очистки газов комбинированный.

Четвертый блок-бокс 4 предназначен для проведения физико-химических исследований проб пластовых флюидов и содержит следующее оборудование для проведения физико-химических исследований: автоматический вискозиметр-плотномер для измерения динамической вязкости и плотности нефтепродуктов, а также расчета кинематической вязкости, установку для криоскопического определения молекулярной массы, анализатор температур помутнения и текучести, со встроенным охлаждением, прибор вакуумного фильтрования, установку для определения смол и асфальтенов в нефтях и конденсатах, анализатор серы, автоматический анализатор для определения фракционного состава нефти и нефтепродуктов, автоматический анализатор плотности углеводородных проб, установку стабилизации нефтей и конденсатов, ареометры, предназначенные для определения плотности нефтей, конденсатов, водонефтяных эмульсий, портативный цифровой рефрактометр, предназначенный для определения показателя преломления нефтей, конденсатов.

Блок-бокс 5 включает в себя оборудование необходимое для жизнеобеспечения нескольких человек (обслуживающего персонала МЛК).

Каждый из блок- боксов снабжен системами электроснабжения, освещения, отопления, кондиционирования и вентиляции, водоснабжения и водоотведения.

МЛК функционирует следующим образом.

В функции МЛК входит: отбор поверхностных проб пластовых флюидов (сепараторных, устьевых), отбор глубинных проб пластового газа, пластовой нефти, пластовой воды, формирование представительных коллекций проб пластовых флюидов, доставка отобранных проб в герметичных пробоотборниках до лаборатории, проверка качества отобранных проб и подготовка проб к комплексному исследованию, комплекс физико-химических исследований (ФХИ) проб газа сепарации/устьевого газа, комплекс ФХИ проб насыщенного конденсата/нефти, комплекс ФХИ проб дегазированного конденсата/нефти, исследование глубинных проб пластовой нефти/пластовой воды, комплекс ФХИ проб попутной воды, а также анализ и систематизация полученных данных.

При необходимости проведения исследований на НГКМ блок-боксы 1, 2, 3, 4 и 5 устанавливают на шасси прицепа тракторного или автомобильного и транспортируют их на НГКМ, при этом транспортировку блок-боксов МЛК осуществляют своим ходом буксировкой в составе тракторного или автомобильного поезда, или же другими видами транспорта. После доставки блок-боксов 1, 2, 3, 4 и 5 на НГКМ, производят их монтаж на подготовленную горизонтальную уплотненную площадку с твердым покрытием. Все блок-боксы МЛК располагают на упомянутой площадке, так чтобы их боковые поверхности были параллельны друг другу (см. фиг.1 и 2). Устанавливают блок-боксы 1, 2, 3, 4 и 5 на стояночный тормоз. Укрепляют заземляющий контур из металлического проводника. Монтируют теплые переходы 8 между дверями соседних лабораторных блок-боксов 1, 2, 3 и 4 для образования единого лабораторного пространства. Подают энергию от внешних источников питания для внутренних потребителей блок-боксов МЛК. После чего устанавливают и подготавливают к проведению исследований оборудование и приборы, которыми снабжены блок-боксы.

После подготовки приборов и оборудования проводят отбор проб пластовых флюидов (газ, газоконденсат, попутная вода, нефть) и перемещают их во второй лабораторный блок-бокс 2, где осуществляют подготовку проб к проведению анализа.

В блок-боксе 2 осуществляют исследования проб пластовых флюидов, а именно:

- определяют характеристики, компонентный состав и физико-химические свойства пластовых флюидов и технологических жидкостей, контроль состава попутных вод;

- осуществляют восстановление проб пластовых флюидов с обеспечением поддержания заданного давления и температуры в пробоотборниках;

- осуществляют перевод проб пластовых флюидов из глубинного пробоотборника в поршневой транспортный контейнер на скважине;

- термостатируют образцы проб пластовых флюидов;

- осуществляют определение плотности углеводородных флюидов при отборе проб и измеряют плотность пластовых флюидов и технологических жидкостей.

Подготовленные в блок-боксе 2 пробы пластовых флюидов перемещают в третий лабораторный блок-бокс 3, где осуществляют проведение хроматографических исследований проб пластовых флюидов. В блок-боксе 3 проводят хроматографическое определение состава нефтяных фракций (имитированная дистилляция), хроматографическое определение серосодержащих соединений, хроматографический анализ компонентного состава природного газа (Не, Н₂, N₂, O₂, CO2, Ar, углеводороды C₁C₈, с возможностью получения пика С₆₊ и детального разделения углеводородов С₄С₈ на капиллярной колонке).

Также подготовленные в блок-боксе 2 пробы пластовых флюидов и перемещают в четвертый лабораторный блок-бокс 4, где проводят физико-химические исследования проб пластовых флюидов, а именно:

- проводят измерение динамической вязкости и плотности нефтепродуктов, а также расчет кинематической вязкости;

- проводят определение молярной массы нефтей, конденсатов криоскопическим методом;

- определяют температуру помутнения и застывания конденсатов и нефтей;

- определяют механические примеси в нефтях и конденсатах;

- определяют взвешенные вещества в водных пробах;

- определяют содержание смол и асфальтенов в нефтях и конденсатах;

- определяют содержание, серы в нефтепродуктах методом энергодисперсионной рентгенофлуоресцентной спектрометрии;

- определяют фракционный состав нефти и нефтепродуктов.

При необходимости проведения ремонта оборудования и/или слесарных работ их осуществляют в блок- боксе 1. В блок-боксе 5 размещается персонал, который осуществляет исследования в МЛК. Персонал имеет возможность перемещаться при проведении исследований из одного лабораторного блок бокса в другой благодаря утепленным переходам 8 между лабораторными блок-боксами, что обеспечивает возможность оперативного проведения полного комплекса исследований.

Таким образом осуществляют полный комплекс исследований проб пластовых флюидов из разведочных и эксплуатационных скважин НГКМ, который позволяет при бурении и строительстве регулярно проводить исследования контрольных проб и по результатам исследований контрольных проб корректировать принимаемые решения.

Использование МЛК в нефтегазовой отрасли наиболее оправдано в условиях большого отдаления НГКМ от ближайшего населенного пункта, в условиях отсутствия круглогодичного транспортного сообщения с возможностью оперативной доставки грузов (особенно это касается месторождений на шельфе), в условиях, когда по результатам исследования образцов необходимо оперативное принятие и корректировка решений.

Изобретение относится к области исследования пластовых флюидов на стадии разведки, доразведки и начальном этапе промышленной разработки нефтегазоконденсатных месторождений (НГКМ) и может быть использовано для исследования отобранных проб непосредственно на НГКМ. Техническим результатом изобретения является оперативное получение достоверной и объективной информации при выполнении полного комплекса исследований проб пластовых флюидов из разведочных и эксплуатационных скважин, а также уменьшение технологических затрат при проведении упомянутого комплекса исследований. Мобильный лабораторный комплекс состоит из четырех лабораторных блок-боксов, которые выполнены с возможностью соединения между собой утепленными переходами. При этом каждый из блок-боксов закреплен на шасси автомобильного или тракторного прицепа. В первом лабораторном блок-боксе расположено оборудование, предназначенное для проведения ремонтных и слесарных работ. Во втором лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения экспериментальных и аналитических исследований проб пластовых флюидов. В третьем лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения хроматографических исследований пластовых флюидов. В четвертом лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения физико-химических исследований проб пластовых флюидов. 2 ил.

Мобильный лабораторный комплекс сопровождения испытания скважин нефтегазоконденсатных месторождений, мониторинга состава и свойств пластовых флюидов, состоящий из четырех лабораторных блок-боксов, которые выполнены с возможностью соединения между собой утепленными переходами, при этом каждый из блок-боксов закреплен на шасси автомобильного или тракторного прицепа и, кроме того, в первом лабораторном блок-боксе расположено оборудование, предназначенное для проведения ремонтных и слесарных работ, во втором лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения экспериментальных и аналитических исследований проб пластовых флюидов, в третьем лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения хроматографических исследований пластовых флюидов, а в четвертом лабораторном блок-боксе расположено оборудование для проведения физико-химических исследований проб пластовых флюидов.