Способ определения силы гидродинамического трения штанг в скважине Советский патент 1985 года по МПК E21B43/00 

11

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к исслеДоввнию влияния вязкости жидкости на нагрузки в точке подвески колонны насосных штанг при откачке высоковязкой нефти.

Известны способы определения сил гидродинамического трения штанг расчетным путем П ,

Однако эти способы применяются только для вертикальных скважин, так как они выведены для случая соосного расположения насосных штанг и насос-«но-компрессорных труб (НКТ), а для условий эксплуатации наклонных скважин расчет по известным формулам дает погрешно.сть, .так как не учитывается соприкосновение штанг со стенками НКТ,

Наиболее близким техническим решекием к изобретению является способ определения гидродинамического трени штанг в скважине, включающий заполнение кольцевого пространства между колонной насосных штанг и изолирующей колонной насосной установки, замещаемой жидкостью с известными параметрами, подачи в указанное пространство замещающей жидкости с известными параметрами и измерение усилий в точке подвески штанг после каждого цикла замещения жидкостей 2J ,

Недостаток способа заключается в том, что для определения гидродинамического трения штанг жидкость в НКТ по всей длине колонны замещается на жидкость с другой вязкостью..

При этом существенно возрастает время проведения опыта, а в промысловых условиях проведение таких исследований связано с ограничением или полным прекращением откачки нефти из пласта. Вместе с тем следует отметить низкую точность интерпретации результатов замера нагрузок относительно вязкости, так как не известна средняя вязкость в подъемнике (не известно распределение вязкости по длине подъемника.

Целью изобретения является повы- . шение точности исследований и снижение их трудоемкости при сохранении заданного отбора жидкости из пласта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения силы гидродинамического трения щтанг в скважине, включающему заполнение кольцевого пространства

62

между колонной насосных штанг и изолирующей колонной насосной установки замещаемой жидкостью с известными параметрами, подачу в пространство замещающей жидкости с известными параметрами и измерение усилий в точке подвески штанг после каждого цикла замещения жидкостей, замещающую жидкость подают в кольцевое пространство между колонной насосных щтанг и изолирующей колонной путем закачки ее отдельными порциями фиксированного объема с устья скважины, вытесняя из нижней части кольцевого пространства замещаемую жидкость, или путем отбора на устье скважины порции замещаемой жидкости фиксированного объема, осуществляя заполнение освободившегося в нижней части кольцевого пространства откачиваемой жидкостью, причем в качестве известных параметров замещаемой и замещающей жидкостей использун т вязкость.

На чертеже показана схема установки, иллюстрирующей предлагаемый способ.

Глубинно-насосная установка соержит глубинный насос 1, колонну насосных штанг 2, подъемную колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) 3 с пластовой высоковязкой жидкостью 4, изолирующую колонну 5 насосной становки, сообщающуюся в нижней части с подъемной колонной НКТ 3, задвижку 6 изолирующей колонны насосной установки 5, отдельные порции 7 и 8 замещающей идкости 7 и 8 с известными параметрами фиксированного объема, подаваемой в кольцевое пространство между колонной НКТ 3 и изолирующей колонной 5 насосной установки замещаемой жидкости- 9 с известными параметрами.

Предлагаемый способ может быть также осуществлен на установке а однорядным лифтом, в которой НТК устанавливают с пакером.

Способ осуществляется следующим образом.

Колонна щтанг 2 движется в замещаемой жидкости 9 с известными параметрами, заполняющей кольцевое пространство между колонной НТК 3 и изолирующей колонной 5 насосной установки, глубинный насос 1 откачивает пластовую жидкость 4. Измеряют экстремальные нагрузки, напри3мер гидравлическим динамографом, в точке подвески штанг Gg. Открывают задвижку 6 и сливают порцию замещаемой жидкости 9 с известными параметрами контролируемого объема. Такое же количество замещающей жидкости 7 с известными параметрами заполнит кольцевое пространство меж ду колонной НКТ 3 и изолирующей колонной 5 насосной установки. После этого производят замер экстремальной нагрузки G. Затем в кольцевое пространство, мелзду колонной НКТ 3 и изолирующей колонной 5 насосной установки закачивают новую порцию 8 замещающей жидкости с известными параметрами (вбличина порции вязкой жидкости также определяется по коли честву жидкости, истекшей через задвижку б и замеряют экстремальную нагрузку G. Возможна и другая реализация спо соба, при которой порции замещающей жидкости 7 и 8 с известными парамет рами подают в кольцевое пространство между колонной НКТ 3 и изолирующей колонной 5 насосной установки путем закачки ее с устья скважины, вытесняя из нижней части кольце вого пространства между колонной НТ 3 и изолирующей колонной 5 насосной установки замещаемую жидкость 9 с и вестными параметрами. После подачи каждой порции жидкости производят замер экстремальной нагрузки G. Разность нагрузок , дает величину силы вязкого трения на участ ке , равном длине изолирующей колонн насосной установки 5, заполненном второй порцией 8 вязкой нефти, а разность нагрузок дает величину силы вязкого трения на участке, равном длине изолирующей колонны на сосной установки, заполненном двумя порциями 7 и 8 вязкой нефти. В случае необходимости циклызакачки порций вязкой жидкости и изме рения нагрузок повторяют до полного замещения маловязкой жидкости в изо лирующей колонне насосной установки Возможно и обратное вытеснение вязкой жидкости порциями маловязкой жидкости. Зная вязкости замещаемой и замещающей жидкостей, зависимость силы вязкого трения от вязкости определя ют по приведенной вязкости (UnpV, z:U;, + (L-5:L;) , где L - длина порций вязкой жидкости;L - .длина изолирующей колонны насосной установки; Ш - вязкость порций замещающей жидкости; ftjc - вязкость остатка замещаемой жидкости. Исследования влияния сил вязкого трения на экстремальные нагрузки в точке подвески штанг проводились на стендовой скважине, диаметр эксплуатационной колонны которой 140 мм, глубина 1104 м, нижняя часть колонны загерметизирована от нефтегазопроявлений взрывным пакером и цементным мостом. Измерение нагрузок в точке подвески штанг проводилось гидравлическим динамографом ГДМ-3. Результаты динамографирования для штанг 22 мм, длиной 800 м, НТК 73 мм, режима качаний S п 2, I 8 мин и вязкости нефти 3000 мПа -с при приведены в таблице. Анализ динамограмм позволяет определить силу нагрузку вязкого трения как пазницу максимальных нагрузок веса штанг при ходе штанг вверх или как разницу 0 нимaльныx нагрузок веса штанг при ходе штанг вниз. Зная вязкость замещаемой и замещающей жидкостей и дпины порций вязкой жидкости, определяют приведенную вязкость и строят график зависимости силы (нагрузки) вязкого трения от приведенной вязкости. По- лученная зависимость позволит рассчитать силу вязкого трения и, следовательно, экстремальные нагрузки на насосные штанги в зависимости от вязкости откачиваемой жидкости, что позволит правильно подобрать глубинное оборудование. Таким образом, использование данного способа позвол :ет получить эффект разной длины штанговой колонны без спускоподъема штанг; получить эффект разной зязкости жидкости в колонне НКТ без заливки в НКТ жидкостей с различной вязкостью. При этом значительно сокращается время исследований работы штангового насоса и однохзременно с исследованиями проводится откачка пластовой жидкости из- скважины.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СИЛЫ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ ШТАНГ В СКВАЖИНЕ, включающий заполнение кольцевого пространства между колон:ной насосных штанг и изолирующей колонной насосной установки, замещаемой жидкостью с известными параметрами, подачу в пространство замещающей жидкости с известными параметрами и измерение усилий в точке подвески штанг после каждого цикла замещения ;жидкостей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности исследований и снижения их трудоем кости при обеспечении сохранения заданного отбора жидкости из пласта, замещающую жидкость подают в кольцевое пространство между колонной насосных штанг и изолирующей колонной путем закачки ее отдельными порциями фиксированного объема с устья скважины, вытесняя из нижней части кольцевого пространства замещаемую жидкость, или путем отбора на устьг скважины порции замещаемой жидкости фиксированного объема, осуществляя заполнение освободившегося в нижней части кольцевого пространства откачиваемой жидкостью. 2. Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что в качестве известных параметров замещаемой и замещающей жидкостей используют вязкость.