Способ управления эксплуатацией газлифтной скважины Советский патент 1987 года по МПК E21B43/00 

I12

Изобретение относится к газлифтному способу эксплуатации скважины, установлению и поддержанию оптимального режима газлифтного процесса путем регулирования расхода рабоче- го газа и может быть использовано в нефтяной и газовой промьшленности.

Цель изобретения - увеличение дебита скважины по жидкости при непре- рывно м газлифте.

Переход газлифта из одного установившегося состояния в другое вследствие изменения расхода рабочего газа условно можно расчленить на три зтапа, отличающиеся между собой ско- ростью протекания процесса.

Первый этап: сравнительно быстро протекающий в газовой линии высокого давления от вентиля, регулирующего расход, до точки ввода газа (ТВГ), который начинается сразу после изменения площади проходного сечения вентиля с изменения скорости течения после вентиля и заканчивается изменением расхода рабочего газа на уровне ТВГ. Постоянная времени этапа определяется режимом течения газа его физическими параметрами, конструкцией канала газа до ТВГ и имеет порядок до нескольких десятков минут

Второй этап: переходный процесс в системе с участием газожидкостного подъемника, когда изменивщееся давление на уровне ТВГ вызьшает измене- ние характера течения газожидкостной смеси в подъемнике, включая затруб- ное пространство, вследствие вариаци расхода газовой составляющей потока. После окончания этого этапа в колон- не насосно-компрессорных труб устаналивается новое распределение давления, которое определяется новым расходом газа на участке от ТЕГ до устья Постоянная времени определяется ско- ростью распространения волны давления в газожидкостном потоке и скоростью потока, другими факторами, также имеет порядок до нескольких десятков минут. .

Третий этап: изменение режима в системе с участием продуктивного пласта, когда установившееся после окончания предьщущего этапа новое распределение давления передается на пласт, затрубное пространство и влечет за собой изменение притока жидкости. Постоянная времени определяется пьезопроБодностью пласта в

142

зоне скважины и имеет порядок нескольких часов.

Управление эксплуатацией газлифт- ной скважины по предлагаемому способу осуществляется на основе прогнозирования переходного процесса на третьем этапе, по состоянию, возникающему в системе после окончания первых двух.

Для этого в качестве наиболее информативного и малошумящего параметра используется величина давления смеси подъемника в любой фиксированной точке от забоя до ТВГ включительно.

Взаимодействие между вторым и третьим этапами переходного процесса газлифта при изменении расхода рабочего газа осуществляется через новое распределение давления в колонне, которое является неустойчивым, такi как далее следует реакция пласта дебитом жидкости и, следовательно, всеми остальными параметрами.

Предположим, что новое распреде- ,ленив давления второго этапа таково, что влечет на третьем этапе нарастание дебита жидкости. Это возможно только вследствие понижения забойного давления в конце второго этапа. На участке от забоя до ТВГ в это момент расход жидкой фазы потока еще не изменился, расход газовой фазы также практически не изменился вследствие первого факта, при этом относительное приращение давления в колонне невелико и, следовательно, влиянием разгазирования можно пренебречь. Гидравлические потери в интервале от забоя до ТВГ в начале и конце второго этапа равны, значит, в рассматриваемый момент времени на исследуемом интервале подъемника давление характеризуется новым распределением, причем таким, что величина его в любой произвольно выбранной фиксированной точке этого интервала гиже того давления, которое имело место до изменения расхода рабочего газа.

Аналогично рассматривается случай с.уменьшением добычи жидкости.

Таким образом, определенный ограниченный временной интервал после реализации приращения расхода рабочего газа несет в себе информацию о тенденции в динамике добьми жидкости скважиной. Приращение давления в

312

любой фиксированной точке подъемника интервала от забоя до ТВГ, определенное как разность между давлением в этой точке до и после изменения расхода рабочего газа, причем послед- нее измерение должно быть вьтолнено на временном интервале, соответствующем окончанию второго этапа переходного процесса, используется в способе с целью управления, оно позволя- ет сделать оценку целесообразности реализованного расхода газа с точки зрения динамики добычи жидкости скважиной .

Поиск оптимального расхода газа, основанный на отслеживании динамики технологических параметров флюидов при течении их в условиях хвостовой части колонны лифтовых труб в зависимости от расхода рабочего газа, может быть однотаговым с рысканием около оптимума (вариация расхода - определение приращения давления и т.д.), либо многошаговым (несколько точек расхода - зависимость давле- ния от расхода - минимальное давление и оптимальный расход - реализация оптимума, основьгоаться на прямых замерах динамики давления, либо косвенных по информации узла учета расхода рабочего газа в сочетании с замерами устьевого давления в затруб- ном пространстве.

При практическом применении пред

лагаемого способа на скважине получены следующие результаты.

Измерения проводились в изотермических условиях, когда температура рабочего газа 341 К, расход изме- нялся от 13 до 70 тыс.норм.м в сутки. Для скважины экспериментально установлено, что максимальное время переходного процесса в газовой линии и газожидкостном подъемнике при из- мерении расхода рабочего газа составляет 186 с.

Давление в ТВГ (Р) определялось по показаниям измерительного преобразователя давления, установленного на газовой линии высокого давления до диафрагмы диафрагменного расходомера с учетом падения давления на диафрагме, линии рабочего газа от диафрагмы до устья скважины и разности давле- ния между устьем скважины и ТВГ при движении газа по кольцевому пространству между трубами 21/2 и 4 до глубины 2100 м. Рабочий газ вводился

144

под обрез колонны насосно-компрессор ных труб, атмосферное давление равнялось 1,019 кгс/см .

Получена аппроксимация величины давления на уровне ТВГ от расхода рабочего газа на указанном интервале его изменения в виде

Рр 60,530-0,02339 V +

+ 0,000309977, (V ) кгс/см2),

и

где Vj,-расход рабочего газа, приведенный к нормальным условиям тыс.нм /сут.

Если требуемая точность настройки 10% (оптимальную величину расхода рабочего газа определяем из указанного уравнения при условии dPp /dV О, что дает (v ) - 37,7286 тыс. норм, м в суткиJ, при данном расходе величина давления Р минимальна, значит, максимальны депрессия на пласт и дебит скважины, то фиксированная величина шага по расходу:

д- -i

100

37,7286 3,77286 тыс,норм.м в сутки.

В точке (V/) 37,7286 тыс. норм.м в сутки Pf 60,08876 кГ/см при Vo (Vo ) ±д 37,7286± ±3,7729 тыс.норм, м в сутки Рр 60,09317 кГ/см , откуда следует, что шаг по функционалу Ч

0,00416 кГ/см . I

На измерительном преббразователе

Сапфир 22 ДИ модель 2161 был установлен диапазон 25 кг/см со смещением нуля в точку 50 кГ/см .

Так как основным источником погрешности преобразователя типа Сапфир является температурный дрейф, а цикл измерения порядка нескольких минут, при значительной тепловой инерционности объекта управления порог по давлению 0,004 кГ/см на фоне 60 кГ/см улавливается достаточно уверенно.

Формула изобретения

Способ управления эксплуатацией газлифтной скважины путем установления максимальной депрессии на пласт и регулирования расхода рабочего газа, отличающийся тем, что, с целью увеличения дебита сква512967146

жины по жидкости при непрерывном скважины до точки ввода рабочего газлифте, определяют минимальное газа и поддерживают расход рабочего значение давления газожидкостной про- газа, соответствующий найденному дукции скважины в интервале от забоя чавлению.

Изобретение относится к области нефтяной и га-зовой промышленности и предназначено для газлифтного способа эксплуатации скважин (С) для установления и поддержания оптимального режима газлифтного продесса. Цель изобретения - увеличение дебита С по жидкости при непрерывном газлифте. Устанавливают максимальную депрессию на пласт и регулируют расход рабочего газа. Определяют минимальное значение давления газожидкостной продукции С в интервале от забоя С до точки ввода рабочего газа и поддерживают расход рабочего газа, соответствующий найденному давлению. Приращение давления в любой фиксированной точке подъемника интервала от забоя до точки ввода газа используется для целей управления. Процедура поиска оптимального расхода рабочего газа, при котором минимальное давление, а (П а значит максимальные депрессия на пласт и дебиты скважины, м.б. одноша- говой с рысканием около оптимума либо многошаговой, основанной на прямых или косвенных замерах. сл с: to со о