ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ
УДК 553.982 © Ты Тхань Нгиа, М.М. Велиев, Нгуен Куок Зунг, 2015
Исследование влияния основных технико-технологических параметров на работу скважин периодического газлифта
Ты Тхань Нгиа, к.т.н., М.М. Велиев, д.т.н., Нгуен Куок Зунг, к.т.н, (СП «Вьетсовпетро»)
Адреса для связи: nghiatt.hq@vietsov.com.vn, veliev.rd@vietsov.com.vn, dungnq.rd@vietsov.com.vn
Ключевые слова: периодический газлифт, удельный расход газа, физическая модель, подъем жидкости, перепад давления на клапане, наклон подъемника, высота пробки, свойства поднимаемой жидкости.
В настоящее время более половины добывающего фонда месторождения Белый Тигр составляют газ-лифтные скважины. С использованием газлифтных скважин разрабатываются залежи нижнего и верхнего олигоцена, нижнего миоцена и фундамента. Интервалы изменения пластовых давлений, коэффициентов продуктивности, физических свойств продукции скважин (давления насыщения, содержания асфальтосмолопарафино-вых отложений (АСПО)) по этим объектам довольно широкие. В основном на месторождении применяется технология непрерывного газлифта с подачей газа в затрубное пространство с регулированием расхода системой SCADA. Режим работы среднестатистической газлифтной скважины характеризуется следующими показателями: дебит нефти - 25 т/сут, обводненность - 45 %, удельный расход газа на добычу 1 т жидкости - 200 м3/т.
В составе газлифтного фонда половина скважин - ма-лодебитные, низкопродуктивные, эксплуатация которых непрерывным газлифтом характеризуется высоким удельным расходом газа, низким забойным давлением, пульсациями газожидкостного потока, низкими температурами на устье и, как следствие, отложением парафина на стенках НКТ, солеотложениями и коррозией. Причинами низкого к.п.д. таких скважин являются проскальзывание газа относительно жидкости и потери давления на трение при движении нефтегазоводяной смеси по лифтовой колонне. В нефтепромысловой практике применяются два направления повышения эффективности работы газ-лифтных скважин: изменение конструкции подъемника и изменение физико-химических свойств транспортируемой продукции. Первое направление включает подбор оптимальных значений диаметра п одъемника, глубины ввода газлифтного газа в колонну НКТ, совершенствование конструкции клапанов, переход на периодический газлифт.
При снижении коэффициента продуктивности скважины и забойного давления наиболее перспективной при-
90 08'2015 НЕФТЯНОЕ ХОЗЯЙСТВО
Research of main technical and process parameters impact on intermittent gaslift wells operation
Tu Thanh Ngia, M.M. Veliev, Nguen Quoc Dung (Vietsovpetro JV, the Socialist Republic of Vietnam, Vungtau)
E-mail: nghiatt.hq@vietsov.com.vn, veliev.rd@vietsov.com.vn, dungnq.rd@vietsov.com.vn
Key words: Intermittent gaslift, the specific gas flow rate, the physical model, the lifting of the liquid, the pressure drop across the valve, tubing deviation, height of plug, lifted fluid properties.
Reviewed the physical model of the intermittent gaslift which is differ in lift design, lift dimensions, deviation angles, tubing materials. Used a variety of working agents: oil, water. Tested at various flow regimes. Analyzed liquid and gas plugs movement in the lift. Researched and found dependencies between the total produced volume in one cycle and injected gas volume required. Identified the performance of the intermittent gaslift (optimal and maximum), maximum production with a specific flow rate.
знана технология периодического газлифта. Таким образом, повышение эффективности работы малодебитных скважин месторождения Белый Тигр за счет применения периодического газлифта является важной задачей для СП «Вьетсовпетро».
Данная технология заключается в периодической закачке газа при помощи систем быстродействующих клапанов для создания пузырьков или газовых пробок в НКТ, поднимающих жидкость на поверхность. Для работы группы установок периодического газлифта без подкачки стороннего газа наиболее подходящими являются группы скважин, характеризующихся: малым буферным давлением на режиме фонтанирования; периодическим фонтанированием; малым сроком, прошедшим после прекращения фонтанирования; достаточным удельным расходом пластового газа и эксплуатирующихся механизированным способом в осложненных условиях (при наличии газа, песка, парафина, большой кривизны стволов). Конструкция установок без подкачки газа в затрубное пространство скважины предусматривает как периодически перекрываемый, так и постоянно открытый выкид.
Для оптимизации режима работы малодебитных газ-лифтных скважин СП «Вьетсовпетро» по таким показателям, как удельный расход газлифтного газа, время цикла, глубина установки клапана, высота пробки, тип применяемого подъемника и другие, необходимо изучить гидротермодинамические характеристики движения жидкости по трубам и адаптировать полученные результаты к геолого-техническим условиям работы скважин. На основании системы уравнений, описывающих многофазное течение в трубах, построены математические модели движения и изменения структуры газожидкостных элементов в подъемнике при подаче газа через башмак НКТ. Были определены объем выбрасываемой жидкости, давление, удельный расход газа и другие характерные параметры процесса газлифта. Однако некоторые коэффици-f
енты в математических уравнениях были приняты на основании допущений и имеется необходимость их уточнения при помощи экспериментальных методов.
С этой целью построены физические модели периодического газлифта, отличающиеся конструкцией подъемника (одного диаметра и составленные из секций труб разных диаметров, с увеличенным диаметром секции в верхней части подъемника и с камерой замещения в нижней), его размерами (с различными диаметрами и высотой), углами наклона (вертикальный и наклонный), материалом труб (поливинилхлорид, органическое стекло). В качестве рабочих агентов использовались масло, вода [4].
Эксперименты проведены на различных режимах течения:
- при различных высотах накопленного столба жидкости - объемах накопленной жидкости;
- при различном давлении - расходе газа;
- при различном времени открытия рабочего клапана -времени подачи газа в НКТ, или изменении расхода газа за один цикл.
На месторождении Белый Тигр были проведены исследования для определения основных технологических параметров работы скважины периодическим газлифтом: изменение времени накопления выбрасываемого столба жидкости (изменение расхода подачи газа в затрубное пространство - изменение времени цикла газлифта), изменение высоты подъема жидкости (изменение глубины установки рабочего клапана). Измерены давление и температура в подъемнике в месте установки клапана, на забое и устье скважин при различных режимах периодического газлифта. Промысловые исследования послужили основой для корректировки моделирования данного процесса.
На модели были проведены эксперименты для изучения влияния на работу подъемника периодическим газлифтом следующих параметров:
- геометрических параметров газлифтного подъемника (диаметра D, угла наклона ф, конструкции);
- давления закачиваемого газа перед рабочим клапаном ре;
- высоты выбрасываемого столба жидкости Н1;
- времени открытия клапана ДГ.
При выбросе пачки жидкости фиксируются: суммарный объем выбрасываемой жидкости, расход газа и динамика давления по длине трубы.
С целью выявления общего характера экспериментальных данных [4, 5] полученные результаты различных экспериментов были отражены на одном графике для следующих случаев:
- на одной и той же или максимально сходных моделях по геометрическим размерам (высоте, диаметру, углу наклона подъемника);
- отношение Н1/Н (Н - длина трубы) равно 0,22, 0,32, 0,42 и 0,53;
- давление газа перед клапаном рв = 0,05; 0,1; 0,15 и 0,2 МПа (для подъемника высотой 16 м);
- время открытия клапана ДГ составляет 8, 10 и 12 с (для подъемника высотой 16 м);
- подъемник имеет дополнительные элементы (клапан, отверстие спуска, линию ввода газа и др.).
Основой эксплуатации скважины периодическим газлифтом является подъем жидкости путем создания пробок из газовых пузырьков, непрерывное развитие кото-
рых способствует выталкиванию жидкой пробки на поверхность. В то же время в процессе выброса газ, подпирающий жидкость, проникает внутрь поднимаемого столба жидкости и постепенно разгазирует его, что приводит к стеканию части жидкости вниз по трубе. Изменение давления по времени вдоль подъемника позволяет дать некоторые оценки этого процесса [1, 2, 3].
На рисунке представлены результаты замера давления в трех предварительно выбранных точках подъемника (в месте установки рабочего клапана, в середине подъемника и на устье) для одной серии экспериментов, имеющих ряд общих начальных параметров и отличающихся только временем открытия рабочего клапана Дt. Анализируя динамику давления в указанных точках при резком открытии клапана, можно сделать следующие выводы.
1. При малом интервале открытия клапана суммарный расход закачиваемого газа незначителен, и созданная газовая пробка в скважине не может поднять жидкость на поверхность. Жидкостная пробка начинает двигаться вверх с начала открытия клапана и стекает обратно после его закрытия, сжимает газовую пробку и создает повышенное давление в нижних точках. Колебание жидкостной пробки уменьшается, что и отражается на показаниях датчика давления р1 на забое скважины (см. рисунок, а).
2. При подаче недостаточного объема газа жидкостная пробка не достигает устья. Это отмечается постоянством давления р 3 в т. 3 (см. рисунок, б) и значительным временем колебания значений давления р 2 в т. 2.
3. При увеличении времени открытия клапана газовая пробка расширяется и выбрасывает часть накопленного объема жидкости из подъемника. Поступление жидкости на устье фиксируется повышением давления на дат-чикер3 (см. рисунок, в, е);
4. При дальнейшем увеличении времени открытия клапана газ, вытолкнув жидкость, продолжает выходить из подъемника. При подаче газа в подъемник с малой скоростью возможен прорыв газа через жидкостную пробку на устье.
В первом и во втором случаях расхо
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.