УСТАНОВКА ДЛЯ ОЦЕНКИ ОБЪЕМНОГО ДЕБИТА ПРОДУКЦИИ ОБЪЕКТА РАЗРАБОТКИ ПРИ НАЛИЧИИ ДИНАМИЧЕСКОГО УРОВНЯ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобычи и может быть использована для контроля выработки запасов нефти при эксплуатации месторождения.
Известно устройство [Тахаутдинов, Ш.Ф., Фархуллин Р.Г., Муслимов Р.Х., Сулейманов Э.И., Никашев О.А., Губайдуллин А.А. Обработка практических динамограмм на ПЭВМ. Казань, «Новое знание», 1997. 76 с.с илл.], содержащее динамограф, плунжерный насос со штанговым приводом, позволяющее оценивать дебит продукции нефтедобывающей скважины. Дебит здесь определяется по степени наполнения камеры насоса. При этом должны быть известны объем камеры насоса и частота хода плунжера. Недостатком устройства является косвенность наблюдений и оценок, которые характеризуют работу насоса, а не производительность скважины. Так при наличии утечек из лифта дебит продукции скважины может быть равен нулю, а динамограмма покажет отличную от нуля производительность насоса.
Известны устройства устьевых замеров дебита, в частности «Установка для измерения дебита продукции нефтяных скважин» [Пат. РФ на полезную модель №112937, опубл. 27.01.2012 г.] Устройство содержит мерную емкость, датчик давления и датчик уровня, а также расходомеры жидкой и газовой фаз. Устройства устьевых замеров дебита не позволяют определять дебиты отдельно по каждому из вскрытых объектов разработки при работе скважины в режиме одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ).
Наиболее близким к предлагаемому является техническое решение, позволяющее количественно оценивать дебит продукции одного из вскрытых и разобщенных объектов разработки, а именно - расположенного ниже разобщителя (пакера) [Н.Г.Ибрагимов и др. Совершенствование метода одновременно-раздельной эксплуатации пластов в ОАО «Татнефть». «Нефтяное хозяйство», 2009 г., №7. С.46.]
Устройство содержит скважинную камеру с эксцентрически расположенными резьбовыми отверстиями для крепления верхней и нижней частей колонны насосно-компрессорных труб, в которой размещается контрольно-измерительный узел с датчиком давления, выполненным с возможностью гидравлического сообщения с межтрубным пространством скважины и электрически соединенным с устьевым блоком регистрации через посредство геофизического кабеля, и датчик скорости потока текучей среды турбинного типа, размещенный в нижней части и электрически соединенный с контрольно-измерительным узлом. При известном общем (суммарном) дебите продукции скважины, замеренном на устье известное устройство позволяет количественно оценить дебиты продукции каждого из двух разобщенных пакером объектов разработки.
Недостатком известного технического решения является недолговечность датчика скорости потока текучей среды турбинного типа, обусловленная наличием непрерывно вращающихся элементов.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является исключение вращающихся элементов и соответственное удлинение срока службы устройства.
Технический результат в установке для оценки объемного дебита продукции объекта разработки при наличии динамического уровня жидкости в скважине, содержащей скважинную камеру с эксцентрически расположенными резьбовыми отверстиями для крепления верхней и нижней частей колонны насосно-компрессорных труб, в которой размещен контрольно-измерительный узел с допускающим гидравлическое сообщение с межтрубным пространством скважины датчиком давления, электрически соединенный с устьевым блоком регистрации через посредство геофизического кабеля, достигается тем, что дополнительно содержит установленный на заданном расстоянии от скважинной камеры звукоотражающий репер, устьевой эхолот и допускающий гидравлическое сообщение с межтрубным пространством скважины установленный на верхней части колонны насосно-компрессорных труб насос с регулируемой производительностью, обеспечивающей местоположение динамического уровня жидкости в межтрубном пространстве скважины между звукоотражающим репером и скважинной камерой.
На фиг. схематично показана установка для оценки объемного дебита продукции объекта разработки при наличии динамического уровня в скважине: 1
- эксплуатационная колонна скважины; 2 - верхняя часть колонны насосно-компрессорных труб (НКТ); 3 - нижняя часть НКТ; 4 - пакерный разобщитель; 5 - объект разработки (продуктивный пласт); 6 - скважинная камера; 7 - контрольно-измерительный узел с датчиком давления; 8 - геофизический кабель; 9 - насос; 10 - динамический уровень жидкости; 11 - устьевой эхолот, 12 - звукоотражающий репер; 13 - устьевой блок регистрации. При этом скважинная камера 6 и контрольно-измерительный узел 7 могут быть выполнены в соответствии с техническим решением по патенту РФ на полезную модель №96915, опубл. 20.08.2010 г., что позволяет производить оценку объемного дебита продукции объекта разработки 5, эксплуатируемого по схеме одновременно-раздельной эксплуатации (ОРЭ) и расположенного выше пакерного разобщителя 4. В качестве насоса 9 может быть использован в частности плунжерный со штанговым приводом типа НСН с рабочим диаметром, например 28, 32 или 43 мм. Место расположения насоса 9 в скважине между скважинной камерой 6 и звукоотражающим репером 12 выбирают, исходя из его производительности и энергетического состояния объекта разработки 5 так, чтобы динамический уровень жидкости 10 находился между звукоотражающим репером 12 и скважинной камерой 6.
В качестве звукоотражающего репера может быть использован кусок НКТ длиной в три метра и диаметром, позволяющим быть надетым на верхнюю часть НКТ - с упором на муфту.
Установка работает следующим образом.
0
эхо
В обсаженную эксплуатационной колонной 1 скважину спускают подвеску, содержащую верхнюю часть НКТ 2, нижнюю часть НКТ 3, скважинную камеру 6, звукоотражающий репер 12 и насос 9, обеспечивая гидравлическое сообщение датчика давления контрольно-измерительного узла 7 и насоса 9 с межтрубным пространством скважины и заданное расстояние ΔН между звукоотражающим репером 12 и скважинной камерой 6. В случае, если скважина предназначена для работы по схеме ОРЭ, то ниже объекта разработки 5 устанавливается пакерный разобщитель 4. При этом глубина спуска H скважинной камеры 6 фиксируется. Запускают в работу насос 9 и после выхода скважины на стационарный режим отбора продукции объекта разработки 5, что фиксируется стабилизацией показаний датчика давления контрольно-измерительного узла 7 и динамического уровня 10, производят определение высоты H(t) уровня жидкости 10 устьевым эхолотом 11 и останавливают насос 9.
Расстояние ΔН между скважинной камерой 6 и звукоотражающим репером 12 выбирают, исходя из требуемой точности при оценке скорости звука в газовой шапке межтрубного пространства скважины, которая в свою очередь задает точность оценки плотности жидкости, а следовательно и дебита продукции объекта разработки 5. Так для обеспечения 10%-ной точности в оценке дебита требуется 10%-ная же точность определения скорости звука. Существующие модели устьевых эхолотов (МИКОН) позволяют фиксировать момент прихода отраженной волны с точностью до 0,1 сек. Это означает, что 10%-ная точность в определении скорости звука (значения в районе 300 м/с) достигается при расстояниях между устьевым эхолотом 11 и звукоотражающим репером 12 порядка 300 м/2=150 м. Расстояния больше 150 м обеспечивают более высокую точность в оценках скорости звука, плотности жидкости и дебита. При этом глубина спуска скважинной камеры 6 подбирается за ранее, исходя из энергетического состояния объекта разработки 5 и диапазона возможных значений производительности насоса 9. Таким образом, расстояние между звукоотражающим репером 12 и скважинной камерой 6 оказывается заданным.
Очевидно, что приток продукции из объекта разработки 5 после остановки насоса 9 будет продолжаться некоторое время. При этом приток будет монотонно убывающим за счет роста динамического уровня жидкости 10 в убывающем темпе.
Темп роста динамического уровня жидкости 10 после остановки насоса 9 связан с величиной мощности притока жидкости q из объекта разработки 5 через величину S площади поперечного сечения межтрубного пространства. Саму же функцию h(t) изменения динамического уровня жидкости 10 во времени получают на основе показаний датчика давления контрольно-измерительного узла 7, используя гидростатическую формулу:
где P(t) - показания датчика давления контрольно-измерительного узла 7, g - ускорение свободного падения, ρ - плотность жидкости в межтрубном пространстве. Неизвестной величиной в правой части выражения является значение плотности жидкости.
0
эхо
Устранение неопределенности в значении плотности жидкости обеспечивается альтернативным одноразовым определением высоты динамического уровня жидкости с помощью устьевого эхолота 11 [h(t)=H-H(t)] при известной скорости звука в газовой шапке межтрубного пространства скважины. Скорость звука исчисляют по времени T прихода эхо-сигнала, отраженного от расположенного выше динамического уровня жидкости 10 звукоотражающего репера 12:
зв
0
V=2(H-ΔH)/T
На основе выражения (1) определяется функция q(t) мощности притока жидкости из объекта разработки 5 в межтрубное пространство скважины после остановки насоса 9:
q(t>0)=S*dh(t)/dt=S*(dP(t)/dt)/ρg
Значение q(t) в момент остановки насоса 9 (t=0) есть значение дебита продукции скважины в стационарном режиме работы перед остановкой насоса 9 q(t<0):
По сравнению с прототипом предлагаемая установка при отсутствии вращающихся элементов позволяет количественно оценивать объемный дебит продукции объекта разработки, расположенного выше разобщающего пакера, что при известном суммарном дебите дает возможность оценить дебит продукции объекта разработки, расположенного ниже разобщающего пакера.