МОДУЛЬ ПЕРЕКРЫТИЯ ОСЕВОГО КАНАЛА СТВОЛА ТРУБ ДЛЯ ОТБОРА ГЛУБИННЫХ ПРОБ ПЛАСТОВОЙ НЕФТИ НЕФОНТАНИРУЮЩЕГО ПРИТОКА

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности и предназначена для перекрытия осевого канала ствола насосно-компрессорных труб (далее НКТ) с целью накопления пластовой нефти и последующего отбора глубинных проб пластовой нефти при испытании скважин в эксплуатационной колонне на непереливающем притоке нефти, в том числе с пластовой водой.
Известно устройство (1) для перекрытия осевого канала лифтовой колонны насосно-компрессорных труб (далее НКТ) с открытием затвора для пропуска пробоотборников ниже устройства (RU №2203391, опубл. 27.04.2003).
Известен прямоточный скважинный клапан-отсекатель (2) осевого канала осевого канала лифтовой колонны труб для пропуска пробоотборников и автоотцепа их ниже клапана-отсекателя (RU №2564701, опубл. 10.10.2015).
Известно устройство (3) для гидродинамического мониторинга скважин для осуществления герметичного перекрытия внутренней полости колонны НКТ с целью записи кривой восстановления давления (КВД) пласта с применением дистанционных геофизических приборов и отбора проб пластового флюида (RU №2471984, опубл. 10.01.2013) и (RU №2584169, опубл. 20.05.2015 г.).
Известен программируемый на открытие и закрытие клапан отсекателя (ESIT) (4) в компоновке с пробоотборником (EPST) и глубинным манометром ООО «Везерфорд», спускаемыми с мандрелью в посадочный ниппель компоновки насосно-компрессорных труб (НКТ). Аналогичное оборудование есть у компании Шлюмберже.
Общими недостатками указанных известных устройств являются:
- сложное техническое устройство в эксплуатации, обслуживании и ремонте;
- высокие риски прихвата оборудования при снятии с места установки;
Недостаток устройств (3), (4):
- обязательное наличие электропитания для обеспечения работоспособности устройства перекрытия ствола НКТ;
- наличие электротехнических устройств и механизмов для выполнения перекрытия ствола НКТ;
- необходимость в обеспечении для комплексного решения задач гидродинамических исследований герметичности перекрытия НКТ при высоком давлении, до 200 атм;
- ограниченный ресурс применения на объекте работ без текущего обслуживания в заводских условиях.
Предлагаемая полезная модель направлена на решение указанных проблем посредством рационального перекрытия осевого канала ствола насосно-компрессорных труб без применения сложных электротехнических механизмов исключительно для накопления нефти с целью отбора глубинных проб пластовой нефти. При этом нет необходимости в обеспечении герметичности перекрытия осевого ствола НКТ при высоком давлении. Достаточно герметичности в 0,5 атм.
Техническое исполнение полезной модели не ограничивает выполнения прочих задач испытаний скважины, таких как вызов притока, гидродинамических и промыслово-геофизических исследований.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание простого и надежного в применении перекрытия ствола насосно-компрессорных труб, для накопления нефти и обеспечения ее отбора глубинными пробоотборниками.
Технический результат полезной модели выражается в обеспечении отбора представительных глубинных проб пластовой нефти на нефонтанирующих объектах испытаний без привлечения технически сложного и дорогостоящего оборудования для перекрытия НКТ.
Указанный технический результат достигается тем, что для реализации перекрытия ствола НКТ с целью отбора глубинных проб пластовой нефти при испытании в скважину спускают компоновку насосно-компрессорных труб, оборудованную конусной посадочной муфтой, с циркуляционным отверстием над ней, для установки в нее на каротажном кабеле посадочного конуса с уплотнительными кольцами в компоновке с оборудованием для отбора проб (за 10-15 м до низа НКТ), и муфтой направления потока пластового флюида внизу НКТ. Муфту направления потока располагают за 20-30 м до кровли пласта. Посадочный конус для передачи регистрирующих сигналов от прибора ГИС на поверхность и управляющего сигнала от блока управления пробоотборником с поверхности на пробоотборник имеет токопроводящие линии.
Выполняют вызов притока при ограниченной депрессии, определяют дебит притока нефти.
Проводят спуск на каротажном кабеле оборудования для отбора проб, состоящего из посадочного конуса с оборудованием отбора глубинных проб. Герметизация перекрытия НКТ достигается установкой посадочного конуса с уплотнительными кольцами в посадочную муфту под весом компоновки оборудования отбора глубинных проб.
Этим создают условия накопления и отбора глубинной пробы пластовой нефти в скважине в непосредственной близости от кровли пласта, при давлении в точке отбора больше давления насыщения (Рзаб>Рнас - условие сохранности пластовой нефти с растворенным в ней газом), но меньше пластового (Рзаб<Рпл - условия притока нефти из пласта).
Избыточное давление на посадочный конус снизу определяется разностью плотности нефти под посадочным конусом и технической водой в затрубном пространстве и высотой столба нефти под посадочным конусом. Выталкивающая сила, также действующая на компоновку, определяется ее объемом. Создание избыточного давления в НКТ за счет притока из пласта под посадочным конусом предотвращает циркуляционное отверстие над посадочной муфтой, соединяющее полость труб с затрубным пространством для выравнивания давлений в полости труб и в затрубном пространстве. Максимальное избыточное давление на посадочный конус снизу, по расчету, не превысит 0,5 атм.
Рассчитано по формуле:
изб.
зат
нкт
ж
1
н
2
-6
Р=Р-Р=10×((ρ×g×Н)-(ρ×g×Н)),
Где:
Ризб - давление на конус за счет разности плотностей жидкости в НКТ под посадочным конусом, МПа.
Рзат - давление столба воды высотой 15 м в затрубном пространстве, МПа.
Рнкт - давление столба нефти высотой 15 м в трубном пространстве под посадочным конусом, Мпа.
н
ρ - плотность жидкости в трубах, нефти = 700 кг/м3.
ж
3
ρ - плотность жидкости в затрубном, воды = 1000 кг/м.
2
g - ускорение свободного падения, 9,81 м/сек.
2
_
Н высота столба нефти в НКТ ниже посадочного конуса = 15 м.
1
2
H=H - высота столба в затрубном пространстве для расчетов используется равной высоте столба нефти в НКТ после накопления ее под посадочным конусом, 15 м.
изб
-6
Р = 10×((1000×9,81×15)-(700×9,81×15)) = 0,044 Мпа = 0,450 атм.
ж
3
При расчете по водонефтяному притоку, где ρ - плотность жидкости в затрубном, пластовой воды = 1030 кг/м.
изб
-6
Р = 10×((1030×9,81×15)-(700×9,81×15)) = 0,0486 Мпа = 0,495 атм.
Указанный технический результат герметичности посадки конуса для накопления нефти в НКТ ниже посадочной муфты достигается тем, что на посадочный конус подвешивается оборудование, минимально допустимый вес, которого рассчитывается по формулам.
2
Расчет минимального веса компоновки (без учета выталкивающей силы действующей на приборы ниже конуса) удерживающий избыточное давление на посадочный конус снизу, принятое равным 0,5 атм (0,5 кгс/см):
По формуле:
m=S*p, где
m - минимально-допустимый вес компоновки, кг;
S - площадь, на которую действует давление, см2;
р - давление, кг/см2.
Площадь сечения вычисляем по формуле:
d - диаметр, на который действует давление, см.
π - число ПИ.
кг.
1. Расчет выталкивающей силы действующей на компоновку в скважине.
Размеры скважинной аппаратуры:
- Прибор ПГИС: диаметр 38 мм, длина 1300 мм;
- Пробоотборник: диаметр 38 мм, длина 2000 мм.
Примечание: для расчета взяты наиболее длинные приборы производства РФ.
Расчет производим по формуле:
F=V×ρ, где
3
V - Объем компоновки, см;
3
ρ - плотность воды, (0,001) кг/см. Для расчетов применяется плотность воды, т.к. при расчетах по нефти выталкивающая сила будет меньше.
Объем вычисляем по формуле:
d - Диаметр скважинной аппаратуры, см;
l - Длина скважинной аппаратуры, см.
Примечание: объемом конуса из-за малого объема, пренебрегаем, выталкивающая сила 0.1 кг.
2
2. Расчет минимально допустимого веса компоновки, обеспечивающего герметичное перекрытие ствола скважины, удерживающий избыточное давление на посадочный конус снизу при перепаде давления 0,5 атм. (0,5 кг/см)(с учетом выталкивающей силы).
cyм
F=F+m=3.74+11.445=15.185 кг.
Расчетный вес компоновки посадочного конуса с приборами составляет 20-22 кг.
В предложенной полезной модели для контроля замещения технической воды на нефть, при накоплении ее в НКТ ниже посадочного конуса, предусмотрено присоединение промыслово-геофизического прибора регистрирующего изменение влагометрии с передачей информации на поверхность по каротажному кабелю.
Отбор глубинных проб пластовой нефти возможен пробоотборниками, срабатывающими по таймеру с заданным временем закрытия, а так же пробоотборниками, работающими на закрытие с управлением с поверхности по каротажному кабелю.
Указанный технический результат достигается при условии применения муфты направления потока пластового флюида, обеспечивающей поступление нефти в полость НКТ, перекрытую посадочным конусом. (RU 2636843).
Предлагаемое полезное устройство предназначено для выполнения работ способом отбора глубинных проб пластовой нефти, основанным на создании в стволе скважины условий поступления нефти из пласта при не фонтанирующем притоке, при забойном давлении ниже пластового давления, накопления ее в закрытом стволе НКТ при давлении выше давления насыщения и отбора глубинными пробоотборниками.
Полезная модель поясняется следующими чертежами, где на Фиг. 1 изображена посадочная муфта 1 с навернутой на нее муфтой НКТ с циркуляционным отверстием 2 в компоновке НКТ 3.
На Фиг. 2 изображена компоновка, спускаемая на каротажном кабеле 8, соединенная с кабельным наконечником 9, в составе посадочного конуса 4 с уплотнительными кольцами 5, промыслово-геофизического прибора 6 и пробоотборника 7.
На Фиг. 3 изображена схема перекрытия ствола НКТ 3 установкой посадочного конуса 4 с уплотнительными кольцами 5 в посадочную муфту 1 и накопления пластовой нефти в полости труб ниже посадочного конуса 4 для отбора глубинных проб пробоотборником 7.
Предлагаемую полезную модель используют следующим образом.
Низ НКТ 3 оборудуют муфтой направления потока 10, через 10-15 м труб от муфты направления потока устанавливают посадочную муфту 1, выше наворачивают муфту НКТ с циркуляционным отверстием 2. Проводят спуск НКТ 3 с установкой муфты направления потока 10 на глубину 20-30 м от кровли пласта. Осуществляют вызов нефонтанирующего притока свабированием или компрессированием при депрессиях, обеспечивающих сохранение фазового состояния нефти насыщенной газом в точке планируемого отбора глубинной пробы (ниже посадочной муфты 1). Величину депрессии для вызова притока определяют из условия: давление в точке отбора более давления насыщения нефти газом (Рт. отбора > Рнас).
Оценивают дебит притока в скважине: по стандартной записи кривой восстановления уровня (КВУ) глубинным манометром определяют дебит скважины (по росту забойного давления за определенный период, и по внутреннему объему эксплуатационной колонны 11 в интервале роста уровня жидкости), желонкой отбирают пробу жидкости с ее уровня в скважине, и определяют наличие в притоке нефти.
На каротажном кабеле 8 на кабельном наконечнике 9 спускают в НКТ 3 компоновку в составе посадочного конуса 4 с уплотнительными кольцами 5, промыслово-геофизического прибора 6 и пробоотборника 7, устанавливают посадочный конус 4 в посадочную муфту 1, тем самым создают условия накопления нефти ниже посадочной муфты 1.
Поступление нефти для накопления в закрытые НКТ 3 обеспечивает муфта направления потока 10, преждевременную разгерметизацию перекрытия НКТ за счет притока в скважину предотвращает циркуляционное отверстие 2 в муфте, расположенное выше посадочной муфты 1.
После накопления нефти ниже посадочной муфты 1 согласно расчету по дебиту, с контролем замещения в режиме реального времени скважинной воды на нефть по промыслово-геофизическому прибору (по влагомеру) 6 в перекрытой полости НКТ 3, производят закрытие пробоотборника 7 по команде таймера или по команде оператора с устья.
Подъемом каротажного кабеля 8 осуществляют извлечение посадочного конуса 4 в компоновке с приборами для отбора глубинной пробы из посадочной муфты 1 и подъем пробоотборника 7 на поверхность.
При необходимости отбор проб повторяют.
Эффективность от внедрения модуля перекрытия осевого канала ствола труб для отбора глубинных проб пластовой нефти на не фонтанирующих притоках заключается в следующем:
- снижение рисков создания аварийных ситуаций при перекрытии ствола насосно-компрессорных труб (НКТ) за счет отказа от применения сложных электротехнических устройств;
- снижение рисков создания аварийных ситуаций при разгерметизации перекрытии ствола НКТ (извлечения посадочного конуса из посадочной муфты) за счет малого перепада давлений в НКТ выше и ниже модуля, до 0,5 атм, из-за применения циркуляционного отверстия над посадочной муфтой;
- исключение сложных профилактических и подготовительных работ оборудования по перекрытию ствола НКТ;
- высокого потенциала для внедрения и тиражирования за счет применения простой технологии изготовления и надежности в эксплуатации.