Опыт применения газочувствительных датчиков при бурении нефтегазовых скважин

БУРЕНИЕ

Ш.я. махмутов, ИПЦ «Геотест», г. Уфа А.в. соколов, ФГУП «НПП «Дельта», г. Москва

Опыт применения газочувствительных датчиков при бурении нефтегазовых скважин

В статье приводится анализ опыта работы газоанализаторов горючих газов на буровых при проходке нефтегазовых пластов и возможность с их помощью отбивать кровлю и подошву пласта, а также измерять суммарное газосодержание.

Повышение эффективности добычи нефти на месторождениях и, следовательно, стоимости конечного продукта зависит от точности определения перспективного нефтяного пласта при разведочном и эксплуатационном бурении. Использование комплексного подхода при анализе свойств пород, проходимых буровым снарядом помогают достаточно точно отбить кровлю и подошву даже небольшого пласта отличающегося по литологии. Кроме получения стратиграфического разреза, очень важно прямое определение проявления нефти и газа в пласте в процессе бурения. Одним из прямых методов обнаружения нефти и газа является газовый каротаж на буровой без остановки проходки. В ходе процессе бурения регистрируются результаты содержания углеводородных газов, выделяющихся из бурового раствора, поднявшегося из забоя. Эти данные используются для корректировки плана бурения, отбора керна, испытания скважины и предупреждения выбросов нефти и газа. Точность определения газосодержания изучаемых проб в значительной степени зависит от качества проведения газового анализа, что, в конечном итоге, определяется уровнем технической вооруженности полевой аппаратуры, которая должна обладать хорошей чувствительностью и достаточной оперативностью проводимых измерений. Не следует забывать об устойчивости аппаратуры к работе в чрезвычайно жестких условиях буровых. В качестве

одного из основных технических средств для проведения геохимических исследований широко используются хроматографы, позволяющие проводить покомпонентный анализ углеводородных газов. В силу своей специфики размещаются они на значительном удалении от устья скважины, вследствие этого информация с него снимается спустя некоторое время, необходимое для транспортировки исследуемой газовоздушной смеси. К тому же на практике системе транспортировки присущи определённые осложнения - обрывы, нарушения целостности в процессе эксплуатации, обмерзания и закупорка газовоздушной линии и пр. Это накладывает некоторые ограничения на качество получаемого материала — в частности, при бурении на больших скоростях, при вскрытии маломощных продуктивных пластов и пр. Кроме того, хроматограф это сложный аналитический прибор, требующий высоко квалифицированных специалистов и непрерывного обслуживания, что снижает надежность работы и обуславливает частые отказы.

Наиболее оптимальным, с точки зрения устранения вышеобозначенных недостатков, был бы вариант размещения газоанализирующей аппаратуры непосредственно на буровой, на минимальном удалении от устья скважины. С этой целью нами используется вариант использования параллельно с хроматографом выносных газоанализаторов с датчиками суммарного содержа-

ния углеводородов, размещаемых непосредственно на желобной системе буровой. Для этих целей применён газоанализатор «БИНОМ-С» из серии «ИГС-98», разработанный во ФГУП «НПП «Дел ьта» г.Москва. Компактность, стабильность показаний, широкий температурный диапазон (до -500С) применения в сочетании с взрывобезопас-ным исполнением дали возможность размещения суммарного газоанализатора непосредственно в зоне обнаружения газов. Информация при этом регистрируются значительно раньше, без затрат времени на транспортировку до самой каротажной станции. Прибор через телеметрический кабель подключается либо к пульту бурильщика, либо к блоку сбора технологической информации.

В первых выпускаемых образцах газоанализатора использовался термокаталитический сенсор с диапазоном измерения анализируемой смеси до 5 %, с порогом чувствительности — 10-2% об ед. Опыт его применения показал, что данной чувствительности было недостаточно, поэтому прибор был дополнен вторым каналом с высокочувствительным полупроводниковым сенсором, работающим на другом физико-химическом принципе и обладающим порогом чувствительности - от 1 миллионной доли для углеводородных газов (10-4%об). Так же, в термокаталитическом сенсоре, был повышен верхний предел измерения газовой составляющей - до 10% об. Таким образом,

шшшшй шошгарЯНЯВН

8хл

т

I-

» m

^I'f Spec 7- 0427 05 03 NC50

6V8x3 V4

ЗАМКИ ДЛЯ БУРИЛЬНЫХ ТРУБ ВТУЛКИ и ШТОКА МУФТЫ НКТ, ОТТГ, ОТТМ ПЕРЕВОДНИКИ ПОРШНИ

г. Орск, ул. Крупской, 1, тел.: (3537) 29 00 69, факс: 29 00 60, www.ormash.ru, e-mail: export@ormash.ru

последняя модификация газоанализатора представляет собой двухдиапа-зонный комбинированный прибор с двумя независимыми измерительными каналами, работающими параллельно. Использование двух параллельных каналов не только повышает надежность получения информации, так как диапазоны перекрывают друг друга но и позволяют проверить работоспособность датчиков при их синхронной работе в зоне средних концентраций. При двух диапазонах измерения: в первом диапазоне регистрируются малые, а во втором — большие концентрации контролируемого газа. Для предотвращения выхода из строя сенсора 1-го диапазона при воздействии больших концентраций исследуемых газов, в приборе предусмотрено устройство автоматического отключения 1-го канала при превышении определенного порога концентрации. Принцип действия газоанализатора основан на изменении проводимости в полупроводниковом сенсоре и каталитического эффекта в термокаталитическом сенсоре в зависимости от концентрации углеводородов в анализируемой сме-

си. Схема отслеживает изменение характеристик каждого сенсора и преобразует их в напряжения, пропорциональные величине концентрации углеводородов. Время отклика газоанализатора составляет не более 2-3 сек. Расчетное время жизни сенсоров - 3 года. На практике газоанализатор в выносном варианте расположения имеет две разновидности: в диффузном исполнении и в режиме принудительного пробоотбора, через разрыв в газовоздушной линии вблизи дегазатора. При диффузном варианте прибор устанавливается на вершине конусообразной камеры, находящейся непосредственно над виброситом. Приток анализируемой газовой смеси обусловлен силами конвенции, при этом нет необходимости ни в дегазаторе, ни в системе транспортировки газовой смеси. Следует отметить, что данный метод, к сожалению, не всегда корректно применим из-за различий в компоновке оборудования на буровой площадке и вследствие этого, показания прибора не всегда обладают достаточной сходимостью. Может быть, при данном варианте размещения показания недо-

статочно точны, но в определённых ситуациях, при имеющихся скромных технических средствах цена вопроса бывает достаточно высока - необходимо как можно быстрее реагировать на изменение газовой составляющей. Более стабильными и достоверными характеристиками обладает вариант, при котором прибор расположен в разрыве газовоздушной линии, непосредственно вблизи дегазатора. Газовая составляющая при этом измеряется при максимальном приближении к устью скважины. К тому же, при использовании механического дегазатора с дроблением потока, суммарный порог чувствительности газоанализатора можно довести до более чем 10-4 % абс. При работе в составе газоаналитического комплекса данные суммарного газоанализатора могут быть использованы в качестве индикационного параметра для выделения перспективных на нефть и газ интервалов в разрезе скважины, а прогнозная оценка характера насыщения пласта проводится по данным компонентного анализа хроматографа. Газосумматор по сути представляет собой систему раннего опо-

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ БУРЕНИЕ \\ 19

БУРЕНИЕ

вещения изменения газовой составляющей, выдающей газовому хроматографу сигналы управления на проведение углублённого покомпонентного анализа. Пороги включения хроматографа задаются программно — на основании данных, получаемых с газосумматора- газоанализатора. Реальный пример совместного использования выносного газоанализатора суммарного газосодержания с газовым хроматографом при бурении разведочной скважины на одном из месторождений Западной Сибири представлен на рис. 1.

Станция ГТИ находилась на значительном удалении от скважины, ввиду этого, время транспортировки анализируемой газовой смеси составляло более чем 4 мин. Здесь мы видим сопо-

ставление данных регистрации газовой составляющей суммарным газоанализатором (выведен красным цветом в 3 колонке), установленном вблизи устья скважины, по отношению к хроматографу (обозначен синим цветом в той же колонке), находящемуся в станции, с опережением по времени при прохождении продуктивного пласта. Кроме дублера и помощника для газового хроматографа газоанализаторы на буровых выполняют важнейшую миссию - обеспечение безопасности людей на рабочем месте. Газоанализаторы способны почти мгновенно за 2-3 секунды, а не за 4 минуты, среагировать на появлении первых признаков газового выброса и подать сигнал тревоги. Кроме датчиков на горючие газы газосигнализаторы могут оснащаться датчи-

ками на сероводород, который во - первых опасен, а во — вторых также несет дополнительную информацию о пластах проходимых буровым снарядом. Таким образом, полученный опыт совместного использования газоанализаторов и газовых хроматографов при бурении скважин показал, что газоанализатор значительно повысил эффективность работы хроматографа за счет получения предупреждающего сигнала о появлении продуктивного пласта. Кроме этого газоанализатор, в случае выхода хроматографа, может продолжить работу и не потерять информацию. Опыт нескольких лет работы позволил создать достаточно надежную аппаратуру и повысить эффективность разведочного и промыслового бурения

В г 0 Вес на крюке, т. 100 50 0 Уровень емкости, м 1 2 0 Газосумматор, % 5 10

р Е л V 0 Давление ПЖ на входе, атм. 250 125 0 Плотность на входе, г/см3 1 2 0 Суммарный газ, % 5 10

М Я Б И Н 0 Нагрузка на долото, т. 30 15 0 Расход ПЖ на выходе, л/с 25 50

0 Крутящий момент ротора, кН*м 30 Г5 0 Расход ПЖ на входе, л/с 25 50

А

Рис. 1. Диаграмма регистрации параметров бурения совместной работы хроматографа и газосумматора

Предприятие ЗАО «ТЕРМА»

является производителем термоусаживающихся материалов «ТЕРМА» для антикоррозионной защиты тепло-, водо-, газо-, нефтепроводов с 1997 г.

Основными областями применения нашей продукции являются:

Изоляция стальной трубы, не имеющей базовой заводской изоляции, методом спиральной намотки в заводских либо трассовых условиях. Нанесение защитной обертки на трубы, покрытые битумным слоем. Изоляция стальной трубы методом спиральной намотки при проведении переизоляционных работ в трассовых условиях. Изоляция сварных стыков труб диаметром до 1420 мм с заводским полиэтиленовым покрытием и покрытием на основе термоусаживающихся лент с возможностью получения двух- и трехслойной изоляции.

Ремонт мест повреждения заводского полиэтиленового покрытия или покрытия на основе термоусаживающихся лент путем заполнения места повреждения полимерным заполнителем с последующей установкой армированной заплатки для увеличения прочностных свойств покрытия. Гидроизоляция теплопроводов различного назначения с температурой носителя до 150°С.

Изоляция тройников, отводов и фасонных изделий в базовых и трассовых условиях.

Россия, 19Е029, г. Санкт-Петербург, ул. Дудко, 3 Тел. 8 (ВТ2) 600-18-21, 600-18-20 Факс 8 (812) 740-37-38

Е-таИ: ЬегтаОЛ @уапс!ех.пи

info@cerma-spb.ru

Сайт: www.terma-spb.ru