СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ
METHOD OF AUTOMATIC ADJUSTMENT OF GAS WELL OPERATION MODE

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, в частности к добыче газа газлифтным способом, и может быть использовано для регулирования режима работы газовой скважины, эксплуатация которой осложнена наличием жидкости в потоке добываемого газа.
Известен способ циклической импульсной газлифтной добычи жидкости (патент РФ №2162139, Е21В 43/00, опубл. 2001.01.20), в котором импульс сжатого газа подают в трубное пространство до достижения в затрубном пространстве давления, равного сумме забойного давления и давления на забой столба жидкости в затрубном пространстве. Подъем жидкости по трубному пространству осуществляют по мере снижения давления газа в скважине. Очередной импульс сжатого газа подают при прекращении выноса жидкости с забоя. Периодичность подачи сжатого газа определяют из условия полного выноса им жидкости, накопившейся в забое скважины. Указанный способ обеспечивает повышение эффективности добычи жидкости. Недостатком данного способа является то, что периодичность подачи сжатого газа в трубное пространство определяют экспериментально по данным исследований условий эксплуатации конкретной скважины.
Наиболее близким аналогом (прототипом) к предлагаемому способу является способ управления эксплуатацией газлифтной скважины (патент РФ №2139416, Е21В 43/00, опубл. 1999.10.10). Согласно изобретению регулируют расход рабочего газа, измеряют изменение затрубного давления, дополнительно замеряют дебит газа сепарации и по замеру давления рабочего газа в затрубном пространстве и замеру дебита газа сепарации по номограммам определяют давление и скорость восходящего потока газожидкостной продукции у башмака лифтовой колонны. Расход рабочего газа поддерживают из условия обеспечения скорости восходящего потока у башмака лифтовой колонны в пределах 1,3-2,5 м/с, которые экспериментально определены по ранее проведенным исследованиям. Указанный способ обеспечивает оперативный контроль стабильности работы газлифтных скважин. Недостатком данного способа является необходимость построения номограмм после выполнения замеров и последующее ручное управление расходом газа.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка способа автоматического регулирования режима работы газовой скважины, эксплуатация которой осложнена наличием жидкости в потоке добываемого газа.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности работы скважины, снижение уровня и удаление накапливающейся в призабойной зоне жидкости, обеспечение стабильности работы скважины.
Для достижения указанного технического результата в предлагаемом способе, включающем газлифтную эксплуатацию скважины путем регулирования расхода рабочего и добываемого газа, отбор добываемого газа осуществляют по лифтовой и дополнительной лифтовой колоннам. Расход рабочего и добываемого газа регулируют путем открытия и закрытия управляемых запорных элементов в соответствии с управляющими сигналами, поступающими от блока автоматического управления. Управляющие сигналы формируют по результатам сравнения измеренных значений параметров с заданными значениями параметров, при этом измеряют давление на устье и в забое скважины, одновременно с этим измеряют на выходе из лифтовой колонны и на выходе из дополнительной лифтовой колонны расход добываемого газа и измеренные значения параметров передают в блок автоматического управления. Расход рабочего и добываемого газа регулируют таким образом, чтобы обеспечить заданный режим работы скважины. В качестве рабочего газа используют или сжиженный газ, или добываемый газ, или газ со сборного пункта.
При нормальной работе скважины отбор добываемого газа осуществляют по двум колоннам: лифтовой и дополнительной лифтовой. При этом заданный режим работы скважины, который определяется заданными значениями параметров, обеспечивают только путем регулирования расхода добываемого газа. При накоплении жидкости в стволе скважины и, следовательно, изменении значения перепада давления между устьем и забоем скважины осуществляют удаление накопившейся жидкости путем изменения скорости и направления потоков газа. Рабочий газ, который подают в пространство между лифтовой колонной и дополнительной лифтовой колонной, вытесняет жидкость из межтрубного пространства, поступает в дополнительную лифтовую колонну, перемешивается там с жидкостью и образует газожидкостную смесь. Плотность газожидкостной смеси меньше плотности жидкости, накопившейся в скважине, вследствие чего уровень жидкости в дополнительной лифтовой колонне повышается, что обеспечивает вынос жидкости из скважины. Чем больше рабочего газа подают в межтрубное пространство, тем меньше становится плотность газожидкостной смеси. Однако при нерегулируемой подаче рабочего газа возникают следующие проблемы:
- при большом расходе подаваемого рабочего газа возрастают гидравлические потери в дополнительной лифтовой колонне, растет забойное давление и уменьшается приток газа из пласта;
- при небольшом расходе подаваемого рабочего газа не обеспечивается вынос необходимого количества жидкости.
Автоматическое регулирование режима работы скважины по предлагаемому способу позволяет устранить указанные недостатки и обеспечить оптимальный режим работы скважины (при котором обеспечиваются заданный расход добываемого газа и условия для выноса жидкости из скважины).
На чертеже представлена схема осуществления способа.
По предлагаемому способу осуществляют газлифтную эксплуатацию скважины, обвязка которой состоит из обсадной трубы 1, лифтовой колонны 2 и дополнительной лифтовой колонны 3. Отбор добываемого газа осуществляют по лифтовой колонне 2 и дополнительной лифтовой колонне 3 при открытых запорных элементах 4 и 5, например задвижках, установленных на выходе из лифтовой колонны и на выходе из дополнительной лифтовой колонны соответственно, управляемых электроприводами (на чертеже не показаны). При этом с датчиков давления 6 и 7, установленных на устье и в забое скважины соответственно, получают значения давления на устье и в забое скважины и передают измеренные значения параметров в блок автоматического управления 8. Одновременно с этим с расходомеров 9 и 10, установленных на выходе из лифтовой колонны и на выходе из дополнительной лифтовой колонны соответственно, получают значение расхода добываемого газа, которое передают в блок автоматического управления 8. В соответствии с управляющими сигналами, которые формируют посредством блока автоматического управления 8 и передают на электроприводы, управляющие запорными элементами 4 и 5, регулируют расход добываемого газа путем закрытия управляемых запорных элементов 4 и/или 5, поддерживая заданный режим работы скважины. По мере накопления жидкости в стволе скважины и достижения значения перепада давления между устьем и забоем скважины, при котором не обеспечивается заданный режим работы скважины, формируют посредством блока автоматического управления 8 управляющие сигналы на закрытие запорного элемента 4, включение компрессора 11 и открытие запорного элемента 12, управляемого электроприводом (на чертеже не показан) и установленного на входе в лифтовую колонну 2, с помощью которого регулируют подачу рабочего газа в пространство между лифтовой колонной 2 и дополнительной лифтовой колонной 3. В качестве рабочего газа используют или сжиженный газ, или добываемый газ, или газ со сборного пункта. Подачу рабочего газа осуществляют с помощью компрессора 11. В результате подачи рабочего газа увеличивают скорость восходящего потока газожидкостной смеси, что обеспечивает вынос накопившейся в скважине жидкости. После удаления жидкости из забоя и достижения значения перепада давления на устье и в забое скважины, равного заданному значению, в соответствии с управляющим сигналом, сформированным в блоке автоматического управления 8, закрывают запорный элемент 12, отключают компрессор 11, открывают запорный элемент 4 и осуществляют отбор добываемого газа по лифтовой колонне 2 и дополнительной лифтовой колонне 3 одновременно.
При наличии большого количества жидкости в потоке добываемого газа осуществляют режим работы скважины с постоянной подачей рабочего газа в одну из лифтовых колонн и отбором добываемого газа из другой колонны. Рабочий газ подают либо в дополнительную лифтовую колонну, либо в пространство между лифтовой и дополнительной лифтовой колонной, в зависимости от управляющего сигнала, поступающего от блока автоматического управления 8. При этом расход рабочего газа также регулируется автоматически.
Предлагаемый способ позволяет снизить расход рабочего газа за счет оперативного регулирования подачи рабочего газа в межтрубное пространство. Таким образом, реализация предлагаемого способа обеспечивает повышение эффективности работы скважины за счет снижения расхода рабочего газа, удаление накапливающейся в скважине жидкости, а также обеспечивает стабильность работы скважины за счет автоматического регулирования режима работы.