4.2 Технология расходометрии
Расходометрия является очень полезным методом исследования. По её результатам прогнозируют приблизительное время работы скважины до её истощения, следят за количеством дебита и т.д. То есть данный метод многофункционален. Затраты на осуществление данного метода небольшие, польза перекрывает затраты в разы. В процессе проведения расходометрии на
скважинах неоднократно выдавались предупреждения о выходе значения параметров режима бурения и промывки за заданные регламентом значения, о поглощениях промывочной жидкости и др.
В настоящее время имеется достаточно широкий набор технических средств ГИС с методическим и программным обеспечением для проведения широкого спектра работ и исследований наклонных и горизонтальных скважин в процессе бурения. Опыт применения аппаратурно-программных средств ГИС в России и, при проводке горизонтальных скважин, показывает высокую эффективность геолого-технологических исследований как для решения геологических задач, особенно при комплексировании их с ГТИ и гидродинамическими исследованиями, так и для качественной безаварийной проводки скважины с минимальными материальными и финансовыми затратами.
Расходометрия заключается в измерении скорости перемещения жидкости в колонне скважины спускаемыми в нее на каротажном кабеле приборами,
получившими название расходомеров. С их помощью решаются следующие основные задачи: в действующих скважинах выделяют интервал притока или поглощения жидкости интервалами строят профили притока или приемистости по отдельным участкам пласта или для пласта в целом. Различают гидродинамические и термокондуктивные расходомеры, которые по условиям измерения делятся на пакерные и беспакерные.
Измерительным элементом гидродинамического расходомера является турбинка с лопастями, расположенная в канале так, что через нее проходит поток жидкости, заставляющий ее вращаться. При вращении турбинка приводит в действие магнитный прерыватель тока, по показаниям которого определяют частоту ее вращения. Чем выше дебит, тем быстрее вращается турбинка и тем больше импульсов в единицу времени поступит в измерительный канал.
Частота импульсов преобразуется блоком частотомера в пропорциональную ей величину напряжения и по линии связи поступает на поверхность, где фиксируется регистрирующим прибором.
Применяют пакерные, с управляемым пакером и беспакерные приборы.
Пакерный прибор РГД-5 дает возможность измерять весь приток жидкости в эксплуатационной колонне нагнетательной скважины диаметром 146-168 мм. Спуск беспакерного прибора или с управляемым пакером ДГД-8 возможен также при наличии в колонне насосно-компрессорных труб диаметром 50,8-63,5 мм.
Расходометрия является одним из основных методов исследования динамики отбора и поглощения жидкости в добывающих и нагнетательных скважинах. Методы расходометрии позволяют выделить интервал притока или поглощения жидкости в действующих скважинах, выявить наличие перетока жидкости по стволу скважины, определить суммарный дебит ( расход) жидкости отдельных пластов, построить профиль притока ( приемистости) как по отдельным участкам пласта, так и для пласта в целом и провести разделение добычи жидкости из совместно эксплуатируемых пластов. Расходометрия ставится в технологических и наблюдательных скважинах ПВ для оценки фильтрационных свойств проницаемых зон в условиях заданных режимов в пределах рудовмещающего горизонта. Измерения производятся при установившемся гидродинамическом уровне на стадии возбуждения скважин (откачки, нагнетания, наливы) при двух-трех ступенях положения раствора. Необходимость дальнейшей детализации с шагом менее 1-2 м устанавливается из анализа графиков измерения расхода жидкости от глубины скважины. Перед производством расходометрии очищают стенки скважины и рабочей части фильтра от шлама и глинистого раствора. С помощью расходометрии также определяются нарушения герметичности эксплуатационных и обсадных колонн (их место, число), а также утечки растворов через образовавшиеся отверстия.
Механическая расходометрия позволяет устанавливать количество поглощаемой жидкости по пластам или их частям (интервалам), оценивать полноту участия пластов в заводнении.
Отечественная расходометрия нуждается не в отдельных, а во многих
экземплярах ОРУ, которые начинают становиться принадлежностью НИИ, ОКБ,
заводов. Они должны быть относительно недорогими, компактными и удобными в эксплуатации.
Механическая дебитометрия - расходометрия производится с помощью глубинных приборов с датчиком турбинного типа - свободно вращающейся вертушкой. Частота вращения вертушки пропорциональна объемному расходу жидкости. Меньшее применение получили приборы с датчиками других типов - поплавковыми, дисковыми и др. Результаты исследования механическими дебитомерами представляются в табличном и графическом видах. Таблица содержит сведения о глубине каждой точки измерения и дебите жидкости q в каждой точке.
Термокондуктивная дебитометрия - расходометрия основана на зависимости температуры подогреваемого термодатчика от скорости потока. Термодатчиком в приборах служит резистор, нагреваемый током до температуры выше температуры окружающей среды. К сожалению, на показания датчика влияет не только скорость потока, но и ряд других, трудно учитываемых факторов. Поэтому диаграммы термокондуктивных расходомеров используются главным образом для качественной интерпретации - выделения работающих w неработающих пластов, но не для получения количественных сведений о дебитах отдельных интервалов.
Применяемый в настоящее время весьма ограниченный комплекс геофизических исследований скважин (ГК, КС, кавернометрия, расходометрия и в отдельных скважинах ГГК) устаревшей аппаратурой, а также наземные методы электроразведки ВЭЗ и сейсморазведки МПВ в неблагоприятных геолого-технических условиях не удовлетворяют требованиям полного и объемного изучения массива горных пород. В этот комплекс входят: электромагнитная локация муфт, гамма-каротаж, термометрия, барометрия, влагометрия, расходометрия (механическая и термокондуктивная), плотностометрия.
Планирование и проведение миграционного эксперимента наиболее
эффективно при осуществлении предварительных или параллельных
гидрогеофизических исследований в опытных скважинах (расходометрия, резистивиметрия, термометрия), которые позволяют: дифференцировать проницаемость (трещиноватость) опробуемого комплекса по вертикали и обоснованно выбрать интервал опробования, осуществить контрольные определения естественных и опытных скоростей фильтрации в точках расположения наблюдательных скважин вести непрерывное прослеживание индикаторной волны по наблюдательной скважине.
Исключительно важными и полезными дополнениями для успешного планирования и проведения эксперимента являются гидрогеофизические исследования в опытных скважинах (расходометрия, резистивиметрия и термометрия), которые, в частности, позволяют:
1) детализировать гидрогеологическое строение опытного участка. Выделить различающиеся по проницаемости профильные зоны для более обоснованного выбора опытных интервалов;
2) оценить интенсивность внутрискважинных перетоков и тем самым наметить оптимальные точки отбора проб и желательную степень их дифференциации вдоль ствола скважины;
3) определить направление и скорость регионального потока подземных вод, а также осуществить контрольные определения скоростей фильтрации в точках расположения наблюдательных скважин в процессе инъекции индикатора в пласт;
4)вести непрерывное прослеживание индикаторной волны по наблюдательным скважинам;
5) оценить гидрохимическую инерционность пьезометров.
Особое место отводится гидрогеофизическим работам в оценке качества изоляции опытных интервалов и состояния фильтров скважин.
Наконец, сочетание запусков и расходометрии не только увеличивает вероятность правильной диагностики фильтрационного процесса при откачке но и заметно повышает качество интерпретации запусков; в частности, если
расходометрия наблюдательной скважины при откачке выявляет наличие интенсивных перетоков по ее стволу, то более надежно устанавливаются возможные интервалы миграции трассера.
Для решения поставленных задач применяется следующий комплекс геофизических работ: электрический каротаж КС; каротаж ПС; индукционный каротаж ИК; кавернометрия; инклинометрия; акустический каротаж АК; термометрия; токовый каротаж ТК; резистивиметрия; расходометрия; гамма-каротаж ГК; каротаж НСД (по нейтронам спонтанного деления); радиометрический промер кер-нового материала.
Таким образом, из всех приведенных выше методов определения поглощающих горизонтов наиболее приемлемыми в данное время являются следующие: метод наблюдений в процессе бурения, кавернометрия, радиоактивный каротаж, термометрия и резистивиметрия, применение электроимпульсных приборов (расходометрия), гидрогеологические наблюдения и фотографирование стенок скважин. В практике бурения геологоразведочных скважин больше используют кавернометрию, резистивиметрию, расходометрию
и метод наблюдений в процессе бурения.
При осуществлении проектов по тепловому воздействию такая программа должна включать: поверхностные и глубинные термометрические измерения и исследования; геотермические исследования скважин и пластов; замеры притоков нефти, воды, газа и поступления песка; замеры уровней и пластовых давлений; глубинная расходометрия и влагометрия (профили приемистости пласта и притока); химические и физико-химические исследования продукции скважин. Гидродинамические методы выполняются с остановкой бурения и основаны на измерении расхода раствора.
От перепада давления в системе скважина - пласт при доливе, нагнетании раствора в скважину (пласт) или отборе его из пласта. К гидродинамическим методам относятся опрессовка ствола скважины или отдельных интервалов, расходометрия. исследование при кратковременных установившихся отборах
или нагнетаниях (различных) раствора, прослеживание за изменением положения уровня жидкости в скважине. Установка ЛСК-01 предназначена для выполнения гидродинамических исследований скважин приборами с местной регистрацией и проведения ремонтных работ с помощью инструмента, спускаемого на проволоке. По заявке потребителей (заказчиков) завод может поставлять лебедку с понижающим редуктором для производства глубинного расходометрия.
Комплекс геофизических исследований выбирается исходя из поставленных проектом разработки задач с учетом геологического строения залежи, конструкции скважин на данном месторождении и режима их эксплуатации. В этот комплекс входят: электромагнитная локация муфт, гамма-каротаж, термометрия, барометрия, влагометрия, расходометрия (механическая
и термокондуктивная), плотностометрия. Причем в зависимости от поставленной проектом задачи эти исследования могут быть выполнены на двух - пяти режимах работы скважины при различных депрессиях на пласт.
Информативность одиночных опробований несколько повышается при параллельном использовании гидрогеофизических методов. Так, расшифровке
результатов одиночных откачек в многослойных толщах, в закарстованных или неравномерно трещиноватых породах способствует расходометрия скважин. Расходомерами определяют распределение расхода потока по стволу скважины при откачке, а также в естественных (не нарушенных опробованием) условиях. По данным таких измерений строится эпюра расходов воды, протекающей по стволу скважины, а их изменение в пределах того или иного участка определяет собой приток к скважине AQ - в пределах этого участка. Интерпретация таких данных позволяет оценить фильтрационную неоднородность опробуемого пласта (или системы пластов) по вертикали. Эффективно использование расходометрии и для оценки изменения сопротивления прискважинной зоны вдоль рабочей части (фильтра) скважины.
Появление менеджеров по бизнес-направлениям положительно отразилось
на работе завода. Было передано на пользующиеся спросом исполнения большое
количество механизмов, тем самым ликвидированы запасы на складе готовых изделий. Поэтапная модернизация предусматривает как повышение качества сборки и надежности работы прибора при эксплуатации, так и расширение потребительских характеристик контроллера. Это направление полностью курирует продуктовый директор по промышленным контроллерам. Отмечены результаты работы бизнес-единицы.
Геофизические наблюдения - измерение в скважинах физических полей, обусловленных захоронением отходов. Измерение радиоактивных излучений - гамма-каротаж позволяет устанавливать распределение гамма-излучающих радиоактивных нуклидов.
Непосредственно в породах за стенкой скважины при перемещении глубинного прибора по оси скважины. Ценность этой информации - получение данных о вертикальной фильтрационной неоднородности пласта-коллектора, контроль состояния водоупорных горизонтов.
Бета-каротаж позволяет определять также непрерывно по разрезу активность жидкости в скважине без подъема проб на поверхность. Термометрия
(или термокаротаж) позволяет контролировать изменение температуры из-за радиогенного тепловыделения отходов и их возможное вертикальное перераспределение.
Резистивиметрия позволяет определить солесодержание жидкости в скважине, расходометрия - профиль поглощения жидкости по разрезу пласта-коллектора
5 Контроль за работой наземного и скважинного оборудования на стадии эксплуатации
5.1 Технология измерения динамического уровня, дебита при эксплуатации скважин
Дебит – это главная характеристика скважины, которая показывает, какое максимальное количество воды она может дать в единицу времени. Дебит измеряется в м3/час, м3/день, л/мин. Чем больше дебит скважины, тем выше её производительность, тем более производительный насос можно использовать для подачи воды. Для определения дебита скважины потребуется высокопроизводительный насос и, желательно, большая мерная ёмкость для выкаченной воды. Для исследования глубиннонасосных скважин применяют специальные глубинные манометры — лифтовые, которые устанавливают под насосом. Такие манометры спускают в скважины на трубах вместе с насосом. Часовой механизм манометра заводится на длительное время (до 10 суток и более). За этот период проводят весь цикл исследования скважины.
Исследование насосной скважины с непосредственным замером забойных давлений глубинным манометром связано с остановками скважины и потерей добычи нефти. Поэтому такие исследования насосных скважин проводят в исключительных случаях: при необходимости определения пластовых давлений в различных частях залежи.
Для построения карт изобар или для разовой проверки данных, полученных при исследовании скважин другими методами.
В большинстве случаев Технология измерения динамического уровня, дебита при эксплуатации скважин при исследовании глубиннонасосных скважин находят зависимость "дебит — динамический уровень" или определяют забойное давление по высоте динамического уровня жидкости в скважине.
Расстояние от устья до динамического уровня измеряют эхолотом или
маленькой желонкой, спускаемой на проволоке в затрубное пространство скважины при помощи лебедки (аппарата Яковлева).
Широкое распространение получили различные эхометрические установки для замера динамического уровня, основанные на принципе отражения звуковой волны от уровня жидкости в затрубном пространстве скважин.
Если у устья скважины создать выстрелом или воздушной хлопушкой звуковую волну, то эта волна, распространяясь по стволу скважины, дойдет до уровня жидкости, отразится от него и в виде эхо снова возвратится к устью скважины. Момент возбуждения и возвращения звуковой волны отмечается пером прибора на ленте, движущейся с постоянной скоростью. Умножив время, прошедшее от момента возбуждения до возвращения волны, на скорость звука, получают расстояние, которое прошла звуковая волна, равное удвоенной глубине уровня.
Из элементарной физики известно, что звуковые волны распространяются в различных газах со скоростью 250—400 м/с в зависимости от природы газа, его плотности и температуры.
Приборы для определения уровней в скважинах, построенные на принципе отражения звуковой волны от уровня жидкости, называются эхолотами или эхометрами. В НГДУ широкое распространение получили эхолоты конструкции В.В. Сныткина.
Рисунок 2 - Схема эхометрической установки
Эхолот состоит из пороховой хлопушки 1, представляющей собой тройник
из сваренных под углом двух цельнотянутых труб. Открытый конец прямой трубы (колена хлопушки), на который навинчен конус, при помощи резиновой трубки герметично вставляется в отверстие планшайбы на устье скважины. В верхнем конце этой прямой трубы имеется ударник — устройство для возбуждения взрыва пороха, заряд которого помещен в специальной гильзе. В средней части трубы находится пламегаситель 2, представляющий собой металлическую шайбу с мелкими отверстиями, которая, понижая температуру пороховых газов, предотвращает взрыв газовой среды в межтрубном пространстве скважины. Выстрел производят ударом руки по ударнику.
В другой трубе, приваренной под углом к прямой трубе, помещен термофон 3. Это вольфрамовая нить, по которой протекает постоянный электрический ток силой 0,2—0,3 А, нагревающий ее до температуры 100°С. Термофон получает питание от батарейки напряжением 3—6 В. Звуковые импульсы, воздействуя на вольфрамовую нить, вызывают изменение ее температуры, в результате чего изменяется сила тока в цепи термофона. Это изменение силы тока в цепи термофона передается через усилитель 4 регулятору 5, который фиксирует соответствующие пики на диаграмме 6, движущейся с постоянной скоростью от электромоторчика 7. Эхолот питается от сети напряжением 220 В.
При создании взрыва в хлопушке звуковая волна распространяется по стволу скважины со скоростью звука, отражается от уровня жидкости и снова возвращается к устью скважины, где улавливается термофоном.
Так как определение скорости распространения звука в газовой среде скважины связано со значительными техническими трудностями, на колонне насосных труб устанавливают отражатели звука — реперы, расстояние от которых до устья скважины предварительно точно измеряют.
Репер (рисунок 3) представляет собой патрубок длиной 300—400 мм, который приваривают к верхнему торцовому концу муфты насосной трубы и
спускают в скважину ближе к уровню жидкости, но так, чтобы он не мог оказаться под уровнем.
1 - насосная труба; 2 - репер; 3 - стопорный винт; 4 - обсадная колонна.
Рисунок 3 - Схема установки репера
Рисунок 4 - Типовая эхограмма.
По времени прохождения звуковой волны до репера (что фиксируется на эхограмме) определяют скорость звука в скважине и по ней уже находят глубину стояния динамического уровня.
Лента прибора движется с постоянной скоростью, равной 100 мм/с, и по измеренному расстоянию между пиками (отражение волн рисуется на эхограмме в виде пик) можно определить время прохождения звука до репера и до уровня (рисунок 4).
Для автоматического измерения дебита жидкости добывающих скважин предназначена Автоматизированная групповая замерная установка (АГЗУ).
Автоматизированные групповые замерные установки (АГЗУ) типа «Спутник» предназначены для автоматического измерения дебита жидкости
добывающих скважин, осуществления контроля за работой скважин по наличию подачи жидкости и блокировки скважин при аварийном состоянии технологического процесса или по команде с диспетчерского пункта.
В системе сбора нефти и газа, АГЗУ устанавливается непосредственно на месторождении. К АГЗУ по выкидным линиям поступает продукция с нескольких добывающих скважин. К одной установке, в зависимости от её конструкции, может подключаться до 14 скважин.
При этом поочередно осуществляется замер дебита жидкости по каждой скважине. На выходе из АГЗУ продукция всех скважин поступает в один трубопровод — «сборный коллектор» и транспортируется на дожимную насосную станцию (ДНС) или непосредственно на объекты подготовки нефти и газа. Процесс работы установок заключается в следующем:
Продукция скважин по выкидным линиям подается в ПСМ, который действует как вручную, так и автоматически. Каждому положению этого переключателя соответствует подача на замер продукции одной скважины.
Продукция замеряемой скважины направляется в газосепаратор, состоящий из верхней и нижней емкостей. Продукция остальных скважин, минуя газосепаратор, направляется в сборный коллектор.
Нефть из верхней емкости газосепаратора перетекает в нижнюю, здесь ее уровень повышается, и при определенном положении поплавка закрывается заслонка на газовой линии газосепаратора. Давление в газосепараторе повышается, и нефть начинает поступать через ТОР-1 в сборный коллектор. После этого уровень жидкости в нижней емкости снижается, поплавок опускается с открытием заслонки газовой линии, после чего процесс повторяется. Продолжительность этого цикла зависит от дебита скважины.
В БМА регистрируются накапливаемые объемы жидкости, прошедшей через счетчик – расходомер.
При повышении или понижении давления в выкидном коллекторе при помощи электроконтактного манометра (ЭКМ) по системе телемеханики на
диспетчерский пункт выдается сигнал аварии.