Скважинная добыча и подземное хранение газа

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

11. Измерение дебита газовых скважин.

Для контроля за разработкой месторождений на каждой скважине необходимо замерять дебеты нефти, воды и газа. Кроме того, следует знать количество механических примесей в продукции скважины. Эти данные дают возможность контролировать режим эксплуатации скважин и месторождения в целом, что позволяет принимать нужные меры по ликвидации возможных отклонений. Так, увеличение количества механических примесей в продукции скважины может возникнуть из-за разрушения призабойной зоны. Следовательно, необходимо или изменить режим работы, или закрепить призабойную зону.

Для измерения дебита часто применяют сепарационно-замерные установки. При их работе для измерения количества каждого компонента продукции скважины сначала следует отделить их друг oт друга, т.е. необходим процесс сепарации. На практике используют индивидуальные и групповые сепарационно-замерные установки.

Индивидуальная сепарационно-замерная установка обслуживает только одну скважину. Она состоит из одного газосепаратора (трапа), мерника и трубопроводной обвязки. Продукция скважины по выкидной линии поступает в газосепаратор, где газ отделяется от нефти, а затем нефть направляется в сборный коллектор или мерник для замера. Газ поступает в газосборную сеть. В мернике после отстоя вода и механические примеси осаждаются на дне и периодически удаляются через отвод. Количество (объем) продукции скважины замеряют в мернике. После замера нефть направляется в сбор ный коллектор насосом (при напорной системе сбора).

Количество газа измеряют специальными устройствами и приборами на выкиде газовой линии после газосепаратора.

Групповая сепарационно-замерная установка самотечной системы (ГСЗУ) обслуживает несколько скважин. Она состоит из газосепаратора, мерника, распределительной батареи (гребенки) и трубопроводов.

Продукция из скважин (фонтанных, газлифтных, насосных) направляется в распределительную батарею. При включении одной скважины на замер, продукция всех других скважин смешивается и поступает в сборный коллектор без замера.

Замер осуществляется аналогично замеру в индивидуальной сепарационно-замерной установке. Поступившая в сборный коллектор продукция остальных скважин направляется последовательно в газосепаратор первой и второй ступеней, при этом возможен отбор газа из каждой ступени сепарации. Нефть из сепаратора второй ступени поступает в сборный коллектор.

12.Технологические режимы эксплуатации газовых скважин.

Впроцессе добычи газа скважины, шлейфы, сепараторы, теплообменники, абсорберы, десорберы, турбодетандеры, компрессоры и другое оборудование промысла работают на определенном технологическом режиме.

Под технологическим режимом эксплуатации скважин понимается поддержание на забое (устье) скважин или наземных сооружениях заданных условий изменения дебита, давлений, температур, осуществляемых путем их регулирования, и обеспечивающих соблюдение правил охраны недр, окружающей среды и безаварийную эксплуатацию скважин и наземного оборудования.

Некоторые технологические режимы эксплуатации могут быть выражены математическими формулами, другие основаны на определенных принципах ограничения дебита или забойного давления. Технологический режим работы скважин зависит от геолого-эксплуатационных ха-

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

рактеристик месторождения, свойств газа, конденсата и воды, от условий подачи газа и конденсата потребителям, заданных кондиций газа и конденсата.

Обычно на каждую эксплуатационную скважину ежеквартально устанавливаются ряд параметров,

т.е. технологический режим ее эксплуатации, который включает в себя: дебит скважины , дебит конденсата , пластовое давление , забойное давление , депрессию на пласт ,

устьевое давление , затрубное давление , устьевую температуру , дебит воды и т.д., всего свыше 20 параметров, включая конструкцию скважины и забоя. (При дебитах свыше I млн.м3/сут режим утверждается РАО "Газпром", при меньших дебитах - газодобывающим объединением).

Все перечисленные параметры могут быть изменены в следующем квартале в зависимости от задач разработки и эксплуатации месторождения, так как изменяются факторы, ограничивающие дебеты газовых скважин. Смена режима приводит к изменению числа скважин или изменению общего отбора газа из месторождения.

В практике эксплуатации газовых скважин на различных месторождениях газ отбирают при следующих режимах:

1. Режим постоянного допустимого градиента давления на стенке скважины

(10.1)

Применяется в слабосцементированных рыхлых пластах.

2. Режим постоянной максимально-допустимой депрессии на забое

(10.2)

Применяется в пластах слабосцементированных, неустойчивых, рыхлых. Дебит скважин в процессе разработки постоянно снижается за счет снижения и рассчитывается по уравнению

(10.4)

3. Режим поддержания постоянного оптимального дебита

Режим назначается в скважинах, вскрывших крепкие, устойчивые, сцементированные коллекторы.

В этом случае должна постоянно повышаться депрессия на пласт, т.к. снижается . Забойное давление при этом режиме определяют по уравнению

(10.5)

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

■уравнение материального баланса;

■уравнение притока газа;

■барометрическая формула давления;

■данные исследования скважин на приток;

■данные обработки КВД, КСД;

■данные газоконденсатных исследований.

13. Основные виды осложнений состояния скважин, вызванные ММП.

Осложнения в скважинах в криолитозоне возникают как при растеплении ММП в процессе бурения и эксплуатации скважин, так и при обратном промерзании ММП в условиях простоя или консервации газовых скважин. Эти осложнения следующие:

•образование провалов и приустьевых воронок в летнее время при протаивании и просадке пород; воронки могут достигать глубины в несколько десятков метров при диаметре 8—10 м; они обычно ликвидируются подсыпкой часто больших объемов песка;

•кавернообразование в процессе бурения и эксплуатации;

•смятие обсадных колонн и НКТ при замерзании жидкости в межколонном пространстве; Смятие обсадных колонн происходит при восстановлении отрицательных темп-р в затрубном пространстве. Данное осложнение происходит вследствие растепления и восстановления отрицательных темп-р мерзлых пород в процессе бурения и эксплуатации. Восстановление отриц. Темп-р приствольной зоны может сопровождаться возникновением в скважине радиальных сминающих сил, напряжения которых превышают прочностные хар-ки труб. Природа сминающих сил опр-ся увеличением объема промывочной жидкости, оставшейся в затрубном пространстве, при восстановлении отрицательных темп-р в неработающих скв. Смятие обсадных труб в толще мерзлых пород происходит на

кавернозном участке.

•смятие кондуктора и колонн при промерзании каверн;

•смятие колонн приурочено к глубинам расположения наибольших каверн, образованных при бурении. Причиной появления этих искажений является относительно высокая температура отбираемого скважиной газа, который разогревает контактирующие со скважиной породы. Образование зоны положительных температур вокруг скважины вызывает растепление пород и появление воды. Очевидно, что механические свойства растепленных пород значительно отличаются от аналогичных свойств в их замерзшем состоянии, что в ряде случаев является причиной, осложняющей эксплуатацию скважин. Чаще всего эти осложнения приводят к некоторым смещениям устья скважины в пределах растепленной области с последующей стабилизацией ее положения. Когда диаметр и глубина зоны растепления велики, может происходить потеря устойчивости обсадной колонны

14. Задачи подземного хранения газа и виды подземных хранилищ.

Подземное хранилище газа (ПХГ) — это комплекс инженерно-технических сооружений в пластахколлекторах геологических структур, горных выработках, а также в выработках-емкостях, созданных в отложениях каменных солей, предназначенных для закачки, хранения и последующего отбора газа, который включает участок недр, ограниченный горным отводом, фонд скважин различного назначения, системы сбора и подготовки газа, компрессорные цеха.

ПХГ сооружаются вблизи трассы магистральных газопроводов и крупных газопотребляющих центров для возможности оперативного покрытия пиковых расходов газа. Система подземного хранения газа выполняет следующие функции:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

-регулирование сезонной неравномерности газопотребления;

-хранение резервов газа на случай аномально холодных зим;

-регулирование неравномерности экспортных поставок газа;

-обеспечение подачи газа в случае нештатных ситуаций в ЕСГ(единая система газоснабж);

-Создание долгосрочных резервов газа на случай форс-мажорных обстоятельств при добыче или транспортировке газа.

Газовое хранилище представляет собой геологическую структуру или искусственный резервуар, используемый для хранения газа. Работа хранилища характеризуется двумя основными параметрами

— объемным и мощностным. Первый характеризует емкость хранилища — активный и буферный объемы газа; второй показатель характеризует суточную производительность при отборе и закачке газа, продолжительность периода работы хранилища при максимальной производительности.

По режиму работы ПХГ подразделяются на базисные и пиковые.

Базисное ПХГ предназначено для циклической эксплуатации в базисном технологическом режиме, который характеризуется сравнительно небольшими отклонениями (увеличением или уменьшением в пределах от 10 до 15 %) суточной производительности ПХГ при отборах и закачках газа от среднемесячных значений производительности.Пиковое ПХГ предназначено для циклической эксплуатации в пиковом технологическом режиме, который характеризуется значительными приростами (пиками) свыше 10-15 % суточной производительности ПХГ в течение нескольких суток при отборах и закачках газа относительно среднемесячных значений производительности.

По назначению ПХГ подразделяются на базовые, районные и локальные.

Базовое ПХГ характеризуется объемом активного газа до нескольких десятков миллиардов кубических метров и производительностью до нескольких сотен миллионов кубических метров в сутки, имеет региональное значение и влияет на газотранспортную систему и газодобывающие предприятия. Районное ПХГ характеризуется объемом активного газа до нескольких миллиардов кубических метров и производительностью до нескольких десятков миллионов кубических метров в сутки, имеет районное значение и влияет на группы потребителей и участки газотранспортной системы (на газодобывающие предприятия при их наличии). Локальное ПХГ характеризуется объемом активного газа до нескольких сотен миллионов кубических метров и производительностью до нескольких миллионов кубических метров в сутки, имеет локальное значение и область влияния, ограниченную отдельными потребителями. По типу различают наземные и подземные газовые хранилища. К наземным относятся газгольдеры (для хранения природного газа в газообразном виде) и изотермические резервуары (для хранения сжиженного природного газа), к подземным — хранилища газа в пористых структурах, в соляных кавернах и горных выработках. По способам сооружения подземные хранилища бывают: 1.образованные в подземных водонасыщенных пористых пластах, а также в выработанных нефтяных или газовых месторождениях; 2.образованные в отложениях каменной соли методом размыва через буровые скважины; 3.создаваемые в прочных и плотных горных породах шахтным способом или в горных выработках отработанных рудников; 4. образованные подземными атомными взрывами; 5.сооружаемые в вечномерзлых породах; 6.подземные и заглубленные низкотемпературные хранилища с льдопородной оболочкой

15. Обустройство и технология эксплуатации подземных хранилищ газа.

Для строительства ПХГ в водоносных горизонтах необходимо, чтобы в одном месте присутствовали сразу всенеобходимые геологические факторы:

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

·подземная структура в виде свода (купола), покрытого газонепроницаемым слоем - кровлей пласта, имеющим достаточную протяжённость, чтобы обеспечить необходимую емкость хранилища;

·под куполом - коллектор, пласт породы для хранения газа, обладающей достаточными пористостью и проницаемостью, чтобы обеспечить желаемые емкость и продуктивность;

·комплекс непроницаемых пород - покрышку, закрывающую этот резервуар, чтобы исключить утечку газа вверх.

Для организации ПХГ используются относительно небольшие геологические структуры – площадью несколько квадратных километров и часто малоамплитудные. Очень многие используемые структуры имеют разницу высот дна и верхушки купола (амплитуду) всего 10–15 метров.

Принцип работы: Газ из магистрального трубопровода с помощью газомоторных компрессоров, газотурбинных установок или турбин с электроприводом закачивается под нужным давлением в водоносный пласт , лежащий между водонепроницаемыми кровлей и подошвой. Природный газ магистрального газопровода 1 по соединительному газопроводу 2 поступает на территорию станции подземного хранения газа 3. Очищается от пыли в пылеуловителях 4, сжимается в компрессорной станции 5. Затем очищается от паров масла в сепараторах 6, охлаждается в градирне 7, очищается от остатков масла на установке очистки 8 и поступает на газораспреде-лительный пункт 9. Здесь измеряется его расход по каждой скважине и производится распределение газа по эксплуатационным скважинам 10, через которые газ нагнетается в водоносный пласт 11.

Заполняя поры и трещины горной породы, газ вытесняет воду и скапливается в сводовой части структуры под непроницаемой покрышкой 15, образуя подземное хранилище. Часто в толще осадочных пород наблюдаются выклинивания пластов 16, литологические изменения 18 и другие аномалии. Все эти особенности имеют существенное значение для создания хранилища газа. Большие осложнения могут вызывать разрывные нарушения20, через которые газ может просочиться из хранилища в вышезалегающие породы и даже прорываться на поверхность земли. За этим следят с помощью контрольных 21 и наблюдательных 22 скважин, вскрывающих основной 11 и контрольный 19 водоносные пласты.Газ, утекающий из основного пласта, накапливается в контрольном, иногда там образуется вторичная залежь 23. При отборе газ выходит из хранилища за счет пластового давления по шлейфам 12. Идет на газораспределительный пункт, где очищается от воды в сепараторах 13, измеряется и затем осушается в установке осушки 14, откуда подается в магистральный газопровод 1. Давления в скважинах всегда достаточно для того, чтобы при отборе обойтись без компрессоров.

В период создания, в первый эксплуатационный цикл, газ закачивается в нетронутый водоносный пласт, и начальный запас его в пласте равен нулю. На проектную мощность газохранилище выходит через пять и более циклов отбора-закачки с постепенным наращиванием запаса газа в пласте и процента отбора, при этом обычно растёт и проницаемость породы, и её эффективная пористость. Только через несколько лет после окончания строительства подземное хранилище газа выходит на стабильный режим циклической эксплуатации. За эти годы газоносный объем искусственной залежи приобретает свою окончательную форму, и потом её уже трудно изменить.

Цикл работы газохранилища, продолжительность которого обычно равна одному году, состоит из четырех этапов:· закачка газа,· простой – период между окончанием закачки и началом отбора,· отбор газа,· простой хранилища – период между окончанием отбора и началом следующей закачки.

На первом этапе производится закачка природного газа в пористый водоносный пласт. Сначала газ начинают закачивать в скважины, ближе всех расположенные к макушке купола. По мере того, как граница воды и газа опускается вниз, в работу включаются всё новые и новые скважины. Это делается для того, чтобы в теле газового "пузыря" не образовались мокрые пятна - островки породы, заполненные не ушедшей водой.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

Следующий за закачкой этап – простой газохранилища. В это время газ и вода стремятся войти в равновесие: за счёт избыточного давления оставшегося от закачки и при неизменной массе газа внутри пласта, объем газовой области еще продолжает увеличиваться какое-то время, а давление уменьшаться, стремясь к пластовому. Вода, не ушедшая из области газа или оставшаяся в полузамкнутых порах, просачивается вниз или испаряется. Если бы этот процесс продолжался несколько лет, то газовая область с увеличением ее объема и уменьшением давления до пластового пришла бы в состояние равновесия с окружающей водой.

Далее начинается отбор газа. Технолог-оператор должен регулировать очерёдность включения и расход по каждой из включённых скважин таким образом, чтобы уровень воды повышался равномерно по всей площади ПХГ, чтобы не получилось прорывов воды в область газа и газовые пузыри не оказались изолированы внутри области воды. При этом уменьшается количество газа в газовой полости, уменьшается давление и объем газовой полости.

При простое между окончанием отбора и началом следующей закачки, вода продолжает вытеснять газ из полости, объем газовой области уменьшается, а давление увеличивается. Часть пузырей газа, которые во время отбора оказались изолированы в слое воды, прорываются к основной массе газа, граница газоводяного контакта выравнивается.

Два периода простоя нужны для того, чтобы система ПХГ улежалась и созрела - так проще переходить от закачки к отбору и наоборот. Но при малых объёмах закачки и отбора, когда ПХГ используется для сглаживания, допустим, недельных колебаний потребления, периоды простоя сводят к чисто символическому минимуму.

Процесс эксплуатации газовой залежи в основном контролируется путем измерения двух параметров

– давления в подземном газохранилище и объема отбора и закачки газа. А вот точек отбора этих данных бывает много, до сотни эксплуатационных и контрольных скважин. Появление газа в контрольной скважине при закачке означает что хранилище заполнено до этого места. Появление воды в эксплуатационной скважине при отборе - что эту скважину уже пора закрывать, потому что вода поднялась до самой трубы.

Хранилища эксплуатируются при более напряженном режиме, чем природные залежи. Если на природных месторождении процессы происходят в основном монотонно, в течение нескольких месяцев отборы газа из залежей практически не изменяются, то в ПХГ они скоротечны. В течение нескольких дней отбор газа изменяется от максимального до нуля, а иногда сменяется и закачкой

16. Промывка песчаных пробок в газовых скважинах.

При разработке пластов, сложенных рыхлыми породами в призабойной зоне разрушается скелет пласта. В этом случае жидкость и газ во время движения по пласту увлекают в скважину значительное количество песка. Если скорость недостаточна для подъема песчинок, то они осаждаются на забое, образуя пробку, прекращая доступ флюида из пласта. Поэтому для возобновления нормальной эксплуатации скважины необходимо очистить забой от песка. Разберем наиболее используемые способы.

ØПрямая промывка скважины от песчаной пробки - процесс удаления из нее песка путем нагнетания промывочной жидкости внутрь спущенных НКТ и выноса размытой породы жидкостью через затрубное пространство скважины (затруб). Конец подвески труб оборудуют пером, фрезером, фрезером-карандашом.

ØСкоростная прямая промывка - при наращивании промывочных труб процесс промывки не прекращается, это исключает оседание размытого песка и прихват колонны НКТ.

ØОбратная промывка скважины - процесс удаления песка из скважины путем нагнетания промывочной жидкости в затрубное пространство и направлением восходящего потока жидкости через промывочные трубы. Благодаря меньшему сечению в них создаются большие скорости восходящего потока, что обеспечивает лучший вынос песка.

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Ответы на вопросы гос. экзамен, ЭДГбзу-13

ØПромывка скважин струйными аппаратами применяется в тех случаях, когда экс. колонна имеет дефекты. Установка для промывки состоит из струйного насоса, концентрично расположенных труб и поверхностного оборудования (шланга, вертлюга, приспособления для подлива воды)

ØОчистка скважин от песчаных пробок аэрированной жидкостью, пенами и сжатым воздухом. Применяют в скважинах с небольшим столбом жидкости и при наличии на забоях рыхлых пробок. Для герметизации устья используют сальник. В качестве рабочего агента применяют аэрированную жидкость, пену, сжатый воздух. Преимущества такого способа - исключение поглощения промывочной жидкости пластом; ускорение процесса ввода скважины в эксплуатацию после очистки от пробки; возможность очистки части колонны ниже отверстий фильтра (зумпфа).

ØПромывка аэрированной жидкостью с добавлением ПАВ. Применяют в скважинах с низким пластовым давлением, эксплуатация которых осложнена частыми пробкообразованиями, а ликвидация пробок связана с поглощением пластом промывочной жидкости.

ØПромывка скважин с поверхностно-активными веществами (ПАВ). Применяют для снижения поверхностного натяжения на границе нефть - вода. Добавка ПАВ к жесткой воде способствует снижению ее поверхностного натяжения и быстрому, почти полному удалению этой воды из призабойной зоны при освоении скважины. В качестве ПАВ используют сульфанол, сульфонатриевые соли, деэмульгаторы и др.

ØПромывка скважин пенами. При определенной концентрации раствора ПАВ в воде образуется стабильная пена, которую используют для промывки скважин.

ØОчистка скважин от пробок желонками. Метод заключается в последовательном спуске на забой желонки, заполнении ее и подъеме. Различают простые, поршневые и автоматические желонки. Несмотря на простоту, этот метод обладает рядом существенных недостатков - длительность процесса; возможность протирания экс.колонны; возможность обрыва тартального каната или проволоки; загрязнения рабочего места. При очистке скважины от рыхлых пробок и небольшой высоте столба жидкости рекомендуется использовать простые желонки, при плотных пробках - поршневые, во всех остальных случаях - автоматические.

ØОчистка скважин от песчаных пробок гидробурами. Песчаные пробки из скважины можно удалять и без спуска промывочных труб. Для этой цели применяют гидробур, спускаемый на канате. После удара о пробку гидробур приподнимают на 2 - 3 метра и вновь ударяют долотом о поверхность. Во время очередного подъема плунжер засасывает жидкость с песком из-под долота, затем песок попадает в желонку, а жидкость - в поршневой насос. При таких ударах в несколько приемов в гидробур засасывается осевшая на забое песчаная пробка. Во избежание образования петель каната или большого его натяга и обрыва рекомендуется проводить работы на пониженной скорости

подъемника.