ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛАСТОВ

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

приводом, а для работы с дистанционными приборами разработаны специальные автоматические промысловые электронные лаборатории: АПЭЛ-66, "АИСТ" и ПКК-5000 - созданы коллективом института "ТатНИПИнефть" и выпускаются Бугульминским заводом нефтеавтоматики; АЭКС-1500, СК-l - выпускаются Мытищинским приборостроительным заводом.

Для иллюстрации, возможностей передвижных исследовательских станций ниже приведсны технические характеристики двух из них.

Подъемник каротажный комбинированный ПКК-5000

1.Шасси автомобиля ЗИЛ-l31.

2.Исполнение возможно в двух вариантах:

.• двухбарабанная лебедка для одножильного геофизического кабеля наружным диаметром 6,3 мм и для скребковой проволоки номинальным диаметром 1,8 мм; ,

• однобарабанная лебедка для одножильного геофизического кабеля наружным диаметром 6.3 мм.

3.Привод лебедки - механический от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности, карданную передачу и двухскоростной понижающий редуктор.

4.Вместимость барабанов лебедки:

под кабель - 4500 м;

под проволоку - 5000 м.

5.Диапазон скоростей подъема кабеля (проволоки) на среднем диаметре намотки на барабан (регулирование ступенчатое) составляет 25 ... 5000 м/ч.

6.Максимальное тяговое усилие на первых двух рядах намотки на барабан при минимальной скорости подъема не менее:

кабеля (196 ... 1960) кг;

проволоки (49 ... 490) кг.

7.Напряжение питания - 220 ( 380 )В, 50 Гц.

8.Потребляемая мощность - 1000 Вт.

9.Габаритные размеры - 7000 х 2500 х 3030 мм.

10. Масса - 8000 кг.

Установка исследования скважин ЛСК-01

1.Шасси автомобиля УАЗ-3303.

2.Привод лебедки - от гидромотора, передаточное отношение 1.

3.Тип гидромотора - нерегулируемый, аксиально-плунжерный; привод гидромотора - гидравлический от насоса.

4.Тип насоса - регулируемый аксиально-поршневой, привод насоса карданным валом от коробки отбора мощности.

5.Коробка отбора мощности - односкоростная, установлена на раздаточной коробке автомобиля.

6.Давление в гидросистеме - номинальное 2,0 ат.

7.Управление насосом - гидравлическое с пульта управления, давление управления не более 0,25 ат.

8.Лебедка - однобарабанная, со съемным барабаном, с автоматическим укладчиком проволоки.

9.Вместимость барабана лебедки:

при диаметре проволоки 1,8 мм - 2950 м;

при диаметре проволоки 2,2 мм - 2200 м.

10. Скорость подъема проволоки на среднем диаметре намотки барабана (регулирование плавное) - 1000 ... 7200 м/ч.

11.Номинальное тяговое усилие на среднем диаметре намотки барабана - 81 О кг.

12.Габаритные размеры - 4440 х 2090 х 2200 мм.

15

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

13. Масса - 2445 кг.

Спуск глубинных приборов в скважину производится на стальной проволоке диаметром 1,6 ... 1,8 мм или на стальном каротажном кабеле, который при работе с дистанционными приборами является одновременно каналом связи между глубинным датчиком и вторичной аппаратурой. Каротажный кабель может быть одножильным и многожильным, с броней и без брони, с наружной изоляцией и без нее. В промысловой практике наибольшее распространение получил одножильный бронированный каротажный кабель КГ 120-180 (другое обозначение - КОБДФМ-2):

токопроводящая жила - одна, сплетена из семи медных проволок диаметром

0,32 мм;

изоляция - фторопласт толщиной 0,7 мм;

подушка под броню - ткань толщиной 0,25 мм;

броня - проволочная двухслойная: внутренний повив - 13 проволок диаметром 0,8 мм; наружный повив - 19 проволок диаметром 0,8 мм;

диаметр кабеля - 6,2 мм;

температура среды - до 180°С;

разрывная прочность - 20 кн (2 тс);

электрическое сопротивление жилы - 25 Ом/км;

электрическое сопротивление брони < 1 Ом;

вес кабеля - 173 кг/км.

2.1.7. Определение глубины спуска приборов в скважину

Определение глубины спуска приборов производится при помощи мерительного механизма, состоящего из мерного ролика и соединенного с ним шестеренчатой передачей счетчика числа оборотов. Мерительный механизм крепится либо на станине лебедки и показания счетчика считываются визуально, либо на устьевой арматуре скважины - в этом случае показания счетчика передаются по специальному кабелю на контрольную панель исследовательской станции.

Каротажный кабель, спускаемый в скважину, под действием собственного веса, веса прибора, в результате раскручивания, влияния температуры измеряемой среды, растягивается и удлиняется. Поэтому показания мерительного счетчика могут не соответствовать действительному положению прибора в стволе скважины. для более точного определения этого положения служат магнитные метки, наносимые через определенные равные промежутки на кабель. для считывания магнитных меток служит специальный датчик, устанавливаемый, как правило, на мерном ролике.

Очень часто дистанционные комбинированные глубинные приборы имеют одним из датчиков так называемый локатор муфт (локатор сплошности), позволяющий регистрировать муфты обсадных труб и НКТ, перфорационные отверстия и другие неоднородности металлической природы. Наличие локатора муфт позволяет коррелировать все производимые измерения относительно перфорации обсадных труб, что значительно повышает качество и точность исследований.

Наиболее точно определение глубины спуска прибора в скважину производится при использовании метода гамма-каротажа. Для этого глубинный прибор должен иметь датчик ГК, показания которого регистрируются параллельно с другими измеряемыми параметрами и используются при расшифровке материалов исследования.

16

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.2. Приборы для проведеиия измерений на устье скважины

Измерения на устье скважины проводятся с целью контроля за положением уровня жидкости в затрубном пространстве и определения динамических нагрузок, испытываемых штангами при эксплуатации ШГН. Эти измерения позволяют оценить техническое состояние глубинно-насосного оборудования и правильность его подбора. При известных составе и плотности жидкости в стволе скважины, пересчет измеренных уровней дает величины забойных и пластовых давлений.

2.2.1. Определение уровня жидкости в стволе скважины

Для определения динамических и статических уровней в скважинах применяются, в основном, звукометрические методы, основанные на измерении времени прохождения звукового импульса от уровня и обратно. Различные приборы, применяемые при звукометрии скважин, представляют собой индикаторы, отмечающие моменты посылки и прихода звукового импульса.

При измерении уровня жидкости в скважинах с избыточным давлением в затрубном пространстве применяется метод волн ометрирования. К затрубной задвижке герметично подсоединяется специальное устройство - волномер, в составе которого имеются воздушный клапан, акустический датчик и технический манометр. Акустический импульс создается кратковременным выпусканием газа из затрубного пространства в атмосферу через воздушный клапан, давление газа регулируется манометром.

Втом случае, когда давление газа в затрубном пространстве близко к атмосферному, применяется метод эхометрирования. Вместо воздушного клапана на волномер устанавливается возбудитель акустического импульса - предварительно заполненный насосом или от воздушного компрессора металлический контейнер, пневматические хлопушки различных конструкций, резиновый мяч или резиновая медицинская "груша" и т.д.

Электрические сигналы акустического датчика фиксируются вторичной аппаратурой в виде всплесков на диаграммной или термочувствительной ленте, на световом табло или в электронной памяти, и используются для определения расстояния до уровня жидкости.

Втабл.6 приведены технические данные наиболее часто применяемых уровнемеров.

17

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2.2.2. Динамографирование глубинно-насосных скважин

Динамографирование является основным методом контроля за состоянием глубиннонасосного оборудования скважин, эксплуатируемых штанговыми насосами (ШГН). Динамографирование осушествляется с помощью различных типов динамографов, подразделяющихся по принципу действия преобразующего устройства на гидравлические, механические и электронные.

Измерение нагрузок на полированном штоке возможно двумя способами:

•для количественного динамометрического анализа необходимы данные высокой степени точности, которые можно получить с помощью стационарного калиброванного датчика, измеряющего механическое напряжение; он устанавливается между траверсами канатной подвески исследуемой скважины;

•для получения качественной информации, позволяющей судить об эффективности работы насоса и выявлять (диагностировать) некоторые неисправности подземного оборудования, используется С-образный облегченный датчик-струбцина, прикрепляемый при помощи зажима непосредственно к полированному штоку. Такой датчик называется накладным и замеряет изменение диаметра полированного штока.

В табл.7 приведены характеристики различных типов динамграфов.

2.2.3.Электронные системы диагностирования скважин

Внефтепромысловой практике большое распространение получили электронные системы диагностирования механизированных скважин. Они позволяют производить следующие виды исследований:

- определение уровня жидкости в скважине; - измерение затрубного давления; - снятие рабочих динамограмм;

- тест клапанов глубинного насоса и контроль утечек; - потребление электроэнергии;

- формирование и энергонезависимое хранение отчета о проведенных исследованиях;

18

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

-построение и графическое отображение снятых динамограмм и эхограмм на экране дисплея;

-ввод отчетов в персональный компьютер с целью их дальнейшей обработки. Наличие в составе электронных систем персональных компьютеров типа NoteBook или

микропроцессоров, а также применение микропринтеров дает возможность проводить полную обработку информации в полевых условиях с выдачей рекомендаций по оптимизации режима эксплуатации скважин.

В табл.8 приведены общие характеристики наиболее известных диагностических систем.

Глава 3

ЗВУКОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СКВАЖИН

Основным способом определения давления на забоях механизированных добывающих скважин продолжает оставаться звукометрический. Давление в скважине рассчитывается при известной высоте столба жидкости Н и его плотности р как

На практике высоту столба жидкости, например, до кровли пласта, определяют как разность между отметкой кровли пласта и расстоянием от устья скважины до уровня жидкости в ней.

Расстояние до уровня жидкости в скважине определяют при звукометрических исследованиях волнометрированием или эхометрированием. Они отличаются друг от друга техникой создания звуковой волны. Но и в том, и в другом случае определяется время прохождения звуковой волны от устья до уровня жидкости в скважине. Произведение скорости распространения звуковой волны в газовой среде на время прохождения и дает расстояние до уровня жидкости.

19

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Скорость распространения звуковой волны зависит от показателя адиабаты, температуры, плотности и состава газа, которые в свою очередь зависят от давления газа в затрубном пространстве.

Поэтому не случайно изучению скорости распространения звуковой волны посвящено большое число исследований.

В нефтепромысловой практике для определения скорости звука в нефтяном газе применяют экспериментальные и расчетные методы. Некоторые из них следует рассмотреть более подробно.

1."Трубный" метод [9,22]. При "трубном" методе к волномеру дополнительно подсоединяют трубу (например, НКТ) или шланг высокого давления с запорным устройством на концах и производят замену воздуха затрубным газом (рис.1). Длина трубы тщательно измеряется. При закрытой затрубной задвижке, после возбуждения волномером акустического импульса, в трубе устанавливается затухающая стоячая волна, близкая по форме к синусоидальной. На длине трубы укладывается половина длины волны, период волны определяется длиной трубы. Сразу же после возбуждения акустического импульса включается регистратор и производится запись установившейся акустической волны (рис.2).

20

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Далее, определив период одного колебания (при известной скорости лентопротяжного механизма регистратора), вычисляют скорость звука:

где λ - длина акустической волны в трубе, м; t - период колебания волны, с;

l - длина трубы, м.

Указанным способом были определены скорости звука в восьми скважинах НГДУ "Ямашнефть" (табл.9); измерения производились в несколько циклов при ступенчатом снижении давления газа в трубе, при этом фиксировалась температура газа в трубе и отбирались пробы газа из затрубного пространства скважин для хроматографического анализа (табл.10).

21

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

2. Метод реперов. При этом методе затрубное пространство скважины оборудуется специальными отражателями - реперами, глубина установки которых точно известна. Для получения надежного отраженног~ сигнала от репера сечение межтрубного пространства должно быть перекрыто на 60 ... 70 %. Конструктивно реперы представляют из себя отрезки трубы несколько большего диаметра, нежели НКТ, и устанавливаются на муфтах НКТ при подземном ремонте скважин. Скорость звука определяется как

где Нреn - глубина установки репера, м;

t - измеренное регистратором время прохождения сигнала до репера, с.

Данным способом произведены измерения скорости звука в четырех скважинах НГДУ "Ямашнефть" (табл.11), из двух из них отбирались пробы газа для хроматографического анализа. Давление ступенчато снижалось от начального затрубного до атмосферного.

22

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

3. Метод эмпирических зависимостей. Для значений скорости распространения звуковой волны в газовой среде межгрубного пространства скважин, эксплуатирующих девонские терригенные отложения республики Татарстан, известны следующие зависимости (рис.3) (табл.12):

На практике можно пользоваться обеими зависимостями, так как отклонение в определении глубины уровня жидкости для разумных условий эксплуатации скважин не превышает 2 %.

23

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

4. Расчетный метод. Скорость звуковых волн в газах при условиях, близких к нормальным, с достаточной точностью может быть рассчитана по формуле, применимой к идеальным газам:

где γ = Ср / СV – показатель адиабаты;

R = 0,082 (л*ат)/(град*моль) - универсальная газовая постоянная; T - температура, К;

М - молекулярная масса газа, г/моль;

Ср, СV - теплоемкости газа, ккал/(кг·град).

Пользуясь этим уравнением, можно получить значения скорости звука как для отдельных газов, так и для их смеси с той лишь разницей, что для смеси газов (коим является нефтяной попутный газ) в уравнение следует подставлять следующие значения

[13]:

где γсм – показатель адиабаты смеси; CPсм, CVсм – теплоемкость смеси;

CPi, CVi – теплоемкость отдельных газов; Mсм – молекулярная масса смеси;

Mi – молекулярная масса отдельных газов; gi – весовая доля газа в смеси;

ri – объемная доля газа в смеси.

24