Определение обводненности продукции добывающих скважин методом отбора части потока. Анализ результатов исследований

Нередко при бесконтрольной и нерегулируемой эксплуатации месторождений, возникают осложнения при добыче углеводородов. Одной из часто встречающихся проблем является преждевременное обводнение скважин. Эксплуатация скважин, как нефтяных, так и газовых по причине высокой обводненности продукции является нерентабельной, и, вследствие экономической нецелесообразности дальнейшей эксплуатации, такие скважины пополняют бездействующий фонд. Для своевременного обнаружения скважин, обводняющихся слишком быстро и выносящих большую долю воды на пункты сбора, целесообразно проводить регулярные исследования скважин. В данном случае важна оперативность проведения исследований и точность показании. Что же касается причин обводненности скважинной продукции, то здесь выделяется множество факторов, основными из которых являются – низкое качество цементного камня после цементажа эксплуатационных колонн и нарушение его герметичности в процессе эксплуатации скважин – при уменьшении пластового давления это приводит к образованию каналов, по которым вода проникает в скважины; конусообразование, происходящее в скважинах, где ГВК в результате интенсивного отбора газа поднимается быстрее, чем в целом по залежи; подъем ГВК в процессе разработки месторождения с залежами водоплавающего типа, что при значительном падении пластового давления приводит к поступлению пластовой воды в интервал перфорации. Для каждой причины существуют свои проверенные и зарекомендовавшие себя методы борьбы с обводнением. Для того чтобы выбрать правильную технологию ограничения водо-притока, важно верно установить источник поступления воды в скважину.

Эффективным методом для решения проблем своевременного обнаружения скважин, нуждающихся в применении мер ограничения водопритока и установки источника поступления воды в скважину является комплекс газоконденсатных исследований (ГКИ), включающий в себя промысловые и лабораторные газоконденсатные исследования. Появление новейшей технологии в ГКИ, такой как определение дебита скважин методом отбора части многофазного потока без вывода из технологии систем сбора продукции позволил сделать процесс ГКИ быстрым, высокоточным и более дешевым, в сравнении с исследованиями полнопоточными сепараторами.

Рассмотрим детальнее метод отбора части многофазного потока и установку для осуществления отбора (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема устройства отбора части потока (1 – сужающее устройство, 2 – пробоотборный зонд, 3 – блок управления, 4 – дифференциальный манометр, 5 – теплообменник, 6 – сепаратор, 7 – отводы для отбора проб, 8 – надкоренная задвижка, 9 – задвижка шлейфовой линии, 10 – буферная задвижка).

При технологическом учете количества и качества добываемой продукции отдельных скважин необходимо обеспечить отбор проб из многофазных потоков. Для обеспечения представительности отобранной пробы, необходимо структурировать и гомогенизировать поток в точке сбора. Эффективным способом гомогенизации многофазного потока является течение через сужающее устройство – диафрагму с большими перепадами давления. Но большие перепады давления на сужающем устройстве являются в большинстве случаев технологически неприемлемыми, кроме того исследования показывают, что полной гомогенизации достичь невозможно. При течении через диафрагму устанавливается неравномерное распределение газовой и жидкой фаз, которое зависит от расстояния до оси сужающего устройства. По этой причине, отбор пробы из одной точки многофазного потока не несет достоверной информации. Принимая во внимание этот факт, в данном методе была реализована методика от- бора проб из пяти виртуально разделенных кольцевых зон диафрагмы, обеспечивающих отбор всех частей многофазного потока. Реализация равномерного позо-нального отбора осуществляется пробоотборным зондом. Сужающее устройство и пробоотборный зонд располагается в корпусе пробоотборника, устанавливающегося на буферную задвижку скважины. Нижний край пробоотборника должен быть погружен ниже резервной задвижки шлейфового отвода, где посредством установленного на пробоотборнике пакерного кольца происходит герметичное перекрытие пространства между корпусом пробоотборника и устьевой арматурой, что в свою очередь позволяет направить весь поток скважинной продукции через сужающее устройство. Далее поток поступает на блок управления установки. Отбор пробы многофазного потока должен проводиться в режиме изокинетического течения. Изо-кинетический режим отбора пробы обеспечивается поддержанием давления в пробоотборном зонде, равным давлению в подфланцевом пространстве пробоотборника, при помощи автоматизированной системы, располагающейся в блоке управления, и регулируется в зависимости от показаний дифференциального манометра. Для предупреждения образования гидратов в системе отбора, многофазная смесь подогревается теплообменником на выходе потока из пробоотборника и на входе в блок управления.

Отобранная пробоотборником газожидкостная смесь, пройдя через блок управления, поступает в се- паратор-мерник, где происходит разделение на газ сепарации и жидкую фазу. Разделение части потока на отдельные фазы в сепараторе-мернике позволяет определить соотношение фаз многофазных потоков и их расход.

Для дальнейшей установки источника поступления воды, в исследуемую скважину, отбираются пробы через специальные отводы на сепараторе. Отобранные пробы продукции скважины отправляются в физикохимическую лабораторию, где после исследований выдается информация, полностью аналогичная информации при ГКИ скважины методом непрерывного отбора промышленных количеств газа (полнопоточным сепаратором). По данным полученным физикохимическими исследованиями и сопоставлении их с геологическим строением месторождения делаются выводы об источнике поступления воды в скважину.

Рассмотрим преимущества метода отбора части многофазного потока. Исследование скважины проходят без вывода на газофакельную установку, то есть без нарушения эксплуатационного режима, скважина работает в шлейф, не происходит падения добычи во время исследований. Использование данного метода позволяет производить исследования скважин, не оборудованных для подключения промыслового сепаратора. Широкий диапазон по дебиту скважины и соотношению жидкость-газ (КГФ, ГФ) продукции скважины расширяют спектр возможности применения технологии.

Таблица 1

Таблица 2

Компактность и мобильность установки позволяет доставлять его до места проведения исследований любым транспортом; малый вес установки исключает применение крана при погрузо-разгрузочных работах. Небольшие размеры и маленький вес значительно ускоряют монтаж/демонтаж установки – общее время подготовительно-завершительных работ не более часа. Это далеко не все преимущества, в значительной мере сокращающие затраты на проведение исследований и ускоряющие технологический процесс.

Первичные данные по дебиту воды расчитываются непосредственно по окончанию исследования. Для более точного получения информации, исследования включают в себя как минимум три замера с заранее рассчитанной продолжительностью (обычно не более трех часов).

Изменение уровня обводненности скважины, а так же интенсивность обводнения нагляднее всего наблюдается в динамике – анализе исследований одной и той же скважины через определенные промежутки времени (обычно раз в год). При анализе данных исследования всего фонда скважин месторождения, можно сделать выводы об интенсивности обводнения всего газосодержащего пласта.

В таблице 1 приведены первичные данные исследований скважин газоконденсатного месторождения, полученные методом отбора части многофазного потока без вывода из технологии сбора.

В таблице 2 приведены данные лабораторного химического анализа отобранных проб за 2012 и 2015 годы.

По первичным данным промысловых исследований хорошо видна увеличивающаяся динамика количества воды. Увеличение депрессии на пласт в ходе эксплуатации привело к подтягиванию пластовой воды к забою скважин [1]. Это подтверждают данные лабораторно химического анализа – увеличение минерализации выносимой воды – прямой признак поступления пластовой воды на забой.

Комплексная оценка данных ГКИ по фонду скважин выявляет процесс обводнения всего месторожде- ния. Главная причина такого процесса – эксплуатация месторождения в экстремальных условиях – высокий темп отбора газа. Газовый пласт не успевает адекватно реагировать на изменение градиента давления на границе ГВК, вследствие чего происходит подтягивание языков воды к скважинам и прорыв на забой пластовой воды [1].

В ходе исследований скважин выявлен процесс интенсивного обводнения газового пласта. Дальнейшая эксплуатация при таком режиме отбора приведет, в конечном счете, к нерентабельности добычи газа на всем месторождении. Для сохранения добычи необходимо принимать меры – снижать темп отбора, а на некоторых скважинах проводить капитальный ремонт.