Разработка технологии и оборудования для удаления жидкости из скважин

В процессе эксплуатации и освоения после капитального ремонта газовых и газоконденсатных скважин возникают осложнения, вызванные скоплениями воды в лифтовой колонне и призабойной зоне. В результате снижаются рабочие дебиты газа, что часто приводит к остановке скважин.

Наиболее распространенные технологии удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин — это технологическая продувка скважин на факельную линию и замена лифтовых колонн на трубы меньшего диаметра. Во время продувки (эксплуатация и освоение), которая продолжается от 30 минут до нескольких часов, газ и конденсат сжигаются, т. е. происходит безвозвратная потеря природных ресурсов и загрязнение окружающей среды. Замена НКТ на трубы меньшего диаметра сопровождается увеличением потерь давления и снижением рабочего дебита скважин, а также существенными материальными затратами.

Поэтому разработка технологий для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, оборудованных лифтовыми колоннами из труб различных диаметров, без проведения продувок в атмосферу и замены лифтовых колонн на трубы меньшего диаметра, а также сокращение периода освоения скважин после капитального ремонта, является актуальной задачей исследований.

Цель работы.

Разработка технологии и оборудования для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, оборудованных лифтовыми колоннами различных диаметров (от 60 до 219 мм), для повышения их производительности на заключительной стадии разработки месторождений. Основные задачи исследований.

Анализ технологий эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин на заключительном этапе разработки месторождений.

Весь комплекс решаемых задач относится к газовым и газоконденсатным скважинам, оборудованных лифтовыми колоннами из труб от Ду=60 мм до Ду=219 мм, для обеспечения условий эффективного выноса жидкости: разработка технологии и оборудования удаления жидкости для различных условий эксплуатации газовых и газоконденсатных скважинисследования технологии подъема жидкости с помощью негерметичного поршня и энергии газа («комбигазлифт») на экспериментальных стендахизучение условий эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин с применением комбигазлифтаиспытание технологии комбигазлифта и средств контроля за его работой. Методы решения поставленных задач базируются на основании предшествующих теоретических разработок в области газлифта и плунжерного лифта и технологий, использующих лебедки.

Задачи решены с помощью: экспериментальных исследований комбигазлифта на стендахпромысловых испытаний технологии и оборудования комбигазлифта в скважинах.

Научная новизна.

Впервые созданы технология и оборудование для удаления жидкости из скважин газовых и газоконденсатных месторождений с использованием негерметичного цилиндрического тела — разделителя, перемещаемого в лифтовой колонне с помощью лебедки, и восходящего потока газа, препятствующего стека-нию жидкости под разделитель.

Впервые создан экспериментальный стенд с замкнутой циркуляцией воздуха, защищенный патентом на полезную модель Российской федерации.

На экспериментальных стендах впервые была подтверждена возможность создания динамического уплотнения для жидкости в кольцевом зазоре (названное «газопакерующим эффектом»), площадь которого составляет до 50% от проходного сечения трубы. Определен диапазон скоростей подъема разделителя, исключающих стенание жидкости в зазоре, и обеспечивающий подъем газированного столба жидкости до устья скважины без утечки.

Промысловыми испытаниями в скважинах подтверждена эффективность комбигазлифта для удаления жидкости из скважин во время эксплуатации и освоения после капитального ремонта в большом диапазоне рабочих дебитов газа и давлений.

На основе выполненных исследований подготовлен технологический регламент на применение комбигазлифта в скважинах газовых и газоконденсатных месторождений, позволяющий значительно повысить эффективность эксплуатации скважин и значительно уменьшить или исключить полностью потери газа и конденсата во время технологических продувок. Защищаемые положения новая технология для удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин, с помощью негерметичного цилиндрического тела — разделителя и восходящего потока газанаучное обоснование создания комплекса специального оборудования для использования комбигазлифтаметодика промысловых испытаний технологии и оборудования комбигазлифтатехнологический регламент на применение комбигазлифта в скважинах с лифтовыми колоннами из труб от 60 до 168 мм.

Практическая ценность и реализация результатов работы.

Испытаниями на скважине подтверждена высокая эффективность удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин с использованием комбигазлифта. Новая технология может быть использована для сокращения сроков освоения газовых и газоконденсатных скважин после бурения и капитального ремонта и для удаления жидкости в процессе эксплуатации скважин.

Разработан комплекс оборудования для использования комбигазлифта. По методике автора в газовых и газоконденсатных скважинах испытаны различные конструкции клапанных разделителей комбигазлифта. Испытаниями подтвержден широкий диапазон рабочих дебитов и давлений, при которых комбигазлифт может использоваться в скважинах для удаления жидкости.

Технология эксплуатации скважин с помощью комбигазлифта и оборудование для ее реализации защищены патентами РФ, США, Канады и Китая.

На основе экспериментальных данных, полученных во время промысловых испытаний, автором разработан и опробован технологический регламент на применение комбигазлифта в газовых и газоконденсатных скважинах.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1.На газовых и газоконденсатных месторождениях, на поздней стадии разработки, при эксплуатации скважин в условиях, осложненных из-за скопления конденсационной и пластовой воды, углеводородного конденсата используется ограниченное количество технологических процессов, в результате применения которых уменьшается производительность скважин или происходят безвозвратные потери газа и конденсата.

2.Впервые разработаны и испытаны технология и комплекс оборудования для подъема и удаления жидкости негерметичным поршнем, перемещаемым по лифтовой колонне с помощью проволоки и лебедки. Технология получила название — «Комбигазлифт».

3.Созданы три экспериментальных стенда для испытаний и демонстрации работы технологии и оборудования для комбигазлифта и других газлифтных технологий, рабочей средой в котором является воздух. Стендовые испытания наглядно демонстрируют эффективность удаления жидкости с помощью комбигазлифта.

4.Проведены промысловые испытания комбигазлифта в скважинах нефтяных и газоконденсатных месторождений, оборудованных лифтовой колонной из труб Ду=73, 89, 114 мм. За один цикл работы разделителя комбигазлифта из скважины удалялись столбы жидкости более 200 метров без продувки на факел. Результаты испытаний показали высокую эффективность использования комбигазлифта для подъема жидкости.

5.Использование комбигазлифта для освоения скважин после ремонтов позволяет существенно сократить сроки ввода в эксплуатацию. До применения комбигазлифта приходилось каждый день по 1 часу в течение 2−3 недель продувать скважину на факел. Комбигазлифт позволяет исключить или значительно сократить потери газа и конденсата.

6.Разработан технологический регламент на применение комбигазлифта для удаления жидкости из скважин, оборудованных лифтовыми колоннами Ду=73, 89, 114 и 168 мм. На основе программы и методики промысловых испытаний и регламента сотрудники ООО «Томскгазпром» эффективно применяют комбигазлифт. С использованием комбигазлифта из скважин без потерь удаляют скопления пластовой воды и конденсата, жидкость использованную при глушении скважин. После удаления жидкости потери давления в скважинах существенно уменьшаются.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1.0блеков Г. И. Обеспечение рациональной разработки сеноманских газовых залежей на поздней стадии разработки. Сборник докладов. Повышение эффективности освоения газовых месторождений Крайнего Севера. -М. Наука, 1997, С.165−177.

2. Смирнов B.C. Особенности исследования и работы газовых скважин крайнего Севера. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.ВНИИГАЗ. 1969.

3. Гриценко А. И., Алиев З. С., Ермилов О. М., Ремизов В. В., Зотов Г. А. Руководство по исследованию скважин. М., «Наука», 1995.

4. Сахаров В. А., Мохов М. А. Гидродинамика газожидкостных смесей в вертикальных трубах и промысловых подъемниках. М.:ФГУП Из-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 204. 398с. 2004.

5. Одишария Г. Э., Точигин A.A. Прикладная гидродинамика газожидкостных смесей. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий. Ивановский государственный энергетический университет, 1998,400 с.

6. Тер-Саркисов P.M., Ставкин Г. П., Цыбульский П. Г., Степанов Н. Г. Уровни добычи и запасы низконапорного газа на месторождениях Надым-Пуртазовского региона. Сборник докладов. Проблемы и перспективы комплексного использования низконапорного газа в устойчивом развитии социальной сферы газодобывающих регионов. М. ООО «ИРЦ Газпром» 2003. с 17.

7. Тер-Саркисов P.M. Разработка месторождений природных газов. — М.- Недра, 1999 г.-659с.

8. Бузинов С. Н. Обоснование оптимального диаметра лифтовых колонн. Проблемы добычи газа. Труды ВНИИГАЗа. 1979. С. 117−125.

9. Кучеров Г. Г. Методика гидродинамического анализа движения потока в стволе газоконденсатной скважины при промысловых исследованиях. Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ВНИИГАЗ. (7458), 2001.

10. Белов И. Г. Теория и практика периодического газлифта. М.: «Недра», 1975. -130 с.

11. Коротаев Ю. П. Влияние жидкости на движение газа по вертикальным трубам. Труды ВНИИГАЗ выпуск 2(10) Гостоптехиздат, 1958.

12. Гриценко А. И., Клапчук О. В., Харченко Ю. А. Гидродинамика газожидкостных смесей в скважинах и трубопроводах. М.: Недра. — 1994. — 238 с.

13. Бузинов С. Н., Шулятиков В. И. Экспериментальные исследования потерь давления в малодебитных газовых скважинах, работающих с жидкостью. Тр. ВНИИГАЗа, 1974. С. 60−69.

14. Ахметов Б. Г. Бузинов С.Н. Эксплуатация газовых скважин на поздней стадии разработки. Обзорная информация. Вып.Ю.Серия: Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. — М. 1980,37.

15. Панасов Б. В. «Опыт разработки и эксплуатации газовых месторождений Волгоградской области». Серия газовое дело. ВНИОЭНГ. Москва, 1968.

16. Муравьев И. М., Крылов А. П. Эксплуатация нефтяных месторождений. М.: ГНТИНЛ.- 1949.-351с.

17. Опыт применения газлифтного способа эксплуатации нефтяных скважин в СССР. Тематические научно-технические обзоры. ВНИИОЭНГ. М. 1970.232 с.

18. Казаков Б. О. Оптимизация технологического процесса удаления жидкости из газовых скважин с применением поверхостно-активных веществ. Дисс. на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.:ВНИИГАЗ. (5692), 1986.

19. Минигазимов М. Г. Опытные данные о движении цилиндрических тел в восходящем двухфазном потоке в вертикальных трубах // Материалы НТС по добыче нефти. М.: Гостоптехиздат. -№ 11. 1960.

20. Минигазимов М. Г. Исследование движения цилиндрических тел в скважине при турбулентном обтекании // Материалы НТС по добыче нефти. М.: Гостоптехиздат. — № 10. — 1960.

21. Диб Айман Реда. Разработка методики расчета параметров работы скважин при периодическом газлифте. Автореферат диссертации. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2000.

22. Миних A.A. Разработка методики расчета внутрискважинной газлифтной эксплуатации для отбора нефти из оторочек. Автореферат диссертации. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002.

23. Шулятиков И. В., Сидорова С. А. Медко В.В., Пристанский А. Г. Технологические процессы и оборудование для эксплуатации газовых скважин в условиях, осложненных наличием жидкости и разрушением призабойной зоны. Обз. информ. Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности». Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. — М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005, -103с.

24. Айрапетян М. А., Шаньгин H.A. Руководство по эксплуатации скважин плунжерным лифтом. — Азгостоптехники издат., 1941.

25. Акопян Б. А. Разработка методики расчета режимов работы периодического газлифта. Дисс. канд. техн. наук. -МИНГ, 1989.

26. Алексеев Г. А., Мухаметгалеев P.P. Изучение структуры образования эмульсий в глубиннонасосных скважинах. Вопросы добычи нефти в Башкирии, вып. 1, Уфа, 1968, с 54−60.

27. Алиев Е. М., Поладов А. Р. К вопросу определения величины остаточного столба жидкости в периодическом газлифте. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1982, № 10, с 36−37.

28. Алиев Е. М., Поладов А. Р., Рамазанова P.A. К определению производительности установки периодического газлифта. — Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1986, № 1, с. 32−34.

29. Алиев Е. М., Поладов А. Р., Рамазанова P.A. Расчет скорости вытеснения жидкости из камеры накопления и подъема при периодическом газлифте. В сб. тр. — Баку, АзНИПИнефть, 1983, с. 35−42.

30. Захаров О. П. Расчет процесса пуска газлифтной скважины методом продав-ки. В кн.: Геология, геохимия, бурение и разработка нефти. — Алма-Ата: Каз. ПТИ, 1984, с. 88−98.

31. Захаров О. П. Расчет пусковых давлений при аппроксимации кривой поглощения жидкости пластом ломаной линией. — В кн.: Нефтегазоносность недр Казахстана, бурение и разработка месторождений. — Алма-Ата, 1984, с. 102−110.

32. Мухаметшин Р. К., Гареев A.A., Сахаров В. А. и др. Повышение эффективности эксплуатации периодических газлифтных скважин. Нефтяное хозяйство, 1989, № 11, с. 40−43.

33. Нигай Ю. В., Егоров П. И., Крючков J1.3. Применение сильфонных клапанов, управляемых давлением газожидкостной смеси в подъемных трубах, для периодического газлифта. Э.И., сер. Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений. Вып. № 7. — М., ВНИИОЭНГ, 1990, с. 7−10.

34. Оптимизация работы газлифтных скважин в условиях прогрессирующего обводнения./ В. А. Сахаров, A.B. Воловодов, Б. А. Акопян и др. — Обзорная ин-форм. Сер. Нефтепромысловое дело. М., ВНИИОЭНГ, 1989, вып. 8,40с.

35. Повышение эффективности эксплуатации периодических газлифтных скважин./ Р. К. Мухаметшин, A.A. Гареев, В. А. Сахаров, Б. А. Акопян. — Нефтяное хозяйство, 1988, № 11, с. 40−43.

36. Некоторые результаты внедрения различных методов удаления жидкости из газовых и газоконденсатных скважин месторождений Северного Кавказа / Ю. К. Игнатенко, Ю. И. Довгаленко, О. Н. Марков, С. П. Прибытков, Б. И. Фуки, И. Д. Быков // Научно-технический обзор серии «Геология и разведка газовых и газоконденсатных месторождений. М.: ВНИИЭГАЗПРОМ, 1973.

37. Сиротин A.M., Смирнов B.C., Шулятиков В. И., Сидорова С. А., Шулятиков И. В. «Перспективные технологии и техника эксплуатации скважин». Наука о природном газе, настоящее и будущее. Сборник научных трудов. М. 1998. ВНИИГАЗ. — с. 235−250.

38. Патент России (пм) № 48 580. Стенд для исследования условий подъёма жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений. Шулятиков И. В., Шулятиков В. И. 13.05.2005.

39. Бондарев Е. В., Бондарев B. JL, Бузинов С. Н., Толмачев Д. В. Расчет технологических режимов отбора газа из газовых месторождений и ПХГ с учетом газожидкостного подъемника // Подземное хранение газа. Проблемы и перспективы. Юбилейный сборник научных трудов — М.: ВНИИГАЗ, 2003.-c.305 — 308.

40. Тер-Саркисов P.M., Платовский Ю. В., Бузинов С. Н., Медко В. В., Харитонов А. Н., Нифантов В. И., Казарян В. П., Серегина Н. В. Особенности добычи низконапорного газа. Журнал «Газовая промышленность» № 11,2005. — с. 67−70.

41. Шулятиков В. И., Медко В. В., Пристанский А. Г., Шулятиков И. В., Сидорова С. А., Кузнецов С. А. Войвожский опыт и перспективы использования плунжерного лифта на газовых и газоконденсатных месторождениях России. Научные проблемы и перспективы нефтегазовой отрасли в Северо-западном регионе России. НТС в 4 ч. 4.2. Разработка и эксплуатация месторождений. Комплексные исследования пластов и скважин. Кн.2/ Филиал ООО «ВНИИГАЗ» — «Се-вернипигаз». Ухта, 2005 г. — с.212−225.

42. Патент России № 2 067 163 (Патенты США № 5,921,320, Канады № 2.192.390, Китая № 94 195 145.6) Способ и устройство для подъема жидкости из скважин. Шулятиков И. В., Шулятиков В. И., Шулятиков A.B., Булгакова С. В. 17.07.1992, опубл. 27.09.1996.-20 е.: ил.

43. Сахаров В. А., Мохов М. А., Воловодов A.B. Установка для изучения процессов движения трехфазных смесей в вертикальных трубах. — Нефтепромысловое дело, 1983, № 11, с. 13−15.

44. Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи. И. Т. Мищенко, В. А. Сахаров, В. Г. Грон и др. — М., Недра, 1984,272 с.

45. Попов A.A. «Опыт внедрения плунжерного лифта на промыслах Ухтинского комбината», Газовое дело, № 9,1968. — с.23−26.

46. Шулятиков В. И., Кобзев Ю. В. Удаление жидкости с забоев газовых скважин с помощью плунжерного лифта. НТС «Газовое дело, 1966, № 4, с. 8−11.

47. Шулятиков И. В., Сидорова С. А., Шулятиков В. И. Продление фонтанирования скважин за счёт использования комбигазлифта // Нефтяное хозяйство -1996. -№ 10. — с.43−45.

48. Сиротин А. М, Смирнов B.C., Шулятиков И. В., Сидорова С. А., Шулятиков, В. И. Приоритетные технологии и техника эксплуатации скважин // Газовая промышленность — 1998. — № 8. — с. 46−48.

49. Кремлевский П. П. Расходомеры. 2-е изд., 1963.

50. Минигазимов М. Г. Изучение падения тел различной формы в фонтанной струе. Канд. дисс. ВНИИ. М. 1961.

51. Гукасов H.A. К гидравлике свободного поршня. АНХ. — 1962. — № 4.

52. Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., «Машиностроение», 1975.

53. Егоров П. И. Исследование влияния конструкций и веса плунжера на величину утечек рабочего агента. Сборник статей. Опыт применения газлифтного способа эксплуатации нефтяных скважин в СССР. М.: ВНИИОЭНГ. 1970. — с. 215−223.

54. Шулятиков И. В., Шулятиков В. И., Сидорова С. А., Сидоров С. Н. Комбигаз-лифт для эксплуатации и освоения скважин // Газовая промышленность — 2000. -№ 4.

55. Шулятиков И. В., Сидорова С. А., Медко В. В., Пристанский А. Г. Технологические процессы и оборудование для эксплуатации газовых скважин в условиях, осложненных наличием жидкости и разрушением призабойной зоны // Обз. информ.: Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности». Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений.-М.: 2005. 103 с.

56. Шулятиков И. В. Технология эксплуатации скважин газовых и газоконденсатных месторождений в современных условиях // Сборник научных трудов «ВНИИГАЗ на рубеже веков — наука о газе и газовые технологии». — М.: 2003. -с.187−199.

57. Тер-Саркисов P.M., Бузинов C.H., Шулятиков И. В., Шулятиков В. И., Харитонов А. Н., Кузнецов С. А., Медко В. В., Бондарев Е. В. «Установка для моделирования натурных условий работы скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений». Патент (им) № 485 581, БИ № 30 от 27.10.2005.

58. Шулятиков И. В., Шулятиков В. И., Сидорова С. А., Сидоров С. Н. Комбигаз-лифт — будущее газлифта // Юбилейный сборник научных трудов ВНИИГАЗа «Наука о природном газе. Настоящее и будущее». -М.: 1998. — с.281−292.

59. Сиротин A.M., Смирнов B.C., Шулятиков И. В., Сидорова С. А., Шулятиков В. И. Перспективные технологии и техника эксплуатации скважин // Юбилейный сборник научных трудов ВНИИГАЗа «Наука о природном газе. Настоящее и будущее». — М.: 1998. — с. 235−250.

60. Гукасов H.A., Пирвердян A.M. Теоретическое исследование движения цилиндрических тел при турбулентном обтекании однородной жидкости. — Изв. АН СССР, № 3,1962, с. 178−180.

61. Дмитриев И. А. и др. Опыт эксплуатации глубоких скважин периодическим газлифтом. Э. И. Сер. Нефтепромысловое дело, № 4,1975, с. 1−5.

62. Маринин В. И., Маловичко Л. П., Шулятиков И. В., Шулятиков В. И., Сидорова С. А. Использование комбигазлифта в процессах освоения скважин после капитальных ремонтов и самоглушения // Материалы НТС ОАО «Газпром» «Новая техника и технология при проведении ремонтных работ на скважинах. М.: -2000.-с.21−28.

63. Шулятиков И. В., Микин М. Л., Захарчук А. И., Цветков А. Е., Маловичко Л. П., Шулятиков В. И., Сидорова С. А. Перспективы использования геофизических технологий для удаления песка из скважин сеноманских залежей //Материалы НТС ОАО «Газпром» «Новая техника и технология при проведении ремонтных работ на скважинах. М.: — 2000. -с.28−32.

64. Справочная книга по добыче нефти. Под редакцией доктора технических наук Ш. К. Гиматудинова. М. Недра, 1974. 703 с.

65. Валовский В. М., Валовский К. В. Техника и технология свабирования скважин. ВНИИОЭНГ. — 2003. — с. 396.

66. Храмов P.A. Длинноходовые насосные установки для добычи нефти. М.Недра. 1996 г.-207 е.

67. Шулятиков И. В., Пресич A.B., Пьявко Л. Г., Кузнецов С. А. Результаты применения комбигазлифта на Мыльджинском газо-конденсатном месторождении // 7-я Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России», РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, тезисы докладов. — М.: 2007. — с. 136.