Технология удаления жидкости из газовых скважин с лифтовыми колоннами больших диаметров тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.17, кандидат технических наук Медко, Владимир Васильевич

• Медко, Владимир Васильевич
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Медко, Владимир Васильевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Глава 1 Особенности эксплуатации скважин сеноманских залежей газовых месторождений на заключительной стадии разработки (на примере месторождения Медвежье).

Глава 2 Исследование процессов, влияющих на режим эксплуатации скважин.

2.1 Исследование условий конденсации воды в скважине.

2.2 Условия для обратной фильтрации воды из скважины в пласт.

2.3 Обзор исследований в области подъема малых количеств жидкости газом.

2.4 Исследование условий самозадавливания газовых скважин месторождения Медвежье.

Выводы.

Глава 3 Процессы подъема жидкости с использованием динамического напора потока газа скважины.

3.1 Подъем жидкости с использованием скоростного напора потока газа скважины.

3.2 Исследование условий работы скважины 916 месторождения

Медвежье с закачкой газа.

Глава 4 Плунжерный лифт для удаления жидкости из скважин сеноманских залежей.

4.1 Обзор опыта разработки и применения плунжерного лифта.

4.2 Плунжер для газовых скважин.

4.3 Плунжеры для газовых скважин сеноманских залежей с лифтовыми колоннами Ду=168 мм.

4.4 Методы определения основных параметров плунжера.

4.5 Ограничители хода для плунжерного лифта Ду=168 мм.

4.6 Исследования плунжерного лифта на экспериментальном стенде.

4.6.1 Описание экспериментального стенда Ду=168 мм.

4.6.2 Исследования плунжерного лифта на экспериментальном стенде.

Выводы.

Глава 5 Промысловые испытания плунжерного лифта.

5.1 Выбор скважины для проведения испытаний.

5.2 Испытания плунжерного лифта в скважине 623.

Выводы.

Глава 6 Сценарии эксплуатации газовых скважин сеноманских залежей плунжерным лифтом.

6.1 Сценарии плунжерного лифта непрерывного действия.

6.1.1 Сценарий для скважин, эксплуатируемых по беспакерной схеме.

6.1.2 Сценарии для скважин, эксплуатируемых по пакерной схеме.

6.2 Сценарии плунжерного лифта периодического действия.

6.2.1 Сценарий технологической продувки скважины с использованием плунжерного лифта.

6.2.2 Сценарий удаления конденсационной воды.

6.3 Исследования сценариев удаления воды плунжерным лифтом с помощью динамической модели.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технология удаления жидкости из газовых скважин с лифтовыми колоннами больших диаметров»

В процессе эксплуатации газовых скважин на поздней стадии разработки месторождений возникают осложнения, вызванные скоплениями воды. В результате снижаются рабочие дебиты скважин.

Для добычи газа из крупнейших газовых месторождений России - Медвежье, Уренгойское, Ямбургское и др., расположенных в районах Крайнего Севера, применяют скважины, оборудованные лифтовыми колоннами из труб больших диаметров (Ду=168 мм). На сегодняшний день из таких скважин добывается основное количество газа в России.

Для эффективного подъема жидкости из скважин, оборудованных лифтовыми колоннами из труб Ду=6(Н89 мм, применяют газлифт с закачкой газа и плунжерный лифт. В скважинах, оборудованных лифтовыми колоннами из труб большего диаметра, закачка газа и плунжерный лифт до настоящего времени не испытывались и не применялись.

Поэтому разработка технологий для удаления жидкости из скважин, оборудованных лифтовыми колоннами из труб больших диаметров, с использованием закачки газа и плунжерного лифта является актуальной задачей исследований.

Цель работы

Разработка технологии удаления жидкости из газовых скважин сеноман-ских залежей, оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров, для повышения их производительности на заключительной стадии разработки месторождений.

Основные задачи исследований

Анализ особенностей эксплуатации газовых скважин сеноманских залежей на заключительном этапе разработки месторождений Крайнего Севера.

Весь комплекс решаемых задач относится к газовым скважинам сеноман-ских залежей, оборудованных лифтовыми колоннами из труб Ду=168 мм, для обеспечения условий эффективного выноса жидкости: изучение в промысловых условиях технологии увеличения скорости газа по лифтовой колонне путем закачки газа в межтрубный кольцевой канал; создание экспериментального стенда на газовом промысле и проведение исследований для определения работоспособности плунжерного лифта и гидравлических характеристик плунжеров; изучение условий эксплуатации газовых скважин с плунжерным лифтом и испытание технологии и средств контроля за его работой; разработка технологий плунжерного лифта для различных условий эксплуатации газовых скважин.

Методы решения поставленных задач базируются на основании предшествующих теоретических разработок в области газлифта и плунжерного лифта.

Задачи решены с помощью: > проведения исследований скважин при работе в режиме задавливания и закачки газа в кольцевой межтрубный канал; экспериментальных исследований плунжерного лифта на стенде; промысловых испытаний технологии плунжерного лифта в скважине Научная новизна

Испытаниями самозадавливающейся скважины подтверждена эффективность эксплуатации скважин сеноманских залежей, оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров, с использованием закачки газа в межтрубный кольцевой канал.

Разработаны процессы для удаления воды из скважин сеноманских залежей с использованием плунжерного лифта непрерывного и периодического действия для различных геолого-технических условий эксплуатации. Впервые, на разработанном экспериментальном стенде, в динамических условиях определены коэффициенты гидравлического сопротивления плунжеров Ду= 168мм.

Испытаниями на скважине установлена эффективность плунжерного лифта непрерывного действия для эксплуатации самозадавливающихся газовых скважин, оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров. Защищаемые положения технология удаления воды из скважин сеноманских залежей, оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров, путем закачки газа по межтрубному кольцевому каналу, работающих с депрессиями в пределах 0,1 до 0,3 МПа и дебетами газа, недостаточными для выноса жидкости; методика испытаний плунжерного лифта Ду=168 мм на экспериментальном стенде с использованием газа сеноманских залежей при давлениях от 1,2 до 1,9 МПа; технология и комплекс оборудования плунжерного лифта для эксплуатации самозадавливающихся газовых скважин с лифтовыми колоннами из труб Ду=168 мм

Практическая ценность и реализация результатов работы

Испытаниями на скважине подтверждена возможность удаления воды с использованием закачки газа по затрубью. Технология закачки может быть использована в скважинах, к которым подведены два шлейфа.

На созданном экспериментальном стенде по методике автора испытаны плунжеры и ограничители хода плунжера, предназначенные для скважин сеноманских залежей. Испытаниями подтвержден широкий диапазон рабочих деби-тов и давлений, при которых плунжерный лифт может использоваться в скважинах. Результаты испытаний могут быть использованы для выбора оптимальной конструкции плунжера для конкретных условий эксплуатации скважины.

Технические решения, использованные в экспериментальной установке для исследования условий работы плунжерного лифта, защищены патентами РФ.

Разработан и испытан на скважине плунжерный лифт для удаления воды по лифтовым колоннам из труб Ду=168 мм. Количество газа, добываемого из скважины при работе плунжерного лифта со стальным плунжером увеличилось л -I до 3,2 млн.м , вместо 1,75 млн.м за аналогичный период работы без плунжера. Оборудование плунжерного лифта защищено патентами РФ.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Медко, Владимир Васильевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Основное количество газа из сеноманских залежей крупнейших в мире газовых месторождений, расположенных на Севере России, отбирается из скважин, оборудованных лифтовыми колоннами Ду=168 мм. Основной проблемой эксплуатации таких скважин на поздней стадии разработки месторождений является скопление конденсационной жидкости в лифтовых колоннах и на забое скважин. В результате расчетов и проведенных исследований установлено, что в стволе скважины выделяется не более 1.7 кг конденсационной воды на 1 тыс.м3 газа, в том числе на участке от пакера до устья скважины - не менее 85-90% от этого количества. Процесс накопления воды на забое скважины сопровождается ее оттоком в пласт.

2. На основе экспериментальных исследований на скважине месторождения Медвежье подтверждена возможность и эффективность закачки газа в межтрубный кольцевой канал для поддержания дебита газа, необходимого для выноса жидкости из скважин сеноманских залежей.

3. Впервые разработано и испытано оборудование для работы плунжерного лифта в газовых скважинах, оборудованных лифтовыми колоннами из труб Ду= 168 мм.

4. Создан стенд для испытаний оборудования плунжерного лифта, рабочей средой в котором является газ из сеноманских залежей. Разработана и используется методика проведения испытаний оборудования на стенде для определения работоспособности и коэффициентов гидравлического сопротивления плунжеров.

5. Проведены промысловые испытания плунжерного лифта в скважине 623 месторождения Медвежье, оборудованной лифтовой колонной из труб Ду=168 мм и пакером. В период испытаний плунжера с металлическим корпусом и резиновым шаром скважина работала с максимально возможным дебитом газа, предусмотренным проектом разработки. Испытаны методы контроля работы плунжерного лифта в скважине с использованием устьевых расходомеров и измерителей давления и температуры газа. За период работы плунжера отборы из скважины 623 составили около 3200 тыс.м . При этом за аналогичный период работы скважины без плунжера было бы отобрано около 1750 тыс.м3, и 68 раз пришлось бы проводить технологические продувки скважины на факельную линию (в течение ~ 16-20 часов).

6. На основе исследования условий эксплуатации скважин сеноманских залежей и опыта, полученного в результате промысловых испытаний плунжерного лифта в скважине 623 месторождения Медвежье, были разработаны различные сценарии эксплуатации скважин плунжерным лифтом. Сценарии предусматривают эксплуатацию скважин плунжерным лифтом в непрерывном и периодическом режиме, в скважинах, оборудованных пакером и работающих по беспакерной схеме.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗОВАНОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.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.

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

З.Облеков Г.И. Обеспечение рациональной разработки сеноманских газовых залежей на поздней стадии разработки. Сборник докладов. Повышение эффективности освоения газовых месторождений Крайнего Севера. -М. Наука, 1997 г., 665с. С 163-175.

4.Медко В.В., Шулятиков И.В. Перспективные технические решения для удаления воды из скважин сеноманских залежей, оборудованных лифтовыми колоннами из труб 168 мм. Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 6-я научно-техническая конференция и выставка, посвященная 75-летию РГУ нефти и газа. 26 - 27 января 2005 г. Тезисы докладов. Секция 1-. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, М. 2005 г. - стр.

Медко В.В., Шулятиков И.В., Кузнецов С.А. Особенности использования плунжерного лифта в газовых скважинах. Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 7 -я Всероссийская научно-техническая конференция, Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина. (29-30 января 2007 г.). Тезисы докладов. Секция 1-4. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, М. 2007 г, - с 136.

5.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. ин-форм. Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности».

Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. -М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005, -103с.

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

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

8.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 г.

9.0дишария Г.Э., Точигин А.А. Прикладная гидродинамика газожидкостных смесей. М.: Всероссийский научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий. Ивановский государственный энергетический университет, 1998,400 с

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

11.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.

12.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.

13.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.

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

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

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

17.Ахмедов 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

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.Толмачев Д.В. Определение режима работы газовых скважин при наличии жидкости в стволе // Нефтепромысловое дело, 2007, №3 - с. 46 - 50

20.Бузинов С.Н. Обоснование оптимального диаметра лифтовых колонн в кн. Проблемы добычи газа. Тр. ВНИИГАЗа. 1979.- С. 117-125.

21.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. - с. 305 -308.

22.Муравьев И.М., Крылов А.П. Эксплуатация нефтяных месторождений. М.: ГНТИНЛ. - 1949. - 351с.Опыт применения газлифтного способа эксплуатации нефтяных скважин в СССР. Тематические научно-технические обзоры. ВНИИОЭНГ. М. 1970 г. 232 с.

23.Тер-Саркисов P.M., Илатовский 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.

24.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.

25.Панасов Б.В. "Опыт разработки и эксплуатации газовых месторождений Волгоградской области". Серия газовое дело. ВНИОЭНГ. Москва, 1968. Панасов Б.В., Фирсов И.Ф. «Некоторые результаты применения плунжерного лифта на Саушинском газовом промысле», Газовое дело, №7,1969. - с. 18 -21. Попов А.А. «Опыт внедрения плунжерного лифта на промыслах Ухтинского комбината», Газовое дело, № 9,1968. - с.23-26.

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

26.Патенты СЩА №№ 6209637; 6467541; 6719060 Wells Edward

27.Шулятиков В.И., Шулятиков И.В., и др. Летающий клапан, его отделяемый элемент и способ эксплуатации скважин. Патент RU 2214504 Бюл. № 29,2003г.

28.Медко В.В., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И. Летающий клапан для плунжерного лифта. Патент РФ (пм) № 62425, Бюл. № 10,2007 г.

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

30.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.

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

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

31.Гукасов Н.А., Пирвердян A.M. К вопросу расчета плунжерного лифта. АНХ. -1961. -№ 6.

Гукасов Н.А. К гидравлике свободного поршня. АИХ. - 1962. - № 4.

32.Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М., "Машиностроение", 1975.

33.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. 215223.

34.Шулятиков В.И. Использование плунжерного лифта для удаления жидкости из скважин. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М, ВНИИГАЗ (4657).-1977г.

35.Чарный И.А.Основы газовой динамики. М. Гостоптехиздат, 1961г.

36.Медко В.В., Мельников И.В., Валиахметов М.Г., Исаев А., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И. Плунжерный лифт. Патент РФ (пм) №59135, Бюл. №34, 2006 г.

37.Медко В.В., Мельников И.В. Валиахметов М.Г., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И. Плунжерный лифт. Патент РФ (пм) №60980, Бюл. № 4,2007 г.

38.Ланчаков Г.А., Беспрозванный А.В., Крецул В.В., Тугарев В.М., Лифанов

А.Г., Типугин А.В. Якорное устройство для установок плунжерного лифта. Патент РФ №2255200

39.Тер-Саркисов P.M., Бузинов С.Н., 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 (пм) № 485581, БИ № 30 от 27.10.2005

40.Медко В.В., Шулятиков И.В.Технология эксплуатации скважин газового месторождения Медвежье с применением плунжерного лифта на заключительной стадии разработки. XXIII Международный Газовый Конгресс июль, Копенгаген, 2006 г.

41.Медко В.В., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И. «Плунжерный лифт». Заявка (пм) № 2006143558, приоритет 11.12.2006.

42.Медко В.В. Технические решения для удаления воды из скважин оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров. Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России. 7 -я Всероссийская научно-техническая конференция, Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина. (29-30 января 2007 г.). Тезисы докладов. Секция 5-11. РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, М. 2007 г, - с. Vi (680).

43.Медко В.В., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И. «Способ удаления жидкости из газодобывающей скважины». Заявка на изобретение № 2006147131, приоритет 29.12.2006.

44.Иванов А.П. Михейкина Н.Д. Сизова Т.Б. Автоматизация создания АРМ разработчика и эксплуатационника сложных гидравлических сетей. Приборы и системы управления. 1993 г. - с. 38-42.

Иванов А.П., Михейкина Н.Д., Френкель А.Я. Программное обеспечение для моделирования динамики тепловых, гидравлических и аэродинамических процессов в тренажере котлоагрегатаТПП-110. ж. Приборы, №11,2006 г. - с 48-52 Иванов А.П. Михейкина Н.Д. Сизова Т.Б. Специальный программный комплекс для расчета анализа эксплуатации сложных разветвленных гидравлических сетей. -ж. Нефтепереработка и нефтехимия. №12,1993 г. - с. 33-38.

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

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

Чукайса Финлай Дарио. Разработка методики расчета периодического газлифта с отсечкой газа у башмака подъемника. Автореферат диссертации. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина 2003 г

46.Варивода Ю.В. Интенсификация добычи газа и конденсаты на поздней стадии разработки месторождений сложного строения. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ВНИИГАЗ.(5443) -1985.