Эксплуатация обводняющихся газовых скважин. Технологические решения по удалению жидкости из скважин. Gas Well Deliquification. Solutions to Gas Well Liquid Loading Problems

Перевод с английского

Скопление жидкости на забое газовой скважины приводит к снижению дебита газа, а при определённых условиях и к полному прекращению работы скважины. Поэтому вопросы предупреждения и своевременного удаления жидкости на забое актуальны во всём мире. В том числе и для России, где многие скважины находятся в завершающей стадии разработки, характеризующейся интенсивным поступлением и накоплением пластовой жидкости на забое.

Данное издание представляет анализ всех проблемных аспектов эксплуатации газовых скважин при скоплении жидкости на забое и дает ответ на следующие вопросы:

— Как распознать скопление жидкости на забое газовой скважины;
— Как смоделировать скопление жидкости в газовой скважине;
— Как спроектировать конструкцию газовой скважины с минимальным влиянием жидкости;
— Какие методы лучше использовать для минимизации влияния жидкости в газовых скважинах с низкой скоростью потока;
— Как и почему следует использовать различные механизированные способы удаления жидкости из газовых скважин;
— Что следует принимать во внимание при выборе способа удаления жидкости.
Книга содержит рекомендации для наиболее эффективной эксплуатации газовых скважин с детальным описанием методов борьбы со скоплением жидкости, условий применения и необходимого оборудования.

Практически впервые в России в книге излагаются основы метода системного узлового анализа производительности скважин.

Практический интерес представляет информация о теории, технике и технологии эксплуатации газовых скважин; свойствах газа; уравнениях притока к газовой скважине; режимах многофазных течений в трубах; технических средствах, необходимых для эксплуатации скважины.

Книга является справочным пособием для инженеров-практиков нефтегазодобывающих компаний, научных работников, преподавателей и студентов вузов.
Содержание

1. Введение
Многофазный поток в газовой скважине
Почему жидкость скапливается в скважине
Проблемы, вызываемые скоплением жидкости
Методы удаления жидкости
Источник жидкости в газодобывающей скважине

2. Выявление симптомов скопления жидкости в газовых скважинах
Существование скачков давления на устье скважины
Анализ кривой снижения добычи
Потери давления в лифтовой колонне при росте давления в затрубном пространстве
Измерения давления по стволу скважины как способ определения уровня жидкости в лифтовой колонне
Контроль работы скважины
Подъем уровня жидкости в затрубом пространстве
Цикл подьема уровня жидкости в скважине без пакера
Управление циклом подъема уровня жидкости
Прекращение выноса жидкости

3. Критическая скорость течения
Концепции критической скорости потока
Номограммы критического режима течения
Критическая скорость на глубине
Критическая скорость потока в горизонтальной скважине

4. Метод узлового анализа
Характеристическая кривая лифтовой колонны
Индикаторная кривая
Уравнение притока к газовой скважине
Построение прогнозной индикаторной кривой с использованием уравнения противодавления
Пересечение характеристической и индикаторной кривых
Устойчивость потока в лифтовой колонне и предел устойчивости
Малопроницаемые газовые пласты
Пример метода узлового анализа - диаметр лифтовой колонны
Пример узлового анализа - влияние устьевого давления: применение компримирования для снижения устьевого давления
Итоговый пример узлового анализа - построение индикаторной кривой на основе данных исследования скважины и характеристической кривой

5. Выбор диаметра труб лифтовой колонны
Преимущества и недостатки применения НКТ малого диаметра
Соображения, которые необходимо учитывать при использовании НКТ малого диаметра
Критический дебит на устье скважины
Значения критического дебита скважины на забое
Обобщение концепций выбора диаметра НКТ
Выбор диаметра НКТ без учета характеристик притока
Отслеживание кривой снижения добычи до и после спуска гибкой колонны НКТ
Определение глубины спуска НКТ
Подвешивание дополнительной колонны НКТ меньшего диаметра

6. Компримирование
Пример применения метода узлового анализа
Компримирование при добыче из малопроницаемого газового пласта
Компримирование при добыче с помощью плунжерного лифта
Компримирование при откачке жидкости с помощью балансирной насосной установки
Компримирование при отборе жидкости с помощью электроцентробежного погружного насоса
Типы компрессоров
Струйные газовые компрессоры или эдукторы

7. Плунжерный лифт
Типы плунжеров
Рабочий цикл плунжерного лифта
Пригодность плунжерного лифта
Приблизительная оценка газожидкостного фактора
Номограммы для оценки пригодности плунжерного лифта
Максимальный дебит жидкости при использовании плунжерного лифта
Плунжерный лифт в скважине с установленным пакером
Применение метода узлового анализа для плунжерного лифта
Пуск и наладка установки плунжерного лифта
Анализ эксплуатационных проблем
Проблемы с приводным клапаном
Проблемы с контроллером
Проблемы с датчиком прихода плунжера
Утечки газа на устье скважины
Отказ ограничителя хода плунжера
Отказ датчика давления
Управление потоком газа по диаграмме измерений
Проблемы, связанные с работой плунжерного лифта
Проблемы, вызываемые слишком медленным истечением газа
Проблемы с наземным оборудованием, вызываемые плунжерным лифтом
Снижение дебита скважины
Частые перебои в работе скважины
Новая концепция в конструкции плунжеров
Эксплуатация малодебитных скважин
Использование плунжера в обсадной колонне малодебитных скважин
Применение плунжерного лифта с параллельной колонной в скважинах с низким давлением

8. Применение пены для удаления жидкости из газовых скважин
Процесс удаления жидкости из скважины
Гашение пены на поверхности
Выбор оптимального пенообразующего агента
Основы применения пенообразующих агентов
Пенообразование
Стойкость пены
Типы применяемых ПАВ
Пенообразование в смесях соляного раствора и конденсата
Эксплуатационные условия
Выбор ПАВ
Методики испытания ПАВ, принятые Горнорудным управлением США
Методы и оборудование для удаления скапливающнйся в скважине жидкости
Определение концентрации ПАВ на устье
Условия в работающей скважине с применением пены
Проблемы, связанные с обработкой скважины химическими агентами

9. Гидронасосы
Преимущества и недостатки гидронасосов
Применение 1 1/4" струйного насоса
Сравнительные эксплуатационные затраты для различных систем гидронасосов
Практические примеры применения гидронасосов

10. Применение штанговых насосов для откачивания жидкости из газовых скважин
Основные принципы работы штанговых насосов
Контроль откачки
Расчет подачи для избежания чрезмерной откачки
Использование устьевых данных для выявления чрезмерной откачки
Сепарация газа для предотвращения его поступления в штанговый насос
Размещение штангового насоса ниже интервала перфорации
Применение "примитивного" газосепаратора (газового якоря)
Трубный сепаратор
Прокачка газа через насос
Степень сжатия
Насос с регулировкой проскальзования газа для предотвращения образования газовой пробки
Сжатие в двухкамерном насосе
Насосы с механически открывающимся подвижным клапаном
Насосы, в которых снимается нагрузка флюида на подвижный клапан
Закачка жидкости под пакер
Другие проблемы, выявляемые по форме насосных динамограмм

11. Газлифт
Непрерывный газлифт
Периодический газлифт
Основные компоненты газлифтной системы
Задачи проектирования системы непрерывного газлифта
Газлифтные клапаны
Диафрагменные клапаны
Клапаны прямого действия (IPO)
Клапаны обратного действия (PRO)
Конструкция газлифтных скважин
Традиционная схема газлифта
Газлифтные установки с камерами замещения
Газлифт в горизонтальных скважинах
Заканчивание газлифтных скважин с установкой гибких колонн НКТ
Концепция газового насоса
Циркуляция газа
Газлифт без использования газлифтных клапанов

12. Электрические центробежные погружные насосы
Система ЭЦН
Что такое скважина с чрезмерным содержанием газа в продукции
Заканчивание скважин и использование скважинных сепараторов
Закачка добываемой воды в пласт

13. Винтовые насосы
Выбор материалов для УВН
Критерии выбора насоса и его эксплуатационные характеристики
Вспомогательное оборудование
Устранение неисправностей в установках винтовых насосов

14. Альтернативные методы устранения скопления жидкости
Тепловые методы снижения образования водяного конденсата
Термолифт
Теплоизолирующий экран
Теплоизолирующие покрытия
Создание разрежения в затрубном пространстве с использованием пакера
Периодическое открытие и закрытие скважины
Переключение работы скважины с колонны НКТ на затрубное пространство и наоборот
Регулирование течения в НКТ
Вкладыши для муфт колонны НКТ для работы в режимах ниже критической скорости

Приложения
A. Вывод уравнений для определения критической скорости
B. Вывод уравнений для описания работы плунжерного лифта
C. Основные сведения о свойствах и добыче природного газа
Фазовая диаграмма
Средняя относительная молекулярная масса и относительная плотность газа
Уравнение состояния газа
Коэффициент сверхсжимаемости газа z
Объемный коэффициент пластового газа
Давление статического столба газа
Расчет перепада давления в фонтанирующей скважине с сухим газом: метод Каллендера и Смита
Перепад давления в газовой скважине с жидкостью
Выражения для определения продуктивности газовых скважин