Технологии отбора глубинных проб пластовых флюидов при работе испытателями пластов на трубах

Размещено на http://www.Allbest.ru/

АО НПФ Геофизика

Технические науки

Технологии отбора глубинных проб пластовых флюидов при работе испытателями пластов на трубах

Ленский В.А., д.т.н., профессор

ведущий научный сотрудник

В статье описаны технологии отбора глубинных проб пластовых флюидов при работе испытателями пластов на трубах.

Глубинные пробы пластовых флюидов отбираются для исследования их свойств в пластовых условиях. Точные знания свойств пластовых флюидов необходимы практически для всех стадий добычи углеводородного сырья - для подсчета запасов, проектирования скважин, интерпретации данных ГИС и ГДИ, контроля за разработкой, подготовки, транспортировки и оценки качества продукции, охраны окружающей среды, и т.д. Необходимое условие точного знания свойств пластового флюида - представительность отобранных проб. Проба считается представительной или информативной, если ее компонентный состав идентичен составу пластового флюида [1].

Наименее разработанным направлением в отборе проб пластовых флюидов является отбор глубинных проб пластовых флюидов приборами испытателями пластов на трубах (ИПТ). Отставание в развитии ото и разновидности отбора герметизированных проб обусловлено следующими объективными и субъективными причинами: отсутствие необходимых требований по отбору проб пластовых флюидов к разработчикам пластоиспытательной техники и технологий работы ИПТ, необходимо» привязывать процесс отбора проб к процессу испытания пласта (порой противоречивые условия успешных испытаний пласта и отбора пластовых проб немало сложностей доставляют разработчикам пластоиспытательных техники и технологий), непригодность тех способов управления отбором проб, которые могут быть использованы для отбора проб глубинным пробоотборником и - проволоке или геофизическом кабеле.

Наряду с зарубежными фирмами «Schlumberger», «Halliburton» и др. ОАО НПФ «Геофизика» занимается разработкой собственной техники и технологий отбора глубинных проб пластовых флюидов при работе ИПТ.

Условия отбора представительных проб пластового флюида

Представительность проб пластового флюида в значительной степени зависит от состояния флюида в пласте и на забое, т.е. режима работы скважины. Различают 3 основных режима:

1. Упруго-водонапорный режим, когда пластовое и забойное давления выше давления насыщения;

2. Упруго-водонапорный режим, когда забойное давление ниже давления насыщения, а давление насыщения ниже пластового давления;

3. Режим растворенного газа, когда забойное и текущее пластовое давления ниже давления насыщения [2, 3].

В первом случае состав флюида на забое не отличается от состава флюида в пласте и отбор проб представляется наиболее простым.

Во втором случае на забой поступает продукция в двухфазном состоянии, но выделение свободного газа происходит в призабойной зоне пласта.

В третьем случае на забой скважины поступает продукция в двухфазном состоянии, но свободный газ выделяется не только в призабойной зоне пласта, но и в более удаленных от скважины зонах пласта.

Если в первом случае отбор информативной пробы является относительно простым и зависит только от качества и надежности пробоотборника, то во втором случае он становится достаточно сложным технологическим процессом. При указанных выше условиях вокруг скважины образуются воронка депрессии, состоящая их двух областей:

1. область двухфазного состояния нефти с перепадом давления, равным разнице между давлением насыщения и забойным давлением;

2. область однофазного состояния с перепадом давления, равным разнице между пластовым давлением и давлением насыщения.

Для отбора информативной пробы необходимо перевести скважину на режим, обеспечивающий величину забойного давления выше давления насыщения, с целью отобрать весь объем дегазированного флюида, который рассчитывается по известной формуле [4].

Для третьего режима не существует способа для отбора представительных проб, т.к. к забою скважины поступает газонефтяная смесь с уже измененным компонентным составом.

Кроме того при испытании пласта важно, чтобы при отборе пробы призабойная зона пласта была очищена от бурового раствора или продуктов повторного вскрытия пласта. В связи с этим становится необходимо отбирать пробу после того, как будет вызван приток флюида, замещающий указанные выше вещества. Иногда это происходит после нескольких периодов притока.

После того, как пробоотборник на забое заполнен флюидом при пластовых условиях, он готов к подъему на поверхность. Чтобы сохранить высокое качество пробы в дальнейшем, не менее важно обеспечить ее целостность и на всех последующих этапах - после подъема пробоотборника на поверхность, при подготовке пробы для исследования ее по физическим показателям и химическому составу флюида. Даже если проба была отобрана в монофазном состоянии, при подъеме на поверхность давление в пробоотборной камере будет снижаться вследствие остывания. При этом в обычном пробоотборнике с большой вероятностью может произойти разделение фаз, при этом асфальтены и смолы оседают на внутренней поверхности пробоотборника и могут частично оставаться там даже после того, как проба будет нагрета до пластовой температуры и будет переведена в транспортировочный контейнер (цилиндр) [5] или бомбу-PVT. Таким образом, необходимо при подъеме пробы на поверхность предотвратить выделение из нее газов, асфальтенов и смол, происходящее вследствие её охлаждения. Либо после подъема на поверхность привести пробу в однородное состояние нагреванием, повышением давления и тщательным перемешиванием.

Кроме отбора пробы в отдельный пробоотборник, существует способ 0НИ'“ пробы, представляющий собой отсекание большого объема жидкости (нескольких свечей бурильных или насосно-компрессорных труб) при работе пластоиспытательным инструментом (между двумя клапанами). При подъеме комплекса ИПТ на поверхность производят отбор пробы из этого замкнутого объема в транспортировочный контейнер при поддержании пластовых условий (давление, температура). Далее проба транспортируется в стационарную лабораторию для анализа или используется передвижной лабораторией для экспресс-анализа на месте отбора. Этот способ универсален для всех типоразмеров ИПТ, достаточно прост и не требует больших денежных затрат, позволяет отбирать одну или несколько проб [6]. Все вышеописанные условия отбора информативной пробы справедливы и для этого способа. пластовый флюид представительный проба

Для проб, отобранных в одних и тех же условиях, наилучшими критериями сохранности качества после подъема пробоотборников на поверхность служат следующие параметры:

· Открывающее давление (или давление вскрытия) в пробоотборной камере при температуре окружающей среды;

· Объем переведенной пробы при температуре окружающей среды;

· Давление насыщения при температуре окружающей среды, определяемое после перевода пробы в транспортировочный контейнер.

При хорошем качестве проб расхождение не должно превышать 2%. Контейнер, имеющий перемешивающее устройство, обеспечивает точное нахождение давления насыщения.

Для газоконденсатных скважин отбор представительных монофазных проб проблематичен ввиду особенностей фазового поведения при изменении Р-Т условий. Уже на начальной стадии эксплуатации скважины флюид на забое может находиться в околокритическом состоянии, и даже небольшие изменения температуры и давления могут существенно менять фазовые соотношения. Тем не менее, используя отбор проб газа и конденсата с сепаратора с целью последующей рекомбинации, можно получить представительные пробы для PVT-исследований, даже если давление на забое работающей скважины ниже точки росы. При этом необходимо отбирать пробы на самом раннем этапе (в течение первого месяца) разработки месторождения и на ранней стадии «жизни» скважины. Снижение притока и стабилизация режима работы скважины позволяют добиться условий, когда компонентный состав флюида в сепараторе практически соответствует пластовому. Однако для стабилизации требуется длительное время - от нескольких дней для пластов с хорошей проницаемостью до месяцев - в скважинах с низкопроницаемыми коллекторами. Если же пластовое давление в процессе разработки упало ниже точки росы первоначального газа, то в этом случае отобрать представительную пробу становиться невозможным. В неоднородных по вертикали коллекторах отбор проб следует производить как можно раньше, при возможно меньшем дебите скважины. Остановка газоконденсатой скважины перед отбором не позволяет улучшить качество пробы. А тот факт, что точка росы пробы находится ниже забойного давления скважины на притоке, еще не является гарантией хорошего качества пробы [7].

Современные технологии отбора проб пластового флюида

Существует способ отбора пластовых проб, суть которого состоит и следующем: проба отбирается в забойный пробоотборник поршневого типа с балластной камерой и перемешивающим устройством. Процесс отбора пробы происходит тогда, когда пробоотборник достигает заданной глубины при разрыве специальной муфты, рабочим элементом которой является набор срезаемых штифтов. Количество штифтов соответствует заданной глубине, проба заполняет приемную камеру, перемещая при этом плавающий поршень, который в свою очередь вытесняет балластную жидкость в балластную камеру. Медленное заполнение пробоотборника обеспечивается гидравлическим сопротивлением, которое преодолевает балластная жидкость. Отобранная проба поднимается на поверхность и транспортируется в пробоотборнике в лабораторию для исследования. А пробоотборная камера во время и исследования служит сосудом для измерения PVT-соотношений [8]. Способ хорош своей простотой и дешевизной. Но имеет следующий недостаток: при поднятии пробоотборника на поверхность проба может охладиться и перейти в двухфазное состояние, кроме того, возможно выпадение в осадок асфальтенов и смол Последнее почти полностью устраняется нагревом, повышением и перемешиванием.

Компания Schlumberger разработала технологию отбора пластовых проб, одним из основных принципов которой является также отбор пластовых проб в пробоотборник поршневого типа. После того как пробоотборная камера будет заполнена, открывается камера, содержащая жидкий азот, который сообщает пробе дополнительную компрессию и после подъема пробоотборника на поверхность проба будет находиться при давлении выше пластового. Проба извлекается в монофазном состоянии и переводится в цилиндры для транспортировки и хранения при непрерывном поддержании давления выше давления насыщения, что обеспечивает ее представительность на момент исследования в PVT-лаборатории [2]. Этот способ дорог, требует большого количества оборудования и, кроме того, использует жидкий азот, который требует специальной оснастки и сложной технологии заправки пробоотборников. Пробоотборники этого принципа действия применяются при работе ИПТ и динамическим испытателем пластов.

Современные технологии отбора проб пластового флюида при работе ИПТ, разработанные ОАО НПФ «Геофизика»

ОАО НПФ «Геофизика» разработала следующие способы отбора пластовых проб при работе ИПТ:

1. Отбор пробы осуществляется путем отсекания большого объема жидкости (до нескольких свечей бурильных или насосно-компрессорных труб), поступившей во время притоков, вызванных минимальной депрессии (забойное давление во время последнего притока должно быть выше давления насыщения) при работе пластоиспытательным инструментом (между двумя клапанами), что обеспечивает информативность отобранной пробы. После того как объем флюида герметично отсечен двумя клапанами, осуществляют дополнительную компрессию флюида. При подъеме комплекса ИПТ на поверхность производят отбор пробы из этого замкнутого объема в транспортировочный контейнер при поддержании пластовых условий (давление, температура). Далее проба транспортируется в стационарную лабораторию для исследования или используется передвижной лабораторией для экспресс-анализа на месте отбора.

2. Пробоотборная приставка к испытателю пластов, содержащая от 4 до 6 пробоотборников поршневого типа (зависит от типоразмера пластоиспытательной колонны) с балластной камерой, гидравлическим сопротивлением, работает совместно с испытателем пластов. Отбор пробы осуществляется после вызова притока и очистки призабойной зоны скважины при минимальной депрессии. Открытие приемных клапанов осуществляется перемещением гильзы впускного клапана испытателя пластов после его закрытия и штока, соединенного с приводом гильзы впускного клапана испытателя, их закрытие происходит при обратном ходе гильзы и до открытия впускного клапана. Таким образом, отбор производится во время закрытого периода испытания пласта (восстановления забойного давления). Пробоотборная приставка позволяет отбирать как несколько проб в одном режиме, так и в разных режимах (до 6) от одной до пяти проб. Кроме того, она позволяет провести селективный отбор проб пластовых флюидов (до 6 объектов) при соответствующей компоновке пластоиспытательного оборудования.

Описанные способы позволяют осуществлять отбор представительных проб пластового флюида и являются новой ступенью развития техники и технологий отбора проб при работе ИПТ.

Список литературы

1. Шарафутдинов Р.Ф. Многофронтовые фазовые переходы при неизотермической фильтрации газированной парафинистой нефти // Прикладная механика и техническая физика. 2001. Т. 42. №2 (246). С. 111-117.

2. Рамазанов А.Ш. Исследование алгоритмов обработки кривых притока малодебитных скважин // Каротажник. 2000. №74.

3. Valiullin R.A., Ramazanov A.Sh., Sharafutdinov R.F. Barothermal effect in three-phase flow through a porous medium with phase transitions //Fluid Dynamics. 1994. Т. 29. №6. С. 834.

4. Валиуллин Р.А., Рамазанов А.Ш., Шарафутдинов Р.Ф. Баротермический эффект при трехфазной фильтрации с фазовыми переходами Известия Российской академии наук. Механика жидкости и газа. 1994. №6. С. 113.

5. Коровин В.М. Технологии геофизических и геолого-технологических исследований скважин на основе современных средств телекоммуникаций // Геофизический вестник. 2006. №6. С. 14.

6. Коровин В.М., Адиев Р.Я., Булаев В.И. Передача данных акустического каротажа по цифровым каналам связи // Каротажник. 2004. №2. С. 40.

7. Рафиков В.Г., Хабиров Р.Р., Гайфуллин М.Я., Коровин В.М. Цифровая аппаратура ВАК-73М с расширенными возможностями исследования фильтрацинно-емкостных свойств горных пород методом ВАК // Каротажник. 2006. №7-8. С. 228-239.

8. Ташбулатов В.Д., Еникеев В.Н., Гайфуллин М.Я., Миллер А.В., Булгакова Ю.А., Коровин В.М. Возможности аппаратурно-программного комплекса видеокаротажа малого диаметра АВК-42М // Каротажник. 2006. №7-8. С. 242-254.

Размещено на Allbest.ru