RU2755101C1 - Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления - Google Patents
Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755101C1 RU2755101C1 RU2020137044A RU2020137044A RU2755101C1 RU 2755101 C1 RU2755101 C1 RU 2755101C1 RU 2020137044 A RU2020137044 A RU 2020137044A RU 2020137044 A RU2020137044 A RU 2020137044A RU 2755101 C1 RU2755101 C1 RU 2755101C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steam
- filters
- compartments
- housing
- stand
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 48
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 23
- 238000013461 design Methods 0.000 description 14
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000010796 Steam-assisted gravity drainage Methods 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 4
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M10/00—Hydrodynamic testing; Arrangements in or on ship-testing tanks or water tunnels
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geophysics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Filtration Of Liquid (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Группа изобретений относится к средствам для сравнительных термогидравлических испытаний пропускной способности скважинных фильтров. Техническим результатом является обеспечение оценки пропускной способности скважинных фильтров при широком спектре параметров воздействия, при обеспечении достоверности результатов испытаний за счет приближения условий испытаний к натурным, путем воздействия высоким давлением, температурой и пластовым флюидом. Предложен способ, в котором устанавливают испытуемые скважинные фильтры в отсеках, разделенных вертикальными перегородками в нижней зоне корпуса с теплоизолированными стенками, снабженного герметично закрывающимся люком с предохранительным клапаном, заполняют отсеки песком, вводят внутрь корпуса жидкую среду, моделирующую пластовый флюид, чтобы теплоподводящий узел был полностью погружен в жидкую среду, при герметично закрытом люке корпуса подают теплоноситель - пар с последующим направлением этого теплоносителя по соединительному трубопроводу в пароподводящий узел в верхней зоне корпуса, в виде перфорированного патрубка и снабженного линией отвода пара с установленными на ней манометром и запорной арматурой, производят посредством поступления пара подъем давления внутри корпуса, и осуществляют фильтрование жидкой среды через песок и испытуемые фильтры с отводом фильтрата через выходной патрубок с запорной арматурой, которым снабжен каждый отсек. Предложен также стенд, содержащий корпус с теплоизолированными стенками, с герметично закрывающимся люком с предохранительным клапаном, с выполнением внутри корпуса в его нижней зоне, двух, разделенных перегородками, отсеков для фильтров, и снабженных запорной арматурой и датчиком температуры, внутри корпуса выше отсеков размещены последовательно по высоте теплоподводящий и пароподводящий узлы, соединенные трубопроводом, теплоподводящий узел в виде трубчатого элемента, снабжен линией ввода теплоносителя, а пароподводящий узел - линией отвода пара с манометром и запорной арматурой, при этом теплоподводящий и пароподводящий узлы снабжены датчиками температуры, а корпус стенда снабжен датчиком контроля давления. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.
Description
Группа изобретений относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использована для сравнительных термогидравлических испытаний пропускной способности скважинных фильтров, а также оценки способности фильтров задерживать механические примеси, с имитацией скважинных условий для различных значений температуры и давления.
Для понимания сути проблемы, поясняем следующее. SAGD-скважины - это скважины, разрабатывающие месторождения высоковязкой нефти методом парогравитационного дренажа. Процесс парогравитационного воздействия начинается со стадии предпрогрева, в течение которой (несколько месяцев) производится циркуляция пара. Закачиваемый пар, из-за разницы плотностей, пробивается к верхней части продуктивного пласта, создавая увеличивающуюся в размерах паровую камеру. На поверхности раздела паровой камеры и холодных нефтенасыщенных толщин постоянно происходит процесс теплообмена, в результате которого пар конденсируется в воду и вместе с разогретой нефтью стекают вниз к добывающей скважине под действием силы тяжести. Рост паровой камеры вверх продолжается до тех пор, пока она не достигнет кровли пласта, после чего она начинает расширяться в стороны. При этом нефть всегда находится в контакте с высокотемпературной паровой камерой. Указанные скважины связывают с разработкой месторождений тяжелых нефтей и природных битумов (https://vseonefti.ru/upstream/sagd.html).
В качестве примера таких скважин можно привести, например, Ярегское месторождение, где отмечено значительное количество инцидентов отказов погружного оборудования, по причине высокого содержания механических примесей - песка различной фракции.
Анализ работы скважин показал, что 89% выносимых механических примесей имеет фракционный состав до 250 мкм, из них 47% имеют размер до 100 мкм. На 11% скважин, где присутствует интенсивное пескопроявление, отмечено наличие песка с размером частиц свыше 250 мкм.
Размер щелевых отверстий фильтров составляет 180 мкм. При этом допускается, что некоторая часть отверстий может иметь размер до 250 мкм, т.к. изготовление фильтров осуществляется посредством лазерной резки.
На скважинах, оборудованных фильтрами экранного типа (проволочно-щелевой) - до 24%, при размере щели 250 мкм, и на скважинах оборудованных дополнительным фильтром 73 мм × 30 м на входе насоса (до 13%, при размере щели 100 мкм).
Исходя из опыта добывающих компаний, проблема с пескопроявлением на добывающих SAGD-скважинах носит временный характер - до образования естественного гравийного фильтра снаружи обсадной колонны.
Все применявшиеся на месторождении конструкции фильтров не предотвращали пескопроявления на начальной стадии эксплуатации скважин. При этом активная фаза пескопроявления может происходить довольно значительное время, в зависимости от возможности выхода скважины на режим, и образования естественного гравийного фильтра.
Ускорить образование естественного фильтра можно только за счет обеспечения непрерывного отбора жидкости из скважины. Выполнить намыв гравия в затрубное пространство с равномерным распределением по всей длине горизонтального окончания - неосуществимо, с учетом постоянного преждевременного выхода из строя погружного насосного оборудования.
Возникла необходимость применения фильтров скважинных, конструкция которых обеспечивает имитацию работы естественного гравийного фильтра, с проведением стендовых испытаний.
Проведение испытания скважинных фильтров для SAGD-скважин посредством предлагаемого стенда позволяет оценить эффективность работы скважинных фильтров различной конструкции в условиях приближенных к условиям эксплуатации SAGD-скважин, а именно - скорость, качество фильтрации. Дополнительно предлагаемый стенд может позволить определить скорость формирования естественного гравийного фильтра по сокращению содержания твердой фазы в фильтрате, а также уменьшения размера частиц песка.
Данные параметры критичны при разработке месторождений высоковязкой нефти методом парогравитационного дренажа (SAGD). Так качество скважинных фильтров будет влиять на эффективность эксплуатации горизонтальных скважин, а именно на продолжительность безаварийной эксплуатации погружного насосного оборудования, обеспечивать отсутствие песчаных пробок в горизонтальном стволе скважин, и т.д. Таким образом, выбор оптимальной конструкции фильтр-элемента обеспечит высокие эксплуатационные показатели работы скважины и внутрискважинного погружного оборудования.
Известен стенд для испытания скважинных устройств для очистки флюида, в том числе, фильтров скважинных насосных установок, который содержит насос, станцию управления, накопительную емкость, трубопроводы с задвижками, манометр на нагнетательном трубопроводе насоса, дозатор механических примесей, вертикальную обсадную колонну, в которой расположено исследуемое устройство для очистки флюида, шламосборник, прикрепленный к нижней части вертикальной обсадной колонны, фильтрующий элемент на выкидной линии, мерный бак, узел подачи свободного газа в исследуемое устройство, включающий в себя компрессор, регулировочный дроссель, диафрагму, газовый счетчик и обратный газовый клапан (Патент РФ №124497). Подача жидкости через фильтр в известном стенде осуществляется посредством насоса, создающего избыточное давление на входе в фильтр. Указанный режим работы не характерен для фильтров скважинных насосных установок, так как через данные фильтры жидкость откачивается, а не нагнетается в них. Поэтому, данный стенд неприемлем в силу того, что при его работе не в полной мере воспроизводятся условия работы скважинных насосных установок.
Известен стенд для испытания фильтров скважинных насосных установок (Патент РФ №2687690). Конструкция указанного известного стенда состоит из герметичного корпуса, расположенного в нем фильтра, источника давления и температуры, а также датчика давления.
Таким образом, все известные устройства не позволяют:
- работать с высоковязкой нефтью посредством вытеснения ее из матрицы горной породы с помощью пара с заданной температурой и давлением;
- проводить единовременные испытания нескольких полноразмерных скважинных фильтров различной конструкции в одинаковых условиях, также отсутствует возможность испытания при имитации горизонтальной ориентации стволов скважин - до 4-х единовременно;
- разместить полноразмерные скважинные фильтры в массиве горной породы или ее имитации (по гранулометрии), а также использовать сырую нефть непосредственно с промысла;
- определить сравнительную скорость фильтрации пластового флюида всех образцов на одних и тех же этапах работы стенда имитирующего скважинные условия;
- произвести отбор проб с каждого фильтра в одно и то же время с целью дальнейшего анализа флюида (содержание нефти / воды, количество фильтрата и его гранулометрический состав);
- оценить скорость образования естественного фильтра, а также произвести качественное сопоставления скважинных фильтров различной конструкции по данному параметру.
При этом из уровня техники не были выявлены известные стенды для оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений высоковязкой нефти, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому изобретению не представляется возможным.
Единый технический результат, достигаемый предлагаемыми изобретениями, заключается в обеспечении возможности оценки пропускной способности различных скважинных фильтров при широком спектре параметров воздействия, таких как давление и температура, при одновременном обеспечении достоверности получаемых результатов испытаний за счет приближения условий испытаний к натурным, посредством использования технических средств для моделирования путем воздействия высоким давлением, температурой и пластовым флюидом.
Достигается указанный технический результат при помощи предлагаемого способа оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью и стенда для его осуществления, и характеризуется тем, что устанавливают испытуемые скважинные фильтры в отсеках, разделенных вертикальными перегородками и выполненных в нижней зоне корпуса стенда с теплоизолированными стенками, снабженного герметично закрывающимся люком с предохранительным клапаном, заполняют указанные отсеки песком, имитирующим песчаный коллектор SAGD-скважины, вводят внутрь корпуса жидкую среду, моделирующую пластовый флюид, в таком объеме, чтобы теплоподводящий узел, выполненный с возможностью нагрева указанной жидкой среды и установленный в средней зоне внутри корпуса над указанными отсеками, был полностью погружен в указанную жидкую среду, при герметично закрытом люке корпуса осуществляют подачу теплоносителя -пара, в теплоподводящий узел с последующим направлением этого теплоносителя по соединительному трубопроводу в пароподводящий узел в верхней зоне корпуса, выполненный в виде перфорированного патрубка и снабженный линией отвода пара с установленными на ней манометром и запорной арматурой, производят посредством поступления пара из указанного перфорированного патрубка при закрытой его запорной арматуре подъем давления внутри корпуса, величину которого контролируют с помощью датчика давления, установленного в корпусе, посредством созданного давления осуществляют фильтрование жидкой среды через песок и испытуемые фильтры с отводом фильтрата через выходной патрубок с запорной арматурой, которым снабжен каждый отсек, и по количеству, скорости и качеству отводимого фильтрата судят об эффективности испытуемых скважинных фильтров.
Стенд для оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью содержит корпус с теплоизолированными стенками, снабженный герметично закрывающимся люком с предохранительным клапаном, с выполнением внутри корпуса в его нижней зоне, по меньшей мере, двух, разделенных вертикальными перегородками, отсеков для размещения в них испытуемых фильтров, и снабженных каждым из них выходным патрубком с запорной арматурой и датчиком температуры, внутри корпуса выше указанных отсеков размещены последовательно по высоте в средней и верхней зоне корпуса соответственно теплоподводящий и пароподводящий узлы, соединенные между собой трубопроводом, теплоподводящий узел, выполненный в виде трубчатого элемента, снабжен линией ввода теплоносителя, а пароподводящий узел, выполненный в виде перфорированного патрубка, - линией отвода пара с установленными на ней манометром и запорной арматурой, при этом теплоподводящий и пароподводящий узлы снабжены датчиками температуры, а корпус стенда снабжен датчиком контроля давления.
Нижняя зона корпуса занимает 1/2 объема корпуса.
При этом выходные патрубки каждого из отсеков снабжены емкостью для сбора фильтрата, прошедшего через испытуемый фильтр.
Датчик контроля давления в корпусе размещен в его верхней части над пароподводящим узлом.
Оптимальное количество отсеков в корпусе составляет четыре.
Указанный технический результат достигается за счет следующего.
Благодаря тому, что стенки корпуса имеют теплоизоляцию (например, минеральный утеплитель) по всей поверхности, существует возможность снизить теплопотери и обеспечить равномерную температуру по всему испытуемому объему.
Разделение фильтров друг от друга перегородками, способствовало возможности проводить одновременное испытание до четырех фильтров в одинаковых термобарических условиях, что обеспечивает объективность сравнительной оценки полученных результатов.
Ввиду того, что стенд дополнительно содержит датчики температуры среды внутри корпуса, появилась возможность осуществлять непрерывно контроль температуры среды в процессе проведения испытаний фильтров и задавать температуру среды, исходя из многообразия условий эксплуатации скважинных фильтров.
Благодаря тому, что люк оснащен предохранительным клапаном, существует возможность поддерживать постоянное - безопасное давление в процессе проведения испытаний.
Снабжение каждого отсека скважинного фильтра индивидуальным датчиком температуры, позволяет контролировать весь процесс испытания, а также сопоставлять регистрируемые параметры со скоростью фильтрации по испытуемым образцам фильтров.
Наличие у каждого отсека патрубка с запорной арматурой для слива фильтрата дает возможность производить отбор проб фильтрата, оценивать скорость фильтрации.
Оснащение стенда источником давления и температуры в предлагаемом исполнении позволяет точно имитировать работу SAGD скважины при вытеснении высоковязкого флюида из матрицы горной породы.
Размещение внутри корпуса выше отсеков последовательно по высоте в средней и верхней зоне корпуса соответственно теплоподводящего и пароподводящего узлов, соединенные между собой трубопроводом, позволяет также имитировать скважинные условия именно SAGD-скважины, т.к. теплоподводящий узел обеспечивает нагрев жидкой среды внутри корпуса стенда, а пароподводящий узел обеспечивает создание необходимого давления внутри корпуса стенда и воздействие пара на указанную жидкость.
Благодаря тому, что теплоподводящий узел полностью погружен в жидкую среду внутри корпуса обеспечивается защита от перегрева этого узла, а также полный прогрев всего объема жидкой среды с той целью, чтобы в отсеки с фильтрами поступала жидкость с одинаковой температурой, т.к. от этого будет зависеть точность исследований.
Благодаря конструктивным особенностям заявляемого стенда, а также операциям и режимам предлагаемого способа проведения испытаний на нем, обеспечивается повышение точности и достоверности получаемых результатов.
Заявляемый способ оценки эффективности скважинных фильтров с помощью реализации предлагаемого способа с использованием заявляемого стенда описан ниже в примере выполнения.
Предлагаемый стенд иллюстрируется чертежом фиг. 1, где показан общий вид стенда для испытания четырех фильтров.
Стенд представляет собой герметичный корпус 1 в виде куба или параллелепипеда, изготовленный из листовой стали соответствующей ожидаемым давлениям толщиной и марки стали. Стенки корпуса 1 имеют теплоизоляцию по всей наружной поверхности. Во внутренней нижней зоне 18 корпуса 1 установлены вертикальные перегородки 8, которые разделяют нижнюю зону 18 корпуса стенда на отдельные отсеки 22. Выбор количества отсеков может соответствовать количеству испытуемых образцов скважинных фильтров 2 (I, II, III, IV…). Оптимальное количество - четыре отсека на четыре типа фильтров (показано на фиг. 1). Каждый отсек 22 снабжен выходным патрубком 6 с запорной арматурой 23 для слива фильтрата и датчиком температуры 7. Верхняя часть стенда снабжена люком 3 с расположенным на нем предохранительным клапаном 4. В средней зоне 19 корпуса 1 расположен теплоподводящий узел, выполненный в виде трубчатого элемента 8, снабженный линией 11 ввода теплоносителя - пара. В верхней зоне 20 корпуса размещен пароподводящий узел, выполненный в виде перфорированного патрубка 9 для создания избыточного давления пара в корпусе 1, оснащенный линией 12 отвода пара с установленными на ней манометром 13 и запорной арматурой 14. Трубчатый элемент 8 и перфорированный патрубок 9 соединены между собой трубопроводом 10. Трубчатый элемент 8 и перфорированный патрубок 9 снабжены датчиками температуры 21 и 15 соответственно. Корпус 1 стенда снабжен датчиком контроля давления 16, расположенного в верхней зоне 20.
Предлагаемый способ, который реализуется посредством работы заявляемого стенда, осуществляется следующим образом.
Непосредственно перед началом работ стенд впрессовывается на давление, превышающее примерно на 10% давление, при котором будут проходить испытания. Запорная арматура 14 на линии 12 отвода пара, запорная арматура 23 на отводящих патрубках 6 отсеков 22 перекрывается. В нижней зоне 18 полости отсеков разделенных перегородками 5, после установки в них скважинных фильтров 2, через люк 3 засыпаются песком 24 соответствующего гранулометрического состава. Наиболее оптимально применение песка коллектора залежи высоковязкой нефти, получаемого, например, в процессе промывки горизонтальных скважин. Далее производится заливка внутрь корпуса жидкой среды, состоящей из пластовой воды и высоковязкой нефти (флюида), примерно в соотношении 1:2, (можно вместо флюида использовать искусственно приготовленную моделирующую жидкость) с тем условием, чтобы теплоподводящий узел 8, выполненный с возможностью нагрева указанной жидкой среды и установленный в средней зоне внутри корпуса, был полностью погружен в указанную жидкую среду 25.
После того как стенд подготовлен к работе, верхнее отверстие корпуса герметично закрывается люком 3, оборудованным предохранительным клапаном 4. Предохранительный клапан 4 предотвращает превышение рабочего давления в процессе проведения эксперимента. По линии 11 ввода теплоносителя подается пар, который проходит по трубчатому элементу 8, разогревая жидкую среду 25, далее по трубопроводу 10 пар подается в перфорированный патрубок 9 и далее пар попадает в линию отвода пара 12. На линии отвода пара 12 расположен манометр 13 для контроля давления и запорная арматура 14 для регулирования давления в процессе проведения испытаний.
При достижении требуемой температуры жидкой среды 25, которая контролируется по температурному датчику 21, вязкость жидкой среды 25 снижается, и она начинает под воздействием избыточного давления в верхней зоне 20 фильтроваться через песок 24. При этом запорная арматура 23 на патрубках 6 отсеков 22 открывается. В зависимости от пропускной способности фильтра фильтрация в разных отсеках будет проходить с разной скоростью. Скорость фильтрации жидкой среды 25 через каждый скважинный фильтр 2 (I-IV) определяется в процессе отбора проб в специальные мерные емкости 17. По каждому фильтру 2 замеряется скорость заполнения емкости 17. Пробы фильтрата в каждой емкости нумеруются в соответствующем порядке для каждого типа скважинного фильтра в отдельности. В случае, если из-за высокой скорости фильтрации, какой либо из отсеков отфильтровал весь пластовый флюид, и наблюдается выход пара, то для продолжения испытания других скважинных фильтров, выходной патрубок 6 перекрывается посредством запорной арматуры 23.
В процессе всего испытания производится контроль параметров температуры и давления соответствующими датчиками 7, 15, 16, 21, установленными в определенных местах полости испытательного стенда. Это позволяет контролировать весь процесс испытания и оценить распределение температур по отсекам, а также сопоставить их со скоростью фильтрации по испытуемым образцам скважинных фильтров. Информация с датчиков непрерывно записывается на электронный носитель для последующего анализа.
Пробы фильтрата, промаркированные соответствующим образом, после проведения стендовых испытаний направляют в лабораторию для анализа как самого пластового флюида (водонефтяное соотношение), так и для проведения количественного и гранулометрического анализа песка в пробах фильтрата.
В ходе испытаний работоспособности предложенного стенда были проведены работы по испытаниям на пропускную и фильтрующую способность четырех образцов фильтров скважинных на пластовой жидкости и пластовых условиях, приближенных к скважинным, Ярегского нефтяного месторождения.
Загрузка песка 24 и жидкой среды 25 (1/3 вода, 2/3 вязкая нефть) производится через люк, который перед проведением испытания герметично закрывается. Предпочтительно использовать песок с месторождения, непосредственно с эксплуатируемого горизонта, а при отсутствии возможности необходимо использовать аналог соответствующего гранулометрического состава. До загрузки песка, имитирующего песчаный коллектор, и жидкой среды в отсеки корпуса стенда устанавливаются образцы фильтров. Перед началом работы запорную арматуру на патрубках отсеков с образцами фильтров перекрывают, производят прогрев жидкой среды внутри корпуса до рабочей температуры и стенд опрессовывается на давление, на 10% процентов превышающее давление испытания. Давление и температура в различных зонах корпуса замеряется в режиме реального времени посредством датчиков с соответствующим размещением. Все параметры испытания записываются для последующего анализа. Открытие сливной запорной арматуры отсеков осуществляется одновременно, при этом визуально фиксируется наличие истечения жидкости. При наличии истечения фильтрата производится отбор проб в емкости фиксированного объема с замером времени заполнения, для последующей оценки скорости фильтрации на каждом образце. После чего емкости с пробами маркируются (№образца фильтра, №пробы, дата и время отбора). Все пробы после этого передаются в лабораторию химического анализа для оценки в первую очередь наличия механических примесей в фильтрате - количества и гранулометрического состава, и соотношения воды к нефти в фильтрате. После чего производится сравнительный анализ скорости и качества фильтрации образцов фильтров, на основании чего производится выбор наиболее эффективного скважинного фильтра для конкретной скважины.
Все работы проводились согласно техническому заданию на проведение стендовых испытаний скважинных фильтров для условий Лыаельской площади Ярегского нефтяного месторождения.
В качестве образцов использовались четыре фильтра разной конструкции:
- образец фильтра скважинного проволочно-щелевого с гравийной набивкой ФСПЩ-ГН 168×150Д×1560×1000×0,1×250×250 (размер щели 0,1 мм), далее по тексту - №I;
образец фильтра скважинного проволочно-щелевого ФСПЩ 178×160Д×1560×1000×0,1×250×250 (размер щели 0,1 мм), далее по тексту - №II;
образец фильтра скважинного проволочно-щелевого ФСПЩ 178×160Д×1560×1000×0,18×250×250 (размер щели 0,18 мм), далее по тексту - №III
- образец фильтра скважинного (труба с лазерной перфорацией с размером щели 0,18 мм)), далее по тексту - №IV.
Испытания проводились на территории Испытательного участка с применением следующих расходных материалов:
- песка различного фракционного состава с Ярегского нефтяного месторождения (Таблица 1);
- пластового флюида с Ярегского нефтяного месторождения (Таблица 2).
Все подготовительные работы и испытания проходили в следующем порядке:
1. Согласно техническому заданию был изготовлен и собран стенд, в который произвели установку четырех образцов фильтров скважинных.
2. В каждый из четырех отсеков, в полость над фильтром и под ним, равномерно засыпали песок с месторождения. Обеспечили полное покрытие фильтров.
3. Произвели заливку флюида в объеме около 1000 литров в испытательную камеру. Залитый флюид на 30% состоял из пластовой воды, остальное нефть.
4. Произвели окончательную сборку стенда, установку датчиков, обвязку с передвижным агрегатом ППУ (передвижная паровая установка) А 1600/100 на базе а/м КамАЗ.
5. Методом прокачки пара через линию 11 и трубчатый элемент 8, произвели прогрев залитого флюида и зоны расположения фильтров.
6. При достижении температуры флюида 60°С, через перфорированный патрубок 9 стенда, в полость над флюидом начали закачку пара, температурой 160-170°С. Предохранительным клапаном 4 на люке 3, отрегулировали давление в полости корпуса в диапазоне 6-7 кг/см2. Контроль параметров температуры и давления производился в режиме реального времени с монитора на пульте управления стенда. Запись вышеуказанных параметров производилось на USB-накопитель в автоматическом режиме.
7. В промежутки между этапами фильтрации отобрано 5 партий проб фильтрата с каждого типа фильтра. На отобранных пробах указаны время, дата и №образца фильтра. Полученные образцы упакованы в мешки и опломбированы. В процессе продавки флюида через фильтры, были выявлены следующие показания:
Наибольший поток наблюдался на образце №I, далее в порядке уменьшения потока с фильтра №IV, №III, №II.
8. После продавки всего содержимого емкости (испытательного стенда), стенд оставили на остывание.
9. 3атем испытуемые образцы скважинных фильтров были изъяты с последующей распиловкой для исследования содержимого внутри фильтров. Песок в фильтрах не обнаружен.
10. Был произведен замер щелевого зазора каждого образца. В результате замеров были получены следующие данные:
- Образец №I = 0.1 мм;
- Образец №II = 0.1 мм;
- Образец №III = 0.18 мм;
- Образец №IV = 0.2 мм.
Процесс испытания и отбора проб произведен в полном объеме и в соответствии с техническим заданием на проведение стендовых испытаний скважинных фильтров для условий Лыаельской площади Ярегского нефтяного месторождения. Образцы проб переданы в лабораторию химического анализа для дальнейшего проведения анализа фильтратов.
Данные испытаний фильтров на стенде предлагаемой конструкции показали, что эффективность скважинных фильтров сильно разнится в зависимости от их конструктивных особенностей. Испытания позволили определить наиболее оптимальную конструкцию, особенно образца скважинного фильтра с гравийной набивкой. Подтвердили особенности работы используемых в настоящее время на месторождении, а также то, что эффективность фильтров возрастает по мере формирования естественного гравийного фильтра. Данные испытания позволили наглядно показать насколько важна конструкция фильтр-элементов в части эффективной эксплуатации SAGD скважин, а также применение данного стенда позволило исключить риск испытания скважинных фильтров на реальных скважинах. Поскольку в случае применения неэффективной конструкции опытного фильтра эксплуатация дорогостоящей скважины будет затруднена, или невозможна вовсе.
Кроме того данный стенд позволяет объективно оценить эффективность того или иного скважинного фильтра, поскольку испытание производится в единовременно в общей среде. Также стоит отметить возможность применения естественных материалов с месторождения - горную породу слагающую продуктивный горизонт, пластовый флюид (нефть / вода), что естественно повышает качество (точность и достоверность) полученных результатов.
Таким образом, благодаря тому, что в предлагаемом стенде смоделированы условия, имитирующие скважинные на SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений высоковязкой нефти, обеспечивается достоверность испытаний, что позволит выдавать точные рекомендации нефтяникам по использованию конкретных скважинных фильтров на конкретных скважинах. Это позволит снизить, а то и исключить затраты на испытание опытных конструкций скважинных фильтров, в т.ч. с учетом потери эффективной добычи на опытных скважинах, повысить ресурс погружного насосного оборудования, за счет снижения поступления механических примесей, оценить скорость и наличие формирования естественного гравийного фильтра, и повысить дебит добываемой жидкости.
Claims (6)
1. Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, характеризующийся тем, что устанавливают испытуемые скважинные фильтры в отсеках, разделенных вертикальными перегородками и выполненных в нижней зоне корпуса стенда с теплоизолированными стенками, снабженного герметично закрывающимся люком с предохранительным клапаном, заполняют указанные отсеки песком, имитирующим песчаный коллектор SAGD-скважины, вводят внутрь корпуса жидкую среду, моделирующую пластовый флюид, в таком объеме, чтобы теплоподводящий узел, выполненный с возможностью нагрева указанной жидкой среды и установленный в средней зоне внутри корпуса над указанными отсеками, был полностью погружен в указанную жидкую среду, при герметично закрытом люке корпуса осуществляют подачу теплоносителя - пара, в теплоподводящий узел с последующим направлением этого теплоносителя по соединительному трубопроводу в пароподводящий узел в верхней зоне корпуса, выполненный в виде перфорированного патрубка и снабженный линией отвода пара с установленными на ней манометром и запорной арматурой, производят посредством поступления пара из указанного перфорированного патрубка при закрытой его запорной арматуре подъем давления внутри корпуса, величину которого контролируют с помощью датчика давления, установленного в корпусе, посредством созданного давления осуществляют фильтрование жидкой среды через песок и испытуемые фильтры с отводом фильтрата через выходной патрубок с запорной арматурой, которым снабжен каждый отсек, и по количеству, скорости и качеству отводимого фильтрата судят об эффективности испытуемых скважинных фильтров.
2. Стенд для оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, характеризующийся тем, что он содержит корпус с теплоизолированными стенками, снабженный герметично закрывающимся люком с предохранительным клапаном, с выполнением внутри корпуса в его нижней зоне, по меньшей мере, двух, разделенных вертикальными перегородками, отсеков для размещения в них испытуемых фильтров, и снабженных каждым из них выходным патрубком с запорной арматурой и датчиком температуры, внутри корпуса выше указанных отсеков размещены последовательно по высоте в средней и верхней зоне корпуса соответственно теплоподводящий и пароподводящий узлы, соединенные между собой трубопроводом, теплоподводящий узел, выполненный в виде трубчатого элемента, снабжен линией ввода теплоносителя, а пароподводящий узел, выполненный в виде перфорированного патрубка, -линией отвода пара с установленными на ней манометром и запорной арматурой, при этом теплоподводящий и пароподводящий узлы снабжены датчиками температуры, а корпус стенда снабжен датчиком контроля давления.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что нижняя зона корпуса занимает 1/2 объема корпуса.
4. Стенд по п. 2, характеризующийся тем, что выходные патрубки каждого из отсеков снабжены емкостью для сбора фильтрата, прошедшего через испытуемый фильтр.
5. Стенд по п. 2, характеризующийся тем, что датчик контроля давления в корпусе размещен в его верхней части над пароподводящим узлом.
6. Стенд по п. 2, характеризующийся тем, что оптимальное количество отсеков в корпусе составляет четыре.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137044A RU2755101C1 (ru) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020137044A RU2755101C1 (ru) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755101C1 true RU2755101C1 (ru) | 2021-09-13 |
Family
ID=77745504
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020137044A RU2755101C1 (ru) | 2020-11-11 | 2020-11-11 | Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755101C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114923661A (zh) * | 2022-05-01 | 2022-08-19 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种植入式减压井径向井流试验***及方法 |
| RU2788100C1 (ru) * | 2021-11-23 | 2023-01-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ исследования гидромеханических характеристик скважинных фильтров |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU118355U1 (ru) * | 2012-03-05 | 2012-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Стенд для изучения фильтрации жидкости |
| RU124497U1 (ru) * | 2012-08-08 | 2013-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина" (ООО "ЦОНиК им. И.М. Губкина") | Стенд для проведения испытаний скважинных газопесочных сепараторов |
| RU2016118449A (ru) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина" | Испытательный стенд для исследования противопесчаных фильтров, применяемых при добыче углеводородного сырья |
| CN207315352U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-05-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 测试筛管性能的模拟井筒及蒸汽吞吐防砂模拟试验*** |
| RU2687690C1 (ru) * | 2018-07-10 | 2019-05-15 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Стенд для испытания фильтров скважинных насосных установок |
-
2020
- 2020-11-11 RU RU2020137044A patent/RU2755101C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU118355U1 (ru) * | 2012-03-05 | 2012-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Стенд для изучения фильтрации жидкости |
| RU124497U1 (ru) * | 2012-08-08 | 2013-01-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр образования, науки и культуры имени И.М. Губкина" (ООО "ЦОНиК им. И.М. Губкина") | Стенд для проведения испытаний скважинных газопесочных сепараторов |
| RU2016118449A (ru) * | 2016-05-11 | 2017-11-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М.Губкина" | Испытательный стенд для исследования противопесчаных фильтров, применяемых при добыче углеводородного сырья |
| CN207315352U (zh) * | 2017-09-30 | 2018-05-04 | 中国石油天然气股份有限公司 | 测试筛管性能的模拟井筒及蒸汽吞吐防砂模拟试验*** |
| RU2687690C1 (ru) * | 2018-07-10 | 2019-05-15 | Акционерное общество "Новомет-Пермь" | Стенд для испытания фильтров скважинных насосных установок |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2788100C1 (ru) * | 2021-11-23 | 2023-01-16 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ исследования гидромеханических характеристик скважинных фильтров |
| RU2792856C1 (ru) * | 2021-11-23 | 2023-03-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" | Способ исследования гидромеханических характеристик скважинных фильтров |
| CN114923661A (zh) * | 2022-05-01 | 2022-08-19 | 长江水利委员会长江科学院 | 一种植入式减压井径向井流试验***及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109025985B (zh) | 基于多分支孔技术开采水合物的实验模拟装置 | |
| Ashrafi et al. | Effect of temperature on athabasca type heavy oil–water relative permeability curves in glass bead packs | |
| CN108361007B (zh) | 低渗油藏多层注采物理模拟装置及方法 | |
| CN103015997B (zh) | 一种冰晶暂堵压裂工艺的滤失封堵测试装置及模拟方法 | |
| CN107367450A (zh) | 一种可膨胀筛管性能检测实验装置及评价方法 | |
| US11946345B2 (en) | Natural gas hydrate exploitation experimental device and method for full-sized production wells | |
| RU2755101C1 (ru) | Способ оценки эффективности скважинных фильтров, применяемых в SAGD-скважинах при эксплуатации месторождений с высоковязкой нефтью, и стенд для его осуществления | |
| CN113266345A (zh) | 一种储层模拟单元及其气体溶解分配评价装置及评价方法 | |
| Xu et al. | A new approach for determination of gas breakthrough in saturated materials with low permeability | |
| EA004752B1 (ru) | Определение in situ эффективной подвижности и эффективной проницаемости пласта | |
| Esmaeili et al. | Experimental study of the effect of solvent addition and temperature on two-phase bitumen/water relative permeability | |
| Xu | Analysis of diagnostic testing of sustained casing pressure in wells | |
| CN113936537B (zh) | 一种生烃动力学模拟实验装置及方法 | |
| CN102322247B (zh) | 一种评价高温高压下岩石润湿相驱替能力的装置及方法 | |
| CN106324189B (zh) | 一种砂床封堵胶结测定仪和测定方法 | |
| RU2342528C1 (ru) | Устройство для измерения количества нефти и нефтяного газа | |
| Herkelrath et al. | Laboratory investigations of steam flow in a porous medium | |
| CN105696991A (zh) | 非烃类气体与蒸汽井筒状态的模拟实验装置及实验方法 | |
| Ghezzehei et al. | Measurements of the capillary pressure-saturation relationship of methane hydrate bearing sediments | |
| CN115475573B (zh) | 仿真地质过程的生排烃动力学实验装置及方法 | |
| NO178119B (no) | Anordning og fremgangsmåte for uttrekking av en væske fra et rör av stor lengde | |
| Modaresghazani | Experimental and Simulation Study of Relative Permeabilities in Heavy Oil/Water/Gas Systems | |
| Mai | Mechanisms of heavy oil recovery by waterflooding | |
| US20200200665A1 (en) | Systems and methods for assessing suspended particle settling | |
| Zhang et al. | Physical modeling of heavy oil production rate in a vapour extraction process |