RU2795509C2 - Method for improving the reliability of the results of cyclic determination of the water content of produced oil - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention and can be used to obtain reliable information about the characteristics of an oil-containing stream produced from an oil well. The method for increasing the reliability of the results of the process of cyclic determination of the water cut of produced oil includes three phases: filling, measuring and blowing the device that determines the water content, performed sequentially, while before the blowing phase of the specified device, an additional setting is carried out, which consists in calibrating the data necessary for calculation of the water content value of the oil-containing liquid. At the same time, the procedure for conducting this mode includes three sampling from the measuring chamber filled with liquid from the separator, entering the measuring chamber from the separator from different heights and containing the product with different degrees of water content, the value of which is calculated in a laboratory and then entered into the memory of the computing box to ensure the accuracy of the further indications.

EFFECT: technical result consists in increasing the reliability of the information received regarding such characteristics of the produced oil-containing stream as its water content, density and gas factor.

1 cl, 3 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть использовано с целью получения надежной информации о характеристиках нефтесодержащего потока, добываемого из нефтяной скважины.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to obtain reliable information about the characteristics of the oil-containing stream produced from an oil well.

Известен способ определения обводненности продукции нефтяных скважин "ОХН+" [RU 2340772, МПК Е21В 47/10, опубл. 27.03.2008], заключающийся в том, что частично отсепарированную продукцию скважины, содержащуюся в вертикальном цилиндрическом сосуде, выдерживают до состояния полного отсутствия пузырькового газа и оседания пены, измеряют высоту столба жидкости (при помощи уровнемера), гидростатическое давление, на основе полученных данных производят расчет плотности жидкости и, используя значения плотностей воды и нефти, содержащихся в продукции скважины, определяют ее массовую обводненность.A known method for determining the water cut of oil well production "OHN+" [RU 2340772, IPC E21B 47/10, publ. 03/27/2008], which consists in the fact that the partially separated well production contained in a vertical cylindrical vessel is kept until the state of complete absence of bubble gas and foam settling, the height of the liquid column is measured (using a level gauge), hydrostatic pressure, based on the data obtained, a calculation of the density of the liquid and, using the values of the densities of water and oil contained in the production of the well, determine its mass water cut.

Несовершенство известного способа состоит в непредусмотренности по способу технологии повышения точности обработки данных об измеряемой жидкости, регистрируемых уровнемером.The imperfection of the known method lies in the fact that the method does not provide a technology for improving the accuracy of processing data on the measured liquid recorded by the level gauge.

Технический результат, на достижение которого направлено использование заявляемого изобретения, заключается в повышении надежности получаемой информации, касающейся таких характеристик добываемого нефтесодержащего потока, как его обводненность, плотность и газовый фактор.The technical result to be achieved by the use of the claimed invention is to increase the reliability of the information obtained regarding such characteristics of the produced oil-containing stream as its water cut, density and gas factor.

Данный технический результат достигается за счет применения авторски скомбинированного оборудования (данный комплекс соответствует заявляемой установке), предоставляющего пользователю возможность проводить его калибровку определенным способом (данный способ соответствует заявляемому способу).This technical result is achieved through the use of author's combined equipment (this complex corresponds to the claimed installation), which provides the user with the opportunity to calibrate it in a certain way (this method corresponds to the claimed method).

Сущность изобретения заключается в том, что берется не часть потока, а весь поток полностью, происходит разделение всего потока на порции и проведение анализа всех порций отдельно, что допускает возможность подсчета среднего значения обводненности и тем самым повышает надежность полученных данных, в отличие от анализа выборочной пробы с потока.The essence of the invention lies in the fact that not a part of the flow is taken, but the entire flow, the entire flow is divided into portions and the analysis of all portions is carried out separately, which makes it possible to calculate the average value of the water cut and thereby increases the reliability of the data obtained, in contrast to the analysis of selective flow samples.

Краткое описание чертежей.Brief description of the drawings.

На фиг. 1 представлена схема установки для испытаний с обозначениями ее основных (принципиальных) конструктивных элементов, где 1 - вход, 2 - выход, 3 - сепаратор, 4 - трехходовой кран, 5 - краны подключения камеры измерительной (вентильный блок, кран шаровой первый, кран шаровой второй), 6 - кран шаровой третий, 7 - уровнемер многофазный, предназначенный для измерений уровня нефти в столбе жидкости и уровня границы раздела жидких сред, 8 - датчик гидростатического давления, 9 - расходомер газа. На фиг. 2 представлены показания уровнемера INSOL-401 для шести проб, измеренных статически, и шести проб, измеренных динамически. На фиг. 3 представлены показания уровнемера УМФ300 для одиннадцати проб, измеренных статически, и одиннадцати проб, измеренных динамически. В черных кружках показано динамическое измерение, в белых - статическое.In FIG. 1 shows a diagram of the test setup with the designations of its main (fundamental) structural elements, where 1 is the inlet, 2 is the outlet, 3 is the separator, 4 is a three-way valve, 5 is the valves for connecting the measuring chamber (valve block, first ball valve, ball valve second), 6 - third ball valve, 7 - multiphase level gauge designed to measure the oil level in the liquid column and the level of the interface of liquid media, 8 - hydrostatic pressure sensor, 9 - gas flow meter. In FIG. Figure 2 shows the INSOL-401 readings for six statically measured samples and six dynamically measured samples. In FIG. Figure 3 shows the readings of the UMF300 level gauge for eleven samples measured statically and eleven samples measured dynamically. The black circles show the dynamic measurement, the white circles show the static one.

В основе разработки лежит идея интеграции многофазного уровнемера INSOL-401 в систему, состоящую из сепаратора (предназначенного для сепарации фаз добываемой скважинной ГЖС) и измерительной камеры, предназначенной для циклического измерения параметров нефтесодержащей жидкости, выделяемой при помощи сепаратора из ГЖС, поступающей из нефтяной скважины.The development is based on the idea of integrating the INSOL-401 multi-phase level gauge into a system consisting of a separator (designed to separate the phases of the produced downhole fluid) and a measuring chamber designed for cyclic measurement of the parameters of the oil-containing liquid released by the separator from the fluid coming from the oil well.

Уровнемер многофазный INSOL-401 предназначен для измерений уровня нефти (и/или др. нефтепродуктов) в столбе жидкости и уровня границы раздела жидких сред. При помощи данного уровнемера (встроенного в заявляемую установку) является возможным циклическое (для последовательно поступающих порций) определение процента обводненности добываемой нефти. Технические характеристики данного уровнемера представлены в открытом доступе на веб-сайте производителя.The multiphase level gauge INSOL-401 is designed to measure the level of oil (and/or other oil products) in a liquid column and the level of the interface between liquid media. With the help of this level gauge (built into the inventive installation) it is possible to cyclically (for sequentially arriving portions) determine the percentage of water cut in the produced oil. The technical specifications of this level gauge are publicly available on the manufacturer's website.

Ниже излагаются материалы протокола испытаний данного уровнемера (вкл. сравнение с испытанием аналогичного устройства) на предмет пригодности к применению в составе заявляемой установки.Below are the materials of the test report of this level gauge (including comparison with the test of a similar device) for suitability for use as part of the proposed installation.

Замеры проводили последовательно. Заливали внутрь схемы - через вентильный блок - заранее подготовленные пробы, состоящие из вещества «Exoil» - синтетического имитатора нефти, предназначенного для проведения предварительных испытаний нефтегазового оборудования - и воды. Объемы долей обоих веществ в пробах были известны заранее. Заранее было подготовлено 5 проб (0%, 25%, 50%, 85%, 100% обводненности).The measurements were carried out sequentially. Pour into the scheme - through the valve block - pre-prepared samples, consisting of the substance "Exoil" - a synthetic oil simulator intended for preliminary testing of oil and gas equipment - and water. The volumes of the fractions of both substances in the samples were known in advance. 5 samples were prepared in advance (0%, 25%, 50%, 85%, 100% water cut).

Сначала проводили статические измерения (жидкость не двигалась внутри схемы), далее включали насос H1 и проводили динамические измерения (жидкость двигалась внутри схемы).First, static measurements were performed (the liquid did not move inside the circuit), then pump H1 was turned on and dynamic measurements were taken (the liquid moved inside the circuit).

Результаты замеров показания уровнемера INSOL-401 для шести проб, измеренных статически, и шести проб, измеренных динамически, приводятся на фиг. 2.The INSOL-401 measurement results for six statically measured samples and six dynamically measured samples are shown in FIG. 2.

Точки черного цвета на схеме соответствуют измерениям, проведенным в динамическом режиме; точки белого цвета соответствуют измерениям, проведенным в статическом режиме.The black dots on the diagram correspond to measurements taken in dynamic mode; white dots correspond to measurements taken in static mode.

За обеими крайними белыми точками расположены черные точки; в этих двух местах положения точек в парах практически совпадают (см. поясняющую таблицу ниже).Behind both extreme white dots are black dots; in these two places, the positions of the points in the pairs practically coincide (see the explanatory table below).

При повторном проведении работ прибор показывал практически одинаковые предыдущим значения, девиация показаний составила не более 8 единиц на точку, что соответствует десятым долям процента.When the work was repeated, the device showed almost the same values as the previous ones, the deviation of the readings was no more than 8 units per point, which corresponds to tenths of a percent.

По результатам проведенного испытания можно сделать следующие выводы:Based on the test results, the following conclusions can be drawn:

1. Способ имеет хорошую повторяемость, поскольку во второй раз для тех же проб были получены, как указано выше, почти те же самые значения.1. The method has a good repeatability, because the second time for the same samples were obtained, as indicated above, almost the same values.

2. Следует отметить высокую линейность показаний в статическом режиме, а также почти полную их сходимость в крайних точках для обоих режимов (т.е. при заполнении чистым «Exoil» и чистой водой показатели в динамическом и в статическом режимах были практически одинаковыми).2. It should be noted the high linearity of readings in the static mode, as well as their almost complete convergence at the extreme points for both modes (i.e. when filling with pure Exoil and pure water, the indicators in dynamic and static modes were almost the same).

3. В динамическом режиме прибор давал нелинейную характеристику в диапазоне от 75 до 90%; вероятно, для данного режима это объясняется неравномерным перемешиванием воды и эксойла, взятого в малой концентрациии.3. In dynamic mode, the device gave a non-linear characteristic in the range from 75 to 90%; probably, for this mode, this is due to uneven mixing of water and exoil, taken in a low concentration.

4. Повторяемость, высокая линейность показаний для обоих режимов, почти полная сходимость для двух линий доказывает практическую применимость прибора для циклического определения обводненности.4. Repeatability, high linearity of readings for both modes, almost complete convergence for two lines proves the practical applicability of the device for cyclic determination of water cut.

По той же методике были проведены испытания для аналогичного прибора: датчика УМФ300. В данном случае использовалось 11 специально подготовленных проб с разной обводненностью.Using the same method, tests were carried out for a similar device: the UMF300 sensor. In this case, 11 specially prepared samples with different water cuts were used.

Графическое отображение результатов испытаний уровнемера УМФ300 для одиннадцати проб, измеренных статически, и одиннадцати проб, измеренных динамически, приводится на фиг. 3.A graphical representation of the test results of the UMF300 level gauge for eleven samples measured statically and eleven samples measured dynamically is shown in Fig. 3.

Результаты показывают гораздо меньшую сходимость для линий, образуемых точками, соответствующими измерениям в двух режимах. Технологическое преимущество уровнемера INSOL-401 для применения в нижеописанной установке становится после сравнения результатов испытаний очевидным.The results show much less convergence for lines formed by points corresponding to measurements in two modes. The technological advantage of the INSOL-401 level transmitter for use in the installation described below becomes apparent after comparing the test results.

Установка разработана в соответствии с ГОСТ 2517-2012 и ГОСТ 8.615-2013.The unit is designed in accordance with GOST 2517-2012 and GOST 8.615-2013.

Принцип работы установки описывается нижеследующим образом. Рабочий цикл установки включает в себя три фазы.The operating principle of the installation is described as follows. The operating cycle of the installation includes three phases.

1. «Фаза наполнения»1. "Filling phase"

Измерительная камера нашей установки, расположенная слева от сепаратора, пуста.The measuring chamber of our setup, located to the left of the separator, is empty.

Шаровой кран открыт на отходящей от сепаратора газовой (верхней) линии и закрыт на такой же нефтяной (нижней) линии.The ball valve is open on the gas (upper) line leaving the separator and closed on the same oil (lower) line.

ГЖС, проходя через сепаратор, разъединяется на газовую и жидкую фазу. Поскольку верхний кран открыт, расходомер на газовой линии, отходящей от сепаратора, считает расход газа и позже даст общий расход газа за период усреднения, каждый отрезок которого заканчивается в момент очередного достижения жидкой фазой «верхней точки» сепаратора, что происходит тогда, когда вся очередная порция газа отводится наверх.GZhS, passing through the separator, is separated into a gas and liquid phase. Since the top valve is open, the flow meter on the gas line leaving the separator counts the gas flow rate and later gives the total gas flow rate for the averaging period, each segment of which ends at the next moment when the liquid phase reaches the “upper point” of the separator, which occurs when all the next a portion of the gas is discharged upward.

Далее открываются вентильный блок, кран шаровой первый, кран шаровой второй, и происходит наполнение измерительной камеры нашей установки.Next, the valve block, the first ball valve, and the second ball valve are opened, and the measuring chamber of our installation is filled.

Уровнемер INSOL-401, установленный в верхней части измерительной камеры, по скорости наполнения емкости определяет усредненный дебит скважины по жидкости для чего заполнение должно происходить несколько раз, т.е. циклически.The INSOL-401 level gauge, installed in the upper part of the measuring chamber, determines the average flow rate of the well by liquid by the rate of filling the tank, for which filling must occur several times, i.e. cyclically.

2. «Фаза измерения»2. "Measuring phase"

При помощи того же INSOL-401 происходит замер «обводненности» столба жидкости по высоте линии раздела фаз в измерительной камере, поступившего из сепаратора; происходит также замер плотности флюида при помощи датчика гидростатического давления 8. Происходит расчет газового фактора потока с учетом показаний замеренного газа, отводящегося сверху сепаратора, дебита скважины по скорости заполнения камеры (как указано выше) и расчет обводненности потока (основное назначение уровнемера INSOL-401). Расчеты производятся при помощи программно-аппаратного комплекса небольшого размера, упакованного в бокс, установленный сверху измерительной камеры и служащий для крепления на нем снизу самого уровнемера INSOL-401. Комплекс снабжен устройством для передачи результатов расчетов на рабочее место оператора установки.Using the same INSOL-401, the "water cut" of the liquid column is measured along the height of the phase separation line in the measuring chamber, which came from the separator; the fluid density is also measured using a hydrostatic pressure sensor 8. The gas factor of the flow is calculated taking into account the readings of the measured gas discharged from the top of the separator, the well flow rate by the chamber filling rate (as indicated above) and the calculation of the water cut (the main purpose of the INSOL-401 level gauge) . Calculations are performed using a small-sized software and hardware complex, packed in a box, installed on top of the measuring chamber and used to mount the INSOL-401 level gauge itself on it from below. The complex is equipped with a device for transferring the results of calculations to the workplace of the plant operator.

Во время проведения второй фазы все ручные шаровые краны - а также вентильный блок - закрыты.During the second phase, all manual ball valves - as well as the valve block - are closed.

3. «Фаза продувки»3. "Purge phase"

Емкости установки (и сепаратор, и измерительная камера) наполнены.The plant tanks (both the separator and the measuring chamber) are full.

Шаровой кран закрыт для газовой линии, отводящей газ наверх от сепаратора, и открыт для нефтяной, отходящей вниз. Открыты также вентильный блок, кран шаровой первый, кран шаровой второй, кран шаровой третий 6. Вместо ГЖС в сепаратор начинают впускать воздух, позже отводимый насосом сверху, через газовую линию сепаратора, при помощи которого и происходит вытеснение жидкости из обеих емкостей. Уровень остатка жидкости контролируется уровнемером INSOL-401.The ball valve is closed for the gas line, which discharges gas upward from the separator, and is open for the oil line, which discharges downward. The valve block is also open, the first ball valve, the second ball valve, the third ball valve 6. Instead of GZhS, air begins to enter the separator, later discharged by the pump from above, through the gas line of the separator, with the help of which the liquid is displaced from both containers. The level of liquid residue is controlled by the INSOL-401 level gauge.

По достижению жидкостью «нижней точки» сепаратора и после отвода воздуха весь комплекс начинает рабочий цикл заново, т.е. с первой фазы.When the liquid reaches the "lower point" of the separator and after the air is removed, the entire complex starts the working cycle anew, i.e. from the first phase.

Помимо трех вышеописанных фаз рабочего цикла установки перед «Фазой продувки» установку можно перевести в режим настройки, т.е. калибровки данных, необходимых для корректного расчета обводненности анализируемой нефти и содержащихся в программно-аппаратном комплексе вышеупомянутого бокса, накапливающего и передающего сведения о работе уровнемера INSOL-401. Описываемый ниже порядок проведения режима настройки соответствует заявляемому способу повышения надежности результатов процесса определения обводненности добываемой нефти.In addition to the three phases of the operating cycle of the installation described above, before the “Purge phase”, the installation can be switched to the setting mode, i.e. calibration of the data necessary for the correct calculation of the water cut of the analyzed oil and contained in the software and hardware complex of the above box, which accumulates and transmits information about the operation of the INSOL-401 level gauge. The procedure for carrying out the setting mode described below corresponds to the claimed method for improving the reliability of the results of the process of determining the water cut of produced oil.

Настройка осуществляется непосредственно на скважине и производится с использованием измеряемого потока, который и пропускается для настройки через установку.Adjustment is carried out directly on the well and is performed using the measured flow, which is passed through the installation for adjustment.

Порядок проведения режима - после каждого этапа жидкость из измерительной камеры выпускается через кран шаровой третий 6:The order of the mode - after each stage, the liquid from the measuring chamber is released through the third ball valve 6:

- кран шаровой первый, кран шаровой второй закрываются. Открывается вентильный блок, который постепенно выпускает из малой камеры воздух и впускает туда жидкость, которая поступает, как показано на фиг.1, из середины столба жидкости, находящегося в сепараторе. Производится отбор пробы от смеси, образовавшейся в сепараторе на высоте обозначения, через кран шаровой третий.- the first ball valve, the second ball valve are closed. The valve block opens, which gradually releases air from the small chamber and lets in liquid, which comes, as shown in figure 1, from the middle of the liquid column located in the separator. A sample is taken from the mixture formed in the separator at the height of the designation through the third ball valve.

- кран шаровой второй открывается. Происходит наполнение измерительной камеры «обводненной» жидкостью снизу. Режим заполнения так же регулируется вентильным блоком. Кран шаровой второй закрывается, производится отбор пробы от смеси, образовавшейся в сепараторе на высоте обозначения через кран шаровой третий.- the second ball valve opens. The measuring chamber is filled with “watered” liquid from below. The filling mode is also regulated by the valve block. The second ball valve is closed, a sample is taken from the mixture formed in the separator at the height of the designation through the third ball valve.

- кран шаровой первый открывается. Происходит наполнение измерительной камеры «обнефтенной» жидкостью сверху. Режим заполнения так же регулируется вентильным блоком. Кран шаровой первый закрывается, производится отбор пробы от смеси, образовавшейся в сепараторе на высоте обозначения через кран шаровой третий.- the ball valve opens first. The measuring chamber is filled with oil-free liquid from above. The filling mode is also regulated by the valve block. The first ball valve closes, a sample is taken from the mixture formed in the separator at the height of the designation through the third ball valve.

Пробы будут иметь разный состав потому, что берутся от смесей, поступивших в малую камеру от порций жидкости, находившихся на разных высотах жидкостного столба, выделенного в сепараторе. После отбора проб и их анализа (производимого при помощи одного - или несколькихThe samples will have a different composition because they are taken from mixtures that entered the small chamber from portions of the liquid located at different heights of the liquid column separated in the separator. After sampling and analysis (performed by one or more

- из трех классических лабораторных методов: Дина-Старка, диэлькометрического или оптического) получаем 3 точки, которые могут быть «помещены» на график типа приведенного на рисунке 1. Эти три точки в качестве опорно-информирующих «загружаются» в память бокса уровнемера INSOL-401.- from three classical laboratory methods: Dean-Stark, dielcometric or optical) we get 3 points that can be “placed” on a graph of the type shown in Figure 1. These three points are “loaded” into the memory of the INSOL level gauge box as reference-informing ones - 401.

Для лучшего расслоения проб можно предусмотреть возможность добавления в них доз деэмульгатора, либо же возможность нагрева выносной емкости.For better stratification of samples, it is possible to provide for the possibility of adding doses of a demulsifier to them, or the possibility of heating a remote container.

Достоинства способа:Advantages of the method:

1. Заявляемый способ учитывает реальный состав измеряемой ГЖС.1. The inventive method takes into account the actual composition of the measured GZhS.

2. Узкодиапазонность измерений уровнемера INSOL-401, достигаемая посредством индивидуальной настройки прибора на каждую скважину, т.е. посредством применения заявляемого вышеописанного способа, включающего отбор проб с трех разных высот столба жидкости сепаратора и вычисление по данным анализа отобранных проб трех точек: «верхней» - для порции жидкости с пониженной обводненностью, в некоторых случаях эквивалентной чистой нефти, «нижней» - для порции жидкости, приблизительно эквивалентной чистой воде и «рабочей» - соответствующей «выровненной» гидравлической схеме; это положительно сказывается на точности измерений.2. The narrow measurement range of the INSOL-401 level gauge, achieved by individual adjustment of the device for each well, i.e. by applying the proposed method described above, including sampling from three different heights of the separator fluid column and calculating three points from the analysis of the samples taken: “upper” - for a portion of liquid with a reduced water cut, in some cases equivalent to pure oil, “lower” - for a portion liquid, approximately equivalent to pure water and "working" - corresponding to the "leveled" hydraulic circuit; this has a positive effect on the measurement accuracy.

3. Простота способа измерения: за основу взята работа с простыми, понятными, изученными физическими процессами, без дополнительной обработки с математическими методами, которые бы добавили погрешность.3. Simplicity of the measurement method: the basis is the work with simple, understandable, studied physical processes, without additional processing with mathematical methods that would add an error.

4. Малые габариты оборудования, то есть технология может быть «односкважинной», и относительно низкая его себестоимость (стоимость производства).4. Small dimensions of the equipment, that is, the technology can be "single-well", and its relatively low cost (production cost).

Таким образом, благодаря заявляемым вышеописанным установке и способу повышения точности процесса определения обводненности нефти данный процесс может проводиться циклически, с высокой степенью надежности получаемых результатов.Thus, thanks to the claimed above-described installation and method for improving the accuracy of the process for determining the water cut of oil, this process can be carried out cyclically, with a high degree of reliability of the results obtained.

Claims (1)

Способ повышения надежности результатов процесса циклического определения обводненности добываемой нефти, включающий в себя три фазы: наполнения, измерения и продувки устройства, осуществляющего определение обводненности, исполняемые последовательно, при этом перед фазой продувки указанного устройства проводят дополнительный режим настройки, заключающийся в калибровке данных, необходимых для вычисления значения обводненности нефтесодержащей жидкости, отличающийся тем, что порядок проведения данного режима включает в себя трехкратный отбор проб из измерительной камеры, заполняемой жидкостью из сепаратора, поступающей в измерительную камеру из сепаратора с разной высоты и содержащей продукт с разной степенью обводненности, значение которой вычисляется лабораторно и затем заносится в память вычислительного бокса для соблюдения точности его дальнейших показаний.A method for increasing the reliability of the results of the process of cyclic determination of the water cut of produced oil, which includes three phases: filling, measuring and blowing the device that determines the water cut, performed sequentially, while before the blowing phase of the specified device, an additional setting mode is carried out, which consists in calibrating the data necessary for calculating the value of the water cut of an oily liquid, characterized in that the procedure for conducting this mode includes three sampling from the measuring chamber, filled with liquid from the separator, entering the measuring chamber from the separator from different heights and containing a product with a different degree of water cut, the value of which is calculated in the laboratory and then entered into the memory of the computing box to maintain the accuracy of its further readings.

Images