5.3.Некоторые вопросы исследования механизированного фонда скважин.

Определение положения динамического уровня

Рис.1.25.Общая схема движения газожидкостной смеси в стволе насосной скважины

Целью определения динамического уровня является установление оптимального режима отбора нефти из скважины, на который влияют множество факторов, определение их и являются задачей исследования скважин. Одним из таких факторов является глубина спуска насоса под динамический уровень, которая в основном определяется фазовым составом добываемой жидкости и скоростью отбора. Естественно, что для определения глубины спуска насоса под динамический уровень следует знать положение самого динамического уровня при данном режиме откачки.

Волнометрирование

Наиболее дешевым и технологичным способом исследования механизированных скважин является способ волнометрирования, при котором определяется положение динамического (статического) уровня в скважине, а так же его изменение во время снятия кривой восстановления уровня (КВУ). Для точного определения забойных (пластовых давлений) по уровням необходимо учесть все сложные процессы движения и перераспределения фаз давления и температуры, происходящие в затрубном пространстве выше приема насоса и в колонне скважины от приема до забоя. Точное решение такого рода задач, при наличии хорошей математической модели, возможно только с применением ЭВМ. Но вместе с тем использование различных графических и упрощенных математических зависимостей, построенных по результатам обработки на ЭВМ позволит оперативно, хотя и с меньшей точностью, определить забойные и пластовые давления. На рис. 1.25 показана общая схема движения газожидкостной смеси в стволе насосной скважины.

При создании математических моделей расчета забойного и пластового давлений по замеренному уровню можно выделить следующие основные задачи:

• повышение точности определения динамического уровня в скважине;

• определение плотности газожидкостной смеси (ГЖС) в затрубном пространстве;

• определение плотности ГЖС в интервале прием насоса–забой скважины и определение забойного давления;

• учет перераспределения фаз и температуры в стволе скважины для определения изменения забойного давления во время снятия КВУ и пластового давления.

Задача повышения точности определения динамического уровня в основном сводится к определению точного значения скорости распространения звуковой волны ,в газовой среде затрубного пространства скважин. На промыслах Западной Сибири широкое распространение получили графические зависимости, связывающие скорость распространения звуковой волны и затрубное давление, построенные на основе данных, полученных путем замера уровня в скважинах, оборудованных реперами, при постепенном повышении или понижении давления в затрубном пространстве. Такие графические зависимости в какой-то мере пригодны для месторождений с низким газовым фактором (до 25 м³/м³),т.е. при условии ,что при работе скважины на стационарном режиме не происходит выделение газа у приема насоса.

К тому же при использовании этих графиков не учитывается влияние температуры в затрубном пространстве на скорость звука.

На месторождениях Западной Сибири в основном давление на приеме насоса ниже давления насыщения нефти газом ,поэтому существует постоянная сепарация газа в затрубное пространство. Газ, проходя через столб нефти в затрубном пространстве ,скапливается в объеме выше динамического уровня. В связи с оттоком газа через обратные газовые клапаны, устанавливаемые на устье между затрубным пространством и выкидной линией, а так же из-за неплотности резьбовых соединений устанавливается определенное равновесное сосотояние, при котором в затрубном пространстве от приема насоса до динамического уровня находится газонефтяная смесь, а выше уровня только газ. Состав газа в этом случае в газовой зоне можно принять соответствующим составу газа, выделившемуся при давлении и температуре у приема насоса. Существуют номограммы для расчета скорости звука, по которым можно с достаточной точностью определить значение динамического уровня, однако они неудобны в применении.

Предлагается использовать для определения скорости звука следующую формулу (выражение для скорости звука учитывающее свойства газа):

где: C_р – теплоемкость газа при постоянном давлении;

Z – сверхсжимаемость газа при соответствующих Р и Т;

R – газовая постоянная, равная 8.314 кДж/кмоль;

M_г – молярная масса газа, кг/моль;

Т_пр – приведенная температура;

Р_пр – приведенное давление;

Р – давление в средней части газовой зоны, МПа;

Т – температура в средней части газовой волны,⁰К.

Использование данной формулы возможно с применением расчетов на ЭВМ, с одновременным расчетом давления и температуры у приема насоса.