Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОВОЙ СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к области добычи природного газа и может быть использовано при исследовании газовых скважин, преимущественно не подключенным к газопроводам для сбора продукции скважин.

Известен способ исследования газовых скважин, не подключенных к газосборному пункту, включающий предварительное оборудование устья скважины сепаратором, устройством для измерения расхода газа (дебита скважины), включающего образцовые манометры и термометры, а также выкидной линией для факела. В процессе исследования скважины как на стационарных, так и не стационарных режимах, производится замер давления и температуры газа на измерителе расхода газа, по результатам которого определяется дебит скважины. При этом продукция скважины, в случае наличия в ней жидкости и твердых примесей, предварительно очищается от них в сепараторе, устанавливаемом перед устройством для измерения расхода газа, а газ после этого устройства поступает в факельную линию и сжигается. В качестве устройства для измерения расхода газа чаще всего используются диафрагменные измерители критического течения (ДИКТ), основанные на законах движения газа через диафрагму при превышении давления перед диафрагмой давления после нее не менее чем в два раза (Гриценко А.И., Алиев З.С., Ермилов О.М., Ремизов В.В., Зотов Г.А. Руководство по исследованию скважин. - М.: Наука, 1995, 523 с.).

Основным недостатком известного способа исследования газовой скважины является то, что весь добываемый газ сжигается. Исследование скважины, особенно совмещенное с пробной отработкой продуктивной залежи, может продолжаться многие дни, поэтому в процессе таких исследований сжигаются значительные объемы природного газа.

Технической задачей предлагаемого изобретения является использование добываемого газа в процессе исследования газовых скважин для выработки электроэнергии.

Поставленная техническая задача решается за счет того, что в способе исследования газовой скважины, включающем оборудование устья скважины сепаратором, устройством для измерения расхода газа и выкидной линией для факела, замер давления и температуры газа на установленном устройстве и определение дебита скважины на основании проведенных замеров и конструктивных характеристик устройства, устье скважины дополнительно оборудуют электростанцией, вырабатывающей электроэнергию при сжигании добываемого газа, причем при исследовании высокодебитных скважин электростанцию устанавливают между устройством для измерения расхода газа и факельной линией, а при исследовании малодебитных скважин электростанцию устанавливают перед устройством для измерения расхода газа, при этом дебит скважины определяют с учетом расхода воздуха, идущего на сжигание газа.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При исследовании газовых скважин, не подключенных к газосборному пункту, устье оборудуют с таким расчетом, чтобы была возможность сепарации продукции скважины с целью отделения и замера количества жидкости и твердых частиц в продукции скважин и определения дебита скважины по газу. Для достижения этих целей оборудование устья скважин включает сепаратор и устройство для замера количества газа в продукции скважин. В качестве устройства для определения дебита скважин по газу широко используется ДИКТ, при этом дебит газа при условии критического истечения определяется по известной формуле (см. Руководство…, стр.487-489):

,

где Q - дебит газа, тыс.м³/сут; P_D - абсолютное давление перед диафрагмой, МПа; - относительная плотность газа по воздуху; T_D - абсолютная температура газа перед диафрагмой, °К; Z - коэффициент сверхсжимаемости газа при P_D и T_D; С - коэффициент, зависящий от диаметра диафрагмы и ДИКТа (табличный параметр); δ - поправочный коэффициент для учета изменения показателя адиабаты реального газа. Данная формула справедлива при истечении газа в атмосферу, т.е. при его давлении после диафрагмы 0,1 МПа.

Для расчета дебита скважины по приведенной формуле в процессе исследования скважины замеряются давление и температура газа перед диафрагмой.

В процессе исследования скважин по известному способу газ после ДИКТа направляется на факельную линию и сжигается. По предлагаемому способу предлагается устье скважины дополнительно оборудовать электростанцией, на которой газ используется для выработки электроэнергии. Вырабатываемая электроэнергия или транспортируется на местные нужды, или используется для зарядки аккумуляторов, которые могут быть использованы в любых известных целях или в устройствах, которые могут быть специально разработаны под создаваемое предложение аккумуляторов.

При исследовании высокодебитных скважин, когда обеспечивается критический перепад давлений между устьем скважины и потребным давлением для питания электростанции, последнюю предпочтительнее располагать после замерного устройства (ДИКТа). Если устанавливаемая электростанция по своим конструктивным характеристикам не может использовать весь добываемый газ, излишки газа направляются на факел.

При исследовании малодебитных скважин, когда устьевые давления не обеспечивают критический перепад давлений, электростанцию располагают перед замерным устройством, а дебит газа определяют на основании определения расхода продуктов сгорания с учетом расхода воздуха, идущего на сжигание газа. Так, из формулы горения метана (СH₄+2O₂=СO₂+2Н₂O) известно, что для сжигания 1-го объема метана необходимо 2 объема кислорода или (2·1/0,21≈9,5) 9,5 объемов воздуха (содержание кислорода в воздухе составляет 21%), поэтому при определении расхода газа (в основном метана по составу) на замерном устройстве после сжигания газа на электростанции учитывают, что дебит газа равен 0,095 (1/10,5) части всего замеренного объема продуктов сгорания газа. В этом случае в качестве замерных устройств могут быть использованы приборы, не требующие критических перепадов давления на них, например, дифманометры (см. Руководство…, стр.481-487).

В качестве электростанций могут быть использованы, например, агрегаты известной производственной компании «РЫБИНСККОМПЛЕКС» марки АГП. Потребное давление газа на входе этих электростанций составляет не менее 0,5 МПа, поэтому при использовании ДИКТа и установки его перед электростанцией необходимо устьевое давление свыше 1 МПа, а установка названной электростанции перед замерным устройством позволяет использовать описываемый способ при минимальном устьевом давлении (без учета перепада давления на сепараторе) 0,5 МПа.

Пример реализации способа

Было проведено исследование газовой скважины методом установившихся отборов на 5 режимах «прямого хода» и 2 режимах обратного, при этом были определены дебиты газа замерным устройством в следующих объемах: 40, 80, 125, 150, 180, 120 и 60 тыс.м³/сут. Продолжительность исследования скважины на каждом режиме составляла 1 час. В результате за время исследования скважины было добыто 31,46 тыс.м³ газа. В комплекс использованного оборудования при исследовании скважины входила газопоршневая электростанция АГП-350, установленная после замерного устройства. Удельный расход газа данной электростанцией при номинальной мощности (350 кВт/ч) составляет 125,2 м³/ч, в результате за время исследования скважины было использовано 876,6 м³ добытого газа (остальная часть газа сжигалась на факеле) и выработано (350·7) 2450 кВт электроэнергии. При наличии соответствующей электростанции с возможностью полного использования получаемого из скважины газа с аналогичным его удельным расходом было бы получено 87927 кВт электроэнергии, которой достаточно для обеспечения электроэнергией, например, небольшого жилого комплекса с нагрузкой 20 кВт/ч в течение 183 дней.

При использовании описываемого способа исследования газовой скважины, кроме информации о газовой залежи, имеется возможность получить значительные объемы электроэнергии, решая при этом вопросы рационального недропользования и энергопотребления.