Рисунок 6 - Дебит газа скважины 623 без плунжерного лифта и с применением плунжерного лифта
За период работы плунжера из скважины было добыто около 3200 тыс.м3 газа. За аналогичный период работы скважины без плунжера было бы добыто около 1750 тыс.м3, и 5-8 раз пришлось бы проводить технологические продувки скважины на факельную линию (суммарно в течение ~ 16-20 часов).
За время испытаний плунжерного лифта не выявлено значительной разницы в работе плунжеров, изготовленных из разных материалов, за исключением интенсивности износа. Плунжеры из полиуретана и дюрали изнашиваются в 5-7 раз быстрее, чем стальные.
В шестой главе изложены основные технологические сценарии использования плунжерного лифта, разработанные на основе опыта полученного в процессе испытаний в скважине 623. Под словом «Сценарий» в данной работе подразумевается описание основных стадий технологического процесса и последовательность действий для удаления жидкости из скважин с помощью плунжерного лифта для различных геолого-технических условий эксплуатации скважин.
Рассмотрены сценарии использования плунжерного лифта непрерывного действия для удаления воды из скважин сеноманских залежей, в которых:
1. Плунжер может перемещаться от башмака лифтовой колонны до устья скважины (при отсутствии пакера);
2. Плунжер может перемещаться от сужения в корпусе циркуляционного клапана, установленного выше пакера, до устья скважины
В скважинах, разрабатывающих сеноманские залежи, осложнения обусловлены в основном из-за скопления конденсационной воды, поэтому сценарий удаления конденсационной воды в установках плунжерного лифта непрерывного действия предусматривает предупреждение стекания воды по стенкам труб плунжером на пути подъема к устью.
В значительном количестве скважин ниже пакера подвешен хвостовик, состоящий из труб Ду=168 мм длиной от 150 до 350 м. Даже небольшого столба пластовой воды (20-30 м) в хвостовике достаточно, чтобы произошло самозадавливание скважины. Разработан сценарий, по которому в лифтовую колонну скважины необходимо предварительно спустить дополнительную колонну труб меньшего диаметра. Низ дополнительной колонны должен находиться выше нижней кромки (башмака) лифтовой колонны. Нижний ограничитель хода плунжера устанавливают над установочным узлом дополнительной колонны.
Скорость потока газа по дополнительной колонне труб будет достаточна для подъема жидкости. Скорость потока газа в основной лифтовой колонне уменьшается, так как площадь проходного сечения лифтовой колонны существенно больше, чем площадь проходного сечения дополнительной колонны. Основная лифтовая колонна превращается в сепарационное устройство, в нижней части которого накапливается вода. Плунжер, находящийся в лифтовой колонне, опускается до нижнего ограничителя, а затем потоком газа поднимается к устью скважины вместе с водой.
Попытки продления периода работы плунжера без замены привели к разработке сценариев периодического плунжерного лифта. Например, уменьшение количества циклов работы плунжера со 120-140 до 30-40 в сутки позволит продлить период использования корпуса плунжера минимум до 3-4 месяцев до замены корпуса.
Возможны три варианта для задержки плунжера или секций плунжера в скважине:
1. Корпус плунжера задерживают на устье скважины после окончания цикла подъема воды к устью скважины. Шар после подъема воды к устью скважины опускается на нижний ограничитель хода плунжера;
2. Плунжер (корпус и шар) после подъема воды к устью скважины задерживают на устье скважины, на время, заданное контролером.
3. Плунжер после подъема воды к устью скважины разделяют на две секции. Шар и корпус опускаются на нижний ограничитель хода плунжера и остаются на нем до начала цикла подъема воды к устью скважины.
Рассмотрены различные технические решения для остановки плунжера на период накопления воды в скважине.
Для скважин, в которых имеются значительные сужения и нет возможности без проведения капитального ремонта скважин запустить плунжерный лифт, разработан сценарий использования плунжерного лифта в процессе продувки скважины в атмосферу. Продолжительность такой продувки составит максимум 5-10 минут вместо 1-3 часов.
Испытания плунжерного лифта в скважинах занимают очень много времени, прежде чем получить положительный результат или принять решение о применении другой конструкции или материала. Поэтому было принято решение провести исследования процессов удаления воды с использованием плунжера на динамических моделях. Были сформулированы технические и технологические требования к моделям плунжерного лифта, скважинам и разработаны алгоритмы расчета. Динамическая модель была разработана совместно с Серебрянским А.Я., Михейкиной Н.Д., Ивановым М.П. и Шулятиковым И.В.
На динамической модели, возможно, проследить характер изменения скорости движения плунжера и потока среды в периоды неустановившегося движения и представить графически пространственное положение плунжера и его секций в скважине в различные периоды времени. В результате изучения на модели процессов плунжерного лифта можно найти оптимальные параметры плунжера и режимы его функционирования в реальной скважине. На основании результатов расчета строились графики зависимостей изменения во времени положения и скорости перемещения плунжера и его секций в скважине (падения, подъема), давления на забое скважины, массовых расходов газа и скоростей потоков среды в эксплуатационной (219 мм) лифтовой (168 мм) колоннах у башмака, в зоне нижнего ограничителя хода плунжера, на устье скважины.
Основные выводы диссертационной работы могут быть сведены к следующим положениям:
1. Одним из основных факторов, вызывающих осложнения при эксплуатации скважин, оборудованных лифтовыми колоннами Ду=168 мм, и ограничивающих их производительность на поздней стадии разработки сеноманских залежей газовых месторождений, является скопление конденсационной воды в лифтовых колоннах и на забое. В стволе скважины выделяется не более 1.7 - 2,0 кг конденсационной воды на каждые 1000 м3 газа, в том числе на участке от пакера до устья скважины - не менее 85-90% от этого количества. Процесс накопления воды в скважине сопровождается ее оттоком с забоя в пласт
2. Проведенными расчетами и промысловыми испытаниями подтверждена возможность и эффективность закачки газа в межтрубный кольцевой канал, не перекрытый пакером, для поддержания расхода газа, необходимого для выноса жидкости из скважин сеноманских залежей
3. Впервые разработаны и испытаны технология и комплекс оборудования для удаления конденсационной воды с использованием плунжерного лифта для газовых скважин с лифтовыми колоннами из труб Ду=168 мм. Результаты испытаний показали высокую эффективность использования плунжерного лифта для удаления жидкости из скважин, с лифтовыми колоннами больших диаметров
4. Создан экспериментальный стенд для испытаний оборудования плунжерного лифта, рабочей средой в котором является газ из сеноманских залежей. Стенд оборудован комплексом автоматической регистрации в реальном времени давления, разности давления и расхода газа. Разработана и используется методика проведения испытаний оборудования для определения работоспособности и коэффициентов гидравлического сопротивления плунжеров.
5. Проведены промысловые испытания плунжерного лифта в скважине 623 месторождения Медвежье, оборудованной лифтовой колонной из труб Ду=168 мм и пакером. За период работы плунжера со стальным корпусом и резиновым шаром отборы газа из скважины увеличились почти в 2 раза по сравнению с аналогичным периодом работы скважины без плунжера
6. Разработаны технологические сценарии процессов удаления жидкости плунжерным лифтом в непрерывном и периодическом режимах из скважин, оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров, эксплуатируемых по пакерной и беспакерной схемам
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
1. Шулятиков, И.В., Сидорова, С.А., Медко, В.В., Пристанский, А.Г. Технологические процессы и оборудование для эксплуатации газовых скважин в условиях, осложненных наличием жидкости и разрушением призабойной зоны / Обз. информ.: Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности». Сер. Разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. - М.: ООО «ИРЦ Газпром», 2005. - с.103.
2. Медко, В.В., Шулятиков, И.В. Перспективные технические решения для удаления воды из скважин сеноманских залежей, оборудованных лифтовыми колоннами из труб 168 мм // Сб. тез. докл. 6-ой научн.-техн. Конференция и выставка «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России»: сб. тез. докл. (26 - 27 января 2005 г., Москва). - Москва: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. - 2005.- С. 103-104.
3. Шулятиков, В.И., Медко, В.В., Пристанский, А.Г., Шулятиков, И.В., Сидорова, С.А., Кузнецов, С.А. Войвожский опыт и перспективы использования плунжерного лифта на газовых и газоконденсатных месторождениях России // Сб. докл. НТС «Научные проблемы и перспективы нефтегазовой отрасли в Северо-западном регионе России». 4 кн. в 2:«Разработка и эксплуатация месторождений. Комплексные исследования пластов и скважин»: сб. докл. (2005 г., Ухта). - Ухта: Филиал ООО «ВНИИГАЗ» - «Севернипигаз». - 2005. - С. 212-225.
4. Тер-Саркисов, Р.М., Илатовский, Ю.В., Бузинов, С.Н., Медко, В.В., Харитонов, А.Н., Нифантов, В.И., Казарян, В.П., Серегина, Н.В. Особенности добычи низконапорного газа // Газовая промышленность - 2005. - №11. - С. 67-70.
5. Пат. (пм) 48581 Российская Федерация, МПК. Установка для моделирования натурных условий работы скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений; Тер-Саркисов Р.М., Бузинов С.Н., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И., Харитонов А.Н., Кузнецов С.А., Медко В.В., бондарев Е.В.; опубл. 27.10.05, Бюл. № 30. - 5 с.: ил.
6. Тер-Саркисов, Р.М., Сулейманов, Р.С., Бузинов, С.Н., Васильев, Ю.Н., Медко, В.В., Шулятиков, В.И. Новый этап в изучении движения газожидкостных потоков в вертикальных трубах // Газовая промышленность - 2006. - № 3. - С. 64-67.
7. Medko, V.V., Shulyatikov, I.V. Operation of Wells on the Medvezhie Gas Field on the Basis of Plunger Lift at a Final stage of the Field Development // Reports, ХХIII International Gas Conference: (June of 2006, Holland). - Amsterdam: International Gas Union.
8. Медко, В.В. Технические решения для удаления воды из скважин, оборудованных лифтовыми колоннами больших диаметров // Сб. тез. докл. 7-ой Всероссийской научн.-техн. Конференция: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России»: сб. тез. докл. (29 - 30 января 2007 г., Москва). - Москва: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. - 2007.- С. Vi(680).
9. Медко, В.В., Шулятиков, И.В., Кузнецов, С.А. Особенности использования плунжерного лифта в газовых скважинах // Сб. тез. докл. 7-ой Всероссийской научн.-техн. Конференция: «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России»: сб. тез. докл. (29 - 30 января 2007 г., Москва). - Москва: РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина. - 2007.- С. 136.
10. Пат. (пм) 59135 Российская Федерация, МПК. Плунжерный лифт; Медко В.В., Мельников И.В., Валиахметов М.Г., Исаев А.А., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И.; опубл. 10.12.06, Бюл. №34. - 5 с.: ил.
11. Пат. (пм) 60980 Российская Федерация, МПК. Плунжерный лифт; Медко В.В., Мельников И.В., Валиахметов М.Г., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И.; опубл. 30.08.06, Бюл. №4. - 5 с.: ил.
12. Пат. (пм) 62425 Российская Федерация, МПК. Летающий клапан для плунжерного лифта; Медко В.В., Шулятиков И.В., Шулятиков В.И.; опубл. 10.04.07, Бюл. № 10. - 5 с.: ил.