МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ИНФОРМАЦИОННО- ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ НАСОСНОЙ ОТКАЧКИ ЖИДКОСТИ ИЗ ОБВОДНЕННЫХ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Проблемой оценки эффективности использования информационно-измерительной системы (ИИС) управляемой откачки пластовой жидкости установкой электроцентробежного насоса (УЭЦН) из обводненных газовых скважин является технико-экономическая сложность проведения натурного эксперимента. Поэтому разработка модели экспериментальных исследований внедрения ИИС в систему «пласт-скважина-шлейф» (ПСШ) становится актуальной научной задачей [1].

Предложена структура имитационно-аналитической модели (ИАМ) исследования, представленная на рисунке 1, и состоящая из 3-х частей: информационной, имитационной и аналитической.

Элементами имитационной части модели являются модели притока газа и жидкости, модель системы ПСШ, имеющей 3 варианта: 1 – модель работы системы ПСШ без использования ИИС; 2 и 3 – модели работы системы ПСШ с использованием ИИС управляемой насосной  откачки жидкости и  совместной (по одному шлейфу - второй вариант системы ПСШ) и раздельной (по двум шлейфам - третий вариант) транспортировкой газа и жидкости до установки комплексной подготовки газа (УКПГ).

Элементами аналитической части модели являются модули: расчета критерия эффективности системы ПСШ и расчета параметров моделирования.

В модуле расчета параметров системы ПСШ вычисляются: коэффициенты притока газа (С, n) и жидкости (A, В); динамический уровень жидкости (Hдин), плотность газа в рабочих условиях (ρг.РУ), коэффициент гидравлического сопротивления труб (λ), с учетом информация о конструкции и оборудовании скважины (Кнкт), шлейфов (Кш), полученной из базы данных (БД), и значений пластового давления и температуры (Pпл, Тпл), температур продукции на забое (Тзаб), устье скважины (Ту – температура на выходе из насосно-компрессорных труб (НКТ), Тзат – в затрубном пространстве) и в конце шлейфа (Ткш), температура электродвигателя (Тэ), давлений на забое скважины и в конце шлейфа (Pкш), дебиты газа (Qг) и жидкости (Qж), плотности газа (ρг) и жидкости (ρж) при стандартных условиях, считываемых из БД результатов исследований скважины [1].

В модуле расчета критерия эффективности определяются численные значения эффективности работы системы ПСШ по моделям 1-3.

Основными факторами для оценки эффективности, учитываемыми в моделях, являются дебит газа и тепловое равновесие электродвигателя УЭЦН.

Основой оценки эффективности работы системы ПСШ с ИИС управляемой насосной откачки пластовой жидкости является выбор критерия эффективности, который позволит сравнить три варианта системы добычи газа из обводненных газовых скважин.

Для оценки эффективности выбран критерий, при котором оценивается прирост эффективности DЭ при внедрении ИИС двух вариантов системы ПСШ, вида  ΔЭ = (Эi - Эн) Эн ×100%, где Эi, Эн - значение критерия эффективности i – ого варианта системы ПСШ с ИИС и системы ПСШ без ИИС.

В рамках настоящего исследования выбран основной показатель эффективности Qг с установлением ограничений на Тэ при работе системы ПСШ с ИИС (не более критического значения (Ткр), при котором нарушается тепловое равновесие электродвигателя).

Критерий эффективности работы системы ПСШ с ИИС управляемой насосной откачки жидкости, применяемый в имитационно-аналитическом эксперименте, представлен в Табл.1.

С учетом сказанного, предложена методика оценки эффективности работы системы ПСШ, представленная на Рисунке 2.

Исследование по трем вариантам работы системы ПСШ проводились с помощью разработанного программного обеспечения моделирования добычи и сбора продукции (МДСП) [2] в составе ИИС, в соответствии  с целевой функцией 

Результаты имитационного моделирования работы системы ПСШ c ИИС управляемой откачки пластовой жидкости УЭЦН, представленные на Рисунке 3, показывают, что использование предложенной ИИС насосной откачки жидкости позволит увеличить дебит газа на 26% при втором варианте работы системы ПСШ, что соответствует точке С1.

При третьем варианте работы системы ПСШ дебит газа возрастет на 33%- точка С2. ИИС управляемой откачки пластовой жидкости УЭЦН определяет перемещение точки С к C1 (C2) за счет поддержания уровня жидкости в скважине близкого к середине рабочего интервала [1].

Результаты имитационного эксперимента и оценки эффективности управляемой откачки пластовой жидкости с предложенной ИИС отражены в Табл.2.

Анализ результатов имитационного эксперимента показывает, что использование ИИС управляемой насосной откачки пластовой жидкости обеспечивает увеличение дебит газа на 26% (33%) при совместной (раздельной) транспортировке газа и жидкости до УКПГ (режим С1 (С2)).

Таким образом, предложенная методика оценки эффективности добычи газа из обводненных газовых скважин с откачкой пластовой жидкости на основе разработанной модели экспериментальных исследований системы ПСШ по параметрам продукции, измеряемым и рассчитываемым в ИИС, свидетельствует о росте дебита газа при сохранении надежности работы УЭЦН.

Список литературы

1.     Валеев, А.Ф. Концепция совершенствования технологических режимов работы системы «пласт-скважина-шлейф» в условиях обводнения газовых скважин и способ еѐ реализации [Электронный ресурс] / А.Ф. Валеев, Н.А. Соловьев, А.Г. Шуэр // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». – 2013. – №4. – С. 291-297. – Режим доступа: http://www.ogbus.ru/authors/ValeevAF/ValeevAF_1.pdf.

2.     Валеев, А.Ф. Система имитационного моделирования технологических процессов газодобычи с механизированной откачкой пластовой жидкости / А.Ф. Валеев // Матер. Научной школы-семинара молодых ученых и специалистов в области компьютерной интеграции производства. – Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2012. – С. 7-12.