RU2327855C2

RU2327855C2 - Method for preventing generation of hydrate and hydrate hydrocarbon deposits in well

Info

Publication number: RU2327855C2
Application number: RU2006127258/03A
Authority: RU
Inventors: Альберт Ильич Владимиров (RU); Альберт Ильич Владимиров; В чеслав Борисович Мельников (RU); Вячеслав Борисович Мельников; Юрий Георгиевич Пименов (RU); Юрий Георгиевич Пименов; Александр Валентинович Погодаев (RU); Александр Валентинович Погодаев; Ильдар Фаритович Юсупов (RU); Ильдар Фаритович Юсупов; Сергей Михайлович Китаев (RU); Сергей Михайлович Китаев; Сергей Валериевич Ушаков (RU); Сергей Валериевич Ушаков
Original assignee: Федеральное агентство по образованию Российский Государственный Университет нефти и газа им. И.М. Губкина
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-06-27
Also published as: RU2006127258A

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to carbohydrates recovery, particularly to the methods for preventing the generation of hydrate, gashydrate and hydrate hydrocarbon deposits in well, especially in permafrost rocks. The method includes revealing the potential depositing zones, installing the ultrasonic emitters in the flow pipes and /or in the annular space sequentially by depth of the revealed potential depositing zones, evaluation of the current quantities of the wellhead pressure and flow rate, and periodical acoustic effect at the potential depositing zones with frequency 15-100 kHz and intensity 0.2-5 W/cm² as far as the maximum permissible deviation of the wellhead pressure and flow rate are recorded.

EFFECT: method provides increased efficiency of carbohydrates recovery and power inputs reduction.

Description

Изобретение относится к области добычи углеводородов, а именно к методам предотвращения образования гидратных, газогидратных и гидратоуглеводородных (гидратопарафиновых, гидратосмолистоасфальтеновых) отложений в скважинах, особенно эксплуатируемых в многолетнемерзлых породах.The invention relates to the field of hydrocarbon production, and in particular to methods for preventing the formation of hydrated, gas hydrate and hydrate-hydrocarbon (hydrate-paraffin, hydrate-tar-asphaltene) deposits in wells, especially those exploited in permafrost.

Известен способ предупреждения гидратообразования в нефтяных эксплуатируемых скважинах, заключающийся в периодическом закачивании в межтрубное пространство скважины обезвоженной нефти (Обзорная аналитическая информация. Серия «Нефтепромысловое дело». - М.: ВНИИОЭНГ, №15, 1986).There is a method of preventing hydrate formation in oil-operated wells, which consists in periodically pumping dehydrated oil into the annulus of the well (Overview analytical information. Series “Oilfield business.” - M .: VNIIOENG, No. 15, 1986).

Однако данный способ обладает низкой эффективностью и требует значительных энергозатрат, т.к. для его осуществления необходима обезвоженная нефть при достаточно высокой частоте промывки скважины.However, this method has low efficiency and requires significant energy consumption, because its implementation requires dehydrated oil at a sufficiently high frequency of flushing the well.

Известен способ предупреждения гидратообразования в нефтяных эксплуатируемых скважинах путем закачки в межтрубное пространство обезвоженной нефти с последующей подачей раствора ингибитора гидратообразования (RU №2065925, Е21В 37/00, 1992).A known method of preventing hydrate formation in oil-operated wells by pumping dehydrated oil into the annulus with subsequent supply of a solution of a hydrate inhibitor (RU No. 2065925, ЕВВ 37/00, 1992).

Данный способ предупреждения гидратообразования в сравнении с предыдущим способом позволяет сократить расход нефти на прокачки, но требует дополнительных расходов, связанных с установкой систем хранения, транспорта и подачи ингибитора в скважину. Недостатком данного способа также является низкая эффективность и значительные энергозатраты.This method of preventing hydrate formation in comparison with the previous method allows to reduce oil consumption for pumping, but requires additional costs associated with the installation of storage systems, transport and supply of the inhibitor to the well. The disadvantage of this method is also low efficiency and significant energy consumption.

Также известен способ предотвращения образования гидратных и гидратоуглеводородных отложений в скважине, предусматривающий периодическое нагнетание в скважину ингибиторов гидрато- и парафинообразования, в частности метанола (Обзорная аналитическая информация: серия «Нефтепромысловое дело». М.: ВНИИОЭНГ, №1, 1986).Also known is a method of preventing the formation of hydrated and hydrate-hydrocarbon deposits in the well, which provides for periodic injection of inhibitors of hydrate and paraffin formation, in particular methanol, into the well (Overview analytical information: Oilfield business series. M .: VNIIOENG, No. 1, 1986).

Недостатком известного способа является их высокая трудоемкость и себестоимость, а также загрязнение окружающей среды.The disadvantage of this method is their high complexity and cost, as well as environmental pollution.

Из известных способов наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ предотвращения образования ледяных, газогидратных и гидратопарафиновых отложений, заключающийся в том, что выявляют зоны локального понижения температуры пород с определением температуры на внутренней стенке эксплуатационной скважины и глубины динамического уровня нефти, а затем осуществляют повышение температуры или понижение давления в затрубном пространстве соответственно выше температуры или ниже давления гидратообразования пластовой нефти на величину, зависящую от определенных значений температуры и глубины динамического уровня нефти, при этом с увеличением температуры гидратообразования повышают температуру или понижают давление в затрубном пространстве. По данному способу повышение температуры в затрубном пространстве для предупреждения образования гидратов осуществляют путем пропускания электрического тока через кабель, состоящий из участков, имеющих различное электросопротивление, а также при повышении температуры в затрубном пространстве осуществляют понижение давления в интервале значений предупреждения образования гидратов от рабочего до атмосферного (RU 2194150, Е21В 36/04, 2001).Of the known methods, the closest to the proposed technical solution is a method of preventing the formation of ice, gas hydrate and hydrate-paraffin deposits, which consists in identifying zones of local decrease in rock temperature with determining the temperature on the inner wall of the production well and the depth of the dynamic oil level, and then increase the temperature or decrease in pressure in the annulus, respectively, above the temperature or below the pressure of hydrate formation nd oil by an amount depending on the specific temperatures and the depths of the dynamic oil level, thus with increasing temperature of hydrate formation temperature is raised or lowered in pressure in the annulus. In this method, raising the temperature in the annulus to prevent hydrate formation is carried out by passing an electric current through the cable, consisting of sections with different electrical resistance, and also when the temperature in the annulus increases, the pressure is reduced in the range of hydrate formation prevention values from working to atmospheric ( RU 2194150, ЕВВ 36/04, 2001).

Указанный способ требует постоянного контроля за изменением температуры и давления образования гидратов при добыче нефти и в особенности при добыче газа, что связано с изменением термобарических условий, гидродинамических условий течения в скважине добываемого флюида и дебита скважин и соответственно с необходимостью регулярного определения зон образования гидратов и изменения участков электросопротивлений для теплового предупреждения образования гидратов.The specified method requires constant monitoring of changes in temperature and pressure of hydrate formation during oil production and in particular during gas production, which is associated with a change in thermobaric conditions, hydrodynamic flow conditions in the well of produced fluid and production rate of the wells and, accordingly, the need to regularly determine hydrate formation and change zones sections of electrical resistance for thermal prevention of hydrate formation.

Существенными недостатками данного способа являются также значительные энергозатраты, обеспечение эффективности работы только в нефтяных скважинах, а также сложность работ при обслуживании и капитальном ремонте данных скважин.Significant disadvantages of this method are also significant energy costs, ensuring efficiency only in oil wells, as well as the complexity of the work during maintenance and overhaul of these wells.

Задачей настоящего изобретения является повышение эффективности предотвращения образования гидратов в нефтяных и газовых скважинах и снижение энергозатрат.The objective of the present invention is to increase the efficiency of preventing the formation of hydrates in oil and gas wells and reduce energy consumption.

Поставленная задача решается тем, что способ предотвращения образования гидратных, газогидратных и гидратоуглеводородных отложений в скважине включает выявление потенциальных зон образования отложений, размещение в насосно-компрессорных трубах и/или в затрубном пространстве последовательно по глубине выявленных потенциальных зон образования отложений ультразвуковых излучателей, оценку текущих значений устьевого давления и дебита и осуществление периодического акустического воздействия с частотой 15-100 кГц и интенсивностью 0,2-5 Вт/см² на потенциальные зоны отложений по мере фиксирования предельно допустимого отклонения устьевого давления и дебита.The problem is solved in that the method of preventing the formation of hydrated, gas hydrate and hydrate hydrocarbon deposits in the well includes identifying potential areas of formation of deposits, placement in tubing and / or annulus sequentially along the depth of the identified potential areas of formation of deposits of ultrasonic emitters, assessment of current values wellhead pressure and flow rate and the implementation of periodic acoustic exposure with a frequency of 15-100 kHz and an intensity of 0.2-5 W / cm ² to potential zones of deposits as the maximum permissible deviation of wellhead pressure and flow rate are recorded.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что непосредственно при течении в скважине добываемого флюида на критические зоны, т.е. на потенциальные зоны образования гидратных, газогидратных и гидратоуглеводородных отложений, оказывают акустическое воздействие ультразвуковой волной частотой 15-100 кГц и интенсивностью 0,2-5 Вт/см² посредством акустических излучателей, конструктивно встроенных в трубах НКТ или расположенных в трубном пространстве НКТ в местах возможного максимального образования отложений в скважинах. При этом указанное воздействие осуществляют при фиксировании предельно допустимых отклонений устьевого давления и дебита и до достижения ими рабочих значений.The essence of the proposed method lies in the fact that directly during the flow in the well of the produced fluid into critical zones, i.e. potential zones of hydrate, gas hydrate, and hydrate hydrocarbon deposits are acoustically affected by an ultrasonic wave with a frequency of 15-100 kHz and an intensity of 0.2-5 W / cm ² by means of acoustic emitters structurally embedded in tubing tubing or located in the tubing tubing space in places of possible maximum formation of deposits in the wells. Moreover, this effect is carried out when fixing the maximum permissible deviations of wellhead pressure and flow rate and until they reach operating values.

Выбор диапазонов частоты и интенсивности акустического воздействия обусловлен составом добываемого флюида, его потенциальным количеством, а также гидродинамическими условиями течения флюида в скважине. Способ осуществляют следующим образом. Предварительно выделяют в разрезе скважине на основе термобарических расчетов, оценки устьевого давления и температуры и их распределения по длине скважины, с учетом температуры и залегания вечномерзлых пород, а также дебита участки в трубном и затрубном пространствах, в которых возможно образование гидратных, газогидратных и гидратоуглеводородных отложений. Затем в области выделенных зон размещают акустические излучатели, которые конструктивно встраивают в НКТ или в затрубное пространство.The choice of frequency ranges and intensity of acoustic exposure is determined by the composition of the produced fluid, its potential amount, as well as the hydrodynamic conditions of the fluid flow in the well. The method is as follows. Pre-isolated in the section of the well on the basis of thermobaric calculations, estimates of wellhead pressure and temperature and their distribution along the length of the well, taking into account the temperature and occurrence of permafrost, as well as flow rates in the pipe and annular spaces, in which the formation of hydrated, gas hydrated and hydrated hydrocarbon deposits . Then, acoustic emitters are placed in the area of the selected zones, which are structurally embedded in the tubing or in the annulus.

Акустическое воздействие осуществляют периодически путем управления работой излучателей, то есть включения и отключения их в зависимости от текущих регистрируемых значений устьевого давления и дебита. Достижение текущих значений давления и дебита до рабочих свидетельствует о нормальном режиме эксплуатации скважины, а отклонение текущих значений устьевого давления и дебита от рабочих - о наличии предельно допустимой величины отложений.The acoustic effect is carried out periodically by controlling the operation of the emitters, that is, turning them on and off depending on the current recorded values of wellhead pressure and flow rate. The achievement of the current values of pressure and flow rate to the workers indicates the normal operation of the well, and the deviation of the current values of wellhead pressure and flow rate from the workers indicates the presence of the maximum permissible value of deposits.

С момента начала работы по акустическому воздействию на гидратные, газогидратные и гидратоуглеводородные отложения и до их завершения ведется постоянный замер давления на устье скважины и дебита скважины, а также при технической возможности ведется оценка количества минеральной примеси в ловушке скважинного трубопровода. Для оценки характера и степени воздействия акустического поля на гидратные и гидратоуглеводородные отложения после завершения каждого этапа работ в скважине проводится промысловый комплекс геофизических исследований (ГИС) и газодинамические исследования для введения коррекций на работу акустических излучателей. Шаг размещения излучателей по глубине зависит от протяженности отложений и их характеристики, в том числе условий залегания.From the moment of the beginning of work on the acoustic effects on hydrated, gas-hydrated and hydrate-hydrocarbon deposits and until their completion, a constant measurement of the pressure at the wellhead and the flow rate of the well is carried out, as well as the technical ability to assess the amount of mineral impurities in the trap of the downhole pipeline. To assess the nature and extent of the impact of the acoustic field on hydrated and hydrate-hydrocarbon deposits, after completion of each stage of work in the well, a field complex of geophysical studies (GIS) and gas-dynamic studies are carried out to introduce corrections to the operation of acoustic emitters. The pitch of emitters in depth depends on the length of the deposits and their characteristics, including the occurrence conditions.

Ниже приведен пример обработки скважин Мастахского газоконденсатного месторождения, иллюстрирующий данное изобретение, но не ограничивающий его.The following is an example of processing wells in the Mastakhskoye gas condensate field, illustrating this invention, but not limiting it.

В скважине с залеганием продуктивного пласта на глубине 3220-3228 м с регулярным образованием гидратных, газогидратных и гидратоуглеводородных отложений в виде пробок длиной до 400 м в НКТ в предварительно выявленной зоне возможного образования гидратов были встроены устройства по созданию ультразвукового поля с частотой волны 25 кГц и интенсивностью 2 Вт/см², работающие в режиме автоматического включения. Выявление указанной зоны осуществлялось на базе информации, полученной в ходе проведения комплекса геофизических исследований. В процессе акустического воздействия производили постоянный контроль давления на устье скважины и ее дебита. Значения последних сохранялись практически постоянными в течение длительного времени. Включение акустических излучателей производили не более одного раза в 5-8 дней в течение 0,5-1,5 часов.In a well with a productive formation at a depth of 3220-3228 m with regular formation of hydrate, gas hydrate and hydrate hydrocarbon deposits in the form of plugs up to 400 m in length in the tubing in a previously identified zone of possible hydrate formation, devices were built to create an ultrasonic field with a wave frequency of 25 kHz and intensity of 2 W / cm ² operating in automatic mode. Identification of this zone was carried out on the basis of information obtained during a complex of geophysical studies. In the process of acoustic exposure, constant pressure was monitored at the wellhead and its flow rate. The values of the latter remained practically constant for a long time. The inclusion of acoustic emitters produced no more than once every 5-8 days for 0.5-1.5 hours.

Claims

A method for preventing the formation of hydrated, gas hydrate and hydrate hydrocarbon deposits in a well, comprising identifying potential zones of formation of deposits, placement in tubing and / or annulus sequentially along the depth of the identified potential zones of formation of deposits of ultrasonic emitters, assessing current wellhead pressure and flow rates, and implementation of periodic acoustic feedback with an oscillation frequency of 15-100 kHz and an intensity of 0.2-5 W / cm ² for potential zones Fat as fixing maximum permissible deviation wellhead pressure and flow rate.