RU2571321C1 - Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well - Google Patents

Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well Download PDF

Info

Publication number
RU2571321C1
RU2571321C1 RU2014134362/03A RU2014134362A RU2571321C1 RU 2571321 C1 RU2571321 C1 RU 2571321C1 RU 2014134362/03 A RU2014134362/03 A RU 2014134362/03A RU 2014134362 A RU2014134362 A RU 2014134362A RU 2571321 C1 RU2571321 C1 RU 2571321C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
pressure
wellhead
annulus
bottomhole
Prior art date
Application number
RU2014134362/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Фаатович Валеев
Николай Алексеевич Соловьев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургский государственный университет"
Priority to RU2014134362/03A priority Critical patent/RU2571321C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2571321C1 publication Critical patent/RU2571321C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: calculation device of the information and measuring system of the water cut gas well receives the signals from the pressure and temperature transmitters at the wellhead annulus output and at well bottomhole at input of the centrifugal pump, gas flowrate, gas and liquid densities. At that the liquid dynamic level is determined as per the iteration algorithm of successive approximation of the bottomhole pressure P bottomhole c a l c
Figure 00000014
from wellhead till its equality to the measured bottomhole pressure Pbottomhole as per hydraulic dynamic formulas.
EFFECT: method of determination of the liquid dynamic level in annulus of the water cut gas well based on the designed information and measuring system by means of measurement of the product parameters at the bottomhole and wellhead.
1 dwg

Description

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано для определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами (НКТ), обводненных газовых скважин в процессе откачки пластовой жидкости погружными электроцентробежными насосами (ЭЦН).The invention relates to the gas industry and can be used to determine the dynamic fluid level in the annulus between the production string and tubing, waterlogged gas wells during the pumping of formation fluid by submersible electric centrifugal pumps (ESP).

Контроль уровня различных жидкостей является одной из самых распространенных задач в различных технологических процессах. Это является причиной большого разнообразия способов контроля уровня, основанных на ультразвуковом, радиолокационном и других методах.Monitoring the level of various liquids is one of the most common tasks in various technological processes. This is the reason for a wide variety of level control methods based on ultrasonic, radar and other methods.

Наиболее близким по достигаемому результату является способ определения уровня жидкости в нефтяной скважины с ЭЦН акустическим уровнемером (эхолотом), который формирует импульсный акустический сигнал на устье скважины в затрубном пространстве, принимает отраженный от жидкости акустический эхосигнал, преобразовывает его в электрический сигнал и определяет время прохождения акустического сигнала от устья скважины до уровня жидкости (Патент РФ №2447280, МПК Е21В 47/047, G01F 23/296. Способ определения уровня жидкости в нефтяной скважине, опубл. 10.04.2012 г.). Описанный способ принят за прототип изобретения.The closest to the achieved result is a method for determining the liquid level in an oil well with an ESP acoustic level gauge (echo sounder), which generates a pulsed acoustic signal at the wellhead in the annulus, receives an acoustic echo reflected from the liquid, converts it into an electrical signal and determines the acoustic transit time the signal from the wellhead to the fluid level (RF Patent No. 2447280, IPC Е21В 47/047, G01F 23/296. Method for determining the level of fluid in an oil well, publ. 10.04.2 012 g.). The described method is adopted as a prototype of the invention.

Однако данный способ имеет недостатки, так как точность определения уровня жидкости по эхолоту обусловлена, в основном, точностью фиксации скорости звука в скважине, зависящей от конструкции эхолота и физико-химических свойств, находящихся в скважине жидкости, газов, пены (давление, температура, состав, концентрация и т.п.). Также на результаты измерений эхолотом оказывают искажающее влияние большая криволинейность ствола скважины, эксцентричное расположение НКТ из-за расположения питающего ЭЦН кабеля в затрубном пространстве. Раздельная добыча продукции из обводненных газовых скважин за счет использования ЭЦН предполагает откачку жидкости насосом по НКТ и добычу газа по затрубному пространству, что приводит к образованию пены на поверхности жидкости в затрубном пространстве скважины и нарушению корректной работы эхолота, так как фиксируется верхняя точку столба пены, считая, что это и есть уровень жидкости, фактический же уровень жидкости находится ниже пены и остается не измеренным.However, this method has drawbacks, since the accuracy of determining the level of a liquid from an echo sounder is mainly due to the accuracy of fixing the speed of sound in a well, depending on the design of the echo sounder and the physicochemical properties of the liquid, gases, and foam in the well (pressure, temperature, composition , concentration, etc.). Also, the large curvilinearity of the borehole, the eccentric location of the tubing due to the location of the ESP supply cable in the annulus, have a distorting effect on the measurement results with an echo sounder. Separate production of products from flooded gas wells through the use of ESPs involves pumping liquid through a tubing and producing gas through the annulus, which leads to the formation of foam on the surface of the liquid in the annulus of the well and disruption of the echo sounder, since the upper point of the foam column is fixed, Assuming that this is the liquid level, the actual liquid level is below the foam and remains unmeasured.

Техническим результатом настоящего изобретения является создание способа определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины на основе разработанной информационно-измерительной системы путем измерения параметров продукции на забое и устье скважины.The technical result of the present invention is to provide a method for determining the dynamic fluid level in the annular space of a waterlogged gas well based on the developed information-measuring system by measuring production parameters at the bottom and well head.

В предлагаемом способе определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины с помощью информационно-измерительной системы, включающем прием сигналов от датчиков: давлений и температур на выходе из затрубного пространства устья скважины и на глубине забоя скважины при входе в центробежный насос, расхода газа, плотностей газа и жидкости, определяют динамический уровень жидкости Ндин по итерационному алгоритму последовательных приближений величины забойного давления P з а б р а с ч

Figure 00000001
от устья скважины до его равенства измеренному значению забойного давления по зависимостиIn the proposed method for determining the dynamic fluid level in the annular space of a waterlogged gas well using an information-measuring system, including receiving signals from sensors: pressure and temperature at the outlet of the annular space of the wellhead and at the bottom of the well at the entrance to the centrifugal pump, gas flow, the densities of gas and liquid, determine the dynamic level of the fluid N din according to the iterative algorithm of successive approximations of the bottomhole pressure P s but b R but from h
Figure 00000001
from the wellhead to its equality to the measured value of the bottomhole pressure according to

Figure 00000002
Figure 00000002

где P з а б р а с ч

Figure 00000003
- расчетное значение забойного давления в МПа;Where P s but b R but from h
Figure 00000003
- the estimated value of the bottomhole pressure in MPa;

ρж - плотность жидкости в кг/м3;ρ W - the density of the liquid in kg / m 3 ;

Hзаб - глубина забоя скважины при входе в центробежный насос в м;H Zab - the bottom hole depth at the entrance to the centrifugal pump in m;

Hдин - расчетное значение динамического уровня жидкости в затрубном пространстве скважины в м, в первом приближении равно значению глубины Нзаб;H din - the calculated value of the dynamic fluid level in the annulus of the well in m, to a first approximation, equal to the value of the depth H zab ;

Pдин - расчетное значение давления в МПа, соответствующего динамическому уровню жидкости, определяемое на основе гидродинамической формулы Адамова Г.А. (Руководство по исследованию скважин / А.И. Гриценко [и др.]. - М.: Наука, 1995. - 523 с.)P din - the calculated value of the pressure in MPa corresponding to the dynamic level of the liquid, determined on the basis of the hydrodynamic formula G. Adamova (Guide to well research / A.I. Gritsenko [et al.]. - M .: Nauka, 1995. - 523 p.)

Figure 00000004
Figure 00000004

где Pу - измеренное давление на выходе из затрубного пространства устья скважины в МПа;where P y is the measured pressure at the outlet of the annulus of the wellhead in MPa;

λг - коэффициент гидравлического сопротивления газа;λ g - coefficient of hydraulic resistance of the gas;

Tср - средняя между измеренными температурами продукции на устье Tу и забое Tзаб скважины в K; Wed T - average between the measured temperature T products on the mouth and at the bottom of the well in Zab T K;

Zср - коэффициент сверхсжимаемости газовой смеси;Z cf - coefficient of supercompressibility of the gas mixture;

Qг - измеренная величина расхода газа в тыс. м3/сут;Q g - the measured value of the gas flow in thousand m 3 / day;

dэ - эквивалентный диаметр затрубного пространства в мм;d e is the equivalent diameter of the annulus in mm;

Sст, Sдин - параметры, рассчитываемые по выражениям:S article , S din - parameters calculated by the expressions:

Figure 00000005
Figure 00000005

где ρ г ¯

Figure 00000006
- относительная по воздуху плотность газа, которая вычисляется на основе значения плотности газа ρг в кг/м3;Where ρ g ¯
Figure 00000006
- relative air density of the gas, which is calculated on the basis of the gas density ρ g in kg / m 3 ;

L - длина НКТ от устья скважины до глубины Hдин в м.L is the length of the tubing from the wellhead to a depth of H dyne in m.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема осуществления определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины информационно-измерительной системой управляемой откачки пластовой жидкости.The invention is illustrated in the drawing, which shows a diagram of the determination of the dynamic fluid level in the annular space of a flooded gas well with an information-measuring system for controlled pumping of formation fluid.

Способ осуществляют следующим образом, вычислительное устройство 8 информационно-измерительной системы обводненной газовой скважины принимает сигналы с датчиков на устье скважины: Pу, Ту, Qг, ρг - давление, температуру, расход и плотность газа соответственно от манометра 1, термометра 2, расходомера 3 и устройства для отбора проб газа 4, установленных на выходе из затрубного пространства, ρж - плотность жидкости от устройства для отбора проб жидкости 5, расположенного на выходе из НКТ, и с датчиков на забое скважины: Pзаб, Tзаб - давление и температуру продукции на забое скважины от манометра 6 и термометра 7 и определяет Hдин - динамический уровень жидкости по итерационному алгоритму последовательных приближений значения забойного давления P з а б р а с ч

Figure 00000003
от устья скважины до его равенства давлению Pзаб по приведенным выше формулам.The method is as follows, the computing device 8 of the information-measuring system of a water-cut gas well receives signals from sensors at the wellhead: P y , T y , Q g , ρ g — pressure, temperature, flow rate, and gas density, respectively, from manometer 1, thermometer 2 , a flow meter 3 and a device for sampling gas 4 installed at the outlet of the annulus, ρ W is the density of the liquid from the device for sampling the liquid 5, located at the outlet of the tubing, and from the sensors at the bottom of the well: P zab , T zab - pressure and t the production temperature at the bottom of the well from the pressure gauge 6 and thermometer 7 and determines H din - the dynamic fluid level according to an iterative algorithm of successive approximations of the bottomhole pressure value P s but b R but from h
Figure 00000003
from the wellhead to its equal pressure P zab according to the above formulas.

На основании изложенного, при измеренных значениях параметров продукции вертикальной скважины (глубина забоя скважины Hзаб равна 1621 м, длина НКТ L равна 1621 м, наружный диаметр НКТ равен 73 мм, внутренний диаметр эксплуатационной колонны равен 161,8 мм, эквивалентный диаметр затрубного пространства dэ равен 137,8 мм): давление на выходе из затрубного пространства устья скважины Ру равно 5,91 МПа, температура продукции на устье скважины Ту равна 281,1 K, расход газа Qг равен 63 тыс. м3/сут, плотность газа ρг равна 0,73 кг/м3, плотность жидкости ρж равна 1170,00 кг/м3, давление на забое скважины Pзаб равно 8,23 МПа, температура продукции на забое скважины Tзаб равна 300,8 K, в результате итерационных вычислений по предложенным выше формулам определены значения параметров: коэффициент сверхсжимаемости газовой смеси Zcp равен 0,814, коэффициент гидравлического сопротивления газа λг равен 0,0182, средняя температура Tср равна 290,9 K, давление, соответствующее динамическому уровню жидкости, Pдин равно 6,61 МПа, а динамический уровень жидкости Hдин равен 1486,4 м. Погрешность манометров составляет ±0,1%, термометров ±0,25%, расходомера 0,3%.Based on the foregoing, with the measured values of the parameters of the vertical well production (bottom hole depth H zab equal to 1621 m, tubing length L is 1621 m, tubing outer diameter is 73 mm, production casing inner diameter is 161.8 mm, equivalent annulus diameter d e is equal to 137.8 mm): the pressure at the exit of the annulus of the wellhead Р у is 5.91 MPa, the production temperature at the wellhead Т у is 281.1 K, the gas flow rate Q g is 63 thousand m 3 / day, the density of the gas ρ g is 0.73 kg / m 3 , the density of the liquid ρ g is 1170 , 00 kg / m 3 , pressure at the bottom of the well P zub equal to 8.23 MPa, temperature of production at the bottom of the well T zb equal to 300.8 K, as a result of iterative calculations according to the formulas proposed above, the values of the parameters were determined: coefficient of supercompressibility of the gas mixture Z cp equal to 0.814, the coefficient of hydraulic resistance of the gas λ g is equal to 0.0182, the average temperature T cf is equal to 290.9 K, the pressure corresponding to the dynamic level of the liquid, P dyne is 6.61 MPa, and the dynamic level of the liquid H dyne is 1486.4 m The error of pressure gauges is ± 0.1%, of thermometers ± 0.25%, flow meter 0.3%.

Указанный способ определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины может применяться на газоконденсатных месторождения, находящихся на поздней стадии разработки.The specified method for determining the dynamic liquid level in the annulus of a waterlogged gas well can be applied to gas condensate fields that are at a late stage of development.

Особенно актуальна такая задача для скважин, остановленных по причине обводнения, но имеющих потенциальную возможность добычи продукции с использованием электроцентробежного насоса для откачки пластовой жидкости. Использование такого способа проходит опытную эксплуатацию в ООО «Газпром добыча Оренбург» на Оренбургском нефтегазоконденсатном месторождении.Such a task is especially relevant for wells stopped due to flooding, but having the potential to produce products using an electric centrifugal pump for pumping formation fluid. The use of this method is undergoing trial operation at OOO Gazprom dobycha Orenburg at the Orenburg oil and gas condensate field.

Claims (1)

Способ определения динамического уровня жидкости в затрубном пространстве обводненной газовой скважины с помощью информационно-измерительной системы, включающий прием сигналов от датчиков: давлений и температур на выходе из затрубного пространства устья скважины и на глубине забоя скважины при входе в центробежный насос, расхода газа, плотностей газа и жидкости, отличающийся тем, что динамический уровень жидкости Hдин определяется по итерационному алгоритму последовательных приближений величины забойного давления P з а б р а с ч
Figure 00000007
от устья скважины до его равенства измеренному значению забойного давления Pзаб по зависимости
Figure 00000008

где P з а б р а с ч
Figure 00000009
- расчетное значение забойного давления, МПа;
ρж - плотность жидкости, кг/м3;
Hзаб - глубина забоя скважины при входе в центробежный насос, м;
Hдин - расчетное значение динамического уровня жидкости в затрубном пространстве скважины, м, в первом приближении равно значению глубины Hзаб;
Pдин - расчетное значение давления в МПа, соответствующего динамическому уровню жидкости, определяемое на основе гидродинамической формулы Адамова Г.А.
Figure 00000010

где Pу - измеренное давление на выходе из затрубного пространства устья скважины, МПа;
λг - коэффициент гидравлического сопротивления газа;
Tср - средняя между измеренными температурами продукции на устье Tу и забое Tзаб скважины, K ;
Zср - коэффициент сверхсжимаемости газовой смеси;
Qг - измеренная величина расхода газа, тыс. м3/сут;
dэ - эквивалентный диаметр затрубного пространства, мм;
Sст, Sдин - параметры, рассчитываемые по выражениям:
Figure 00000011

где ρ г ¯
Figure 00000012
- относительная по воздуху плотность газа, которая вычисляется на основе значения плотности газа ρг, кг/м3;
L - длина насосно-компрессорных труб от устья скважины до глубины Hдин, м.
A method for determining the dynamic liquid level in the annular space of a waterlogged gas well using an information-measuring system, which includes receiving signals from sensors: pressure and temperature at the outlet of the annular space of the wellhead and at the bottom of the borehole at the entrance to the centrifugal pump, gas flow, gas densities and fluid, characterized in that the dynamic fluid level H dyn is determined by an iterative algorithm of successive approximations of the bottomhole pressure P s but b R but from h
Figure 00000007
from the wellhead to its equality to the measured value of the bottomhole pressure P zab according to
Figure 00000008

Where P s but b R but from h
Figure 00000009
- estimated value of bottomhole pressure, MPa;
ρ W - the density of the liquid, kg / m 3 ;
H zab - the bottom hole depth at the entrance to the centrifugal pump, m;
H din - the calculated value of the dynamic fluid level in the annulus of the well, m, in the first approximation is equal to the value of the depth H zab ;
P din - the calculated value of the pressure in MPa corresponding to the dynamic level of the liquid, determined on the basis of the hydrodynamic formula G. Adamova
Figure 00000010

where P y is the measured pressure at the outlet of the annulus of the wellhead, MPa;
λ g - coefficient of hydraulic resistance of the gas;
T cf - the average between the measured production temperatures at the mouth of T y and the bottom T of the bottom of the well, K;
Z cf - coefficient of supercompressibility of the gas mixture;
Q g - the measured value of the gas flow, thousand m 3 / day;
d e - the equivalent diameter of the annulus, mm;
S article , S din - parameters calculated by the expressions:
Figure 00000011

Where ρ g ¯
Figure 00000012
- relative air density of the gas, which is calculated on the basis of the gas density ρ g , kg / m 3 ;
L is the length of the tubing from the wellhead to a depth of H din , m
RU2014134362/03A 2014-08-21 2014-08-21 Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well RU2571321C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014134362/03A RU2571321C1 (en) 2014-08-21 2014-08-21 Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014134362/03A RU2571321C1 (en) 2014-08-21 2014-08-21 Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2571321C1 true RU2571321C1 (en) 2015-12-20

Family

ID=54871329

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014134362/03A RU2571321C1 (en) 2014-08-21 2014-08-21 Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2571321C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107045671A (en) * 2017-03-22 2017-08-15 重庆科技学院 Water-producing gas well hydrops Risk Forecast Method

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2115892C1 (en) * 1996-01-31 1998-07-20 Назаров Сергей Иванович Method determining level of fluid in well and gear for its implementation
US6237410B1 (en) * 1996-10-07 2001-05-29 Circa Enterprises Inc. Method for controlling the speed of a pump based on measurement of the fluid depth in a well
RU2199005C1 (en) * 2001-07-31 2003-02-20 Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ" Method of diagnosis of annular space state of oil producing wells and device for method embodiment
RU2295034C1 (en) * 2005-10-03 2007-03-10 Василий Иванович Федотов Method for remotely controlling level of liquid in a well with pump plant
RU2447280C1 (en) * 2010-08-19 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ" Method to detect fluid level in oil well

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2115892C1 (en) * 1996-01-31 1998-07-20 Назаров Сергей Иванович Method determining level of fluid in well and gear for its implementation
US6237410B1 (en) * 1996-10-07 2001-05-29 Circa Enterprises Inc. Method for controlling the speed of a pump based on measurement of the fluid depth in a well
RU2199005C1 (en) * 2001-07-31 2003-02-20 Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ" Method of diagnosis of annular space state of oil producing wells and device for method embodiment
RU2295034C1 (en) * 2005-10-03 2007-03-10 Василий Иванович Федотов Method for remotely controlling level of liquid in a well with pump plant
RU2447280C1 (en) * 2010-08-19 2012-04-10 Общество с ограниченной ответственностью Томское научно-производственное и внедренческое общество "СИАМ" Method to detect fluid level in oil well

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107045671A (en) * 2017-03-22 2017-08-15 重庆科技学院 Water-producing gas well hydrops Risk Forecast Method
CN107045671B (en) * 2017-03-22 2021-01-12 重庆科技学院 Method for predicting liquid accumulation risk of water producing gas well

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10487648B2 (en) Entropy based multiphase flow detection
US9383476B2 (en) In-well full-bore multiphase flowmeter for horizontal wellbores
US6945095B2 (en) Non-intrusive multiphase flow meter
AU2021229179B2 (en) Multi-phase flow-monitoring with an optical fiber distributed acoustic sensor
US7784538B2 (en) Using an acoustic ping and sonic velocity to control an artificial lift device
RU2610941C1 (en) Evaluation method of production watering in oil-producing well
CN105545285A (en) Deepwater drilling well gas cut monitoring method based on marine riser gas-liquid two-phase flow identification
RU2179637C1 (en) Procedure determining characteristics of well, face zone and pool and device for its realization
US20210340869A1 (en) Method and system for determining the flow rates of multiphase and/or multi-component fluid produced from an oil and gas well
RU2562628C1 (en) Method of liquid dynamic level determination in well
RU2674351C1 (en) Method for estimating the water cut of well oil
Ünalmis Sound speed in downhole flow measurement
RU2571321C1 (en) Method of determination of dynamic level in annulus of water cut gas well
US11187063B2 (en) Detecting a fraction of a component in a fluid
EA038439B1 (en) Method and arrangement for operating an extraction of a fluid in a borehole
RU2494248C1 (en) Method for determining liquid level in oil well with high temperature for extraction of high-viscosity oil
RU2700738C1 (en) Method of improving reliability of water cut monitoring of products of oil producing wells equipped with sucker-rod bottom pumps
US20160061025A1 (en) Method for determining downhole pressure
US11187635B2 (en) Detecting a fraction of a component in a fluid
RU2441153C2 (en) Method of defining extreme fluid flow rates in well (versions)
RU2701673C1 (en) Device for determination of water content of well oil
RU2515666C1 (en) Method for determination of bottomhole pressure in oil well equipped with electric submersible pump
RU2445455C2 (en) Method for determining filtration parameters of bottom-hole formation zone and detection of defects in well design
RU2676109C1 (en) Method for controlling moisture content in oil-drilling well products
GB2597035A (en) Determination of temperature and temperature profile in pipeline or a wellbore

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160822