WO2022119479A1 - Controlling the condensate/gas or gas/oil ratio of a multiphase fluid - Google Patents
Controlling the condensate/gas or gas/oil ratio of a multiphase fluid Download PDFInfo
- Publication number
- WO2022119479A1 WO2022119479A1 PCT/RU2021/050411 RU2021050411W WO2022119479A1 WO 2022119479 A1 WO2022119479 A1 WO 2022119479A1 RU 2021050411 W RU2021050411 W RU 2021050411W WO 2022119479 A1 WO2022119479 A1 WO 2022119479A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- gas
- gor
- pressure
- condensate
- multiphase fluid
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005206 flow analysis Methods 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 13
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 5
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 11
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 6
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 6
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007619 statistical method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/08—Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B47/00—Survey of boreholes or wells
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D27/00—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
-
- G—PHYSICS
- G07—CHECKING-DEVICES
- G07F—COIN-FREED OR LIKE APPARATUS
- G07F17/00—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services
- G07F17/10—Coin-freed apparatus for hiring articles; Coin-freed facilities or services for means for safe-keeping of property, left temporarily, e.g. by fastening the property
Definitions
- the invention relates to the field of oil and gas condensate production and to measuring equipment and can be used to measure the gas condensate factor in the production of gas condensate wells and the gas factor in oil and gas wells.
- the main purpose of the invention is the automatic control and regulation of production wells.
- Production wells include gas, gas condensate, oil and wells using gas lift technology.
- phase composition in the outlet pipe When producing multiphase hydrocarbons from oil and gas and gas condensate wells, an important task is to maintain a constant level of the phase composition in the outlet pipe.
- the proportion of gas in gas condensate wells depends on the current pressure and temperature of the multiphase fluid and the presence of liquid droplets, since the production of such wells consists of light hydrocarbons that undergo a phase transition under well operating conditions.
- a change in the phase composition of the produced fluid can be caused by the opening or closing of downhole valves, the operation of downhole pumps, and downhole operations.
- a sharp change in the gas condensate factor in the flow rate creates the need for additional measures to prepare the fluid (for example, the use of separators) before it is fed into the main pipeline and makes it difficult to assess the commercial value of the produced gas-liquid mixture (fluid).
- GOR measurement in a multi-phase mixture can be carried out using multi-phase flow meters, for example, multi-phase flow meters of the Vx series (Schlumberger).
- these flowmeters are equipped with high activity gamma sources to measure the specific gravity of the three phases, which makes such devices expensive and require special permits to work with radioactive sources.
- Patent RU2556293 discloses a device for measuring the gas condensate factor (GCF).
- GCF gas condensate factor
- the device uses phase separation and includes a measuring vessel with a valve, pressure and temperature sensors, a rotary gas flow meter, a hydrate formation inhibition unit, as well as control and supply fittings. At the same time, the gas flow measurement error is less than 5%, which meets industry standards.
- a device for measuring the gas factor (void fraction) in a two-phase mixture using a Venturi tube is known - patent document CN108168612. The method is based on the statistical analysis of the differential pressure signal on the Venturi tube, while the fluctuation coefficient is determined from the extreme points of the symmetrical signal decomposition.
- the claimed device allows online measurements of the gas factor, gas condensate factor of the gas-liquid mixture (GZhM) and maintain these factors at a constant level using a control valve.
- the device includes pressure and temperature sensors (in the well and at the wellhead), control unit to maintain a constant level of the gas factor.
- the claimed device offers control of the gas-lift production method by means of automatic control of the specific consumption of gas-lift gas.
- gas factor gasfactor or GOR
- GCR gas condensate ratio
- CGR gas condensate ratio
- the device is used in oil and gas and gas condensate wells.
- the well is equipped with a casing pipe 1, tubing 2 for the production of gaseous and liquid hydrocarbons (the direction of flow is shown by an arrow), which are separated by a packer 3.
- the device includes pressure sensors 5 and temperature 6 at a known depth H, pressure sensors 7 and temperature 8 at the wellhead 9. The data from the sensors is processed in the flow analysis and control unit 10.
- the lower pressure sensors 5 and temperature 6 can be lowered to a given depth H with the help of a geophysical cable or on a wire. Pressure sensors 5 and temperature 6 can be installed in a special mandrel (not shown) on the tubing. Data from sensors b and b are sent to the flow analysis and control unit 10 via cable or transmitted wirelessly.
- FIG. 2 shows a general diagram of the flow analysis and control unit 10: outlet pipe 4 for transporting hydrocarbons, a shut-off and control valve, and an actuator (electric drive) 12.
- the analysis and control unit 10 calculates the specific density of the fluid.
- the calculations of the necessary factors are carried out by the analysis and flow control unit 10, which has an appropriate processor for calculation.
- the processor performs data filtering (smoothing of the input data) and then performs calculations in accordance with the algorithm below.
- PG SC ⁇ gas density under standard conditions p L is the density of the liquid; p 0 - oil density; p w - water density; p /tx ⁇ density of the gas-liquid mixture in the pipe;
- One calculation algorithm is applied to determine the GOR and GOR.
- the method allows to additionally calculate the water cut of the mixture from the same input data for pressure and temperature.
- step 7) Compare the obtained water cut Wet 1 with that used in step (3 ⁇ Wct : if the obtained difference does not meet the error requirements, return to step 3 (Otherwise, use Wet 1 as the required water cut).
- FIG. 3 The operation of the device for controlling the GOR GOR (or gas condensate factor GKF) is illustrated in FIG. 3 and is carried out as follows:
- the control process involves the automated execution of the algorithm described above, except for setting the control minimum and maximum values of GOR (GORMAX ⁇ GORMIN) or GCF (SH/7 . ⁇ uS67 d// ⁇ ) with a known water cut ( c t).
- the water cut of the mixture is known from other measurements (on offset wells) or using a water cut sensor on the pipe (sensor not shown).
- the position of the shut-off and control valve changes step by step according to the principle of negative feedback according to the difference between the given CGR and the calculated CGR.
- the position of the shut-off of the control valve is changed step by step according to the principle of negative feedback for the difference between the given GOR and the calculated GOR.
- the operation of the device shown in Fig. 1-2 includes the following steps:
- the device If the valve has reached one of the limit positions, the device signals this to the operator, who can decide to stop the operation of the device.
- the control of the gas lift method of production consists in the fact that the control unit calculates the gas factor (GOR) for a mixture of gas lift and produced gas as described above for oil and gas wells, but the control signal from the automation unit is also applied to the gas lift valve on the tubing (not shown for you just understanding drawings) or compressor control to reduce/increase gas-lift gas flow.
- GOR gas factor
- the control of the gas factor or gas condensate factor is carried out automatically, without operator intervention, which creates significant advantages over known devices and methods.
- figure 1 shows a schematic diagram of the proposed device installed on a gas or gas condensate well.
- the arrow shows the direction of the produced fluid flow
- in fig. 2 - schematic diagram of the control and management unit
- in fig. 3 is a block diagram of the operation of the control unit for maintaining a constant level of GOR or GOR.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Marine Sciences & Fisheries (AREA)
- Marketing (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Economics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Agronomy & Crop Science (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Geophysics (AREA)
- Control Of Non-Electrical Variables (AREA)
Abstract
Proposed are a device and method for controlling the gas/oil or condensate/gas ratio of a multiphase fluid in a producing well, comprising a wellhead pressure sensor, a wellhead temperature sensor, a downhole pressure sensor, a downhole temperature sensor at a given depth, and a flow analysis and control unit comprising a shutoff and control valve. Said valve keeps the level of the gas/oil ratio (or condensate/gas ratio) constant by comparing it with a predetermined level. The device can also be used for regulating the performance of a gas lift producing well by controlling the flow rate of lift gas.
Description
КОНТРОЛЬ ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО И ГАЗОВОГО ФАКТОРОВ МНОГОФАЗНОГО ФЛЮИДА CONTROL OF GAS CONDENSATE AND GAS RATES OF A MULTI-PHASE FLUID
Описание Description
Техническая область Technical area
Изобретение относится к области добычи нефти, газоконденсата и к измерительной технике и может быть использовано для измерений газоконденсатного фактора в продукции газоконденсатных скважин и газового фактора в нефтегазовых скважинах. Основной целью изобретения является автоматический контроль и регулирование работы добывающих скважин. К добывающим скважинам относятся газовые, газоконденсатные, нефтяные и скважины с применением газлифтной технологии. The invention relates to the field of oil and gas condensate production and to measuring equipment and can be used to measure the gas condensate factor in the production of gas condensate wells and the gas factor in oil and gas wells. The main purpose of the invention is the automatic control and regulation of production wells. Production wells include gas, gas condensate, oil and wells using gas lift technology.
Предшествующий уровень техники Prior Art
При осуществлении добычи многофазных углеводородов из нефтегазовых и газоконденсатных скважин важной задачей является поддержание на постоянном уровне фазового состава в выпускной трубе. Доля газа в газоконденсатных скважинах зависит от текущего давления и температуры многофазного флюида и наличия капель жидкости, поскольку продукция таких скважин состоит из легких углеводородов, которые претерпевают фазовый переход при рабочих условиях скважины. Изменение фазового состава добываемого флюида может быть вызвано открытием или закрытием скважинных клапанов, работой скважинных насосов, проведением внутрискважинных операций. Резкое изменение газоконденсатного фактора в дебите создает необходимость в дополнительных мерах по подготовке флюида (например, применение сепараторов) перед подачей в магистральный трубопровод и затрудняет оценку коммерческой ценности добытой газожидкостной смеси (флюида). Измерение газового фактора в многофазной смеси возможно проводить с помощью многофазных расходомеров, например, многофазных расходомеров серии Vx (компании Шлюмберже). Однако, такие расходомеры оборудованы гамма-источниками с высокой активностью для измерения удельной плотности трех фаз, что делает такие приборы дорогими и требующими специальных разрешений для работы с радиоактивными источниками. При осуществлении добычи с помощью газлифта, закачивают газ под постоянным давлением в насосно-компрессорную трубу (через специальные газлифтные клапаны), что понижает удельный вес газожидкостного столба, а это интенсифицирует поток в вертикальном направлении (разновидность механической добычи). Для оператора важно поддерживать постоянный уровень газа в добываемом
газожидкостном флюиде. В патенте RU2556293 раскрыто устройство для измерения газоконденсатного фактора (ГКФ). Устройство использует разделение фаз и включает мерную емкость с клапаном, датчики давления, температуры, ротационный расходомер газа, блок ингибирования гидратообразования, а также регулирующую и подводящую арматуру. При этом погрешность измерения расхода газа составляет менее 5%, что удовлетворяет промышленным стандартам. Вместе с тем, такое устройство не позволяет оперативно определять и регулировать газоконденсатный фактор в ходе добычи. Известно устройство для измерения газового фактора (void fraction) в двухфазной смеси с использованием трубки Вентури - патентный документ CN108168612 . Способ основан на статистическом анализе сигнала дифференциала давления на трубке Вентури, при этом коэффициент флуктуации определяется по крайним точкам симметричного разложения сигнала. When producing multiphase hydrocarbons from oil and gas and gas condensate wells, an important task is to maintain a constant level of the phase composition in the outlet pipe. The proportion of gas in gas condensate wells depends on the current pressure and temperature of the multiphase fluid and the presence of liquid droplets, since the production of such wells consists of light hydrocarbons that undergo a phase transition under well operating conditions. A change in the phase composition of the produced fluid can be caused by the opening or closing of downhole valves, the operation of downhole pumps, and downhole operations. A sharp change in the gas condensate factor in the flow rate creates the need for additional measures to prepare the fluid (for example, the use of separators) before it is fed into the main pipeline and makes it difficult to assess the commercial value of the produced gas-liquid mixture (fluid). GOR measurement in a multi-phase mixture can be carried out using multi-phase flow meters, for example, multi-phase flow meters of the Vx series (Schlumberger). However, these flowmeters are equipped with high activity gamma sources to measure the specific gravity of the three phases, which makes such devices expensive and require special permits to work with radioactive sources. When producing using gas lift, gas is pumped under constant pressure into the tubing (through special gas lift valves), which reduces the specific gravity of the gas-liquid column, and this intensifies the flow in the vertical direction (a kind of mechanical production). It is important for the operator to maintain a constant level of gas in the produced gas-liquid fluid. Patent RU2556293 discloses a device for measuring the gas condensate factor (GCF). The device uses phase separation and includes a measuring vessel with a valve, pressure and temperature sensors, a rotary gas flow meter, a hydrate formation inhibition unit, as well as control and supply fittings. At the same time, the gas flow measurement error is less than 5%, which meets industry standards. At the same time, such a device does not allow to quickly determine and regulate the gas condensate factor during production. A device for measuring the gas factor (void fraction) in a two-phase mixture using a Venturi tube is known - patent document CN108168612. The method is based on the statistical analysis of the differential pressure signal on the Venturi tube, while the fluctuation coefficient is determined from the extreme points of the symmetrical signal decomposition.
Краткое изложение изобретения Brief summary of the invention
Заявленное устройство позволяет в оперативном режиме проводить измерения газового фактора, газоконденсатного фактора газожидкостной смеси (ГЖС) и поддерживать указанные факторы на постоянном уровне с помощью контрольнорегулирующего клапана. Устройство включает датчики давления и температуры (в скважине и в устье скважины), контрольно-управляющего блока для поддержания постоянного уровня газового фактора. The claimed device allows online measurements of the gas factor, gas condensate factor of the gas-liquid mixture (GZhM) and maintain these factors at a constant level using a control valve. The device includes pressure and temperature sensors (in the well and at the wellhead), control unit to maintain a constant level of the gas factor.
Техническая задача Technical task
Заявленное устройство предлагает контроль газлифтного способа добычи с помощью автоматического контроля удельного расхода газлифтного газа. The claimed device offers control of the gas-lift production method by means of automatic control of the specific consumption of gas-lift gas.
Решение задачи The solution of the problem
В практике нефтегазового сектора, для описания состава многофазного флюида (газожидкостной смеси) используют такие критерии: газовый фактор (gasfactor или GOR) - число м3 добытого газа в стандартных условияхна 1 м3 извлеченной нефти; газоконденсатный фактор (GCR) - относительные расход (мЗ/мЗ) газа в стандартных условиях и конденсата в добываемом флюиде; в литературе также используют критерий конденсатогазовый фактор (КГФ или CGR), который просто является обратной величиной для газоконденсатного фактора; обводненность (watercut) - доля воды в жидкой фазе добываемого флюида.
Устройство для контроля (то есть измерения и поддержания постоянного уровня газового фактора или газоконденсатного фактора) включает основные компоненты, которые отображены на общей схеме на фиг. 1. In the practice of the oil and gas sector, the following criteria are used to describe the composition of a multiphase fluid (gas-liquid mixture): gas factor (gasfactor or GOR) - the number of m3 of produced gas under standard conditions per 1 m3 of extracted oil; gas condensate ratio (GCR) - relative flow rates (m3/m3) of gas under standard conditions and condensate in the produced fluid; the literature also uses the gas condensate ratio (CGR) criterion, which is simply the reciprocal of the gas condensate ratio; watercut (watercut) - the proportion of water in the liquid phase of the produced fluid. The device for control (i.e. measuring and maintaining a constant level of the gas factor or gas condensate factor) includes the main components, which are displayed in the general diagram in Fig. one.
Устройство применяют на нефтегазовых и газоконденсатных скважинах. Скважина оборудована обсадная трубой 1, насосно-компрессорной трубой (НКТ) 2 для добычи газообразных и жидких углеводородов (направление потока изображено стрелкой), которые разделены пакером 3. На поверхности имеется выпускная труба 4 для подачи углеводородов до станции транспортировки и подготовки углеводородов. Устройство включает датчики давления 5 и температуры 6 на известной глубине Н, датчики давления 7 и температуры 8 на устье скважины 9. Данные с датчиков обрабатываются в блоке анализа и управления потоком 10. The device is used in oil and gas and gas condensate wells. The well is equipped with a casing pipe 1, tubing 2 for the production of gaseous and liquid hydrocarbons (the direction of flow is shown by an arrow), which are separated by a packer 3. On the surface there is an outlet pipe 4 for supplying hydrocarbons to a hydrocarbon transportation and preparation station. The device includes pressure sensors 5 and temperature 6 at a known depth H, pressure sensors 7 and temperature 8 at the wellhead 9. The data from the sensors is processed in the flow analysis and control unit 10.
Нижние датчики давления 5 и температуры 6 могут опускаться на заданную глубину Н с помощью геофизического кабеля или на проволоке. Датчики давления 5 и температуры 6 могут быть установлены в специальной мандрели (не показана) на НКТ. Данные с датчиковб и бпоступают в блок анализа и управления потоком 10 по кабелю или передаются беспроводными средствами. The lower pressure sensors 5 and temperature 6 can be lowered to a given depth H with the help of a geophysical cable or on a wire. Pressure sensors 5 and temperature 6 can be installed in a special mandrel (not shown) on the tubing. Data from sensors b and b are sent to the flow analysis and control unit 10 via cable or transmitted wirelessly.
На фиг. 2 изображена общая схема блок анализа и управления потоком 10:выпускная труба 4 для транспортировки углеводородов, запорно-регулирующий клапанИ, исполнительный механизм (электропривод) 12. In FIG. 2 shows a general diagram of the flow analysis and control unit 10: outlet pipe 4 for transporting hydrocarbons, a shut-off and control valve, and an actuator (electric drive) 12.
По разнице давлений между датчиками давления 5 и 7, по известной температуре с датчиков 6 и 8 и при известной разнице глубин между ними Н, блок анализа и управления 10 вычисляет удельную плотность флюида. According to the pressure difference between pressure sensors 5 and 7, according to the known temperature from sensors 6 and 8, and with a known difference in depth between them H, the analysis and control unit 10 calculates the specific density of the fluid.
Данных об удельной плотности флюида в устье скважины и данных с датчиков давления и температуры достаточно для вычисления газового фактора или газоконденсатного фактора при известной обводненности ГЖС. Data on the specific density of the fluid at the wellhead and data from pressure and temperature sensors are sufficient to calculate the GOR or gas condensate factor with a known water cut of the GLS.
При этом вычисления нужных факторов (газовый или газоконденсатный фактор) осуществляются блоком анализа и управления потоком 10, которые имеет соответствующий процессор для вычисления. В процессоре проводятся фильтрация данных (сглаживание входных данных) и далее проводят вычисления в соответствии с приведенными ниже алгоритмом. In this case, the calculations of the necessary factors (gas or gas condensate factor) are carried out by the analysis and flow control unit 10, which has an appropriate processor for calculation. The processor performs data filtering (smoothing of the input data) and then performs calculations in accordance with the algorithm below.
Список переменных и параметров в приведенных ниже формулах: aVG - средняя объемная доля газа в рабочих условиях для флюида между верхней и нижней точкой; ocVL - объемная доля жидкости в рабочих условиях;
pG - средняя плотность газа при рабочих условиях; pG v- плотность газа в верхней измерительной точке, известная или рассчитанная на основе известного уравнения состояния (PVT- свойств), давления и температуры в верхней точке; pG D — плотность газа в нижней измерительной точке, известная или рассчитанная на основе известного уравнения состояния (PVT- свойств), давления и температуры в нижней точке; List of variables and parameters in the formulas below: a VG is the average gas volume fraction under operating conditions for the fluid between the high and low point; oc VL - volume fraction of liquid under operating conditions; p G is the average density of the gas under operating conditions; p G v - gas density at the upper measuring point, known or calculated on the basis of the known equation of state (PVT-properties), pressure and temperature at the upper point; p GD is the gas density at the lower measuring point, known or calculated from the known equation of state (PVT-properties), pressure and temperature at the lower point;
PG SC ~ плотность газа при стандартных условиях; pL - плотность жидкости; p0 - плотность нефти; pw - плотность воды; р/тх ~ плотность газожидкостной смеси в трубе; PG SC ~ gas density under standard conditions; p L is the density of the liquid; p 0 - oil density; p w - water density; p /tx ~ density of the gas-liquid mixture in the pipe;
К, - проскальзывание, или отношение скорости жидкости к скорости газа в многофазном потоке; K, - slippage, or the ratio of the liquid velocity to the gas velocity in a multiphase flow;
Wet - обводненность (watercut); Wet - water cut (watercut);
CGR - конденсатогазовый фактор, в м3 конденсата на м3 газа (в стандартных условиях); CGR - condensate-gas ratio, in m 3 of condensate per m 3 of gas (under standard conditions);
GOR - газовый фактор, в м3 нефти на м3 газа (в стандартных условиях); GOR - GOR, in m 3 of oil per m 3 of gas (under standard conditions);
Н - разность высот датчиков давления, м; g - ускорение свободного падения; H - height difference of pressure sensors, m; g - free fall acceleration;
PD - давление в нижней точке измерения, Па; P D - pressure at the lower measurement point, Pa;
Ри - давление в верхней точке измерения, Па; P and - pressure at the upper measurement point, Pa;
Ти -температура в верхней точке измерения, °C; T and - temperature at the upper measurement point, °C;
TD - температура в нижней точке измерения, °C. T D - temperature at the lower measurement point, °C.
Алгоритм расчета КГФ и ГФ (CGR и GOR). Algorithm for calculating CGR and GF (CGR and GOR).
Один алгоритм вычисления применяется для определения конденсатогазового фактора и газового фактора. One calculation algorithm is applied to determine the GOR and GOR.
1) Рассчитать среднюю плотность газожидкостной смеси:
1) Calculate the average density of the gas-liquid mixture:
2) Рассчитать плотность жидкости (это смесь конденсат+вода или нефть+вода)
= Po( -Wct) + Wct- pp ИЛИ pL = pc(l - Wct) + Wct - pw (2)2) Calculate the density of the liquid (this is a mixture of condensate + water or oil + water) = P o ( -Wct) + Wct - p p AND OR p L = p c (l - Wct) + Wct - p w (2)
3) Из известных давления и температуры, рассчитать плотность газа в условиях нижней (датчик давления 5 и температуры 6) и верхней точки измерения (датчик давления 7 и температуры 8) pG и(Ри, Ти) и pG D(PD, TD)~ на основе известных РР7-моделей или уравнения состояния газа, с учетом растворимости газа. Далее рассчитать среднюю плотность газа, как среднее арифметическое между плотностью газа в условиях нижней и верхней точки измерения
down) / 2 (3)3) From the known pressure and temperature, calculate the gas density under the conditions of the lower (pressure sensor 5 and temperature 6) and upper measurement point (pressure sensor 7 and temperature 8) p G and (P and , T and ) and p GD (P D , T D )~ on the basis of known PP7 models or the equation of state of the gas, taking into account the solubility of the gas. Next, calculate the average gas density as the arithmetic mean between the gas density under the conditions of the lower and upper measurement points down) / 2 (3)
4) Рассчитать среднюю объемную долю газа aVG , конденсата avc или нефти
avo = (1 VG )(1 - Wet) или al G = (1 - dl G )(1 - Wet) (5)4) Calculate the average volume fraction of gas a VG , condensate a vc or oil avo = (1 VG )(1 - Wet) or a l G = (1 - d l G )(1 - Wet) (5)
Способ позволяет дополнительно вычислить обводненность смеси из тех же входных данных по давлению и температуре. The method allows to additionally calculate the water cut of the mixture from the same input data for pressure and temperature.
Алгоритм расчета обводненности (Wet) при постоянном ГФ или КГФ (CGR или GOR) Algorithm for calculating water cut (Wet) at constant GOR or CGR (CGR or GOR)
Процесс расчета итерационный до требуемой точности по водосодержаникАУсйThe calculation process is iterative up to the required accuracy in terms of water content АУсй
1) Рассчитать среднюю плотность смеси: 1) Calculate the average density of the mixture:
~ Р down - Р up // \~ P down - P up // \
Р mix = - (9) gH P mix = - ( 9 ) gH
2) Зная давления и температуры, рассчитать плотность газа в условиях нижней и верхней точки измерения pG ^(/^, 1^) и pG D(PD, TD) , на основе известных ИГ-моделей или уравнения состояния газа, с учетом растворимости. Рассчитать среднюю плотность газа, как среднее арифметическое между плотностью газа в условиях нижней и верхней точки измерения
down) / 2 (10)
3) Рассчитать следующие приближение плотности жидкости (конденсат+вода или нефть+вода), где обводненность Wet взять значение полученной на предыдущей итерации (предположительно, близкое значение или ноль в первой итерации): 2) Knowing the pressures and temperatures, calculate the gas density under the conditions of the lower and upper measurement points p G ^(/^, 1^) and p GD (P D , T D ) , based on known IG models or the equation of gas state, with solubility. Calculate the average gas density as the arithmetic mean between the gas density under the conditions of the lower and upper measuring points down) / 2 (10) 3) Calculate the following liquid density approximation (condensate+water or oil+water), where water cut Wet is taken from the value obtained at the previous iteration (presumably close value or zero in the first iteration):
4) Рассчитать среднюю объемную долю газа dl G , конденсата а, ,- или нефти
Оценить проскальзывание фаз:
4) Calculate the average volume fraction of gas d l G , condensate a, - or oil Evaluate phase slip:
7) Сравнить полученную обводненность Wet1 с использованной в пункте (3}Wct : если полученная разность не удовлетворяет требования по погрешности вернуться к пункту 3 (Иначе использовать Wet1 как искомую обводненность). 7) Compare the obtained water cut Wet 1 with that used in step (3}Wct : if the obtained difference does not meet the error requirements, return to step 3 (Otherwise, use Wet 1 as the required water cut).
Работа устройства для контроля газового фактора ГФ (или газоконденсатного фактора ГКФ) иллюстрируется на фиг. 3 и осуществляется следующим образом: The operation of the device for controlling the GOR GOR (or gas condensate factor GKF) is illustrated in FIG. 3 and is carried out as follows:
Процесс контроля предполагает автоматизированное выполнение алгоритма, описанного выше, кроме установки контрольных минимальных и максимальных значений ГФ GORMAX^GORMIN) или ГКФ(СХ/7 .\иС67 д//\) при известной обводненности ( ct). The control process involves the automated execution of the algorithm described above, except for setting the control minimum and maximum values of GOR (GORMAX^GORMIN) or GCF (SH/7 .\uS67 d//\) with a known water cut ( c t).
В одном из вариантов осуществления изобретения, обводненность смеси известна из других измерений (на соседних скважинах) или с помощью датчика обводненности на трубе (датчик не показан). In one of the embodiments of the invention, the water cut of the mixture is known from other measurements (on offset wells) or using a water cut sensor on the pipe (sensor not shown).
При этом положение запорно-регулирующего клапана изменяется пошагово по принципу отрицательной обратной связи по разнице между заданным КГФ и вычисленным КГФ. В случае нефтегазовой скважины, положение запорно-
регулирующего клапана изменяется пошагово по принципу отрицательной обратной связи для разницы между заданным ГФ и вычисленным ГФ. In this case, the position of the shut-off and control valve changes step by step according to the principle of negative feedback according to the difference between the given CGR and the calculated CGR. In the case of an oil and gas well, the position of the shut-off of the control valve is changed step by step according to the principle of negative feedback for the difference between the given GOR and the calculated GOR.
Порядок работы устройства, показанного на фиг. 1-2, включает следующие этапы:The operation of the device shown in Fig. 1-2 includes the following steps:
1) Измерение давление Ри и температуры Ти на устье скважины или опрос датчиков давления 7и температуры8. 1) Measurement of pressure Pu and temperature Ti at the wellhead or interrogation of pressure sensors 7 and temperature8.
2) Измерение давление ри температуры Трв скважине на глубине Н или опрос датчиков давления 5 и температуры 6 2) Measurement of pressure and temperature Tr in the well at depth H or interrogation of pressure sensors 5 and temperature 6
3) Определение средней плотности газожидкостной смеси согласно формуле (1). 3) Determination of the average density of the gas-liquid mixture according to formula (1).
4) Определение ГФ или ГКФ по формулам (2)-(8). 4) Definition of GF or GKF according to formulas (2)-(8).
5) Сравнение полученных ГКФ или ГФ с контрольными (заданными) значениями. Если коэффициенты находятся в требуемом диапазоне величин, то можно вернуться к пункту 1 через заданное время (время опроса). 5) Comparison of the obtained GCF or GF with control (set) values. If the coefficients are in the required range of values, then you can return to point 1 after a specified time (polling time).
6) Если работа устройства рассчитана на контроль ГКФ, и рассчитанный ГКФ ниже заданного нижнего предела, то требуется открыть контролирующий клапан на заданный шаг (мм). 6) If the operation of the device is designed to control the GCF, and the calculated GCF is below the specified lower limit, then it is required to open the control valve to the specified step (mm).
7) Если рассчитанный ГКФ выше заданного верхнего предела, то требуется закрыть контролирующий клапан на заданный шаг (мм). 7) If the calculated GCF is higher than the specified upper limit, then it is required to close the control valve by the specified step (mm).
8) Если работа устройства рассчитана на контроль ГФ, и рассчитанный ГФ ниже заданного нижнего предела, требуется закрыть контролирующий клапан на заданный шаг. 8) If the operation of the device is designed to control the GOR, and the calculated GOR is below the specified lower limit, it is required to close the control valve by the specified step.
9) Если работа устройства рассчитана на контроль ГФ, и рассчитанный ГФ выше заданного верхнего предела, требуется открыть контролирующий клапан на заданный шаг. 9) If the operation of the device is designed to control the GOR, and the calculated GOR is higher than the specified upper limit, it is required to open the control valve by the specified step.
10) Если клапан достиг одного из предельных положений, то устройство сигнализирует об этом оператору, который может принять решение об остановке работы устройства. 10) If the valve has reached one of the limit positions, the device signals this to the operator, who can decide to stop the operation of the device.
11) Через заданное время (связано со характерным временем изменений состава в скважине) вернуться к пункту 1 и продолжить мониторинг. 11) After a specified time (related to the characteristic time of composition changes in the well), return to point 1 and continue monitoring.
Контроль газлифтного способа добычи заключается в том, что блок контроля проводит вычисление газового фактора (ГФ) для смеси газлифтного и добытого газа как описано выше для нефтегазовых скважин, но при этом сигнал управления с блока автоматики подается также на газлифтный клапан на НКТ (не показан для простоты
понимания чертежей) или на управление компрессором для снижения/повышения расхода газлифтного газа. The control of the gas lift method of production consists in the fact that the control unit calculates the gas factor (GOR) for a mixture of gas lift and produced gas as described above for oil and gas wells, but the control signal from the automation unit is also applied to the gas lift valve on the tubing (not shown for you just understanding drawings) or compressor control to reduce/increase gas-lift gas flow.
Несмотря на то, что варианты осуществления были проиллюстрированы и подробно описаны на рисунках и в описании, их необходимо рассматривать как иллюстративные и не имеющие ограничительного характера. While the embodiments have been illustrated and described in detail in the drawings and description, they are to be considered illustrative and not restrictive.
Положительные эффекты от изобретения Positive effects of the invention
Управление газовым фактором или газоконденсатным фактором проводят автоматически, без вмешательства оператора, что создает значительные преимущества по сравнению с известными устройствами и способами. The control of the gas factor or gas condensate factor is carried out automatically, without operator intervention, which creates significant advantages over known devices and methods.
Краткое описание чертежей Brief description of the drawings
Далее изобретение рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано: на фиг.1 изображена принципиальная схема заявляемого устройства, установленного на газовой или газоконденсатной скважине. Стрелкой показано направление потока добываемого флюида; на фиг. 2 - принципиальная схема контрольно-управляющего блока; на фиг. 3 - блок-схема работы контрольноуправляющего блока для поддержания постоянного уровня газового фактора или газоконденсатного фактора. Further, the invention is considered with reference to the attached drawings, which show: figure 1 shows a schematic diagram of the proposed device installed on a gas or gas condensate well. The arrow shows the direction of the produced fluid flow; in fig. 2 - schematic diagram of the control and management unit; in fig. 3 is a block diagram of the operation of the control unit for maintaining a constant level of GOR or GOR.
Промышленная применимость Industrial Applicability
При испытаниях в полевых условиях для газоконденсатных скважин было показано, что погрешность измерений соответствует требованиям ГОСТ Р 8.615-2005 «Измерения количества извлекаемых из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования».
During field tests for gas condensate wells, it was shown that the measurement error complies with the requirements of GOST R 8.615-2005 “Measuring the amount of oil and petroleum gas extracted from the bowels. General metrological and technical requirements”.
Claims
1. Устройство для контроля газового фактора многофазного флюида в эксплуатационной скважине, включающее датчики давления и температуры в устье скважины, датчик давления и температуры на заданной глубине в скважине, блок анализа и управления потоком, включающего запорно-регулирующий клапан, отличающийся тем, что запорно-регулирующий клапан поддерживает постоянный уровень газового фактора. 1. A device for monitoring the gas factor of a multiphase fluid in a production well, including pressure and temperature sensors at the wellhead, a pressure and temperature sensor at a given depth in the well, a block for analyzing and controlling the flow, including a shut-off control valve, characterized in that the shut-off the control valve maintains a constant GOR.
2. Устройство для контроля газоконденсатного фактора многофазного флюида в эксплуатационной скважине, включающее датчики давления и температуры в устье скважины, датчики давления и температуры на заданной глубине в скважине, блок анализа и управления потоком, включающего запорно-регулирующий клапан, отличающийся тем, что запорно-регулирующий клапан поддерживает постоянный уровень газоконденсатного фактора. 2. A device for monitoring the gas condensate factor of a multiphase fluid in a production well, including pressure and temperature sensors at the wellhead, pressure and temperature sensors at a given depth in the well, a block for analyzing and controlling the flow, including a shut-off and control valve, characterized in that the shut-off the control valve maintains a constant gas condensate factor.
3. Устройство для контроля газового фактора многофазного флюида по п.1, отличающееся тем, что запорно-регулирующий клапан работает на принципе отрицательной обратной связи. 3. A device for controlling the GOR of a multiphase fluid according to claim 1, characterized in that the shut-off and control valve operates on the principle of negative feedback.
4. Устройство для контроля газового фактора многофазного флюида по п.1, отличающееся тем, что устройство дополнительно оборудовано датчиком водосодержания. 4. A device for monitoring the GOR of a multiphase fluid according to claim 1, characterized in that the device is additionally equipped with a water content sensor.
5. Устройство для контроля газового фактора многофазного флюида по п.1, отличающееся тем, что расстояние между двумя датчиками давления позволяет определить плотность многофазного флюида в верхней части скважины. 5. A device for monitoring the GOR of a multiphase fluid according to claim 1, characterized in that the distance between the two pressure sensors allows you to determine the density of the multiphase fluid in the upper part of the well.
6. Способ контроля газового фактора многофазного флюида в эксплуатационной скважине, включающее датчики давления и температуры в устье скважины, скважинные датчики давления и температуры на заданной глубине, блок анализа и управления потоком, включающего запорно-регулирующий клапан, отличающийся тем, что регулирующий клапан поддерживает постоянный уровень газового фактора через сравнение с заданным уровнем газового фактора.. 6. A method for controlling the gas factor of a multiphase fluid in a production well, including pressure and temperature sensors at the wellhead, downhole pressure and temperature sensors at a given depth, a flow analysis and control unit, including a shut-off and control valve, characterized in that the control valve maintains a constant GOR level through comparison with a given GOR level.
9
9
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020139502 | 2020-12-02 | ||
RU2020139502A RU2020139502A (en) | 2020-12-02 | Device and method for monitoring the gas condensate factor and the gas factor of a multiphase fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2022119479A1 true WO2022119479A1 (en) | 2022-06-09 |
Family
ID=81854276
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/RU2021/050411 WO2022119479A1 (en) | 2020-12-02 | 2021-12-02 | Controlling the condensate/gas or gas/oil ratio of a multiphase fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
WO (1) | WO2022119479A1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6253855B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-07-03 | Mentor Subsea Technology Services, Inc. | Intelligent production riser |
RU2355883C2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Method of assessment of well yield |
RU2556293C1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "ОЗНА-Измерительные системы" | Device for measurement of gas-condensate factor |
RU2599645C2 (en) * | 2012-07-31 | 2016-10-10 | Лэндмарк Графикс Корпорейшн | Monitoring, diagnosis and optimisation of gas-lift operations |
WO2019232429A1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-05 | Saudi Arabian Oil Company | Systems and methods for cloud based centralized gas flow monitoring and control |
US20200063525A1 (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Christopher C. Frazier | Hydrocarbon Wells Including Electrically Actuated Gas Lift Valve Assemblies and Methods of Providing Gas Lift in a Hydrocarbon Well |
-
2021
- 2021-12-02 WO PCT/RU2021/050411 patent/WO2022119479A1/en active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6253855B1 (en) * | 1999-01-21 | 2001-07-03 | Mentor Subsea Technology Services, Inc. | Intelligent production riser |
RU2355883C2 (en) * | 2007-07-12 | 2009-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ" | Method of assessment of well yield |
RU2599645C2 (en) * | 2012-07-31 | 2016-10-10 | Лэндмарк Графикс Корпорейшн | Monitoring, diagnosis and optimisation of gas-lift operations |
RU2556293C1 (en) * | 2014-01-27 | 2015-07-10 | Закрытое акционерное общество "ОЗНА-Измерительные системы" | Device for measurement of gas-condensate factor |
WO2019232429A1 (en) * | 2018-05-31 | 2019-12-05 | Saudi Arabian Oil Company | Systems and methods for cloud based centralized gas flow monitoring and control |
US20200063525A1 (en) * | 2018-08-21 | 2020-02-27 | Christopher C. Frazier | Hydrocarbon Wells Including Electrically Actuated Gas Lift Valve Assemblies and Methods of Providing Gas Lift in a Hydrocarbon Well |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5535632A (en) | Systems and methods for measuring flow rates and densities of the components of oil, water and gas mixtures | |
EP3749930B1 (en) | Systems and methods for finding and solving wet gas venturi meter problems in real-time | |
Sakurai et al. | Issues and challenges with controlling large drawdown in the first offshore methane-hydrate production test | |
CN104504604B (en) | A kind of method of qualitative Wellbore of Gas Wells hydrops | |
CA2645253C (en) | Method for production metering of oil wells | |
US10711594B2 (en) | Method and system for determining flow rate of water in a gas production system by incorporating characteristics of water | |
US11504648B2 (en) | Well clean-up monitoring technique | |
US10895141B2 (en) | Controlled high pressure separator for production fluids | |
RU2610941C1 (en) | Evaluation method of production watering in oil-producing well | |
US10989039B2 (en) | Production of hydrocarbons with test separator | |
US11851995B2 (en) | Smart choke valve to regulate well sand production | |
US3478584A (en) | Method and apparatus for obtaining pressure build-up data in pumping wells | |
EP3426886B1 (en) | Determining flow rates of multiphase fluids | |
US20130126183A1 (en) | Product sampling system within subsea tree | |
US20220098971A1 (en) | System and Method for Determining Pump Intake Pressure or Reservoir Pressure in an Oil and Gas Well | |
WO2022119479A1 (en) | Controlling the condensate/gas or gas/oil ratio of a multiphase fluid | |
RU101731U1 (en) | AUTOMATED SYSTEM OF GAS-DYNAMIC RESEARCHES OF WELLS | |
US11692858B2 (en) | Flow rate optimizer | |
US20210055146A1 (en) | Multiphase flow metering system for horizontal well compartments | |
RU2542030C1 (en) | Method of regulating well operation in regard to initial water separation | |
Davydova | On the possibility of operational management of reservoir pressure in a multilayer reservoir exploited by dual completion and injection method based on recording current gas factor of products extracted from each reservoir | |
RU2775186C1 (en) | Method for determining the free gas content at the borehole pump suction | |
CN114996662B (en) | Method for determining plunger well shaft accumulated liquid amount | |
Eugene et al. | Complex Approach for Gas Lift Wells Optimization for Orenburgskoe Field | |
Ausen et al. | Uncertainty evaluation applied to a model-based Virtual Flow Metering system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 21901137 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 21901137 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |