Анализ методов покомпонентного измерения дебита нефти, воды и газа в скважине

Введение 4
Литературный обзор 5
1 Технологическая часть 19
1.1 Общие сведения об измерении дебита углеводородной смеси 19
1.2 Понятие многофазного потока 20
1.2.1 Взаимодействие компонентов многофазного потока 20
1.2.2 Структурные формы многофазных потоков 21
1.2.3 Динамика многофазного потока 25
1.3 Способы измерения дебита многофазного потока 27
1.4 Методы измерения многофазных расходомеров 30
2 Техническая часть 32
2.1 Анализ оборудования для измерения дебита многофазного потока 32
2.1.1 Расходомер многофазный AGAR MPFM 32
2.1.2 Расходомер многофазный Phase Tester Vx 34
2.1.3 Расходомер многофазный УЛЬТРАФЛОУ 36
2.1.4 Основные технические характеристики расходомеров 39
2.2 Устройство для одновременного измерения давления вне и внутри насосно-компрессорных труб 40
2.2.1 Выбор сенсора давления для устройства одновременного измерения давления вне и внутри НКТ 44
2.2.2 Выбор системы динамометрирования 46
2.2.3 Выбор кабеля 47
2.2.4 Выбор контроллера для автоматизации скважин, оборудованных ШГН… 48
3 Расчетная часть 54
3.1 Покомпонентный расчет дебита водогазонефтяной смеси 54

4 Безопасность жизнедеятельности 58
4.1 Аварийные и чрезвычайные ситуации на рабочем месте 58
4.2 Основы техники безопасности при эксплуатации скважин 58
4.3 Загазованность на рабочем месте 61
4.4 Несчастные случаи на рабочем месте 62
4.5 Охрана окружающей среды при проведении ремонтных работ в скважинах 62
5 Экономическая часть 66
5.1 Аннотация 66
5.2 Методика расчета экономического эффекта разработки системы управления процессом добычи нефти за счет измерения давления в контрольных точках скважины 66
5.3 Расчет экономического эффекта разработки системы управления процессом добычи нефти за счет измерения давления в контрольных точках скважины 67
Заключение 70
Список литературы 71

Весь текст будет доступен после покупки

Важнейшим носителем информации о состоянии и работе продуктивного пласта является поступающая из скважины продукция. Производительность скважины во времени может изменяться. На нее оказывают влияние изменение проницаемости пород пласта и особенно призабойной зоны из-за их загрязнения некоторыми твердыми механическими частицами, содержащимися в нефти, а также изменение сечения лифтовых (подъемных) труб за счет отложений на их стенках парафина, имеющегося в нефти. Производительность скважин, оборудованных насосами, определяется техническим состоянием этих насосов и рядом других причин. Именно поэтому вопросам контроля параметров продукции уделяется большое внимание. Особое место отводится оперативному контролю параметров расхода [1, 34].
Наиболее проблемным вопросом в нефтяной отрасли является измерение расхода и состава добываемой продукции, т. е. потоков многокомпонентных газожидкостных смесей (МГС) с включениями твердых частиц (песок и другие элементы пористой пластовой среды) [73].
В течение десятилетий добывающая промышленность стремилась разработать систему, которая могла бы измерять дебиты всех скважинных флюидов, не разделяя их на фазы, не используя движущиеся детали и не управляя процессом [36]. Сложность возникающих при этом проблем огромна. Наиболее сложной из них является задача понять гидромеханику трехфазного потока в трубе при всевозможных условиях течения [63].
К настоящему времени многие из существующих проблем преодолены. Получены конкретные научно-практические решения, позволившие создать образцы многофазных расходомеров, обладающих всеми перечисленными функциями [63].






Обоснование выбора темы ВКР
Актуальность выбранной темы обусловлена тем, что измерение количества нефти, газа и воды по скважине имеет исключительно важное значение как для техники и технологии сбора и подготовки нефти, так и для анализа контроля и регулирования за процессом разработки месторождения.
Изучение многофазного потока скважины, его свойств и взаимодействие компонентов в потоке актуально на сегодняшний день. Особое внимание уделяется структурным формам многофазного потока, а также его динамике.
Также произведен анализ наземных многофазных расходомеров импортного и отечественного производства, выявлены их преимущества и недостатки. Предложено внедрение устройства для измерения давления вне и внутри НКТ. Произведен подбор кабеля, сенсорных датчиков давления, датчиков динамометрирования системы управления скважиной.
Далее выполнен покомпонентный расчет дебита водогазонефтяной смеси и вычислены экономический эффект и срок окупаемости при внедрения устройства для измерения давления вне и внутри НКТ.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Общие сведения об измерении дебита углеводородной смеси
Одной из важнейших функций промысловой системы сбора скважинной продукции нефтяных месторождений является контроль дебита продукции добывающих скважин – информационная основа для мониторинга эффективности управления разработкой нефтяных месторождений [16].
Измерения продукции скважин необходимы для установления оптимального режима работы скважин; суммарного учета количества извлекаемых нефти, газа и воды по месторождению в целом; расчета типоразмера и количества необходимого оборудования, монтируемого на установках подготовки нефти; анализа динамики разработки нефтяного месторождения; контроля и регулирования за продвижением водонефтяного и газонефтяного контактов [67].
В процессе разработки месторождений работа добывающих скважин характеризуется:
? их дебитами по нефти, газу и воде;
? равномерностью подачи;
? темпом обводненности нефти;
? увеличением газовых факторов по отдельным скважинам [20].
Таким образом, измерение количества нефти, газа и воды по скважине имеет исключительно важное значение как для техники и технологии сбора и подготовки нефти, так и для анализа контроля и регулирования за процессом разработки месторождения [20].
Практически из всех нефтяных и газовых скважин на поверхности добывается как минимум двухфазный поток, состоящий из нефти или конденсата и газа. Очень часто, особенно на поздних стадиях эксплуатации месторождений, вместе с углеводородами добывается вода. Это означает, что почти из каждой эксплуатируемой скважины добываются три фазы флюидов.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Акимов, В.Ф. Измерение расхода газонасыщенной нефти: моногр. / В.Ф. Акимов. - М.: Недра, 1978. - 642 c.
2. Алаева Н.Н. Разработка системы управления процессом добычи нефти за счет измерения давления в контрольных точках скважины: дис. … кандидата технических наук / ИжГТУ им. М.Т. Калашникова – Ижевск, 2020.
3. Алаева Н.Н., Томус Ю.Б. Влияние режимов течения восходящих потоков в стволе скважин при автоматизации их работы // Ученые записки Альметьевского государственного нефтяного института. 2018. Т. 17. С. 164-167.
4. Алаева Н.Н., Томус Ю.Б., Ситдикова И.П. Повышение эффективности эксплуатации нефтяных месторождений // В сборнике: Достижения, проблемы и перспективы развития нефтегазовой отрасли. Материалы Международной научно-практической конференции. 2018. с. 499-501.
5. Алаева Н.Н., Томус Ю.Б., Тугашова Л.Г. Разработка и применение стационарного скважинного прибора в системе управления процессом нефтедобычи // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов - 2020. - Т. 331. - № 1. - С. 87-96.
6. Альмухаметова Э.М. Образование водогазонефтяных эмульсий в механизированных скважинах и их разделение в поверхностных аппаратах: дис. … кандидата технических наук / ИПТЭР – Уфа, 2010.
7. Безопасность жизнедеятельности [Электронный источник] – URL: https://vikidalka.ru/3-134451.html.
8. Безопасность жизнедеятельности [Электронный источник] – URL: https://openedu.ru/course/misis/SAFETY/.
9. БЖД как наука. Определение, цели, структура и задачи [Электронный источник] – URL: https://works.doklad.ru/view/Z8eQ0sScSu4.html.
10. БЖД на предприятии [Электронный источник] – URL: https://otherreferats.allbest.ru/life/01341174_0.html.
11. Брилл Дж. П., Мукерджи X. Многофазный поток в скважинах. М.-Ижевск, 2006.384 с.
12. Войнов В.В. Исследование методов определения относительного содержания компонент в многофазных микроволновых расходомерах для нефтяных скважин: дис. … кандидата технических наук / МФТИ – Долгопрудный, 1997.
13. ГОСТ 31944-2012. Кабели грузонесущие геофизические бронированные. Общие технические условия. – Введ. с 01.01.2014 впервые. – М.: Стандартинформ, 2014. – 20 с.
14. ГПСМП Провод для геофизических работ [Электронный источник] – URL: https://www.ruscable.ru/info/wire/mark/gpsmp/.
15. Гужов А.И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа.- М.: Недра, 2003.- 280 с.
16. ДДС-04 Система динамометрирования стационарная (динамограф) [Электронный источник] – URL: http://www.pp-srv.ru/article/a-113.html.
17. Дудников В., Вахрамеев Р, Набиев Д., Петряев О. Автоматизация нефтепромысла: от простого к сложному. – «СТА». – 2005. – № 2. с. 36-42.
18. Дудников В., Газизов М., Набиев Д., Нугманов Т. Управление объектами нефтяного месторождения с использованием комбинированных каналов связи. – «СТА». – 2000. – № 2. с. 18-26.
19. Дунюшкин И.И. Сбор и подготовка скважинной продукции нефтяных месторождений: учеб. пособие. – М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2006. – 320 с.
20. Значение измерения продукции скважин [Электронный источник] – URL: https://studopedia.ru/12_203070_vopros--znachenie-izmereniya-produktsii-skvazhin.html.
21. Иванов И.П., Курочкин Е.С., Бритов С.А., Абишева К.М. Каротаж при многофазовом потоке с помощью FLOW SCANNER // Поколение будущего: Взгляд молодых ученых-2021 Сб. научных статей; отв. редактор Горохов А.А. – Курск: Юго-Зап. гос. ун-т, 2021, с. 112-114.
22. Козлов Б. К. Режимы и формы движения воздухо-водяной смеси в вертикальной трубе. Сб. «Гидродинамика и теплообмен в котлах высокого давления». Изд-во АН СССР, 1955.
23. Комплексы учета ОАО «АПЗ»: Многофазный расходомер для нефтяной промышленности [Электронный источник] – URL: https://prominf.ru/article/kompleksy-ucheta-oao-apz-mnogofaznyy-rashodomer-dlya-neftyanoy-promyshlennosti.
24. Костерин С.И. Исследование структуры потока двухфазной смеси в горизонтальных трубах. Известия ОТН АН СССР, №7, 1948.
25. Красякова Л. Ю. Некоторые характеристики движения двухфазной смеси в горизонтальной трубе. ЖТФ, т. XXII, вып. 2, 1941.
26. Кремлевский П. П. Расходомеры и счетчики количества веществ: Справочник: Кн. 1– 5-е изд. перераб. и доп. – СПб.: Политехника, 2002. – 409 с.
27. Леонов Е. Г., Исаев В. И. Гидроаэромеханика в бурении: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1987. – 304 с.
28. Малышев С.Л. Контроль и воспроизведение двухфазного потока на эталоне массового расхода газожидкостных смесей: дис. … кандидата технических наук / КНИТУ им. А.Н. Туполева – КАИ – Казань, 2017.
29. Мамаев В.А., Одишария Г.Э., Семенов Н.И., Точигин А.А. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах. М.: Недра, 1996. - 208 с.
30. Медведев В.Ф. Сбор и подготовка неустойчивых эмульсий на промыслах. – М.: Недра, 1987. – 144 с
31. Методы и средства измерения параметров многофазных потоков [Электронный источник] – URL: https://www.turbo-don.ru/metody-i-sredstva-izmereniya-parametrov-mnogofaznyh-potokov.
32. Механизм движения газонефтяной смеси по вертикальным трубам [Электронный источник] – URL: https://studopedia.ru/6_89081_mehanizm-dvizheniya-gazoneftyanoy-smesi-po-vertikalnim-trubam.html.
33. Мирсаетов О.М. Повышение эффективности управления параметрами состояния природно-техногенных систем в условиях выработки трудноизвлекаемых запасов нефти: дис. … кандидата технических наук / УдГУ – Ижевск, 2020.
34. Многопараметрический контроль многофазных потоков на устье скважин. Г.А. Ланчаков (ООО «Газпром добыча Уренгой»), О.В. Ермолкин, М.А. Гавшин (РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина), Б.А. Григорьев (ООО «Газпром ВНИИГАЗ»).
35. Многофазный расходомер Agar MPFM-408 [Электронный источник] – URL: https://ppt-online.org/745958.
36. Нестеренко М.Г. Разработка методики определения состава жидкости в скважине на основе термогидродинамических исследований: дис. … кандидата технических наук / БашГУ – Уфа, 2007.
37. Нефть, Газ и Энергетика [Электронный источник] – URL: https://www.tehnik.top/2020/01/.
38. Одишария Г. Э. Некоторые закономерности газожидкостных течений в трубах. Нефтяное хозяйство, № 9, 1996.
39. Описание типа средств измерений [Электронный источник] – URL: https://all-pribors.ru/docs/48745-11.pdf.
40. Патент RU 2126143 C1. Ультразвуковой расходомер компонентов многофазной среды / Мельников В.И., Дробков В.П. G01F 1/74, Заявл. 02.03.1998, Опубл. 10.02.1998.
41. Патент RU 2348805 C1. Способ определения газового фактора нефти / Воеводкин В.Л., Черных И.А., Калинин И.М., Ложкин М.Г., Ярышев Г.М., Ярышев Ю.Г. E21B47/10, Заявл. 25.06.2007, Опубл. 10.03.2009.
42. Патент RU 2420715 C2. Многофазный расходомер Кориолиса / Маттар В.М., Хенри М.П., Дута М.Д., Томбс М.С. G01F 1/74, Заявл. 10.02.2004, Опубл. 10.06.2011.
43. Патент RU 243119 C2. Многофазный расходомер Кориолиса / Баруа С., Лансанган Р. G01F 1/84, Заявл. 20.07.2007, Опубл. 10.10.2011.
44. Патент RU 2459953 C1. Способ определения дебита газа и газового фактора продукции / Ярышев Г.М., Ярышев Ю.Г. E21B 47/10, Заявл. 22.12.2010, Опубл. 27.08.2012.
45. Патент RU 2460973 C2. Вибрационный расходомер для определения одного или нескольких параметров многофазного протекающего флюида / Вайнштейн Д. G01F 1/84, Заявл. 29.04.2009, Опубл. 10.09.2012.
46. Патент RU 2589354 C2. Многофазный расходомер / Мустафина Д.А., Полихов С.А., Соцкий С.П. G01F 1/74, Заявл. 19.04.2012, Опубл. 10.07.2016.
47. Патент RU 2600075 C2. Способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока и устройство для его осуществления / Бак В.С., Панченко А.В., Станкевич Л.С. МПК G01F 1/66, № 2014116834/28; Заявл. 30.06.2014; Опубл. 20.10.2016, Бюл. № 29.
48. Патент RU 2652403 C1. Устройство для одновременного измерения давления вне и внутри насосно-компрессорных труб / Алаева Н.Н., Томус Ю.Б., Темникова Л.И., Ситдикова И.П. E21B 47/06; Заявл. 28.02.2017, Опубл. 26.04.2018.
49. Патент RU 2663418 C1. Многофазный расходомер / Аминов О.Н., Полихов С.А., Зубков Ю.А. G01F 1/74, Заявл. 05.10.2017, Опубл. 06.08.2018.
50. Патент RU 2685601 C1. Способ определения дебитов воды, нефти, газа / Журавлев О.Н. E21B47/11; Заявл. 26.06.2018, Опубл. 22.04.2019.
51. Патент RU 2746167 C1. Многофазный расходомер для покомпонентного определения расходов газа, углеводородного конденсата и воды в продуктах добычи газоконденсатных скважин / Лисин В.Б., Москалев И.Н. G01F 1/74, Заявл. 24.04.2020, Опубл. 08.04.2021, Бюл. № 10.
52. Патент SU 2126143 A1. Ультразвуковой расходомер многофазных сред / Громов Г.В., Чередниченко В.Е., Крысанова Е.С., Шелапутин И.Д. G01F 1/66, Заявл. 02.07.1990, Опубл. 30.11.1992.
53. Петров A.A., Смирнов Ю.С. Химическое деэмульгирование как основной процесс промысловой подготовки нефти // Нефтяное хозяйство, 1979. № 11. с. 37-40.
54. Преобразователи давления SENDO SENSOR [Электронный источник] – URL: https://sellercheck.ru/c/202001343/b/32787.
55. Расходомеры многофазные AGAR MPFM [Электронный источник] – URL: https://all-pribors.ru/opisanie/65061-16-agar-mpfm-74440#ot.
56. РД 39-01/06-0001-89. Методические рекомендации по комплексной оценке эффективности мероприятий, направленных на ускорение научно-технического прогресса в нефтяной промышленности.
57. Репин H.H., Девликамов В.В., Юсупов О.М. и др. Технология механизированной добычи нефти. М.: Недра, 1976. 175 с.
58. Руденко В.А. Разработка и исследование системы метрологического обеспечения измерений и учёта попутного нефтяного газа (на примере ОАО «Саратовнефтегаз»): дис. … кандидата технических наук / ВНИИМС – Москва, 2014.
59. Салаватов Т.Ш., Меликов Г.Х., Сулейманов А.А. Диагностирование режима многофазного потока в многопластовом резервуаре // Актуальные проблемы нефти и газа. Вып. 2(25). 2019, 12 с.
60. Синьков К.Ф. Развитие гидродинамических моделей многофазных течений в трубопроводах: дис. … кандидата физико-математических наук / МФТИ – Москва, 2016.
61. Система динамометрирования стационарная ДДС-04 [Электронный источник] – URL: http://www.teploizmerenie.ru/print/3701.html.
62. Соу С. Гидродинамика многофазных систем. М.: Мир, 1971. – 536 с.
63. Тоски Э., Ханссен Б.В., Смит Д., Теувени Б. Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией // Нефтегазовое обозрение, 2003. С. 69-77.
64. УЛЬТРАФЛОУ – многофазный ультразвуковой расходомер [Электронный источник] – URL: https://vprnd.ru/.
65. Универсальный промышленный контроллер «Мега12» [Электронный источник] – URL: https://aviatron-ufa.ru/mega-12/.
66. Хакимьянов М. И., Семисынов Р. А., Киселев Е. С. Интеллектуальная система управления электроприводом штанговой глубиннонасосной установки // Нефтегазовое дело, 2015. Т. 13, № 4. с. 226-233.
67. Южанин В.В. Исследование и разработка метода измерения и информационно-измерительной системы расхода многофазных потоков нефтегазовых скважин: дис. … кандидата технических наук / РГУНиГ им. И.М. Губкина – Москва, 2018.
68. Яруллин А.Р. Экспериментальное исследование многофазных потоков на модели горизонтальной скважины: дис. … кандидата технических наук / БашГУ – Уфа, 2013.
69. Baker O. Oil and Gas J., Nov. 11, 1957.
70. Devegowda, D., Scott L.: "Assessment of Subsea Production Systems" paper presented at the SPE Annual Technical Meeting & Exhibition, Denver (Oct. 5-8, 2003), SPE J. of Petroleum Tech., 56-57.
71. Griffith P., ASME Paper 64-WA/HT-43, 1964.
72. Keller [Электронный источник] – URL: http://keller-druck.ru/.
73. Measurement of Component-Wise Gas-Liquid Mixtures Flow Rate [Электронный источник] – URL: https://onepetro.org/SPERPTC/proceedings-abstract/08ROGC/All-08ROGC/SPE-115452-MS/144673?redirectedFrom=PDF.
74. Mehdizadeh, P., B. Ghaempanah and S.L. Scott: "Impact of Data Quality on Production Allocation and Reserves Forecasting," paper presented at the SPE ATCE, San Antonio
75. MPFM серии 50 Многофазный расходомер (нефть/вода/газ) [Электронный источник] – URL: http://www.agar.ru/technology/mpfm.php
76. PhaseWatcher Vx 52mm Multiphase Flow Meter [Электронный источник] – URL: https://www.salvex.com/listings/listing_detail.cfm?aucID=182934870
77. Scott L. Status Multiphase Metering – ROGTEC. – 2014, 32-47.
78. SS105 Low cost isolated pressure transducer [Электронный источник] – URL: http://www.sendo-sensor.com/pro/21_53.html
79. The Incredible Fiber-Optic Flowmeter [Электронный источник] – URL: https://www.controlglobal.com/articles/2014/the-incredible-fiber-optic-flowmeter/

Весь текст будет доступен после покупки