Контроля технологических процессов обработок скважин

Одним из резервов повышения эффективности обра­боток скважин с использованием виброволнового воз­действия является использование автоматизированных средств контроля за технологическими процессами.

С этой целью были поэтапно разработаны различные приборы и автоматизированные системы.

Для замера параметров генераторов колебаний как в стендовых, так и в скважинных условиях было разрабо­тано устройство АСИД-1 [63], выполненное на базе изме­рителя давлений ПП-2 конструкции ВНИИ ГИС, в котором использовали тензометрический датчик давления типа ПДМТ-40 или ПДМТ-60, выпускаемый опытным произ­водством этого же института. Особенностью аппаратуры АСИД-1 является одновременно-раздельная регистрация статического давления и его изменения в стенде или скважинах, а также колебаний давления (в том числе и малых), создаваемых генераторами, частотой 5-4000 Гц и амплитудой до 10 МПа с разрешающей способностью 0,02 МПа. Для работы на скважинах глубинный прибор с датчиком спускают на трехжильном геофизическом кабе­ле.

Устройство успешно испытано на скважинах АНК "Башнефть". В процессе промысловых работ был уста­новлен оптимальный режим работы гидравлического вибратора типа ГВЗ-108Б при расходе рабочей жидкости 24-26 дм³/с, проверена работоспособность клапанно-ударного вибратора КУВ-100.

Таблица 8.1

 

Параметр	АСИД-1	ИКД-1
Габариты, мм Диапазон колебаний давления, МПа Частотный диапазон пульса­ции, Гц Напряжение питания, В Тип датчика Диапазон статического давле­ния, МПа	400x250x210 0,02-10-15 5^1000 220 (сетевое) ПДМТ-40, ПДМТ-60 0^0; 0-60	220x80x50 0,05-5 10-10 000 ±15 (автономное батарейное) ЛХ-601

Успешность и качество виброволновых обработок ПЗП можно повысить с помощью разработанного авторами индикатора колебаний ИКД-1 [63]. Прибор является пе­реносным и позволяет оперативно контролировать со­трудникам ЦНИПРов, старшим геологам, мастерам рабо­ту скважинных генераторов колебаний различных конст­рукций, а также устанавливать ее оптимальный режим.

Работа индикатора основана на фильтрации входного сигнала и дискриминации его амплитуды, а также выводе преобразованного сигнала на индикаторный светодиод. Срабатывание прибора калибровано с помощью глубин­ного датчика аппаратуры АСИД-1.

Технические параметры устройств АСИД-1 и ИКД-1 приведены в табл. 8.1.

Следующим шагом было создание аппаратуры АСИД-2, имевшей расширенный диапазон частот от 6 до 10 000 Гц при динамическом диапазоне входных электрических сиг­налов до 5 В. Аппаратура позволяла спускать глубинный прибор на одножильном геофизическом кабеле в скважи­ны глубиной до 500-600 м и легко осуществлять установку или замену датчиков колебаний давления с разной чувст­вительностью. Данная аппаратура использовалась для замеров параметров колебаний давления как на забое об­рабатываемой скважины, так и в соседних наблюдатель­ных скважинах.

В дальнейшем аппаратура АСИД-2 была переработа­на и усовершенствована. На ее основе была создана ап­паратура скважинных измерений параметров упругих ко­лебаний Волна-1 для измерений на забое скважин дина-

мических характеристик, возбуждаемых генератором ко­лебаний. Также данная аппаратура использовалась в ка­честве регистратора слабых акустических сигналов (гидрофона). Технические данные аппаратуры следую­щие:

диапазон рабочих частот 2-20 000 Гц;

неравномерность АЧХ в диапазоне рабочих частот 5-20 000 Гц составляет ±3 дБ;

входное сопротивление 2,2 ГОм;

коэффициент усиления, изменяемый дискретно, 1; 10; 100; 1000; 10 000;

диапазон изменения входного сигнала 5 мкВ - 2 В;

длина кабеля - не более 4000 м;

напряжение питания 220 В, 50 Гц.

Работа аппаратуры основана на принципе амплитудной модуляции несущей частоты сигналом, поступающим с пье­зоэлектрического датчика с последующим усилением моду­лированного сигнала, детектированием и выводом его на осциллограф или другие приборы. Для проверки работо­способности усилительного и передающего трактов, а также тарировки диапазонов усилителя используется генератор прямоугольных импульсов. Тарировочный генератор и дат­чик коммутируются на входе первого каскада усилителя аналоговым ключом. Конструктивно аппаратура состоит из передающего (глубинный прибор) и приемного устройств. Коэффициент усиления глубинного прибора переключается дистанционно с поверхности земли. Так же, как и в аппара­туре АСИД-2, здесь есть возможность простой установки или замены датчиков колебаний давления с разной чувст­вительностью.

Аппаратура была успешно испытана на стенде, а так­же при обработках нагнетательных скважин в НГДУ "Краснохолмскнефть" АНК "Башнефть".

Для проведения стендовых исследований было разра­ботано устройство обработки сигналов датчиков (УОСД) на базе микропроцессорной техники. УОСД позволяет в непрерывном и дискретном режимах производить на­блюдение сигналов на мониторе, выполнять спектраль­ный анализ и выводить информацию на принтер. Сигна­лы с датчиков поступают на многоканальный тензоусили-тель и далее в контроллер, где обрабатываются по ком-

Ill

 

Рис 8.1. Блок-схема системы автоматизированного контроля технологичес ских процессов обработок скважин

пьютернои программе и выводятся на дисплеи в виде ос­циллограммы. Переключением режима обработки сигна­ла на дисплей можно вывести частотный спектр, рассчи­танный по быстрому преобразованию Фурье. Осцилло­граммы и спектрограммы сигналов можно сохранять на принтере.

К настоящему времени авторами разработана система контроля за процессом обработки ПЗП с применением современных разработок САПР и мини-компьютеров с регистрацией давлений и расходов циркулирующих в НКТ и затрубном пространстве жидкостей.

Блок-схема системы приведена на рис. 8.1. Система включает в себя портативный компьютер-ноутбук 7 с под­ключенным к параллельному порту устройством ввода аналоговых сигналов 2. На линии нагнетания от насосно­го агрегата 12 установлен расходомер 3 для регистрации расхода закачиваемой жидкости, а на выходе из скважи­ны 10 установлен расходомер 4 для регистрации расхода изливаемой жидкости в желобную емкость 13. На устье

скважины размещены тензометрические датчики давле­ния 5 и 6 с тензоусилителем-нормализатором 7 для за­мера давления нагнетания и давления в затрубном про­странстве. Для регистрации работы генератора служит пьезоэлектрический датчик колебаний давления 8 с со­гласующим усилителем 9. Электрические сигналы с рас­ходомеров и усилителей поступают на многоканальное устройство ввода аналоговых сигналов и считываются в портативный компьютер.

С помощью компьютерной программы производятся автоматический сбор информации с датчиков давления и расходомеров, их обработка и вывод на экран дисплея как в цифровой форме, так и в виде диаграмм. Про­граммное обеспечение позволяет выводить на экран по­казания как отдельно каждого датчика, так и всех одно­временно. Вся информация накапливается на жестком диске и в последующем может быть переписана на пер­сональный компьютер для детального изучения и дли­тельного хранения. Необходимую информацию можно получить с экрана дисплея компьютера или распечатать с помощью принтера.

Для контроля за работой скважинных генераторов ко­лебаний программное обеспечение позволяет перево­дить компьютер в режим запоминающего осциллографа или анализатора спектра и регистрировать сигналы, по­ступающие по жидкости с забоя по НКТ на устье скважи­ны. При работе в режиме запоминающего осциллографа можно по относительному изменению амплитуды и фор­мы сигнала оценивать работоспособность генератора ко­лебаний, а в режиме анализатора спектра можно оцени­вать частотный диапазон генерируемых на забое скважи­ны колебаний.

Программное обеспечение также позволяет произво­дить математические операции с сигналами и, например, выдавать разность расходов изливаемой и закачиваемой жидкости. При работе с инжектором эта разность расхо­дов будет соответствовать притоку жидкости из пласта, а отрицательное значение - поглощению жидкости. Полу­чая такую информацию, технолог выдает команды маши­нистам насосных агрегатов на изменение режима закачки и управляет процессом виброволновой обработки. По от-

носительному изменению давления закачки и давления в затрубе при проведении реагентного воздействия можно судить об изменении приемистости и результативности закачки реагента.

Весьма важно, что регистрация расхода и давления позволяет производить документирование тестовых ис­пытаний по снятию индикаторных диаграмм в начале об­работки, в ходе самого процесса и по его окончании. По­лученная индикаторная диаграмма позволяет оценивать изменения фильтрационных свойств ПЗП в процессе об­работки и вносить коррективы в режимы обработки, виды и объемы химических реагентов для закачки в пласт.

При необходимости на забое устанавливается авто­номный глубинный многосуточный манометр-термометр 11 (см. рис. 8.1), который регистрирует забойное давле­ние и изменение температуры в процессе обработок. По­лученная информация позволяет оценивать степень дос­тигаемой депрессии или репрессии на пласт, а после тестовых испытаний рассчитывать изменения парамет­ров призабойной зоны по кривым КВД.

По изменению температуры оценивают изменение ха­рактера притока или поглощения пласта и выносят за­ключение о наличии в ПЗП загрязненных зон.

Использование разработанных систем позволяет ус­пешно решать следующие задачи:

контролировать работу скважинных генераторов и по­лучать непрерывную экспресс-информацию о параметрах виброволнового воздействия;

устанавливать оптимальные режимы виброволнового воздействия в скважинных условиях за счет управления работой скважинных генераторов и использования об­ратной связи ("отклика" скважины на производимое воз­действие);

снижать энергетические затраты за счет использова­ния резонансных свойств скважинных и пластовых сис­тем;

документировать работы на скважинах и автоматизи-рованно включать их в отчетность, осуществлять объек­тивный контроль за работой бригад КРС, ПРС и машини­стов насосных агрегатов;

заметно улучшать качество обработок ПЗП;

повышать эффективность обработок ПЗП до 95 % и более;

снижать затраты на проведение обработок за счет от­каза от традиционных гидродинамических и сокращения геофизических исследований скважин.

В настоящее время разработанная новая автоматизи­рованная система успешно проходит испытания на сква­жинах. В дальнейшем планируется ее широкое использо­вание при осуществлении всех виброволновых обработок скважин.

ГЛАВА