Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

Вопросы дегазации ПЖ при бурении скважин в сложных условиях достаточно подробно рассмотрены. в работах [13, 44], применитель­но к задачам газового каротажа проблемы создания высокоэффек­тивных дегазаторов освещены в работах [79, 95, 139].

Несмотря на то что пути создания высокоэффективных дега­заторов для дегазации части ПЖ при проведении газового каро­тажа были выбраны правильно, их разработка и опробование к настоящему времени или не завершены, или находятся на ста­дии экспериментальных образцов.

Это в равной мере относится как к отечественным, так и к зарубежным разработкам. На сегодняшний день как в зару­бежных, так и в отечественных ИИС ГТИ применяются меха­нические дегазаторы с дроблением потока, представляющие собой цилиндр, опущенный в ПЖ, в нижней части которого размещен вал с поперечным разбрызгивателем, а в верхней части — привод в виде электродвигателя или пневмотурбинки с редуктором. На боковой поверхности цилиндра имеется от­верстие для выхода ПЖ, а в верхней части — штуцер для отво­да газовоздушной смеси.

Именно таким дегазатором с пневмоприводом комплектуют­ся ИИС ГТИ СГТ-К «Разрез-2» (рис. 9.70).

Ниже рассмотрены варианты новых высокоэффективных де­газаторов ПЖ, работа над которыми ведется в настоящее время в АС НПЦ «Тверьгеофизика» с целью замены ими дегазаторов с дроблением потока с 1996 года.

Вакуумно-вибраиионно-вытеснительный дегазатор (ВВВД)

ВВВД сочетает в себе три наиболее эффективных метода дега­зации ПЖ, за счет дублирования системы обеспечивает непре­рывность отбора части ПЖ и процесса дегазации, а за счет ос­нащения датчиками превращается в автоматизированную вы­носную газоаналитическую систему с параллельным определе­нием свойств ПЖ.

ВВВД состоит из корпусов 1 с заборными трубками 2, опу­щенными под уровень выходящей промывочной жидкости 4 и заканчивающимися сетчатыми фильтрами 3 (размер сетки

3×3 мм). В верхней части корпусов 1 располагаются влагоотде­ляющие фильтры 5. Газоотводящими трубками 6 корпуса I со­единены с газоанализаторами недеструктивного типа 7 (ката — рометры, на ИК-излучении). Для регулировки скорости потока имеются обводные линии 8 и регулировочные вентили 9. Эва­куация выделившейся газовоздушной смеси и создание необхо­димого вакуума в корпусах дегазаторов обеспечиваются двумя вакуум-насосами 10, раздельно работающими каждый на свой дегазатор. Выброс вакуум-насосов 10 объединен 11 и в случае необходимости из него часть газовоздушной смеси может быть по трубке 12 направлена в лабораторное помещение для анали­за на хроматографе.

Нижняя конусная часть корпуса с отверстиями для прохода воздуха 13 в момент забора ПЖ перекрыта конусной коробкой 14, внутри которой проходит трубка 15, в верхней части заканчи­вающаяся наклонной тарелкой 16, соединенной с верхним кону­сом 17, к которому крепится сердечник 18 электромагнита 19, который неподвижно соединен с корпусом 1. В обесточенном по­ложении сердечник 18 пружиной 20 отводится вместе с конусом 17, тарелкой 16, трубкой 15 и пробкой 14 в нижнее положение. При этом обеспечивается перекрытие отверстий 13 для прохода воздуха и соединения трубок 2—15 в единую магистраль.

При создании вакуума в системе ПЖ через сетчатый фильтр 3, трубки 2—15 поднимается вверх и, растекаясь по тарелке 16, стекает тонким слоем в нижнюю часть корпуса 1. Скорость от­качки ГВС вакуум-насосами 10 составляет 1200—1500 см3/мин, объем закачиваемой ПЖ-1000 см3, время заполнения корпуса 1 промывочной жидкостью до расчетного уровня, где расположе­ны электроды 21, замыкающиеся через ПЖ при достижении за­данного уровня, ~1 мин.

В случае непредвиденного отказа системы включения элек­тромагнитов 19 при достижении уровня ПЖ электродов 21, выше расположены аварийные электроды 22, при достижении уровнем ПЖ которых происходит отключение привода ваку­ум-насосов 10.

После достижения уровнем ПЖ электродов 21 происходит сра­батывание электромагнита 19 (правая часть рис. 9.71, а), отвер­стия 13 освобождаются и атмосферный воздух через отверстия 24 кожуха 23 с трубками 25 и отверстия 13 начинает врываться в корпус 7, производя вытеснение (вымывание) оставшегося в слив­шейся части ПЖ газа, производя при этом интенсивное механи­ческое перемешивание ПЖ. Более тяжелая ПЖ, освобожденная от газа, будет сливаться по трубке 2 вниз, понижая уровень ПЖ в корпусе 1.

При заполнении корпуса 1 дополнительная дегазация ПЖ производится с помощью пьезокерамического цилиндрического излучателя 26, установленного в верхней части трубки 15 и вы­рабатывающего мощные колебания ультразвукового диапазона. Контроль объемного газосодержания, плотности и температуры ПЖ в исходном состоянии (до дегазации) и после дегазации осу­ществляется датчиками 27, 28 и 29, величина вакуума в камерах

1 измеряется датчиками давления 30, а обработка измерительной информации и управление алгоритмами работы ВВВД осущест­вляются микропроцессорной системой 31.

Рис. 9.71. Вакуумно-вибрационно-вытеснительный дегазатор (ВВВД)

По мере засасывания ПЖ в корпус 1 давление в нем падает, что фиксируется датчиком давления 30. ПЖ интенсивно дегази­руется за счет работы излучателя 26 и растекания ПЖ тонким слоем под вакуумом на тарелке 16. После достижения уровня ПЖ электродов 21 и срабатывания электромагнита 19 питание на него продолжает поступать, несмотря на то что электроды 21 выходят из жидкости за счет блокирования через показания дат­чика давления 30. Электромагнит 19 обесточится только тогда, когда давление в корпусе 1 поднимается до атмосферного, т. е. когда воздух полностью вытеснит ПЖ из корпуса 1. Для вытес­нения ПЖ из корпуса требуется объем воздуха, равный объему ПЖ, т. е. примерно 1 литр. Время вытеснения ПЖ воздухом, при котором происходит вымывание из ПЖ остатков газа ин­тенсивно барботирующим воздухом, ~1 мин. Таким образом, пол­ный цикл работы одного дегазатора примерно 2 минуты. С мо­мента начала вытеснения ПЖ воздухом из правого дегазатора в работу включается левый дегазатор, в который начинает посту­пать свежая порция ПЖ. Таким образом, в любой момент времени в систему ВВВД засасывается ПЖ из места отбора (рис. 9.71, б), не имеющая контакта с атмосферой, что обеспечивает непре­рывность дегазации и ее высокую эффективность с постоянной степенью, приближающейся к стопроцентной.

Информация, полученная от газоанализаторов 7, датчиков 27, 28, 29 и 30, предварительно обрабатывается микропроцессорной системой 31, а затем через выносную систему сбора и обработки информации поступает в компьютерный центр ИИС СГТ-К «Раз­рез-2» для окончательной обработки.

В частности, описанная система ВВВД позволяет в принципе получать следующую информацию:

— температура ПЖ до дегазации;

— температура ПЖ после дегазации;

— плотность ПЖ до дегазации;

— плотность ПЖ после дегазации;

— объемное газосодержание ПЖ до дегазации;

— объемное газосодержание ПЖ после дегазации;

— степень дегазации ПЖ;

— количество метана на 1 литр ПЖ;

— количество тяжелых углеводородов на 1 литр ПЖ;

— компонентный состав углеводородной составляющей (через хроматограф в лабораторном помещении), который во многих случаях проведения ГТИ с системой ВВВД и не потребуется, так как на основании вышеперечисленной информации можно впол­не корректно определять значения приведенных газопоказаний (Г„р), остаточной газонасыщенности флюида пласта (Сф с) и дру­гих параметров, имеющих петрофизическую основу и позволяю­щих в оперативном режиме с учетом «отставания ПЖ» решать интерпретационные задачи по выделению пласта-коллектора и определению его продуктивности и характера насыщения.

Несмотря на кажущуюся сложность, ВВВД может стать на­дежным инструментом для решения этих задач на новом техни­ко-методическом уровне.

Высокоскоростной струйный дегазатор (ВСД)

Эффективную дегазацию ПЖ можно получить в высокоскорост­ном струйном дегазаторе (ВСД).

ВСД (рис. 9.72) состоит из корпуса 1 с наклонными стенками, в которых по напорному трубопроводу 2 от специального насоса для перекачки промывочной жидкости 3 из заборного устройст­ва 4, расположенного ниже бокового отвода разъемного устья, через сетку 5 (размер сетки 2×2, 3×3 мм) подается часть потока ПЖ, не проконтактировавшего с атмосферой.

Напорный трубопровод заканчивается отражателем 6, ниже которого расположен экран 7, положение которого регулируется винтом 8. Корпус 1 в нижней части сочленен со сливной трубой 8, которая расположена над желобом или вставляется в горлови­ну наклонной закрытой сливной трубы 10 желобной системы. В верхней части корпуса 1 имеется отделяющий фильтр 11, пройдя через который газовоздушная смесь по трубке 12 транспортиру­ется через газоанализатор недеструктивного типа 13 (катарометр, ИК-газоанализатор), обводную линию 14 и регулировочные вен­тили 15 к вакуум-насосу 16, в выбросе которого 17 имеется от­борное устройство 18 для подачи части ГВС в лабораторию на хроматограф. Между насосом ПЖ 5 и корпусом дегазатора 1 может встраиваться блок 19, в котором располагаются датчики для не­прерывного измерения параметров свойств ПЖ (температура, плотность, объемное газосодержание, минерализация, диэлек­трическая проницаемость и т. п.). Информация с измерительно­го блока 19, газоанализатора 13 и датчика давления 21 поступает в микропроцессорный блок предварительной обработки 20, а с него через выносную систему сбора и обработки информации — в компьютерный центр ИИС ГТИ СГТ-К «Разрез-2».

Рис. 9.72, Высокоскоростной струйный дегазатор (ВСД)

Скорость истечения и толщина распыляемой струи ПЖ в дегазаторе определяются производительностью насоса 3 (ко­торая, как правило, постоянна) и зазором И между отражате­лем 6 и экраном 7. Регулируя зазор Л винтом 8, добиваются нужной скорости истечения круговой струи ПЖ, а следова­тельно, и нужной степени дегазации ПЖ. Контроль скорости истечения осуществляется по перепаду давления ПЖ, фикси­руемому датчиком давления 27.

Зная расход ПЖ и степень дегазации ПЖ в дегазаторе, по показаниям газоанализатора можно вычислить объемное газона — сыщение ПЖ углеводородными газами, а через него и другие параметры (приведенную газонасыщенность — Гпр и остаточный газовый фактор флюида пласта — Сф 0).

Если раньше проблемным являлся надежный насос для пере­качки высоковязких абразивных жидкостей, то сегодня такая про­блема снята, так как предлагаются как зарубежные, так и отече­ственные насосы, характеристики которых позволяют применять их для длительной работы на высоковязких и высокоабразивных жидкостях (перистальтические, диафрагменные и другие как с электро-, так и с пневмоприводом).

Дегазатор для извлечения из промывочной жидкости растворенных газов

В отличие от извлечения из ПЖ свободных газов, находящихся в ПЖ в виде пузырьков различного размера, компонентный состав газов в которых при примерно одинаковых условиях дегазации (дав­ление, температура, объемные скорости) меняется мало, состав га­зов, находящихся в ПЖ в растворенном состоянии, определяется условиями равновесия между жидкой и парообразными фазами (за­кон Генри) и очень сильно зависит от объемных скоростей жидко­сти и экстрагирующего газа и конструкции устройства для непре­рывного извлечения (стриллинга) газов из растворов.

В ряде случаев (очень низкие скорости бурения, значитель­ные превышения забойного давления над пластовым и т. п.) кон­центрации попадающих в ПЖ из выбуренной породы газов очень малы, и газ в ПЖ находится в растворенном состоянии. Единст­венным способом выделения перспективных объектов в этих ус­ловиях является анализ равновесного пара (АРП), пришедшего в равновесие с исследуемой жидкостью, с помощью высокочувст­вительной хроматографии [21].

Для извлечения растворенных углеводородных газов из ПЖ мо­жет быть предложен высокоэффективный газовый экстрактор (дега­затор), рассчитанный на скорости потоков ПЖ до 500—1000 мл/мин.

Высокая эффективность этого дегазатора (рис. 9.73) достига­ется благодаря принципу противотока, разбавлению ПЖ горя­чей водой и батареи частично погруженных в жидкость вращаю­щихся дисков. Тонкая пленка влаги, увлекаемая большой по­верхностью этих дисков при вращении, быстро приходит в рав­новесие с газовой фазой.

к

Особенностью конструкции является возможность незави­симого регулирования скоростей потоков промывочной жид­кости, воды и газа (воздуха). Соотношение этих объемных ско-

/Іс ХР0МсТоГР* & Рис. 9.73. Дегазатор для извлечения из ПЖ растворенных газов: / — электрологер, 2 — постоянные магниты, 3 — фторпласто — вые подшипники, 4 — вращающиеся диски, 5 — эжектор, 6 —насос для ПЖ, 7 — сосуд с водой, 8 — подогреватель, 9 — ре­гулятор расхода, 10 — промывочная жидкость

ростей определяет отношение концентраций анализируемых га­зообразных компонентов в поступающей ПЖ и в газовой фазе

— на выходе из прибора, транспортируемой в лабораторию для подачи в хроматограф.

Для дегазации маловязких промывочных жидкостей (р а 1,5; вязкость менее 45 с по СПВ-5) рекомендуется применение дега­затора ВВВД, на более вязких и тяжелых растворах предпочти­тельнее применение дегазатора ВСД.

В табл. 9.21 приводится классификация дегазаторов промы­вочной жидкости.

Признак классификации	Тип дегазатора
По принципу действия: основной	Термовакуумный	Вакуумный с вытеснением	Поплавковый	Контурный	Механический с дроблением потока
дополнительный	Эпизодического действия (по пробам)	Дискретный с циклом 30—60 с (подача воздуха)	Дегазатора	С подачей воздуха	С электропри­водом
С пневмопри­водом
По месту установки	Лабораторное помещение	На выходе из скважины (воз­можен и вход)	На выходе в желобе	На выходе в желобе	На выходе — желоб и труба
По степени дегазации	До 98 %	До 98 %	От 0,1 до 25 %	От 0,5 до 50 %	От 5 до 50 %
По удобству обслуживания	Неудобен	Удобен	Удобен	Неудобен	Удобен
По надежности	Надежен	Надежен	Надежен	Надежен	Надежен
Предпочти­тельный тип дегазатора	+ (для эталони — ровки)	+ (предпочтите­лен из-за посто­янной степени дегазации)	—	—	+

Комментарии запрещены.