Отбор проб газа и конденсата

Во время исследования скважин на газоконденсатность методом непрерывного отбора промышленных количеств газа из сепаратора отбираются пробы газа и конденсата для проведения лабораторных термодинамических и физико-химических исследований.

Отбор проб осуществляется при тех термобарических условиях сепарации, при которых производится замер КГФ. Объем и виды проб, которые необходимо отобрать, зависят от того, какую информацию необходимо получить.

1. При исследовании разведочной скважины группы А-1 с целью определения параметров для подсчета балансовых и извлекаемых запасов конденсата необходимо отобрать следующий объем проб. Для определения состава пластового газа и потенциала С₅₊ следует отобрать два контейнера отсепарированного газа при давлении сепарации объемом не менее 150 см³ каждый. При содержании в газе кислых компонентов объем проб газа необходимо увеличить вдвое. Для определения состава пластового газа и основных физико-химических характеристик конденсата отбираются два контейнера сырого конденсата емкостью 100-150 см³ каждый.

Для определения коэффициента извлечения конденсата отбираются 1-2 баллона емкостью 20-40 литров каждый, отсепарированного газа под давлением сепарации и 2-3 контейнера сырого конденсата емкостью 150-500 см³. Объем проб сырого конденсата тем больше, чем больше замеренный КГФ.

Для определения направления переработки конденсата и характеристик моторного топлива необходимо отобрать 7-8 литров стабильного конденсата.

2. При исследовании разведочных скважин группы А-2 перечисленные в пункте 1 комплекты проб отбираются на тех режимах работы скважины, на которых замеряется КГФ.

3. При исследовании эксплуатационной скважины с целью контроля за текущей ГКХ залежи отбираются все пробы, за исключением проб для определения коэффициента извлечения конденсата.

4. При исследовании эксплуатационной скважины, вскрывшей газоконденсатную и нефтяную залежи одновременно, необходимо отобрать не менее чем по 2 литра стабильной углеводородной жидкости на трех режимах работы скважины. При этом следует отобрать по 7-8 литров конденсата и нефти из скважин, дренирующих эти залежи отдельно.

На рис. 48 изображены контейнеры для отбора проб сырого конденсата и отсепарированного газа емкостью от 100 до 1000 см³. Однополостные проточные контейнеры рассчитаны на давление от 15 до 35 МПа (см. рис. 48а). В такие контейнеры можно отбирать пробы отсепарированного газа при давлениях сепарации от 4 до 16 МПа и температурах сепарации от плюс 50 до минус 50^о С.

Рис. 48. Контейнеры для отбора под давлением проб сырого конденсата объемом от 100 до
1000 см³: А - проточный; Б - двухполостной

При выборе контейнеров для отбора проб сырого конденсата необходимо учитывать, что естественное нагревание пробы сырого конденсата в контейнере приводит к повышению давления в контейнере. Если конденсат состоит в основном из бензиновых фракций, то увеличение температуры на 1^оС может привести к повышению давления на 0,3 МПа. Если сырой конденсат отобран при давлении сепарации 5 МПа и температуре минус 20^оС, то в лаборатории при температуре +20^оС давление в контейнере может возрасти до 17 МПа.

Двухполостные контейнеры (см. рис. 48б) могут быть рассчитаны на давление 35-70 МПа. В такие контейнеры можно переводить пробы из глубинных пробоотборников. В таких контейнерах можно создавать давления, близкие к пластовым, при исследовании рекомбинированных проб на установках "PVT-соотношений".

На рис. 49 изображены баллоны для отбора проб отсепарированного газа емкостью 20-40 литров, рассчитанные на давление 15 МПа. Баллоны бывают проточные (см. рис. 49А) и непроточные (см. рис. 49Б).

Пробы газа отбираются либо из верхней части сепаратора, либо через вентиль, вваренный в трубу на выходе газа из сепаратора (рис. 50).

Различают три способа отбора проб отсепарированного газа в контейнеры и баллоны.

1. В проточные пробоотборники и баллоны пробы газа отбираются следу­ющим образом.* Собирается схема сог­ласно рис. 50. Проточный контейнер или баллон устанавливается вертикально.

ваются вентиль 2, верхний вентиль контейнера 5 и, после заполнения контейнера, немного приоткрывается нижний вентиль контейнера. Через нижний вентиль контейнера в течение некоторого времени производится продувка отсепарированного газа с такой скоростью, чтобы в контейнере или баллоне давление было близким к давлению сепарации. Если контейнер объемом 150 см³, время продувки можно ограничить 30 секундами. Если проба отбирается в контейнер большего размера, время продувки возрастает до 5 минут.

По окончании продувки нижний вентиль контейнера закрывается для выравнивания давления в контейнере и сепараторе. На это уходит от нескольких секунд до нескольких минут, в зависимости от объема контейнера. Затем закрывается верхний вентиль контейнера или баллона, закрывается вентиль 2 (см. рис. 50), и контейнер отсоединяется от импульсной трубки. Вентили контейнера проверяются на герметичность, снабжаются заглушками, и к контейнеру привязывается этикетка.

Рис. 50. Схема обвязки проточных контейнера и баллона при отборе

пробы отсепарированного газа и сырого конденсата:

1 - сепаратор; 2 - вентили для отбора проб газа; 3 - манометр; 4 - вентиль для отбора проб конденсата; 5 - проточный контейнер или баллон для отбора пробы газа; 6 - проточный контейнер для отбора пробы конденсата

2. В непроточные баллоны пробы газа отбираются следующим образом. Собирается схема согласно рис. 51. Этот способ получил распространение при отборе пробы отсепарированного газа в баллон объемом 40 литров. Баллон 5 (см. рис. 51) импульсной трубкой соединяется с вентилем 2, после чего открывается вентиль 2 и вентиль баллона. В течение 5-7 минут производится заполнение баллона

Рис. 51. Схема обвязки непроточного баллона при отборе пробы отсепариро­ванного газа и проточного контейнера при отборе пробы сырого конденсата:

1 - сепаратор; 2 - вентили для отбора газа; 3 - манометр; 4 - вентиль для отбора конденсата; 5 непроточный баллон; 6 проточный контейнер; 7 - манифольд

газом, после чего закрывается вентиль баллона и вентиль 2. Баллон отсоединяется от импульсной трубки, и газ из баллона выпускается до остаточного давления в баллоне 0,3-0,5 МПа. Такая процедура осуществляется 3 раза, что позволяет удалить из баллона воздух. Во время третьего выпуска газа из баллона его рекомендуется поставить вентилем вниз, чтобы убедиться в отсутствии в баллоне жидкости. В четвертый раз импульсная трубка подсоединяется к баллону и баллон заполняется отсепарированным газом в течение 10 мин. После чего баллон отсоединяется, проверяется на герметичность, снабжается заглушкой и этикеткой.

3. Существует способ отбора пробы отсепарированного газа в контейнеры или баллоны без выпуска части газа (при отборе пробы) в атмосферу. Для этого собирается схема согласно рис. 52. При закрытом вентиле 2 и открытом вентиле баллона 5 через манифольд 7 осуществляется вакуумирование баллона и импульсных трубок вакуум-насосом 8. По завершении вакуумирования вентиль на вакуум-насос закрывается и открывается вентиль 2. Скорость заполнения баллона очень маленькая. 40-литровый баллон, например, заполняется 30 минут. Низкая скорость заполнения баллона поддерживается для того, чтобы газ, теряя давление на вентиле, не охлаждался, а следовательно, не терял углеводороды С₅₊. После заполнения баллона его отключают, проверяют на герметичность, снабжают заглушкой и этикеткой.

Пробы сырого конденсата отбираются из нижней части сепаратора (см. рис. 50).

Рис. 52. Схема обвязки двухполостного контейнера и непроточного баллона при отборе проб отсепарированного газа и сырого конденсата без выпуска части пробы в атмосферу:1 - сепаратор; 2 - вентиль для отбора газа; 3 - манометр; 4 - вентиль для отбора конденсата; 5 - непроточный баллон; 6 - двухполостной контейнер; 7 - манифольд; 8 - вакуум-насос; 9 - мерный цилиндр

Различают три способа отбора проб сырого конденсата в контейнеры высокого давления.

1. В проточные контейнеры сырой конденсат отбирается следующим образом. Собирается схема согласно рис. 50. Контейнер 6 располагается вертикально и с помощью импульсной трубки через нижний вентиль присоединяется к вентилю 4 в нижней части сепаратора. Если в продукции скважины есть вода, то нужно убедиться, что уровень воды ниже уровня вентиля 4. При закрытом верхнем вентиле контейнера открываются нижний вентиль контейнера и вентиль 4 на сепараторе. В контейнер 6 устремляется сырой конденсат. Первые порции конденсата разгазируются, т.к. в контейнере атмосферное давление. Газ дегазации и воздух, занимавший объем контейнера до отбора пробы, собираются в контейнере в виде шапки. Приоткрывается верхний вентиль контейнера 6 и стравливается газовая шапка. Затем несколько секунд контейнер 6 продувается, чтобы выдавить из контейнера первую порцию разгазировавшегося конденсата. После чего закрывается верхний вентиль контейнера. Контейнер в таком состоянии выдерживается 20-30 с, затем слегка приоткрывается верхний вентиль для того, чтобы убедиться в отсутствии газовой шапки в контейнере. Если газовая шапка в контейнере есть, то ее стравливают до появления из вентиля первых капель конденсата. Верхний вентиль закрывается, затем закрывается нижний вентиль, затем вентиль 4 на сепараторе. Контейнер 6 отсоединяется, проверяется на герметичность, снабжается заглушками и этикеткой. Для проверки герметичности контейнера его необходимо поочередно, сначала одной, а затем другой стороной окунуть в ведро с водой и последить, не идут ли из резьбовых соединений или из вентиля пузырьки воздуха.

Если сырой конденсат отбирается в контейнер большого объема, то перед отбором конденсата его желательно наполнить отсепарированным газом или ДЭГом. Это предотвратит разгазирование первой порции конденсата, поступающей в контейнер при отборе пробы и тем самым уменьшит время продувки контейнера. Если в конденсате находится окклюдированный газ, то пробу сырого конденсата необходимо отбирать способом, описанным в главе 3 (см. рис. 47).

2. Второй способ отбора сырого конденсата в проточные контейнеры заключается в следующем. Собирается схема согласно рис. 51. Сначала контейнер 6 заполняется газом через вентиль 2, манифольд 7 и верхний вентиль контейнера.

После того как давление в контейнере 6 сравняется с давлением в сепараторе 1, вентиль 2 закрывается. Затем открывается вентиль 4. В контейнер 6 поступает конденсат, а газ через манифольд 7 потихоньку стравливается из контейнера 6. Когда из манифольда 7 начинает выходить конденсат, закрываются верхний, затем нижний вентили контейнера 6, затем вентиль 4. Контейнер 6 отсоединяется, проверяется на герметичность, снабжается заглушками и этикеткой.

3. В двухполостные контейнеры сырой конденсат отбирается следующим образом. В одной из полостей контейнера подается ДЭГ, при этом поршень внутри контейнера перемещается к противоположному вентилю. При этом замеряется количество ДЭГа, поданное в контейнер. После заполнения контейнера ДЭГом соби­рается схема согласно рис. 52. К вентилю 4 подсоединяется манифольд 7, к кото­рому подсоединяется вакуум-насос 8 и двухполостной контейнер 6. Контейнер ра­сполагается вертикально полостью, заполненной ДЭГом, вниз. Верхний вентиль контейнера открыт, вентиль 4 закрыт, система вакуумируется. Затем закрывается вентиль на вакуум-насос 8 и открывается вентиль 4. Сырой конденсат поступает в верхнюю полость контейнера. Приоткрывая нижний вентиль контейнера, из него медленно сливают ДЭГ в мерный цилиндр 9, контролируя количество слитого ДЭГа. Когда в контейнере останется 50 см³ ДЭГа, нижний вентиль закрывают. За­тем закрывают верхний вентиль контейнера и вентиль 4 на сепараторе. Контейнер отсоединяется, проверяется на герметичность, снабжается заглушками и этикет­кой.

Отбор проб конденсата и газа является ответственной операцией, определяю­щей правильность результатов дальнейших исследований. Одним из важных мо­ментов в промысловых исследованиях является не только отбор представительной пробы, но и сохранение ее первоначального состава до лабораторного анализа.

Сохранность пробы в период от ее отбора до лабораторного анализа зависит от термобарических условий сепарации и температуры окружающей среды. Анализ изменений, происходящих с пробами, встречающийся в литературе, посвящен в основном изменению состава пробы отсепарированного газа в результате ее охлаждения. Если температура сепарации не превышает 6^о С, то даже глубокое охлаждение пробы в зимнее время (на 40 ^оС) не вызовет ощутимых изменений состава отобранного в контейнер или баллон газа. При исследовании перегретых залежей (с высокой пластовой температурой) или для предотвращения гидратообразования, нагревая газ, поступающий из скважины, температура сепарации может достигать 20-40 ^оС. В этих случаях охлаждение контейнера с пробой газа вызывает изменение состава пробы. Исправить положение, придать пробе газа исходный состав можно путем нагрева контейнера с газом. Если давление сепарации 6 МПа, а температура 40 ^оС, то в пробе газа не встречаются компоненты тяжелее октана (при условии отсутствия механического уноса конденсата из сепаратора). В этом случае нагрев контейнера необходимо осуществлять до температуры 125 ^оС и выдерживать при этой температуре в течение трех месяцев. Затем необходимо охладить контейнер до температуры сепарации. В пробе отсепарированного газа не может содержаться больше 1 % об углеводородов С₅₊. Если анализ показывает концентрацию углеводородов С₅₊ больше 1 % об, следовательно, пробу следует выбраковывать, т.к. в нее попал капельный конденсат, унесенный из сепаратора, и нагрев контейнера вызвал испарение унесенного капельного конденсата.

Кроме температуры сепарации, на качество пробы при ее анализе может повлиять и давление сепарации. При проведении хроматографического анализа давление пробы газа падает от давления в контейнере до атмосферного. Если проба отобрана при давлении сепарации до 7 МПа, то снижение давления не вызывает уменьшения содержания в пробе газа углеводородов С₅₊. Если проба газа отобрана при давлении сепарации больше 7 МПа, то снижение давления пробы газа вызывает ретроградную конденсацию углеводородов (в том числе С₅₊), что может повлиять на определяемую ГКХ.

Существует способ отбора пробы отсепарированного газа при атмосферном давлении в стеклянную тару (рис. 53). При отсутствии механического уноса конденсата из сепаратора, т.е. при отсутствии свободной жидкой фазы в отсепарированном газе, снижение давления газа от давления сепарации до атмосферного при отборе пробы насыщенного отсепарированного газа в стеклянную тару приводит к тому, что отобранный газ становится недонасыщенным. Понижение температуры окружающей среды ниже температуры сепарации на 10-15 ^оС не приводит к заметному изменению состава отсепарированного газа, отобранного к стеклянную тару. Более глубокое охлаждение такой пробы (на 30-60 ^оС) приводит к искажению состава пробы, причем восстановить ее первоначальный состав уже невозможно. Термобарические условия сепарации и температура окружающей среды оказывают влияние не только на качество проб отсепарированного газа, но и на качество проб сырого конденсата.

При исследовании скважины, вскрывшей газоконденсатную и нефтяную залежи, при давлении сепарации 3-7 МПа в контейнер вместо смеси сырого конденсата и сырой нефти можно отобрать пену. После того как пена в контейнере отстоится, в контейнере окажется газовая шапка. Поэтому исследовать такую скважину (замерять КГФ и отбирать пробы) необходимо при давлении сепарации 1,5-2,5 МПа. Чем выше температура сепарации, тем устойчивость пены меньше. "Инструкция по определению газового фактора и ресурсов нефтяного газа, извлекаемого из недр. РД 39-1-353-8. М., ВНИИ, Гипровостокнефть, 1980 г. " рекомендует поддерживать температуру сепарации в пределах 20-30% от пластовой температуры.

Если температура сепарации много меньше температуры окружающей среды, отбор проб сырого конденсата необходимо производить в охлажденный контейнер. В противном случае сырой конденсат, попадая в горячий контейнер, разгазируется и проба оказывается непредставительной.

Если температура сепарации намного выше температуры окружающей среды (например, t_сеп=20^оС, t_возд=-20^оС), сложности могут возникнуть при отборе парафи­нистого конденсата. При содержании в конденсате твердого парафина больше 2% температура застывания конденсата выше 0^оС. Такой конденсат, попадая в холод­ный контейнер, оставляет на стенках контейнера слой парафинов, а более легкие фракции во время продувки контейнера выходят из него, в результате в контей­нере оказывается конденсат с завышенным содержанием парафина. В этом случае отбор пробы сырого конденсата необходимо осуществлять в нагретый контейнер.

Рис. 53. А - Схема обвязки при отборе пробы отсепарированного газа при атмосферном давлении в стеклянную тару:1 - сепаратор; 2 - вентили для отбора газа; 3 - манометр; 4 - резиновый шланг; 5 - емкость с рассолом. Б - стеклянная тара с пробой газа:6 - стеклянная тара с пробой газа; 7 - гидрозатвор; 8 - пробка

Коэффициент усадки конденсата в обоих случаях (t_сеп£t_возд и t_сеп³t_возд) оказывается завышенным. Поэтому, замеряя коэффициент усадки конденсата, необходимо проводить температуру контейнера к температуре сепарации, если эти температуры отличаются больше чем на 20-25^оС.

После отбора проб контейнеры, баллоны, бутылки и канистры с пробами снабжаются этикетками следующего содержания:

1) дата отбора пробы;

2) название месторождения (или разведочной площади);

3) номер скважины;

4) интервал перфорации (или интервал открытого ствола);

5) диаметр штуцера, задающего режим работы скважины (или давление на "головке" скважины в случае, если режим работы скважины задается регулируемым штуцером);

6) вид пробы (отсепарированный газ, сырой или стабильный конденсат, нефть или вода);

7) место отбора пробы (из сепаратора, из МТСУ, из емкости и т.д.);

8) условия сепарации (давление и температура);

9) номер контейнера, баллона, канистры;

10) подпись лица, отбиравшего пробу.

Этикетка сворачивается и привязывается к вентилю контейнера или баллона, к горловине бутылки или канистры. Наклеивать этикетку на корпус контейнера или бутылки не рекомендуется, т.к. при транспортировке проб в лабораторию этикетка может быть ободрана и потеряет свою информативность.

Глава 4