Эффект саморазгерметизации приемных камер глубинных пробоотборников (Self-depressurization effect of downhole samplers) (original) (raw)

Введение: низкое качество проб пластовых флюидов является общепризнанной отраслевой проблемой. В работе представлены новые экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что существенный вклад в это вносит несовершенство конструкций применяемых глубинных пробоотборников. Материалы и методы: В 2019-2020гг. авторами был разработан глубинный пробоотборник с функцией замера давления и температуры внутри и снаружи приемной камеры и принудительным перекрытием приемной камеры для ее отсечения от скважинного пространства (SPE-206487). За три года эксплуатации пробоотборника накоплены уникальные сведения, которые существенно меняют представления о работе глубинных пробоотборников и требования, предъявляемые к ним. Результаты: Приемные камеры большинства современных пробоотборников герметизируются за счет обратного клапана, прижимаемого к посадочному седлу пружиной и, при подъеме пробы на поверхность, избыточным давлением самой пробы; при этом скважинный флюид прямо контактирует с клапаном. С 40-х годов считалось, что в процессе подъема пробы давление в камере всегда будет выше давления в скважине. Авторами экспериментально получены десятки кривых давления внутри и снаружи приемной камеры для различных условий (пластовая вода, нелетучая нефть, летучая нефть; однофазная нефть, частично дегазированная нефть; отбор в статике, отбор в динамике; отбор на фонтане, отбор над ЭЦН; регионы: Оренбург, ЯНАО, ХМАО), которые показывают, что охлаждение камеры при ее подъеме зачастую приводит к такой температурной декомпрессии флюида, что давление со стороны скважины становится больше давления в камере (максимальный перепад давления получен при отборе проб воды и составлял в некоторых случаях 9 МПа, что на два порядка выше усилия пружин клапанов любых известных пробоотборников). Это означает, что большинство современных пробоотборников допускают переток флюида из скважины в приемную камеру после ее номинального закрытия. Полученные экспериментальные результаты подтверждены моделированием поведения различных флюидов с использованием кубических уравнений состояния. Заключение: Авторами описано явление саморазгерметизации камер глубинных пробоотборников, проведен термодинамический анализ данного явления, собраны фактические экспериментальные данные, подтверждающие его наличие на практике. Потенциальный эффект от модернизации оборудования: снижение количества отбракованных глубинных проб на 47%. Оценка основана на результатах проведенного анализа исторических данных по 289 глубинным пробам