Лабораторная установка «Гидродинамические процессы в системе пласт-скважина»

Внедрение: 2018 г.

Для проведения гидродинамических исследований процессов в пористых средах на кафедре радиоэлектроники Казанского федерального университета была разработана и сконструирована лабораторная установка (рисунок 1). Установка включает в себя:

• модель пласта с вертикальной нагнетательной скважиной;
• первичную регистрирующую аппаратуру (датчики давления);
• блок управления и регистрации посредством ЦАП-АЦП Е‑440 (сегодня выпускается сертифицированный аналог E14‑440);
• перистальтический насос.

Рисунок 1. Общий вид экспериментальной установки: 1 – блок регистрации и управления; 2 – перистальтический насос; 3 – модель пласта с вертикальной нагнетательной скважиной.

На данной лабораторной установке было проведено более 20‑ти замеров на различных периодах методом фильтрационных волн давления (ФВД).

Модель пласта представляет собой металлическую емкость, целиком заполненную пористым образцом (рисунок 2).

Рисунок 2. Модель пласта и скважины.

Для исключения влияния непроницаемых границ на распространение ФВД на боковых сторонах каркаса расположены краны для оттока жидкости из пласта. Такое решение позволяет границы модели считать полубесконечными. Модель скважины сделана из двух труб: внешней и внутренней, обе трубы выполнены из металла. Внутренняя труба имитирует НКТ (насосно-компрессорную трубу), по внутренней трубе вода нагнетается в пласт, внешняя труба имитирует обсадную колонну. Таким образом, между внутренней и внешней трубой создается затрубное пространство. 

Первичная регистрирующая аппаратура состоит из 6 датчиков давления марки Honeywell – MLH200PSB06A (рисунок 3). Аналоговые сигналы с манометров поступают на входы Е‑440, оцифровываются с помощью АЦП, записываются на компьютер и посредством программы регистрации и обработки данных отображаются на мониторе компьютера.

Рисунок 3. Расположение датчиков давления на модели пласта.

На представленной выше лабораторной установке проводилось два вида гидродинамических исследований методом фильтрационных волн давления:

• исследование системы «пласт-скважина»;
• гидропрослушивание пласта.

Через нагнетательную скважину в модель пласта поступала жидкость (вода) под давлением. Нагнетание дебита происходило по периодическому во времени закону посредством перистальтического насоса. Режим работы насоса задается экспериментатором на ПК через модуль АЦП-ЦАП Е‑440. Программно-аппаратный комплекс для исследования периодических процессов позволяет задавать возмущающие колебания дебита по синусоидальному закону. При нагнетании жидкости по периодическому закону в пласте от задающей скважины распространяются радиальные фильтрационные волны давления, вызывая изменения давления в среде. Эти изменения на разных расстояниях от источника возмущений регистрируются датчиками давления. Сигнал, полученный на датчиках, оцифровывается модулем АЦП-ЦАП Е‑440 и транслируется, с возможностью записи, на ПК.
 

Рисунок 4. Кривые дебита и давления Т=10 с.

Разработана и собрана оригинальная установка для имитации фильтрационных потоков, позволяющая в лабораторных условиях проверять адекватность существующих моделей фильтрации в пористых средах. На данной экспериментальной установке возможно задавать различные режимы фильтрации, как периодические, так и непериодические, в частности, фильтрационные волны давления. Имеется возможность менять модель исследуемого пласта, что позволяет выявлять частотную зависимость фазовых скоростей в различных средах.
 

Источник:
Милютина В.А. Гидродинамические процессы в системе пласт-скважина при высокочастотных периодических изменениях расхода (лабораторный эксперимент): магистерская диссертация. – Казань, изд-во: Казанский федеральный университет. – 2018. – 72 с.

Разработчик: Милютина В.А. (ФГАОУ ВО «Казанский (Приволжский) федеральный университет»)