جداکننده آزمایشی میدان نفتی چیست: تست چاه، اندازه گذاری و ابزار دقیق

جدول جداساز آزمایش میدان نفتی چیست: آزمایش چاه، اندازه گیری و ابزار دقیق

پاسخ به سوال اصلی:جدول جداساز آزمایش میدان نفتی چیست؟جدول جداساز آزمایش میدان نفتی یک مخزن فشار قابل حمل و نصب شده بر روی اسکید است که برای اندازه گیری نرخ تولید انفرادی نفت، گاز و آب از یک چاه در طول آزمایش تولید استفاده می شود. این دستگاه اساساً یک جداکننده تولید کوچک است، معمولاً با قطر 0.3 تا 2 متر، اما برای قابلیت حمل و اندازه گیری مهندسی شده است نه برای کار مداوم: مخزن بر روی یک اسکید یا تریلر با لوله کشی، شیرآلات، کنتورها، پنل کنترل و اغلب یک مشعل یا مخزن نصب شده است، بنابراین می توان آن را بین چاه ها جابجا کرد و به سر چاه یا منیفولد آزمایش متصل کرد. یک آزمایش 4 تا 24 ساعت طول می کشد و نسبت گاز به نفت، درصد آب، گرانش API و نرخ مطلق را با دقت مثبت یا منفی 2-5٪ در صورت عملکرد صحیح تولید می کند. این داده ها تصمیمات تخصیص، مدیریت مخزن و تعمیرات را هدایت می کنند.

1. آنچه یک آزمایش چاه در واقع اندازه گیری می کند و چرا

هدف صرفاً جداسازی سیال نیست، بلکه تولید اعداد قابل دفاع است و چهار کمیت به دست می آید:

• نرخ نفت، گاز و آب:نرخ های سه فازی خروجی اصلی هستند. گاز در خروجی بخار اندازه گیری می شود، معمولاً با یک کنتور اوریفیس به دلیل سادگی و پذیرش گسترده آن، یا با یک کنتور توربین، کوریولیس یا اولتراسونیک که در آن نسبت دور وسیع تر یا اندازه گیری مستقیم جرم مورد نیاز است؛ نسبت دور 10:1 تا 100:1 مورد نیاز است زیرا یک اسکید واحد می تواند هم چاه با نرخ بالا و هم چاه حاشیه ای را آزمایش کند. نفت و آب در خروجی های مربوطه با کنتورهای جابجایی مثبت، توربین یا کوریولیس اندازه گیری می شوند، با ترجیح فزاینده کنتور کوریولیس زیرا جرم و چگالی را مستقیماً اندازه گیری می کند و بنابراین درصد آب و گرانش API را از یک دستگاه می دهد. نرخ ها معمولاً در شرایط استاندارد گزارش می شوند، بنابراین فشار و دمای جداکننده به طور مداوم ثبت می شوند و یک ضریب انقباض برای تصحیح حجم نفت از شرایط جداکننده به مخزن ذخیره اعمال می شود.
• نسبت گاز به نفت و درصد آب:نسبت گاز به نفت، بیان شده در فوت مکعب استاندارد در بشکه، و درصد آب، به صورت درصدی از کل مایع، دو عدد مشتق شده هستند که برای مدیریت مخزن بیشترین اهمیت را دارند. GOR معمولاً از 50 تا 5000 scf/bbl متغیر است، و افزایش GOR در طول آزمایش های متوالی نشان دهنده مخروطی شدن گاز یا نفوذ است که یکی از محرک های کلاسیک برای تعمیرات یا کاهش نرخ است. درصد آب از 0 تا 95٪ متغیر است، و یک روند صعودی نشان دهنده نفوذ آب، کانالیزه شدن یا شکست در سیمان کاری است. هر دو به عنوان یک روند بیش از یک مقدار واحد مفید هستند، به همین دلیل آزمایش ها به صورت برنامه ریزی شده تکرار می شوند، معمولاً ماهانه یا فصلی برای چاه های تولیدی، و چرا شرایط آزمایش، از جمله اندازه چوک و فشار جریان، باید ثبت شوند تا آزمایش های متوالی قابل مقایسه باشند.
• نمونه برداری سیال و تجزیه و تحلیل PVT:یک آزمایش چاه معمولاً تنها فرصت عملی برای به دست آوردن یک نمونه سیال نماینده است و جداکننده جایی است که نمونه برداری انجام می شود. نمونه های نفت و گاز در جداکننده تحت فشار در سیلندرهای نمونه برداری مخصوص جمع آوری می شوند و در آزمایشگاه با نسبت گاز به نفت تولیدی اندازه گیری شده ترکیب می شوند تا سیال مخزن بازسازی شود. از این رو، تجزیه و تحلیل فشار-حجم-دما، نقطه حباب، ضریب حجم تشکیل، نسبت گاز محلول و ویسکوزیته را می دهد که همه برای شبیه سازی مخزن و محاسبات موازنه مواد مورد نیاز هستند. به دست آوردن یک نمونه معتبر نیازمند این است که چاه به طور مداوم با نرخی کمتر از نرخ بحرانی به مدت کافی برای تثبیت جریان یابد، به همین دلیل اغلب یک دوره پاکسازی چند ساعته تا یک روز قبل از آزمایش انجام می شود.
• عملکرد چاه و قابلیت تحویل:فراتر از نرخ های ساده، یک آزمایش که به درستی انجام شود، رابطه بین فشار جریان و نرخ تولید را تعیین می کند، که از آن شاخص بهره وری و برای چاه های گاز، پتانسیل جریان باز مطلق به دست می آید. یک آزمایش چند نقطه ای چاه را با سه یا چهار اندازه چوک فزاینده جریان می دهد، هر کدام را تا زمانی که فشار و نرخ ها تثبیت شوند نگه می دارد و نرخ را در مقابل افت فشار رسم می کند. نتیجه به مهندس می گوید که چه مقدار نرخ برای افت فشار معین در دسترس است، آیا آسیب سازند با شاخص بهره وری غیرمنتظره پایین نشان داده می شود، و آیا چاه بالاتر از نرخ بحرانی خود تولید می شود که باعث مخروطی شدن و تولید ماسه می شود. این اطلاعاتی است که تحریک، تعمیرات یا تغییر نرخ را توجیه یا رد می کند.

2. طراحی تجهیزات و رویه آزمایش

سه ویژگی طراحی و یک نظم، یک آزمایش خوب را از یک آزمایش بی ارزش جدا می کند:

• اندازه گیری مخزن برای واحد قابل حمل:یک جداکننده آزمایش با همان ظرفیت گاز Souders-Brown مانند یک مخزن تولید اندازه گیری می شود، اما با دو محدودیت اضافی. این دستگاه باید طیف کاملی از نرخ های مورد انتظار را در تمام چاه هایی که به آن خدمت می کند، مدیریت کند، زیرا یک اسکید از چاه به چاه دیگر منتقل می شود، که طراحی را به سمت نسبت دور وسیع تر و گاهی اوقات به سمت اجزای داخلی قابل تعویض یا یک اسکید کوچکتر دوم برای چاه های حاشیه ای سوق می دهد. و باید قابل حمل باشد، که قطر و طول را به ابعاد قانونی جاده محدود می کند و بنابراین ظرفیت گاز را محدود می کند؛ در جایی که چاه با نرخ بالا از ظرفیت فراتر می رود، آزمایش با نرخ کاهش یافته از طریق یک چوک کوچکتر انجام می شود، یا دو اسکید به صورت موازی کار می کنند. حفظ مایع کوتاهتر از یک جداکننده تولید است، معمولاً 1-5 دقیقه، زیرا هدف اندازه گیری است نه حداکثر راندمان جداسازی.
• ابزار دقیق و بسته اندازه گیری:بسته اندازه گیری چیزی است که اسکید را به یک جداکننده آزمایش تبدیل می کند نه فقط یک جداکننده کوچک. این شامل کنتور گاز با فرستنده های فشار و دمای آن و برای صفحه اوریفیس، یک فرستنده فشار دیفرانسیل با محدوده ای که با جریان مورد انتظار مطابقت دارد؛ کنتورهای مایع با اندازه گیری دما و چگالی خود؛ یک کنترل کننده سطح در هر خروجی مایع که باید ثابت نگه داشته شود، زیرا یک کنترل کننده سطح متغیر نرخ های نوسانی تولید می کند و آزمایش را خراب می کند؛ یک کنترل کننده فشار در خروجی گاز که فشار جداکننده را ثابت نگه می دارد، معمولاً 2-5 بار بالاتر از خط جریان؛ و یک سیستم جمع آوری داده که همه چیز را در فواصل یک دقیقه یا کمتر ثبت می کند تا بتوان ثبات را نشان داد نه اینکه فرض شود. تمام کنتورها در یک برنامه تعریف شده کالیبره می شوند و گواهی های کالیبراسیون بخشی از سوابق آزمایش هستند.
• رویه آزمایش و تثبیت:نظم چیزی است که یک عدد معتبر تولید می کند. چاه برای پاکسازی و حذف سیال حفاری یا تعمیرات جریان می یابد که ممکن است چندین ساعت تا یک روز طول بکشد. سپس با نرخ آزمایش از طریق یک چوک ثابت جریان می یابد و نرخ ها، فشارها و دماها تا زمانی که تثبیت شوند، معمولاً کمتر از 2-5٪ تغییر در طول یک تا چهار ساعت بسته به استاندارد اعمال شده تعریف می شود، نظارت می شوند. تنها پس از آن دوره رسمی آزمایش آغاز می شود که بسته به چاه و هدف، 4 تا 24 ساعت طول می کشد. اندازه چوک، فشار و دمای سر چاه، فشار و دمای جداکننده و خوانش مخزن یا کنتور همگی ثبت می شوند. آزمایشی که زود متوقف شود، یا قبل از تثبیت شروع شود، اعدادی تولید می کند که منطقی به نظر می رسند اما اشتباه هستند، و از آنجایی که این اعداد تصمیمات تخصیص و سرمایه گذاری را هدایت می کنند، آن خطا پرهزینه است.
• ایمنی، چیدمان و کنترل های زیست محیطی:آزمایش چاه یکی از عملیات روتین با ریسک بالاتر در تولید است و اسکید باید برای آن طراحی شود. مخزن مطابق با ASME VIII Division 1 با دستگاه تخلیه ای که برای موارد انسداد خروجی و آتش سوزی اندازه گیری شده و به مشعل یا بوم مشعل هدایت می شود، ساخته شده است، زیرا جداکننده آزمایش یک تأسیسات موقت است که اغلب مشعل دائمی ندارد. اسکید زمین و متصل شده است، با سر چاه در جهت باد و با مسیر فرار چیده شده است، و با تشخیص گاز در جایی که سولفید هیدروژن ممکن است وجود داشته باشد، کار می کند. مایع به یک مخزن آزمایش هدایت می شود که حجم آن به طور مستقل به عنوان یک بررسی متقابل بر روی کنتورهای مایع اندازه گیری می شود، یا به منیفولد تولید اگر آزمایش یک آزمایش تخصیص باشد. آب تولید شده و هر هیدروکربن به جای تخلیه، مهار می شوند و کل عملیات تحت پوشش یک رویه کتبی و مجوز است.

ماتریس مقایسه پیکربندی های جداکننده آزمایش میدان نفتی

سوالات متداول (FAQ)

س: تفاوت بین جداکننده آزمایش و جداکننده تولید چیست؟

پاسخ: یک جداکننده تولید به طور مداوم کار می کند، برای نرخ کامل میدان و کل عمر تولید اندازه گیری می شود و برای راندمان جداسازی و زمان ماند طولانی 3 تا 30 دقیقه بهینه شده است. یک جداکننده آزمایش به طور متناوب کار می کند، برای یک چاه واحد اندازه گیری می شود، برای دقت اندازه گیری و قابلیت حمل بهینه شده است و زمان ماند کوتاهتر 1 تا 5 دقیقه را می پذیرد زیرا وظیفه آن اندازه گیری است نه تصفیه. در عمل، جداکننده آزمایش بر روی اسکید یا تریلر نصب شده با کنتورها، پنل کنترل، جمع آوری داده و اغلب مخزن یا مشعل خود است، بنابراین می توان آن را بین چاه ها جابجا کرد، در حالی که جداکننده تولید یک تأسیسات دائمی است. بسیاری از تأسیسات هر دو را دارند: یک جداکننده تولید که جریان مخلوط را مدیریت می کند و یک جداکننده آزمایش بر روی یک منیفولد آزمایش که می تواند هر چاه انفرادی را ایزوله و اندازه گیری کند.

س: مدت زمان آزمایش چاه چقدر باید باشد؟

پاسخ: به اندازه کافی طولانی برای نشان دادن ثبات، و این معیار است نه یک زمان ثابت. رویه معمول شامل یک دوره پاکسازی چند ساعته تا یک روز، به دنبال یک دوره تثبیت است که در آن فشارها و نرخ ها تا زمانی که کمتر از حدود 2-5٪ در طول یک تا چهار ساعت متغیر باشند، مشاهده می شوند، و سپس یک دوره رسمی آزمایش 4 تا 24 ساعت. آزمایش های تخصیص ساده بر روی چاه های پایدار ممکن است به کوتاهی 4-8 ساعت باشد، در حالی که یک آزمایش اولیه بر روی یک چاه جدید، یک آزمایش برای مطالعه مخزن یا یک آزمایش قابلیت تحویل بر روی یک چاه گاز ممکن است 24-72 ساعت یا بیشتر طول بکشد. نظم کلیدی این است که دوره رسمی آزمایش نباید تا زمانی که ثبات نشان داده و ثبت نشده است شروع شود، زیرا آزمایشی که زود شروع شود اعدادی تولید می کند که قابل قبول به نظر می رسند اما به طور سیستماتیک اشتباه هستند، و از آنجایی که این اعداد تخصیص بین شرکا را هدایت می کنند، اصلاح آنها در آینده دشوار است.

س: چرا فشار و دمای جداکننده در طول آزمایش ثبت می شود؟

پاسخ: زیرا تمام نرخ های گزارش شده در شرایط استاندارد هستند و تبدیل به شرایط واقعی در مخزن بستگی دارد. حجم گاز بسته به قانون گاز و ضریب تراکم پذیری به فشار و دما بستگی دارد، بنابراین جریان واقعی اندازه گیری شده باید به فوت مکعب استاندارد یا متر مکعب استاندارد تصحیح شود. حجم نفت به دما برای انبساط حرارتی و به طور قابل توجه تر به فشار بستگی دارد زیرا نفتی که از جداکننده خارج می شود حاوی گاز محلول است که با کاهش فشار در مسیر مخزن ذخیره می جوشد: بنابراین نفت بین جداکننده و مخزن منقبض می شود، معمولاً بسته به فشار و نفت خام 1-20٪، و یک ضریب انقباض یا ضریب حجم تشکیل برای تصحیح آن اعمال می شود. بدون ثبت دقیق فشار و دمای جداکننده، نرخ های گزارش شده خطایی را حمل می کنند که اغلب بزرگتر از خطای خود کنتور است.

س: آیا کنتور جریان چند فازی می تواند جایگزین جداکننده آزمایش شود؟

پاسخ: به طور فزاینده بله برای تخصیص و نظارت، اما نه کاملاً برای آزمایش رسمی چاه. یک کنتور چند فازی کسورات و سرعت های گاز، نفت و آب را بدون جداسازی جریان اندازه گیری می کند و داده های نرخ پیوسته را از یک تأسیسات فشرده ارائه می دهد و نیاز به انحراف چاه به جداکننده آزمایش را از بین می برد. دقت معمول مثبت یا منفی 5-10٪ برای هر فاز است، در مقابل 2-5٪ برای یک جداکننده آزمایش که به خوبی کار می کند، و دقت در کسورات گاز بالا و درصد آب بالا کاهش می یابد. بنابراین کنتورهای چند فازی برای روند یابی و تخصیص که دقت آن برای شرکا قابل قبول است عالی هستند و در دریا و میادین دورافتاده که جداکننده آزمایش غیرعملی است به طور گسترده ای استفاده می شوند. با این حال، آنها نمونه سیال نماینده ای برای تجزیه و تحلیل PVT ارائه نمی دهند، بنابراین یک آزمایش جداکننده هنوز هم به صورت دوره ای برای این منظور مورد نیاز است.