Контроль работы действующих горизонтальных скважин предполагает обязательное проведение комплексных геофизических исследований с применением специализированной аппаратуры, обеспечивающей получение достоверной информации о работающих интервалах и техническом состоянии скважины. Планирование и проведение исследований с выдачей достоверного заключения, предполагает наличие знаний о физических процессах, идущих в условиях горизонтального ствола с многофазным потоком и переменной траекторий и проверенной скважинной аппаратуры, обеспечивающей получение достоверной информации. Применение математического моделирования, используемого при интерпретации полового материала и моделирующего процессы, происходящие в скважинах, предусматривает предварительную адаптацию их по результатам физического эксперимента, которые могут быть получены только с использованием специализированных термогидродинамических стендов.
В Башкирском государственном университете (БашГУ) с 2007 года на постоянной основе проводятся исследования на многофазном стенде, моделирующем процессы, характерные для действующих горизонтальных скважин с многофазной продукцией. Помимо изучения термогидродинамических процессов, на стенде проводится тестирование специализированной скважинной аппаратуры отечественного и зарубежного производства, что обеспечивает оценку функциональных возможностей скважинной аппаратуры в условиях многофазных потоков в горизонтальных и наклонных скважинах. Действующая конфигурация стенда ограничена по длине и расходам, что снижает её ценность применительно к высокодебитным скважинам Восточной Сибири[1].
В связи со сказанным, в рамках развития термогидродинамической лаборатории БашГУ для решения практических задач геофизического кластера РБ, предусмотрена модернизация стенда, включающая значительное расширение производственных помещений, рабочей длины горизонтального модуля, разработку и изготовление дополнительного модуля с изменяемым уголм наклона для тестирования крупногабаритных скважинных приборов в трубах различного диаметра.
Конструкция стенда будет обеспечивать моделирование многофазных неизотермических потоков, характерных для высоко и низкодебитных скважин с различной продукцией. Горизонтальный модуль предусматривает возможность моделирования переменной траектории ствола, современных забойных фильтров различной конструкции, тестирование скважинной аппаратуры в режиме протяжки в условиях многофазных потоков и при наличии локальных притоков из пласта. Планируемая длина стенда - 30 м, расходы флюида до 1000 м3/сут в режиме смешанного потока вода+масло+газ[2,3].
Предусмотрен модуль с изменяемым углом наклона в пределах 0-80 град, зенитного угла и длиной 11 м для тестирования специальной и традиционной скважинной аппаратуры в условиях установившегося многофазного потока.
Основные требования проедъявляемые к стенду:
- гидродинамическое подобие моделируемых на стенде потоков с течением нефти, воды и газа в действующих горизонтальных скважинах;
- оптическая прозрачность конструкции или большей её части, для возможности визуального контроля и фото/видео фиксации процессов формирования многофазного потока, а так же с целью оценки влияния конструкции испытываемого прибора на поток и его взаимодействие с измерительной аппаратурой;
- возможность задавать и контролировать расход трехфазного флюида по стволу скважины с погрешностью не более 3%;
- наличие макета «современного скважинного фильтра», моделирующего особенности потоков в интервале горизонтального ствола действующей скважины;
- возможность задания неизотермических потоков с непрерывным контролем температуры каждой из поступающих фаз;
- возможность протяжки геофизической аппаратуры внутри термогидродинамического стенда с целью тестирования в условиях характерных для действующих горизонтальных скважин;
- наличие современного каротажного регистратора для управления скважинной аппаратурой и регистрации данных;
- изменение траектории наклона отдельных секций горизонтального модуля, и всей конструкции целиком, в диапазоне +/-3° относительно горизонта;
- возможность тестирования отдельных датчиков или модулей скважинной аппаратуры в условиях многофазного горизонтального потока.
Стенд будет сертифицирован по метрологическим параметрам ГУП ЦМИ «УралГео», оснащен современной регистрирующей аппаратурой и средствами контроля.