Установка для транспортирования газожидкостной смеси по трубопроводу

Авторы патента:

Полезная модель относится к области насосостроения, в частности к насосам вытеснения и может быть использована в нефтедобывающей промышленности для совместного транспортирования нефтяных смесей и газов в однотрубных системах сбора продукции нефтяных скважин. Предлагается установка для транспортирования газожидкостной смеси широкого состава по одному трубопроводу за счет применения в качестве вытесняющей среды исходной продукции нефтяных скважин и последовательной подачи фаз в напорный трубопровод. Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в осуществлении транспорта газожидкостной смеси за счет регулируемого последовательного вытеснения одной фазы другой фазой в напорный трубопровод, при этом активная фаза определяется в зависимости от текущего объемного газосодержания.

Полезная модель относится к области насосостроения, а именно: к насосам вытеснения и может быть использована в нефтедобывающей промышленности для совместного транспортирования водонефтяных смесей и газов в однотрубных системах сбора продукции нефтяных скважин.

Известна система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин (Патент РФ 2236630), где транспортирование продукции нефтяных скважин осуществляется установкой с сепарацией жидкой фазы и транспортированием ее в качестве рабочей жидкости.

Недостатком системы является сложность ее конструкции. Применение погружного центробежного насоса увеличивает капитальные и эксплуатационные затраты на транспортировку продукции, а также может вызвать перегрев циркулирующей рабочей жидкости при высоком газосодержании на входе в установку.

Известно техническое решение (патент РФ 2348798), в котором для транспорта многофазных смесей применяется насос вытеснения, выполненный в виде многофазного насоса.

Недостатком известного насоса вытеснения является сложность конструкции, низкая эффективность при высоком газосодержании в транспортируемом продукте.

В качестве прототипа предлагаемой полезной модели выбрана «Насосная установка для перекачки газоводонефтяной смеси» (патент РФ 2105202). Установка включает в себя два гидравлических цилиндра 1 и 2, которые подключены подводящими и нагнетательными патрубками через обратные клапаны 3-6 к источнику и потребителю и снабжены датчиками 7 и 8 нижнего и верхнего уровня воды. Центробежный насос 9 сообщен через переключатель 10 потока с гидравлическими цилиндрами 1, 2, а через регулятор 11 расхода и центробежный насос 9 подключены к блоку 12 автоматики.

Недостаток данной установки заключается:

- в сложности и большой металлоемкости конструкции;

- в качестве рабочей жидкости применяется вода, что требует наличие системы обогрева в зимнее время;

- требование обязательного сброса воды, отделяющейся в процессе работы установки, что требует наличия специальной системы сброса выделяющейся воды, выполненной в виде регулятора расхода, связанного через блок автоматики с датчиком уровня.

В связи с названными причинами данная установка может эксплуатироваться только на достаточно крупных объектах.

Предлагается установка для транспортирования газожидкостной смеси по трубопроводу, содержащая входной и напорный трубопроводы, сепаратор, насос, переключатель фаз, струйный аппарат, подключенный к входному трубопроводу и сепаратору. Часть жидкой фазы из сепаратора насосом подается в струйный аппарат в качестве рабочей среды, а подача фаз из сепаратора в напорный трубопровод осуществляется переключателем фаз за счет последовательного вытеснения фаз.

Технический результат, который может быть получен при использовании предлагаемой полезной модели, заключается в осуществлении транспорта газожидкостной смеси за счет регулируемого последовательного вытеснения одной фазы другой фазой в напорный трубопровод, при этом активными фазами попеременно выступают как жидкостная так и газовая фазы. Активная фаза определяется в зависимости от текущего объемного газосодержания.

Схема насосной установки изображена на рис. 1. Установка содержит приемный трубопровод 1, струйный аппарат 2, сепаратор 3, насос 4, приемный трубопровод насоса 5, напорный трубопровод насоса 6, выход газовой фазы 7, выход жидкой фазы 8, переключатель фаз 9, напорный трубопровод 10.

Установка работает следующим образом:

Продукция нефтяных скважин по приемному трубопроводу 1 поступает в струйный аппарат 2, где компримируется и поступает в сепаратор 3. В сепараторе 3 происходит разделение продукции нефтяных скважин на газовую и жидкую фазы. Часть жидкой фазы из сепаратора 3 через приемный трубопровод насоса 5 подается насосом 4 по напорному трубопроводу насоса 6 в струйный аппарат 2, где применяется в качестве рабочей среды.

Целевая задача установки по обеспечению транспорта продукции нефтяных скважин осуществляется за счет последовательного вытеснения одной из фаз другой фазой из сепаратора 3 в напорный трубопровод 10 при переключении трубопроводов, подводящих фазы переключателем фаз 9.

Газовая фаза подводится к переключателю 9 из сепаратора 3 по трубопроводу вывода газовой фазы 7, жидкостная фаза подводится к переключателю 9 из сепаратора 3 по трубопроводу вывода жидкостной фазы 8.

Давление в сепараторе и магистральном трубопроводе поддерживается струйным аппаратом. Насос и струйный аппарат работают в непрерывном режиме. Из сепаратора жидкая и газовая фазы посредством переключателя 9 последовательно подаются в напорный трубопровод. Возможны два варианта работы.

В первом варианте переключение происходит при достижении уровня раздела фаз в сепараторе граничных значений. После достижения верхнего уровня переключатель фаз переключается в положение для перекачки жидкой фазы и жидкая фаза вытесняется в трубопровод газом за счет избыточного давления в сепараторе, создаваемого струйным аппаратом. После достижения нижнего уровня происходит переключение для транспортировки газа, и газ вытесняется в трубопровод жидкостью.

Во втором варианте переключение подачи фаз в трубопровод регулярно в течение заданного периода времени. Соотношение времени транспорта жидкой и газовой фаз устанавливается по скорости изменения уровня в сепараторе схемой управления.

Таким образом, обеспечивается надежная перекачка газожидкостных смесей широкого состава, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы за счет снижения металлоемкости, упрощения конструкции и выбора оптимальных режимов работы насоса, исключается применение дополнительных систем и сред, обеспечивающих перекачку или способных влиять на состав многокомпонентной смеси.

Установка для транспортирования газожидкостной смеси по трубопроводу, содержащая входной и напорный трубопроводы, сепаратор, насос, переключатель фаз, отличающаяся тем, что установка содержит струйный аппарат, подключенный к входному трубопроводу и сепаратору, часть жидкой фазы из сепаратора насосом подается в струйный аппарат в качестве рабочей среды, а подача фаз из сепаратора в напорный трубопровод осуществляется переключателем за счет последовательного вытеснения фаз.