Устройство для измерения дебита продукции нефтяных скважин "спутник-силовой массомер" ("спутник-см")

 

Устройство может быть использовано для оперативного учета дебитов продукции нефтяных и газоконденсатных скважин в системах герметизированного сбора. Задача предлагаемого технического решения - обеспечить независимость точности измерений от качества сепарации и повысить информативность путем обеспечения возможности получать массовые значения дебита и определять обводненность нефти, а также повысить качество учета газа за счет применения «метода вытеснения» в тех случаях, когда измерение счетчиком расхода (СР) затруднено, например, вследствие появления отложений (гидратов, парафина, соли и смол) на его рабочих поверхностях. Это достигается тем, что устройства управления потоком на газовой (ГЛ) и жидкостной (ЖЛ) линиях выполнены в виде электроприводных запорно-регулирующих устройств (ЗРУ). ЗРУ на ГЛ функционально связано с системой определения разности давлений между ГЛ и ЖЛ. ЗРУ на ЖЛ функционально связано с уровнемером (У) сепарационной емкости (СЕ). На ЖЛ установлен массоизмерительный СР кориолисового типа, который может определять плотность. Кроме того, устройство снабжено насосом и гидроциклоном, которые могут дегазировать и подавать жидкость из СЕ в СР и подавать отсспарированный в гидроциклоне газ в СЕ. Трубопроводная обвязка попеременно отключает насос с гидроциклоном и ЗРУ на ЖЛ от СР. Устройство оснащено влагомером жидкости продукции нефтяных скважин с системой получения представительной пробы. Трубопроводная арматура вертикального цилиндрич. резервуара (Р)У, который определяет положение линий раздела сред жидкость-газ и вода-нефть, позволяет осуществлять наполнение, отсечение жидкости в РУ и ее слив, обеспечивая при этом свободный выход газа в СЕ, а также переключение выхода газа с СЕ на дренаж. Устройство выполнено в виде полнопрофильного модуля железнодорожного габарита типа «саркофаг», по центру которого в продольной вертикальной плоскости расположена СЕ. 1 н. п-флы, 2 з. п-ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к нефтедобыче, и может быть использовано для оперативного учета дебитов продукции нефтяных и газоконденсатных скважин в системах герметизированного сбора.

Известно устройство для измерения объемно-массового дебита продукции нефтяных скважин "Мера-ОХН" [1] в виде модуля железнодорожного габарита, содержащее обвязанные трубопроводной арматурой горизонтальный газовый сепаратор и вертикальную калиброванную измерительную емкость с размещенным в сообщающемся с измерительной емкостью резервуаре уровнемером, выполненным с возможностью отслеживать любой уровень жидкости, датчиками гидростатического и избыточного давлений и термометром, а также два переключателя потока, один из которых соединяет газовую линию сепаратора, коллектор и сливную жидкостную линию измерительной емкости, а другой - скважинную линию, вход в сепаратор и коллектор, при этом оно оснащено дозатором подачи химреагентов в резервуар уровнемера и системой подогрева содержимого резервуара уровнемера.

Недостаток этого решения - высокая цена.

Наиболее близкое техническое решение - широко известные установки для измерения объемного дебита продукции нефтяных скважин типа "Спутник AM..." [2], содержащие сепарационную емкость с уровнемером и датчиком температуры, устройства управления потоком и счетчики расхода на газовой и жидкостной линиях, а также систему определения разности давлений между газовой и жидкостной линиями.

Недостатком такого решения являются зависимость точности измерений от качества сепарации и неудовлетворительная информативность, обусловленная невозможностью получить массовые значения дебита, определить обводненность нефти, и сложностью измерения дебита сырого жирного газа.

Задача предлагаемого технического решения - обеспечить независимость точности измерений от качества сепарации и повысить информативность путем обеспечения возможности получать массовые значения дебита и определять обводненность нефти, а также повысить качество учета газа за счет применения «метода вытеснения» в тех случаях, когда измерение счетчиком расхода затруднено, например, вследствие появления отложений (гидратов, парафина, соли и смол) на его рабочих поверхностях.

Это достигается тем, что в устройстве для измерения дебита продукции нефтяных скважин, содержащем сепарационную емкость с уровнемером и датчиком температуры, устройства управления потоком и счетчики расхода на газовой и жидкостной линиях, а также систему определения разности давлений между газовой и жидкостной линиями, согласно полезной модели, устройства управления потоком на газовой и жидкостной линиях выполнены в виде электроприводных запорно-регулирующих устройств, причем запорно-регулирующее устройство на газовой линии функционально связано с системой определения разности давлений между газовой и жидкостной линиями, а запорно-регулирующее устройство на жидкостной линии функционально связано с уровнемером сепарационной емкости, при этом счетчик расхода на жидкостной линии является массоизмерительным, например, кориолисового типа, и выполнен с возможностью определять плотность, кроме того, оно снабжено насосом и гидроциклоном, обвязанными с возможностью дегазации и подачи жидкости из сепарационной емкости в счетчик расхода и подачи отсепарированного в гидроциклоне газа в сепарационную емкость, при этом трубопроводная обвязка выполнена с возможностью попеременно отключать насос с гидроциклоном и запорно-регулирующее устройство на жидкостной линии от счетчика расхода жидкости.

Устройство для измерения дебита продукции нефтяных скважин оснащено влагомером жидкости продукции нефтяных скважин, содержащим систему получения представительной пробы, уровнемер, например выполненный с возможностью определять положение линий раздела сред жидкость-газ и вода-нефть, с вертикальным цилиндрическим резервуаром, обвязанным трубопроводной арматурой, позволяющей осуществлять наполнение, отсечение жидкости в резервуаре уровнемера и ее слив, обеспечивая при этом свободный выход газа в сепарационную емкость, датчики гидростатического и избыточного давлений, термометр, дозатор подачи химреагентов и систему подогрева и охлаждения содержимого резервуара уровнемера до стандартной (двадцать градусов Цельсия) температуры, при этом трубопроводная обвязка резервуара уровнемера выполнена с возможностью переключения выхода газа с сепарационной емкости на дренаж.

Устройство для измерения дебита продукции нефтяных скважин выполнено в виде полнопрофильного модуля железнодорожного габарита типа «саркофаг», сепарационная емкость сориентирована в продольной вертикальной плоскости по центру модуля и размещена в верхней части модуля на балках, опирающихся на силовые элементы, интегрированные в каркас модуля.

Выполнение устройств управления потоком на газовой и жидкостной линиях в виде электроприводных запорно-регулирующих устройств и организация функциональной связи запорно-регулирующего устройства на

газовой линии с системой определения разности давлений между газовой и жидкостной линиями, а запорно-регулирующего устройства на жидкостной линии - с уровнемером сепарационной емкости позволяет осуществлять учет газа «методом вытеснения» (когда о газосодержании судят по скорости замещения продукцией скважины известного объема жидкости) в тех случаях, когда измерение счетчиком расхода затруднено, например, вследствие появления отложений (гидратов, парафина, соли и смол) на его рабочих поверхностях. Кроме того, такое решение дает возможность получить непрерывный режим истечения жидкости и газа, что повышает точность измерений при хорошем качестве сепарации.

Применение массоизмерительного счетчика расхода на жидкостной линии, например, кориолисового типа, выполненного с возможностью определять плотность, позволяет определять массовый расход жидкости и ее обводненность, используя лабораторные значения плотностей нефти и пластовой воды.

Снабжение устройства насосом и гидроциклоном, обвязанными с возможностью дегазации и подачи жидкости из сепарационной емкости в счетчик расхода и подачи отсепарированного в гидроциклоне газа в сепарационную емкость, дает возможность повысить точность измерений при любом качестве сепарации за счет гарантированного отсутствия пузырькового газа в счетчике расхода, где растворенный газ может выделяться из жидкости при резком уменьшении диаметра проходного сечения.

Выполнение трубопроводной обвязки с возможностью попеременно отключать насос с гидроциклоном и запорно-регулирующее устройство на жидкостной линии от счетчика расхода жидкости позволяет производить предварительные измерения с дополнительной (глубокой) дегазацией жидкости и без нее, и в зависимости от значительности отличий - принять решение каким путем производить все последующие измерения на каждой конкретной скважине.

Оснащение устройства для измерения дебита продукции нефтяных скважин влагомером жидкости продукции нефтяных скважин, содержащим систему получения представительной пробы, уровнемер, например выполненный с возможностью определять положение линий раздела сред жидкость-газ и вода-нефть, с вертикальным цилиндрическим резервуаром, обвязанным трубопроводной арматурой, позволяющей осуществлять наполнение, отсечение жидкости в резервуаре уровнемера и ее слив, обеспечивая при этом свободный выход газа в сепарационную емкость, датчики гидростатического и избыточного давлений, термометр, дозатор подачи химреагентов и систему подогрева и охлаждения содержимого резервуара уровнемера до стандартной (двадцать градусов Цельсия) температуры, а также трубопроводную обвязку резервуара уровнемера, выполненную с возможностью переключения выхода газа с сепарационной емкости на дренаж дает возможность путем прямых измерений получать данные об обводненности скважинной жидкости в стандартных условиях.

Выполнение устройства для измерения дебита продукции нефтяных скважин в виде полнопрофильного модуля железнодорожного габарита типа «саркофаг», в котором сепарационная емкость сориентирована в продольной вертикальной плоскости по центру модуля и размещена в верхней части модуля на балках, опирающихся на силовые элементы, интегрированные в каркас модуля, позволяет за счет рациональной компоновки обеспечить дополнительный подпор для насоса, работающего в паре с гидроциклоном глубокой дегазации продукции скважин.

На фиг.1 и фиг.2 изображено предложенное устройство.

Устройство содержит: газовый сепаратор 1 с калиброванной 60-70% объема нижней частью, вход из скважины 2, выход в коллектор 3, выход в дренаж 4, газовую линию 5, жидкостную линию 6, уровнемер 7, поплавок уровнемера 8, счетчик расхода жидкости 9, счетчик расхода газа 10, запорно-регулирующие клапаны 11, 12 и 13, запорные элементы (например, клапаны) 14 и 15, насос 16, гидроциклон 17, напорную газовую линию 18 гидроциклона, обратные клапаны 19 и 20, датчик температуры 21, датчики избыточного давления 22 и 23, датчик перепада давлений 24, каплеуловитель 25, влагомер 26 скважинной жидкости, пробоотборник 27 влагомера 26, газовую линию 28 влагомера 26, переключатель газового потока 29 влагомера 26, выход воздушного потока 30 влагомера 26, переключатель воздушного потока 31 влагомера 26, тепловентилятор 32 и охладитель 33 влагомера 26, барьерный лоток 34 газового сепаратора 1, автономный сепаратор 35 влагомера 26, перфорированные в верхней части коаксиальные трубы 36 автономного сепаратора 35 влагомера 26, входной трубопровод 37 влагомера 26, насос-дозатор 38 химреагентов влагомера 26, полнопрофильный модуль железнодорожного габарита типа «саркофаг» 39.

Устройство работает следующим образом.

Продукция нефтяной скважины при полностью открытом запорно-регулирующем клапане 12 газовой линии 5 и закрытых запорно-регулирующем клапане 11 и запорном клапане 14 жидкостной линии 6 поступает через вход 2 на барьерный лоток 34 газового сепаратора 1, наполняет его до заданного уровня, который отслеживается уровнемером 7. На барьерном лотке 34 и через обширное зеркало находящейся в сепараторе 1 жидкости происходит активное выделение свободного попутного газа, который через каплеуловитель 25 уходит в газовую линию 5 и коллектор 3. При этом параллельно через пробоотборник и автономный сепаратор 35 производится отбор и подготовка представительной пробы продукции скважины для влагомера 26.

По достижении зеркалом находящейся в сепараторе 1 жидкости заданного верхнего уровня по сигналу уровнемера 7 программа управляющего контроллера открывает запорный клапан 14 жидкостной линии 6 и включает насос 16, который через гидроциклон 17 и счетчик расхода жидкости 9 проталкивает жидкость в коллектор 3. В гидроциклоне 17 происходит глубокая дегазация скважинной жидкости, и поэтому, проходя через счетчик расхода 9, эта жидкость гарантированно не выделяет газ, несмотря на то, что

условный проход счетчика расхода 9 намного меньше условного прохода подводящего трубопровода, скорость истечения в счетчике больше, а давление, следовательно, - меньше. Отсепарированный в гидроциклоне 17 свободный газ под напором уходит в сепаратор 1.

Гарантированное отсутствие свободного газа в счетчике расхода - важнейшее условие его корректной работы, и это условие пока не обеспечено ни в одной известной динамической измерительной установке оперативного учета дебита скважин.

Газ, уходящий в коллектор 3 через газовую линию 5, учитывается счетчиком расхода газа 10.

По достижении зеркалом находящейся в сепараторе 1 жидкости заданного нижнего уровня по сигналу уровнемера 7 программа управляющего контроллера закрывает запорный клапан 14 жидкостной линии 6 и отключает насос 16. Затем цикл повторяется, производится несколько циклов, дебит скважины определяется как суммарное количество продукции скважины по циклам, соотнесенное со временем работы скважины на сепаратор.

Проходящая через запорный клапан 15 во влагомер 26 представительная проба продукции скважины получает порцию химреагентов от насоса-дозатора 38, отстаивается, (при необходимости) нагревается тепловентилятором 32 для ускорения процесса расслоения на нефть и воду, охлаждается охладителем 33 до необходимой температуры, определяется общая плотность жидкости, а плотности воды и нефти определяются при регулируемом посредством запорно-регулирующего клапана 13 опорожнении влагомера 26. Предшествующий измерениям процесс отстаивания жидкости во влагомере 26 за счет срабатывания переключателя газового потока 29 может происходить как при давлении сепаратора 1, так и при атмосферном давлении. Полученные значения плотностей (жидкости, воды и нефти) могут быть сразу пересчитаны в процент массовой обводненности, и при известном (по счетчику расхода жидкости 9) массовом дебите по жидкости, - в дебиты по воде и нефти, или значения плотностей воды и нефти, полученные от влагомера 26, можно применить для аналогичного расчета, но с плотностью жидкости, полученной от счетчика расхода жидкости 9.

В некоторых случаях, например, когда высока обводненность продукции скважины, после проведения измерений по описанной выше методике производят измерения другим способом, который не предусматривает использование насоса 16 и гидроциклона 17. В этом случае при закрытом запорном клапане 14 программа управляющего контроллера, анализируя показания уровнемера 7 и датчиков избыточного давления 22 и 23, путем синхронизации работы запорно-регулирующих клапанов 11, 12 обеспечивает динамически равновесное постоянство заданного (верхнего) уровня зеркала находящейся в сепараторе 1 жидкости.

Если значения дебитов, полученных по этим двум методикам, совпадают, то все последующие измерения на данной скважине можно проводить по второй методике (без использования насоса 16 и гидроциклона 17).

В тех случаях, например при плохой подготовке газа каплеуловителем 25 сепаратора 1, когда измерения дебита по газу счетчиком расхода газа 10 затруднено или невозможно, применяют «метод вытеснения», который реализуется следующим образом. Продукция нефтяной скважины при полностью открытом запорно-регулирующем клапане 12 газовой линии 5 и закрытых запорно-регулирующем клапане 11 и запорном клапане 14 жидкостной линии 6 поступает через вход 2 на барьерный лоток 34 газового сепаратора 1 наполняет его до заданного уровня, который отслеживается уровнемером 7. По достижении зеркалом находящейся в сепараторе 1 жидкости заданного верхнего уровня по сигналу уровнемера 7 программа управляющего контроллера одновременно полностью закрывает запорно-регулирующий клапан 12 газовой линии 5, полностью открывает запорно-регулирующий клапан 11 жидкостной линии 6 и включает отсчет времени вытеснения жидкости из калиброванного объема сепаратора 1 от заданного верхнего уровня до заданного нижнего уровня. Зная время вытеснения известного объема жидкости из калиброванного объема сепаратора 1, значения избыточного давления и температуры, определяют производительность скважины по газу, например по следующему алгоритму:

где:

V - объем сепаратора 1 между заданными верхним и нижним уровнями;

P - среднее значение избыточного давления газа в сепараторе 1, измеренного датчиком 22;

t° - температура газа С°;

г - время вытеснения;

K - коэффициент сжимаемости.

Применение предложенного технического решения позволит создать компактную полноценную динамическую массоизмерительную установку для оперативного учета дебитов продукции нефтяных скважин по жидкости, нефти, воде и газу.

1. Устройство для измерения дебита продукции нефтяных скважин, содержащее сепарационную емкость с уровнемером и датчиком температуры, устройства управления потоком и счетчики расхода на газовой и жидкостной линиях, а также систему определения разности давлений между газовой и жидкостной линиями, отличающееся тем, что устройства управления потоком на газовой и жидкостной линиях выполнены в виде электроприводных запорно-регулирующих устройств, причем запорно-регулирующее устройство на газовой линии функционально связано с системой определения разности давлений между газовой и жидкостной линиями, а запорно-регулирующее устройство на жидкостной линии функционально связано с уровнемером сепарационной емкости, при этом счетчик расхода на жидкостной линии является массоизмерительным, например, кориолисового типа, и выполнен с возможностью определять плотность, кроме того, оно снабжено насосом и гидроциклоном, обвязанными с возможностью дегазации и подачи жидкости из сепарационной емкости в счетчик расхода и подачи отсепарированного в гидроциклоне газа в сепарационную емкость, при этом трубопроводная обвязка выполнена с возможностью попеременно отключать насос с гидроциклоном и запорно-регулирующее устройство на жидкостной линии от счетчика расхода жидкости.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно оснащено влагомером жидкости продукции нефтяных скважин, содержащим систему получения представительной пробы, уровнемер, например выполненный с возможностью определять положение линий раздела сред жидкость-газ и вода-нефть, с вертикальным цилиндрическим резервуаром, обвязанным трубопроводной арматурой, позволяющей осуществлять наполнение, отсечение жидкости в резервуаре уровнемера и ее слив, обеспечивая при этом свободный выход газа в сепарационную емкость, датчики гидростатического и избыточного давлений, термометр, дозатор подачи химреагентов и систему подогрева и охлаждения содержимого резервуара уровнемера до стандартной (двадцать градусов Цельсия) температуры, при этом трубопроводная обвязка резервуара уровнемера выполнена с возможностью переключения выхода газа с сепарационной емкости на дренаж.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно выполнено в виде полнопрофильного модуля железнодорожного габарита типа «саркофаг», сепарационная емкость сориентирована в продольной вертикальной плоскости по центру модуля и размещена в верхней части модуля на балках, опирающихся на силовые элементы, интегрированные в каркас модуля.



 

Похожие патенты:

Полезная модель относится к области технологии добычи, транспорта и переработки углеводородного сырья, в частности к установкам когенерации электрической и тепловой энергии и водоснабжения и может быть использована в газовой, нефтяной и газоперерабатывающей промышленности

Установка для бурения наклонно-направленных и горизонтальных нефтяных (на нефть) и газовых скважин относится к области нефтегазодобывающей промышленности и найдет применение, в частности, для гидроструйного воздействия кислотным составом на стенки скважины.

Полезная модель относится к устройствам для осушения газов, транспортируемых под избыточным давлением, и может быть использована в, частности, в электроэнергетической промышленности применительно к электрическим машинам

Проектирование и монтаж погодозависимой системы отопления частных, жилых , загородных домов, коттеджей и других зданий относится к области теплоэнергетики и жилищно-коммунального хозяйства, а именно в частности к системам теплоснабжения (отопления) общественных, жилых многоквартирных и коттеджных домов, спортивных баз, сельских школ, детских садов, фермерских хозяйств, агропромышленного комплекса, для отопления технологического помещения пункта редуцирования газа и т.д.

Техническим результатом полезной модели является повышение качества цепей путем обеспечения объективного и оперативного контроля не только ее действительных шагов, но и угла плоского изворота шарнира в заводских условиях и научно-исследовательских лабораториях
Наверх