Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа

Авторы патента:

Полезная модель относится к технике для исследования процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и наклонных газовых скважинах. Технический результат, достигаемый предлагаемым стендом, заключается в обеспечении контроля и повышении достоверности получаемых результатов в заданном диапазоне измерений температуры жидкости в лифтовой колонне труб. Указанный технический результат достигается за счет того, что в стенд, состоящий из лифтовой колонны труб, узла подачи и регулирования подачи жидкости, узла подачи и регулирования подачи газа, устройств ввода в колонну и отвода из колонны, сепаратора, трубопроводов подачи газа и жидкости, дополнительно введен блок контроля и регулирования температуры жидкости. При этом в блок контроля и регулирования температуры жидкости введены узел управления, датчик температуры, магнитный пускатель, источник питания и нагревательный кабель, установленный на трубопроводе подачи жидкости. 1 ил.

Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, конденсатных и нефтяных месторождений (RU 48580, U1, Е21В 47/00, опубл. 27.10.2005). Известный стенд предназначен для изучения условий подъема газа и жидкости по лифтовым колоннам труб. Стенд включает одну или несколько колонн труб различного диаметра, узел подачи и регулирования расхода жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, сепаратор, имеющий выходы для жидкости и газа, средство отвода жидкости и газа из установки. Трубопровод снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа. В известном решении во время проведения эксперимента в стенд закачивается газ до тех пор, пока в лифтовой колонне не установится заданное давление, после чего газ циркулирует по замкнутому циклу при помощи компрессора. Во время эксперимента газ, находящийся в стенде, нагревается за счет трения в элементах компрессора, что приводит к увеличению давления во всем стенде. Известный стенд не позволяет контролировать температуру газа в заданном диапазоне и поддерживать ее в лифтовой колонне труб.

Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа (RU 121001, U1, Е21В 47/00, опубл. 10.10.2012), который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению. Известный стенд включает лифтовую колонну труб, устройство подачи и регулирования подачи жидкости, узел подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны, сепаратор, приборы измерения давления в лифтовой колонне труб на входе в лифтовую колонну труб или на выходе из лифтовой колонны труб. В известном стенде не предусмотрена возможность контроля и поддержания температуры в заданном диапазоне в лифтовой колонне труб.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, состоит в создании стенда для исследований условий подъема жидкости с использованием газа, который позволяет устранить указанный выше недостаток, и обеспечивает повышение достоверности получаемых результатов измерений, осуществляемых на нем.

Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в обеспечении контроля и повышении достоверности получаемых результатов в заданном диапазоне значений температуры жидкости в лифтовой колонне труб.

Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа, включающий, по крайней мере, одну лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования расхода жидкости, узел подачи и регулирования расхода газа, содержащий компрессор, запорную арматуру и трубопроводы подачи газа в стенд и сброса газа из стенда, устройство ввода в колонну, снабженное запорной арматурой и патрубком для слива жидкости из стенда и установленное в нижней части лифтовой колонный труб, устройство отвода из колонны, установленное в верхней части лифтовой колонный труб, сепаратор, вход которого подключен соединительным трубопроводом с устройством отвода из колонны, выход для жидкости сепаратора соединен посредством трубопровода подачи жидкости в лифтовую колонну с входом подачи жидкости устройства ввода в колонну через узел подачи и регулирования подачи жидкости, выход для газа сепаратора подключен к узлу подачи и регулирования расхода газа трубопроводом подачи газа в лифтовую колонну, выход которого подключен к входу подачи газа устройства ввода в колонну, дополнительно содержит трубопровод подачи жидкости в стенд с запорной арматурой, подключенный к узлу подачи и регулирования расхода жидкости, блок контроля и регулирования температуры жидкости, в состав которого входит узел управления, обеспечивающий опрос датчика температуры, установленного на лифтовой колонне труб, и предназначенный для управления работой магнитного пускателя, одним контактом подключенного к первому выводу нагревательного кабеля, установленного на трубопроводе подачи жидкости в лифтовую колонну, второй контакт магнитного пускателя подключен через источник питания ко второму выводу нагревательного кабеля.

Жидкость, поступающая в стенд, подается либо из резервуара (емкости), либо напрямую из линии трубопровода холодной воды (система холодного водоснабжения). Поэтому температура поступающей в колонну жидкости может различаться на десятки градусов (особенно заметна разница температур жидкости, поступающей в летний и зимний периоды, когда в большинстве случаев необходимо производить ее нагрев). В связи с этим возникает необходимость контроля и поддержания температуры жидкости в пределах, заданных условиями проводимого эксперимента. Теплоемкость жидкости на несколько порядков превышает теплоемкость газа (воздуха), поэтому определяющим температуру на входе в лифтовую колонну веществом будет являться жидкость.

Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений представлен на чертеже. В состав предлагаемого стенда входят:

- лифтовая колонна труб (1), устанавливаемая в вертикальном или наклонном положении;

- в верхней и нижней частях лифтовой колонны труб установлены соответственно устройство отвода из колонны (3) и устройство ввода в колонну (2);

- узел подачи и регулирования расхода жидкости (4), работающий по замкнутому циклу;

- сепаратор (5);

- узел подачи и регулирования расхода газа (6), состоящий из:

- компрессора (7);

- трубопровода сброса газа из стенда (8);

- трубопровода подачи газа в стенд (9);

- запорной арматуры (10) и (11).

- трубопроводы подачи газа (12) и жидкости (13) в лифтовую колонну соответственно;

- трубопровод подачи жидкости в стенд (14) с запорной арматурой (15);

- патрубок для слива жидкости из стенда (16) с запорной арматурой;

- блок контроля и регулирования температуры жидкости (17), включающий в себя:

- узел управления - (18);

- датчик температуры (19), установленный в нижней части лифтовой колонны труб;

- нагревательный кабель (20),;

- магнитный пускатель (контактор) (21);

- источник питания (22);

- измерительная аппаратура (расходомеры газа и жидкости, преобразователи разности давлений, датчики давлений; на чертеже не показаны).

Узел управления выполняет функцию регулятора температуры и может быть выполнен, например, на базе регулятора температуры (терморегулятор) TZN4, или регулятора температуры RT-820M.

Магнитный пускатель (контактор) может быть представлен, например, контакторами малогабаритными производства EKF - серии КМЭ, контакторами и пускателями магнитными серии ПМЛ и другими.

Работа стенда осуществляется следующим образом.

Перед началом работы стенд подключают к источнику газа высокого давления трубопроводом подачи газа в стенд (9). Затем открывают запорную арматуру (10) и начинают нагнетать в стенд газ до заданного давления, после этого запорную арматуру закрывают.В случае превышения давления в стенде над заданной величиной газ выпускают по трубопроводу сброса газа из стенда (8), открывая запорную арматуру (11). Величину давления в стенде контролируют показаниями приборов измерения давления на входе или на выходе из лифтовой колонны труб, установленных в нижней и верхней частях лифтовой колонны труб или на другом ее участке. После того, как давление газа в стенде достигнет заданного значения, включают в работу компрессор (7). При этом газ из сепаратора (5) всасывается в компрессор (7) и подается через узел подачи и регулирования расхода газа и устройство ввода в лифтовую колонну (2) в нижнюю часть лифтовой колоны труб (1). Газ, поступивший в лифтовую колонну труб (1), поднимается по лифтовой колонне в верхнюю ее часть и через устройство (3) отвода из колонны газожидкостная смесь из лифтовой колонны по трубопроводу поступает в сепаратор (5), а затем в компрессор (7). Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду в замкнутом цикле.

По трубопроводу подачи жидкости в стенд (14), открывая запорную арматуру (15), необходимое количество жидкости подают в узел подачи и регулирования расхода жидкости (4). После этого запорная арматура (15) закрывается. Далее жидкость поступает в устройство ввода в колонну (2), где жидкость смешивается с газом и газожидкостная смесь под действием напора газа поднимается по лифтовой колонне (1). Достигнув верхней части лифтовой колонны труб (1), газожидкостная смесь поступает сначала в устройство отвода из колонны (3), а затем по соединительному трубопроводу поступает в сепаратор (5).

В сепараторе жидкость отделяется от газа и стекает по трубопроводу (13) в узел подачи и регулирования расхода жидкости (4), а газ по трубопроводу (12) поступает в компрессор (7). Таким образом, жидкость циркулирует по замкнутому циклу.

При этом в автоматическом режиме происходит работа блока контроля и регулирования температуры жидкости (17), в котором осуществляют измерение температуры газа, поступающего в лифтовую колонну труб (1), посредством датчика температуры (19), и передачи этого значения в узел управления (18).

В случае отклонения измеренного значения температуры жидкости от температуры, заданной по условиям эксперимента, узел управления (18) формирует управляющее воздействие на магнитный пускатель (21), который осуществляет включение нагревательного кабеля (20), цепь которого подключена к источнику питания (22). За счет нагрева трубопровода подачи жидкости в лифтовую колонну труб (13) температура жидкости поддерживается в диапазоне, заданном по условиям эксперимента. При достижении температуры жидкости выше заданной на установленную величину узел управления (18) формирует управляющее воздействие магнитный пускатель (21), который осуществляет отключение нагревательного кабеля (20). Таким образом, за счет включения-отключения нагревательного кабеля (20) температура жидкости поддерживается в заданном диапазоне.

После окончания эксперимента газ выпускают по трубопроводу сброса газа из стенда (8), посредством открытия запорной арматуры (11), жидкость сливают через патрубок для слива жидкости из стенда с запорной арматурой (16), находящиеся в нижней части лифтовой колонны труб.

Во время проведения конкретного эксперимента измеряют давления и температуру в заданных участках колонны (1) манометрами или дифференциальными манометрами или термометрами соответственно. Выполнив требуемые измерения в заданном режиме, изменяют технологические параметры режима работы стенда: давление, расходы газа - с помощью компрессора (7), и жидкости - с помощью узла подачи и регулирования расхода жидкости (4) или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны в систему утилизации.

Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа, включающий, по крайней мере, одну лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования расхода жидкости, узел подачи и регулирования расхода газа, включающий компрессор, запорную арматуру и трубопроводы подачи газа в стенд и сброса газа из стенда, устройство ввода в колонну, снабженное запорной арматурой и патрубком для слива жидкости из стенда и установленное в нижней части лифтовой колонны труб, устройство отвода из колонны, установленное в верхней части лифтовой колонны труб, сепаратор, вход которого подключен соединительным трубопроводом с устройством отвода из колонны, выход для жидкости сепаратора соединен посредством трубопровода подачи жидкости в лифтовую колонну с входом подачи жидкости устройства ввода в колонну через узел подачи и регулирования подачи жидкости, выход для газа сепаратора посредством трубопровода подачи газа в лифтовую колонну подключен к узлу подачи и регулирования расхода газа, выход которого подключен к входу подачи газа устройства ввода в колонну, отличающийся тем, что стенд дополнительно содержит трубопровод подачи жидкости в стенд с запорной арматурой, подключенный к узлу подачи и регулирования расхода жидкости, блок контроля и регулирования температуры жидкости, в состав которого входит узел управления, обеспечивающий опрос датчика температуры, установленного на лифтовой колонне труб, и предназначенный для управления работой магнитного пускателя, одним контактом подключенного к первому выводу нагревательного кабеля, установленного на трубопроводе подачи жидкости в лифтовую колонну, второй контакт магнитного пускателя подключен через источник питания ко второму выводу нагревательного кабеля.

Полезная модель относится к элементам электрического оборудования забойной телеметрической системы (ЗТС) и может быть использована для герметичного соединения различных модульных блоков, эксплуатируемых в любых средах с большим разбросом давлений, а в частности, для герметичного соединения электрогенератора с кабельной секцией забойной телеметрической системы. Особенность данной конструкции в том, что достигается увеличение площади электрического контакта в разъеме соединения, увеличение прижимного усилия между контактами, упрощение конструкции, увеличение ресурса работы, возможность соединения как осевым перемещением, так и вворачиванием, уменьшение усилия сочленения-расчленения.

Устройство для исследования скважин // 64689

Устройство для исследования скважин предназначено для использования в нефтепромысловой геофизике при исследовании нефтяных и газовых скважин. Известны методы исследования скважин, которые можно условно разделить на две группы: гидродинамические исследования скважин и геофизические исследования скважин. С помощью этих методов решаются задачи при исследовании скважин эксплуатируемого месторождения: определение гидродинамических параметров пластов, нахождение профилей потоков, уточнение геометрии распределения запасов и структуры месторождения; изучение в процессе эксплуатации массо- и теплопереноса по пластам; определение эффективности различных технологических мероприятий и ремонтных работ; исследование технического состояния скважин, оборудования.

Аппаратура для диагностики технического состояния эксплуатационных колонн и оборудования газовых скважин // 132485

Аппаратура для диагностики технического состояния эксплуатационных колонн и оборудования газовых скважин относится к области нефтегазовой промышленности и может быть использована при разработке и эксплуатации газовых месторождений

Оборудование для определения физических параметров качества продукции, добываемой из нефтяных скважин при горизонтальном бурении // 132837

Установка для определения параметров продукции, добываемой из нефтяных скважин предназначена относится к измерительной технике и может быть использована с оборудованием для бурения нефтяных скважин (в том числе, горизонтального бурения нефтяных скважин) для измерения количественных характеристик расхода нефти, нефтяного газа и пластовой воды на объектах нефтедобычи в режиме реального времени.

Скважинный автономный генератор электроэнергии // 142726

Скважинный автономный генератор электроэнергии относится к области бурения скважин, а более конкретно к электрическим машинам для питания передающих устройств скважинной аппаратуры и может быть использована для питания автономных забойных, геофизических и навигационных комплексов

Устройство для исследования скважин // 64689

Многоконтактный электрический разъем забойной телеметрической системы // 56471