Устройство для измерения дебита нефтяных скважин

Устройство для измерения дебита нефтяных скважин относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано для первичного учета продукции, то есть в области измерения и контроля дебита на объектах нефтедобычи. Устройство (У) содержит вертикальный мерный резервуар-сепаратор с патрубками для подачи в него продукции скважины, отвода из него выделяющегося попутного газа и слива жидкости, датчик температуры в мерном резервуаре-сепараторе, датчики соответственно максимально и минимально допустимого уровня жидкости и, как минимум, один датчик промежуточного уровня жидкости в нем, датчик разности гидростатических давлений, датчик избыточного давления в верхней полости резервуара-сепаратора и контроллер. Содержит также трехходовой кран и переключатель скважин, управляемые контроллером. Новизна У характеризуется конструктивным исполнением переключателя скважин, который представляет собой автономное изделие в виде моноблока, помещенного в специальное технологическое помещение. Устройство обеспечивает более высокие потребительские свойства при их реализации по сравнению с уже известными техническими решениями. 1 н.п.ф., 1 з.п.ф., 1 ил.

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использована для первичного учета продукции, то есть в области измерения и контроля дебита на объектах нефтедобычи.

Известно устройство [1] для измерения дебита нефтяных скважин, содержащее вертикальный цилиндрический сепаратор, датчики давления, температуры, нижнего и верхнего уровней, газовую, впускную (для подачи продукции) и выпускную жидкостные линии, микропроцессор, переключатель для поочередного подключения к сборному коллектору выпускных газовой и жидкостных линий, обратный клапан и насос, установленный на жидкостной линии.

Устройства измеряет дебит скважины путем пересчета разности гидростатических давлений в местах установки верхнего и нижнего датчиков уровня на сепараторе с использованием заранее заданных констант (таких как плотность нефти, плотность пластовой воды, площадь поперечного сечения сепаратора) и времени наполнения мерного калиброванного объема сепаратора. Подключение конкретной скважины к устройству на замер дебита производится переключателем скважин по программе, задаваемой микропроцессором. Калиброванный мерный объем сепаратора ограничен датчиками нижнего и верхнего уровней, а измерение и вычисление дебита по жидкости и газу обеспечивается микропроцессором по информационным сигналам датчиков при работе сепаратора в режиме «наполнение-опорожнение».

Устройство достаточно удобно в эксплуатации и вполне обеспечивает покомпонентное (жидкость, газ) измерение дебита нефтяных скважин, однако это устройство конструктивно перегружено и включает в себя такой элемент как переключатель скважин с подходящими к нему трубопроводами от нефтяных скважин через соответствующие элементы

запорной арматуры (обратные клапаны, задвижки), что значительно загромождает технологическое помещение устройства, неоправданно увеличивает его металлоемкость (что затрудняет транспортировку изделия в целом) и что очень существенно усложняет проведение ряда технологических процессов, таких, например, как метрологическую аттестацию устройства.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является решение-прототип в виде устройства [2] для измерения дебита нефтяных скважин, содержащего вертикальный цилиндрический сепаратор с патрубками для подсоединения трубопроводов, трубопровод подачи продукции, трубопровод отведения попутного газа, трубопровод сливания жидкости, узел предварительного отбора газа на трубопроводе подачи в сепаратор продукции скважины, кран трехходовой с электроприводом, три указателя-сигнализатора уровня жидкости, установленные по высоте мерного объема сепаратора, электрический датчик температуры, электрический датчик давления, электрический датчик перепада давления, а также контроллер для управления приводом трехходового крана и для вычисления дебита с соответствующим программным обеспечением.

Принцип работы устройства аналогичен принципу работы вышеописанного устройства-аналога, но в отличие от него в устройстве-прототипе установлены три датчика-указателя уровня для деления мерного калиброванного объема сепаратора на, как минимум, два объема - один объем заключен между крайними (по высоте резервуара) датчиками, а второй объем заключен между нижним и промежуточным датчиками уровней, причем наименьший из этих объемов предназначен для измерения дебита малопродуктивных нефтяных скважин. Устройство-прототип более прогрессивно, чем устройство-аналог вследствие его несколько большей адаптивности к работе со скважинами разной производительности.

Тем не менее, основными недостатками и этого устройства является его перегруженность элементами запорной арматуры, повышенная

металлоемкость, что в конечном итоге затрудняет транспортировку устройства и усложняет его метрологическую аттестацию и эксплуатацию.

Таким образом, цель заявляемого устройства (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеспечении известному техническому решению более высоких потребительских свойств, а именно: уменьшение металлоемкости устройства и упрощения процедуры его метрологической аттестации.

Как показывают стендовые и промышленные испытания заявляемого устройства и опыт эксплуатации прототипа-устройства, поставленная цель (технический результат) достигается тем, что устройство для измерения дебита нефтяных скважин, содержащее согласно прототипу, вертикальный мерный резервуар-сепаратор с боковым патрубком для подачи в него продукции скважины, с верхним патрубком для отвода выделяющегося попутного газа и нижним патрубком для слива жидкости, датчик температуры в мерном резервуаре-сепараторе, датчики соответственно максимально и минимально допустимого уровня жидкости и, как минимум, один датчик промежуточного уровня жидкости в нем, датчик разности гидростатических давлений в этом резервуаре-сепараторе, датчик избыточного давления в верхней полости резервуара-сепаратора, а также контроллер с многоканальным по количеству датчиков входом для введения в него электрических информационных сигналов этих датчиков и управляющими выходами, трубопровод подачи продукции, трубопровод отвода попутного газа и трубопровод слива жидкости соответственно, электроуправляемые контроллером трехходовой кран, входы которого соединены с трубопроводами отвода попутного газа и слива жидкости соответственно, а его выход предназначен для подключения через обратный клапан к сборному коллектору нефтепромысла, а переключатель скважин, выполнен отдельным моноблоком, конструктивно расположенным в специальном технологическом помещении. Число входов моноблока (переключателя скважин) для подключения нефтяных скважин определяется

объемом действующих нефтяных скважин конкретного объекта нефтедобычи.

Требуемый технический результат обеспечен наличием в совокупности существенных признаков (характеризующих предлагаемую конструкцию устройства для измерения дебита нефтяных скважин) вышеуказанных отличительных признаков, а необнаружение в общедоступных источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами и несомненной промышленной применимостью предполагает соответствие заявляемого объекта критериям «полезной модели».

На фигуре приведена принципиальная схема устройства для измерения дебита нефтяных скважин.

Устройство (см. фигуру) состоит из вертикального мерного резервуара 1 с подводящим патрубком 2 и отводящим газ и жидкость патрубками 3 и 4 соответственно. Оно содержит датчик 5 температуры, датчики-сигнализаторы уровня 6 и 7 минимально и максимально допустимого в резервуаре уровня жидкости, ограничивающие по высоте Н резервуара, снизу и сверху, мерную калиброванную его часть, промежуточный датчик-сигнализатор уровня 8, датчик 9 для измерения величины гидростатического давления столба жидкости в мерной части резервуара, датчик 10 для измерения величины избыточного давления в верхней, заполненной газом, части резервуара, а также контроллер 11 с многоканальным входом 12 для электрических информационных сигналов всех датчиков и управляющими выходами 13 и 14, трубопроводы 15, 16 и 17 для подачи в резервуар продукции, отвода газа и слива жидкой фазы соответственно, электроуправляемые контроллером трехходовой кран 18 и моноблок (переключатель скважин) 20, расположенный в специальном технологическом помещении 21, и обратный клапан 18.

Устройство работает следующим образом. Посредством контроллера, то есть программным путем, через моноблок производится поочередное

подключение подсоединенных к нему нефтяных скважин на замер дебита.

Продукция одной из скважин через моноблок 20 и трубопровод 15 подачи продукции, который может быть оснащен узлом для предварительного отбора газа (на чертеже не показан), поступает в мерный резервуар-сепаратор 1, где происходит разделение жидкости и попутного газа. Трехходовой электроуправляемый кран 18 находится в положении, при котором попутный газ под избыточным давлением в мерном резервуаре 1 направляется в сборный коллектор, а жидкость заполняет полость мерного резервуара.

При достижении уровня У_min контроллер, по сигналу датчика 6, фиксирует значение гидростатического давления P ₁ столба жидкости в емкости по величине тока I ₁ разности давлений, и начинается отсчет времени измерения t₁.

При достижении уровня жидкости У_max контроллер, по сигналу датчиков 7 или 8 (определяется программой), фиксирует время измерения и гидростатическое давление столба жидкости Р₂ по значению выходного тока I₂.

После окончания процесса наполнения полости мерного резервуара от уровня У_min до уровня У_max (или промежуточного) трехходовой электроуправляемый кран 18 по команде с контроллера переключается в положение «слив жидкости», и жидкость начинает вытесняться из мерного резервуара сжатым газом, имеющимся в его мерной части. При этом скважина от мерного резервуара отсечена переключателем по команде контроллера.

Пересчет фиксируемых контроллером (по информационным сигналам датчиков) параметров состояния продукции в мерном резервуаре в величину дебита скважины контроллер 11 осуществляет по общеизвестным зависимостям, заложенным в его штатное программное обеспечение (свидетельства РФ на Пр ЭВМ №№990761 и 990762), разработанное

сотрудниками заявителя ранее и усовершенствованное на дату подачи настоящей заявки.

Как видим из описания работы устройства, принцип действия устройства не изменился. Тем не менее, необходимо отметить следующее. Устройство для измерения дебита нефтяных скважин, как средство измерения является законченным изделием и без моноблока (переключателя скважин) и может автономно проходить процедуру его метрологической аттестации, что значительно упрощает технологию изготовления и выпуска продукции. Потребитель, в свою очередь, может заказывать в каждом конкретном случае устройство предложенной нами конструкции, как основное изделие, и дополнительно к нему - моноблок с числом входов к нему, привязанном к конкретному нефтяному объекту (число выходов моноблока всегда постоянно и равняется двум). Возможна и другая ситуация, когда на нефтяном объекте уже имеется моноблок, тогда потребитель может заказать устройство как измерительное средство (без моноблока) и привязать его уже к имеющемуся на объекте моноблоку. Такая конструкция устройства позволяет осуществлять гибкую систему изготовления, метрологической аттестации, реализации продукции и ее эксплуатации.

Совокупность существенных признаков (в том числе и отличительных) заявляемого устройства для измерения дебита нефтяных скважин обеспечивает достижение требуемого технического результата, соответствует критериям «полезной модели» и подлежит защите охранным документом (патентом) РФ в соответствии с просьбой заявителя.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ НАСТОЯЩЕЙ ЗАЯВКИ:

1. РФ, описание полезной модели по свидетельству №9478, МПК ⁶ Е 21 В 47/10, приоритет 17.03.97 г.

2. НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М, ОАО «ВНИИОЭНГ», 2001, №1-2, с.16-18, прототип.

1. Устройство для измерения дебита нефтяных скважин, содержащее вертикальный мерный резервуар-сепаратор с боковым патрубком для подачи в него продукции скважины, с верхним патрубком для отвода выделяющегося попутного газа и нижним патрубком для слива жидкости, датчик температуры в мерном резервуаре-сепараторе, датчики соответственно максимально и минимально допустимого уровня жидкости и, как минимум, один датчик промежуточного уровня жидкости в нем, датчик разности гидростатических давлений в этом резервуаре-сепараторе, датчик избыточного давления в верхней полости резервуара-сепаратора, а также контроллер с многоканальным по количеству датчиков входом для введения в него электрических информационных сигналов этих датчиков и управляющими выходами, трубопровод подачи продукции, трубопровод отвода попутного газа и трубопровод слива жидкости соответственно, электроуправляемые контроллером трехходовой кран, входы которого соединены с трубопроводами отвода попутного газа и слива жидкости соответственно, а его выход предназначен для подключения через обратный клапан к сборному коллектору нефтепромысла и переключатель скважин, отличающееся тем, что переключатель скважин выполнен отдельным моноблоком, конструктивно расположенным в специальном технологическом помещении.

2. Устройство для измерения дебита нефтяных скважин по п.1, отличающееся тем, что число входов моноблока (переключателя скважин) для подключения нефтяных скважин определяется объемом действующих нефтяных скважин конкретного объекта нефтедобычи.