установка для определения дебита продукции скважины

Формула изобретения

Установка для определения дебита продукции скважины, содержащая две измерительные емкости, сообщенные в верхней и нижней частях трубопроводами и снабженные датчиками верхнего и нижнего уровней жидкости, одновременно служащими датчиками гидростатического давления столба жидкости в измерительных емкостях, сепарационную емкость, подключенную параллельно к измерительной линии с возможностью подключения ее снизу через переключатель потока к измерительным емкостям, а сверху подключенную к газопроводу, соединяющему измерительные емкости, отличающаяся тем, что к измерительной линии после сепарационной емкости параллельно подключен делитель потока жидкости на равные части, а сепарационная емкость соединена дополнительным газопроводом в обход измерительных емкостей, при этом газопровод снабжен расходомером газа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для определения дебита жидкости, газа и нефти в продукции, добываемой из нефтяной скважины.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является установка для измерения продукции скважин (патент РФ N 2057922, кл. E 21 B 47/00 от 10.04.96 Бюл. N 10), содержащая две измерительные емкости, сообщенные в верхней и нижней частях трубопроводами и снабженные датчиками верхнего и нижнего уровней жидкости, одновременно служащими датчиками гидростатического давления столба жидкости в измерительных емкостях, а сепарационная емкость выполнена в виде отдельного блока, один выход из которого сообщен с трубопроводом, соединяющим измерительные емкости в верхней части, а другой выход из сепарационной емкости соединен через переключатель потока с трубопроводом, соединяющим измерительные емкости в нижней части. Установка позволяет определить дебит жидкости, газовый фактор жидкости, обводненность продукции скважины, и далее расчетом определяются дебит нефти и воды, газовый фактор нефти.

Недостатком этой установки является ограниченность диапазона определений при выбранных размерах измерительных емкостей. Максимальный дебит жидкости можно определить только при соответствующих размерах измерительных емкостей. А увеличение размеров измерительных емкостей приводит к увеличению затрат при изготовлении и при эксплуатации установки. Пропускная способность по газу тоже зависит от размеров измерительных емкостей.

Задачей предлагаемого технического решения является расширение диапазона определений дебита жидкости и газового фактора меньшими затратами при меньших размерах установки.

Поставленная задача решается использованием известной установки для измерения дебита продукции скважин, содержащая две измерительные емкости, сообщенные в верхней и нижней частях трубопроводами и снабженные датчиками верхнего и нижнего уровней жидкости, одновременно служащих датчиками гидростатического давления столба жидкости в измерительных емкостях, сепарационную емкость, подключенную параллельно к измерительной линии с возможностью подключения ее снизу через переключатель потока к измерительным емкостям, а сверху подключенную к газопроводу, соединяющему измерительные емкости, в которой к измерительной линии после сепарационной емкости параллельно дополнительно подключен делитель потока жидкости на равные части, а сепарационная емкость соединена дополнительным газопроводом в обход измерительных емкостей, при этом газопровод снабжен расходомером газа.

Снабжение установки делителем потока жидкости на равные части обеспечивает определение любого максимального дебита жидкости, может быть использован делитель потока жидкости с любым числом отводов (2, 3, 4, ..., n) в зависимости от условий работы установки. При малом дебите жидкости делитель отключается и не используется.

При большом газовом факторе жидкости газ отделяется от жидкости в сепарационной емкости и отводится, минуя измерительные емкости по обводному газопроводу, а дебит газа определяется по расходомеру на этом газопроводе. При малом газе обводной газопровод перекрывается и газовый фактор определяется в измерительных емкостях, т.к. известные расходомеры позволяют измерять точно достаточно большие расходы газа, а в измерительных емкостях хорошо измеряется малый расход газа. Комбинация таких возможностей позволяет измерять любой расход газа.

Таким образом, обеспечивается определение дебита жидкости, газового фактора практически при любой величине.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка содержит две измерительные емкости 1 и 2, датчики верхнего уровня 3 и 4, датчики нижнего уровня и гидростатического давления 5 и 6, переключателя потока жидкости 7, соединительные трубопроводы 8 и 9, газопровод 10, трубопровод 11 для подачи жидкости, трубопровод 12 для отвода жидкости и газа, датчик давления 13, датчик температуры 14, сепарационную емкость 15, газовую заслонку 16, патрубок 17 для подвода газожидкостной смеси, делитель потока жидкости 18, отводы делителя 19 и 20, центральную трубу 21, трубопровод 22, расходомер газа 23, обводной газопровод 24, запорные органы 25 - 34, выходной патрубок 35.

Установка работает следующим образом.

Установку подключают к потоку газожидкостной смеси с помощью патрубка 17 для подвода газожидкостной смеси и выходного патрубка 35. При закрытом запорном органе 26 и открытом запорном органе 25 газожидкостная смесь поступает в сепарационную емкость 15, где газ и жидкость разделяются. Уровень жидкости в сепарационной емкости поддерживается на заданном уровне с помощью газовой заслонки 16. Жидкость из сепарационной емкости 15 при открытых запорных органах 27, 29 и закрытом запорном органе 31 по центральной трубе 21 поступает в делитель потока жидкости на равные части 18. При открытых запорных органах 28 и 30 поток жидкости делится на равные части по числу отводов. На чертеже указан вариант с двумя отводами, т.е. деление происходит на две равные части. Одна часть по отводу 19 и трубопроводу 11 для подачи жидкости через переключатель потока 7 направляется в измерительную емкость 1, а вторая часть жидкости по отводу 20 непосредственно направляется к выходному патрубку 35. При заполнении измерительной емкости измеряется время изменения уровня жидкости от нижнего до верхнего, контролируемое датчиками 5 и 3. По известной вместимости измерительной емкости и времени заполнения определяется дебит жидкости.

В момент достижения жидкостью верхнего заданного уровня, нижний датчик измеряет гидростатическое давление столба жидкости известной высоты. По результатам измерения гидростатического давления столба жидкости определяется средняя плотность жидкости, состоящей из нефти и воды и при известных плотностях чистой нефти и воды рассчитывают обводненность нефти, поступающей в измерительную емкость.

При достижении верхнего уровня в измерительной емкости 1 датчик верхнего уровня 3 подает сигнал на переключение потока жидкости 7 и жидкость начинает поступать в измерительную емкость 2, а жидкость из измерительной емкости 1 вытесняется газом, поступающим из измерительной емкости 2 по газопроводу 10. В процессе вытеснения жидкости газом измеряется время изменения уровня жидкости от верхнего до нижнего, контролируемое датчиками уровня 3 и 5. По времени слива жидкости, т.е. заполнения измерительной емкости газом определяется газовый фактор жидкости в рабочих условиях (давление, температура). Пересчет газового фактора на нормальные условия производится с учетом результатов измерения давления датчиком давления 13 и температуры датчиком температуры 14. На этом разовое определение параметров завершается и далее точно такая процедура повторяется с измерительной емкостью 2. Такие циклы определений повторяются достаточное число раз.

Вся работа установки управляется микропроцессорным контроллером по заданной программе. Отсчет времени, обработка результатов измерений датчиками уровней, давления и температуры, подача сигналов на исполнительные механизмы и обработка результатов измерений производится контроллером по заданному алгоритму и программе.

При использовании делителя потока жидкости на равные части суммарный дебит жидкости находится путем умножения измерительной величины дебита на число делений делителя (число отводов). Измеренная величина газового фактора в измерительных емкостях делится на число делений делителя, т.к. газовый фактор определяется без деления газа.

При использовании расходомера газа 23 на обводном газопроводе 24, газовый фактор определяется с учетом результатов измерений расходомера газа 23 и измерений газового фактора в измерительных емкостях 1 и 2. В качестве расходомера газа 23 могут быть использованы сужающее устройство или скоростной расходомер, которые удовлетворительно работают при большом расходе газа.

Предлагаемая установка может работать с отключением сепарационной емкости, с отключением делителя потока жидкости на равные части и с отключением одновременно сепарационной емкости и делителя потока жидкости. При малом дебите жидкости и малом газовом факторе жидкости установка может работать с отключением сепарационной емкости и делителя потока жидкости на равные части. При необходимости, путем открытия и закрытия соответствующих задвижек эти узлы легко отключаются и подключаются в работу. Такая возможность обеспечивает универсальность установки и в зависимости от условий работы скважины установка легко настраивается на работу при широком диапазоне дебита жидкости и газового фактора. Установка имеет широкую область применения, при меньших капитальных и эксплуатационных затратах позволяет оценить работу нефтедобывающих скважин, организовать эффективную разработку нефтяных месторождений.