способ оперативного измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ оперативного измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины, заключающийся в подаче скважинной жидкости в сепарационный отсек емкости, накоплении в нем и сливе через профилированную щель в сливной отсек таким образом, что в момент равенства количества поступающей в сепарационный отсек жидкости количеству сливаемой из него в сливной отсек в сепарационном отсеке устанавливается стационарный уровень, адекватный суточному дебиту скважины, который может быть замерен любым известным способом, отличающийся тем, что профиль сливной щели подобран таким образом, что обеспечивает линейную зависимость величины уровня от величины суточного дебита скважины в заданном диапазоне измеряемых дебитов с достаточной для оперативного учета точностью (например ±5%), причем профиль щели ограничен с боковых сторон кривыми y= , где а - любое положительное число, значение которого принимается при выборе диапазона, измеряемых дебитов жидкости, а снизу - осью абсцисс между значениями ±x_к, соответствующими значению у=0,25 см, то есть х₂=±2 , шкала дебитов на каждый сантиметр уровня по воде рассчитывается по формуле:



где q_в - суточный дебит по воде, м ³/сут;

µ - коэффициент расхода, который для указанного профиля щели по значению равен соответствующему коэффициенту длинной вертикальной щели, то есть µ=0,62 и может уточняться на тарировочном стенде;

f - площадь заполненного жидкостью сечения щели, см²



y - измеренное значение уровня, см;

х - значение абсциссы, соответствующей значению у, см, определяемое по формуле:

;

y_ц.т - ордината центра тяжести заполненного жидкостью сечения щели, определяемая по формуле:

;

а величину дебита любой жидкости, например нефти или эмульсии с известным количеством воды в ней, определяют по дебиту для воды по формуле:

,

где q_н - суточный дебит нефти, м ³/сут;

q_в - суточный дебит воды, м ³/сут;

_в - удельный вес воды, г/см³;

_н - удельный вес нефти, г/см³.

2. Устройство для оперативного измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины, состоящее из емкости, оснащенной гидроциклонной головкой, через которую вводится поток скважинной жидкости, сливной полки, направляющей поток жидкости на стенку емкости, выходных патрубков для вывода жидкости и газа, отличающееся тем, что емкость разделена перегородкой на сепарационный и сливной отсеки, открытой сверху для прохода газа, в которую вмонтирована вставка с профилированной сливной щелью, через которую сливается жидкость из сепарационного отсека в сливной отсек и которая устанавливает в сепарационном отсеке уровень, адекватный величине суточного дебита, а между местом слива жидкости на стенку емкости и разделительной перегородкой с профилированной щелью установлена успокоительная перфорированная перегородка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к способам и устройствам для измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины, и может применяться для определения суточной производительности скважины как в процессе опробования разведочной скважины, так и для оперативного учета дебита эксплуатирующейся скважины в стационарной системе нефтегазосбора.

Известны способы измерения дебита жидкости скважин, основанные на измерении объема или веса накопленной в сепарационной емкости жидкости за измеренное время и пересчете полученной информации о количестве жидкости и времени ее накопления в суточный дебит скважины. В частности, известны установки для измерения дебита нефтяных скважин типа «Спутник-А», «Спутник-А-40», где продукция замеряемой скважины направляется в гидроциклонный сепаратор, в котором свободный газ отделяется и уходит в газовый коллектор, а измерение дебита жидкости осуществляется путем кратковременных пропусков через турбинный счетчик накапливающейся в сепараторе жидкости и регистрации объемов на индивидуальном счетчике в блоке местной автоматики (БМА), накопление жидкости в нижнем сосуде сепаратора до заданного верхнего уровня и выпуск ее до нижнего уровня осуществляется при помощи поплавного регулятора и заслонки на газовой линии (1) (Справочная книга по добыче нефти, под редакцией д.т.н. Ш.К.Гиматудинова. М., «Недра», 1974, с.487-489).

Всплывание поплавка регулятора до верхнего уровня вызывает через систему рычагов закрытие заслонки на газовой линии и, следовательно, повышение давления в сепараторе, в результате чего происходит продавка жидкости из сепаратора через турбинный счетчик, установленный выше верхнего заданного уровня жидкости в сепараторе. При достижении поплавком нижнего заданного уровня открывается заслонка на газовой линии, выравнивается давление между сепаратором и коллектором и продавливание жидкости через счетчик прекращается. Время накопления жидкости в сепараторе и количество пропусков жидкости через счетчик за время замера зависят от дебита скважины.

К недостаткам известного способа относятся:

1. Невысокая точность измерения расхода жидкости при больших дебитах скважин расходометром турбинного типа вследствие плохой сепарации газа от нефти в гидроциклонном сепараторе и попадания в счетчик вместе с жидкостью пузырьков газа.

2. Дополнительная погрешность измерения, связанная с заданием времени измерения дебита скважины вследствие нецелого числа циклов слив-налив, укладывающихся в заданное время, и перехода части жидкости замера предыдущей скважины в замер последующей.

3. Необходимость выдержки времени, заданного для замера каждой скважины, что ограничивает количество замеряемых скважин за календарные сутки.

Известны также установки для измерения дебита скважин типа «Спутник-В», расход жидкости в которых определяется с помощью взвешивания ее в тарированной емкости (2) (Справочная книга по добыче нефти. Под редакцией д.т.н. Ш.К.Гиматудинова М., «Недра», 1974, с.489-490).

Нефтегазовая смесь от скважины, подключенной на замер, поступает в сепаратор, где измеряется при помощи оттарированной емкости, гамма-датчиков, подающих сигнал об уровнях жидкости на БМА, и плоской оттарированной пружины. Дебит жидкости определяется путем измерения веса жидкости, накапливаемой в объеме между гамма-датчиками верхнего и нижнего уровней, и регистрации времени накопления этой жидкости.

После того, как оттарированная емкость наполнилась жидкостью и масса ее измерена, БМА включает электрогидравлический привод и заслонка на газовой линии прикрывается, в результате чего в сепараторе увеличивается давление и жидкость, скопившаяся в тарированной емкости, через сифон выдавливается в коллектор.

К недостаткам известного способа относятся:

1. Ограниченная возможность применения его для измерения дебитов парафинистой нефти, т.к. отложения парафина в тарированной емкости влияют на результаты измерения вследствие изменения веса измеряемой жидкости ввиду изменения веса порожней емкости.

2. Необходимость измерения времени замера каждой скважины ограничивает количество замеряемых скважин за календарные сутки.

Авторами предлагается способ оперативного измерения суточного дебита нефтяной или газоконденсатной скважины по жидкости и устройство для его осуществления, лишенные указанных недостатков.

Задачей настоящего изобретения является повышение точности измерения расхода жидкости, увеличение количества замеряемых скважин за календарные сутки.

На фиг.1 представлено устройство для оперативного измерения дебита нефтяной или газоконденсатной скважины.

На фиг.2 представлен профиль щели.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном способе оперативного измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины, заключающемся в подаче скважинной жидкости в сепарационный отсек емкости, накоплении в нем и сливе через профилированную щель в сливной отсек таким образом, что в момент равенства количества поступающей в сепарационный отсек жидкости количеству сливаемой из него в сливной отсек в сепарационном отсеке устанавливается стационарный уровень, адекватный суточному дебиту скважины, который может быть замерен любым известным способом, согласно изобретению профиль сливной щели подобран таким образом, что обеспечивает линейную зависимость величины уровня от величины суточного дебита скважины в заданном диапазоне измеряемых дебитов с достаточной для оперативного учета точностью (например, ±5%), причем профиль щели ограничен с боковых сторон кривыми , где а - любое положительное число, значение которого принимается при выборе диапазона измеряемых дебитов жидкости, а снизу - осью абсцисс между значениями ±x_к, соответствующими значению y=0,25 см, то есть , шкала дебитов на каждый сантиметр уровня по воде рассчитывается по формуле:

где q_в - суточный дебит по воде, м³/сут,

µ - коэффициент расхода, который для указанного профиля щели по значению равен соответствующему коэффициенту длинной вертикальной щели, то есть µ=0,62, и может уточняться на тарировочном стенде,

f - площадь заполненного жидкостью сечения щели, см²:

y - измеренное значение уровня, см;

x - значение абсциссы, соответствующей значению y, см, определяемое по формуле:

y_ц.т - ордината центра тяжести заполненного жидкостью сечения щели, определяемая по формуле:

а величину дебита любой жидкости, например нефти или эмульсии, с известным количеством воды в ней определяют по дебиту для воды по формуле:

где q_н - суточный дебит нефти, м³/сут;

q_в - суточный дебит воды, м³/сут;

_в - удельный вес воды, г/см³;

_в - удельный вес нефти, г/см³.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в известном устройстве для оперативного измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины, состоящем из емкости, оснащенной гидроциклонной головкой, через которую вводится поток скважинной жидкости, сливной полки, направляющей поток жидкости на стенку емкости, выходных патрубков для вывода жидкости и газа, согласно изобретению емкость разделена перегородкой на сепарационный и сливной отсеки, открытой сверху для прохода газа, в которую вмонтирована вставка с профилированной сливной щелью, через которую сливается жидкость из сепарационного отсека в сливной отсек и которая устанавливает в сепарационном отсеке уровень, адекватный величине суточного дебита, а между местом слива жидкости на стенку емкости и разделительной перегородкой с профилированной щелью установлена успокоительная перфорированная перегородка.

Способ оперативного измерения дебита жидкости нефтяной или газоконденсатной скважины заключается в подаче скважинной жидкости в сепарационный отсек емкости, где она дегазируется и дегазированная сливается через профилированную щель в сливной отсек емкости, откуда откачивается в коллектор. Профиль сливной щели и ее размер подобраны таким образом, чтобы уровень жидкости в сепарационном отсеке перед сливной щелью, устанавливающийся при равенстве количества поступающей в сепарационный отсек жидкости и количества сливающейся через эту щель жидкости в сливной отсек, был адекватен суточному дебиту скважины, а шкала уровня обеспечивала линейность шкалы дебитов в заданном диапазоне измеряемых дебитов с достаточной для оперативного учета точностью измерения (например, ±5%).

Такими свойствами обладает профиль щели, представленный на фиг.2, ограниченный с боковых сторон кривыми , где а - любое положительное число, значение которого принимается при выборе диапазона измеряемых дебитов жидкости, а снизу ограниченной осью абсцисс между значениями ±x _к, соответствующими значениями y=0,25 см, то есть .

Шкала дебитов на каждый сантиметр уровня по воде рассчитывается по формуле:

где q_в - суточный дебит для воды, м³/сут;

µ - коэффициент расхода, который для указанного профиля щели по значению равен соответствующему коэффициенту длинной вертикальной щели, то есть µ=0,62, и может уточняться на тарировочном стенде;

f - площадь заполненного жидкостью сечения щели, см² :

где y - замеренное значение уровня, см;

х - значение абсциссы профиля щели, соответствующее значению y, см,

y_ц.т - ордината центра тяжести заполненного жидкостью сечения щели, определяемая по формуле:

Дебит скважины по конкретной жидкости (нефти, эмульсии) с известной плотностью рассчитывается по дебиту для воды по формуле:

где q_н - дебит скважины по нефти, м³/сут;

q_в - дебит скважины по воде, м³/сут;

_в - удельный вес воды, г/см³;

_в - удельный вес нефти, г/см³.

Приведем пример расчета шкалы дебитов по воде для условий:

Результаты расчетов представлены в таблице

Как следует из таблицы, выбранный профиль щели обеспечивает линейность шкалы дебитов с достаточной для оперативного учета точностью (±5%) в диапазоне дебитов от 25 до 735 м³/сутки.

Предположенный способ оперативного измерения дебита жидкости скважины реализуется устройством (фиг.1), состоящим из емкости 3, оснащенной гидроциклонной головкой 2 для отделения свободного газа, сливной полкой 1, направляющей поток жидкости на стенку корпуса 3, перегородкой 6, разделяющей емкость на два отсека (сепарационный и сливной) и открытой сверху, в которую монтируется вставка 5 с профилированной сливной щелью (фиг.2).

В сепарационном отсеке между местом слива жидкости на стенку емкости и перегородкой 6 установлена успокоительная перфорированная перегородка 7, предотвращающая колебания уровня перед сливной щелью. Нефть отводится в коллектор снизу сливного отсека емкости, а газ - сверху.

Измерение уровня, адекватного суточному дебиту жидкости, можно производить любым известным способом (от уровнемерного стекла до электронного емкостного или индукционного уровнемера).

В мобильном варианте (для измерения дебита разведочных скважин) устройство может монтироваться на автомобильном прицепе либо на санях.