блок исследования газовых и газоконденсатных скважин

Формула изобретения

1. Блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин, включающий сепаратор газожидкостной смеси, устройства: сужающее, замера продукции сепарации, замера давления, температур и расхода газа, сбора жидкостей и механических примесей и запорно-регулирующую арматуру, отличающийся тем, что блок расположен в каркасе с размерами, вписывающимися в габариты транспортных средств, при этом сепараторы и устройства, входящие в состав блока, в число которых дополнительно введен сверхзвуковой сепаратор, обвязаны трубопроводами, сепаратор газожидкостной смеси по входу соединен с выходом(ами) сверхзвукового сепаратора, а выход очищенного газа сверхзвукового сепаратора соединен с сепаратором газожидкостной смеси или с трубопроводом выхода очищенного газа.

2. Блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин по п.1 выполнен со сверхзвуковым сепаратором, расположенным в штуцере входа сепаратора газожидкостной смеси.

3. Блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин по п.1, отличающийся тем, что сверхзвуковой сепаратор снабжен по входу запорной арматурой.

4. Блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин по п.1, отличающийся тем, что сепаратор газожидкостной смеси снабжен вертикальными объемными структурированными насадками, установленными против штуцеров входа газожидкостной смеси.

5. Блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин по п.1, отличающийся тем, что каркас выполнен с ребрами из профилей, таким образом, что удобен при транспортировке, и размещенный в нем блок постоянно доступен для обслуживания запорно-регулирующей арматуры.

6. Блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин по п.1, отличающийся тем, что штуцер входа сборника жидкости снабжен фильтром сбора механических примесей.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области газового машиностроения, в частности к устройствам исследования газовых и газоконденсатных месторождений на разных технологических режимах.

Известна установка для исследования скважин (патент № 2070965, МПК 6 Е21В 47/00, Е21В 43/24 - аналог), включающая сепараторы отделения жидкости и механических примесей от газа, узлы измерения расхода газа, давления и температур, рекуперативные теплообменники и вихревые камеры охлаждения газа, эжекторы сжатия низконапорного газа.

Недостатками этой установки являются:

- наличие большого числа единиц технологического оборудования;

- значительная металлоемкость;

- значительные габариты;

- не транспортабельность, особенно для повышенных производительностей по газу (млн. м ³ в сутки и более);

- невозможность выполнения в мобильном исполнении.

Известно устройство для исследования газовых и газоконденсатных скважин (патент РФ № 2070289, МПК 6 Е21В 47/00 - прототип), включающее установленные в корпусе блоки очистки (центробежной сепарации и фильтрации) газа, измеритель расхода газа с диафрагмой, узлы замера давления и температур, выходную трубу, в котором частично устранены недостатки аналога, а именно, сокращено число единиц технологического оборудования, следовательно, снижена металлоемкость и облегчен монтаж и демонтаж устройства.

Однако увеличена общая длина устройства за счет продольной последовательной компоновки входящих узлов, являющихся продолжением трубопровода газа, что усложняет транспортировку такого устройства и исключает в собранном виде возможность размещения на автомобильном прицепе или автомобильном транспорте, то есть исключает возможность выполнения устройства в мобильном исполнении, особенно для повышенных промышленных производительностей (млн. м³ газа в сутки, т.к. требует разборки по фланцевым разъемам). Другим недостатком этого устройства является необходимость проведения испытания его на герметичность после каждой сборки перед использованием, то есть необходимость проведения гидравлического или пневматического испытания перед проведением исследований.

Технический результат предложенного технического решения заключается в снижении массогабаритных характеристик устройства, выполнения его транспортабельным, для перевозки и размещения на автомобильном транспорте или прицепе без предварительной разборки и последующей сборки и исключение необходимости гидроиспытаний перед проведением исследований, что значительно сокращает время подготовительных работ перед измерением.

Технический результат достигается тем, что блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин, включающий соединенные трубопроводами сепаратор газожидкостной смеси, устройства: сужающее, замера продукции сепарации, замера давления, температур и расхода газа, сбора жидкостей и механических примесей и запорно-регулирующую арматуру, расположен в каркасе с размерами, вписывающимися в габариты транспортных средств, при этом сепаратор газожидкостной смеси, и устройства, входящие в состав блока, в число которых дополнительно введен сверхзвуковой сепаратор, обвязаны трубопроводами, сепаратор газожидкостной смеси по входу соединен с выходом (ами) сверхзвукового сепаратора, а выход очищенного газа сверхзвукового сепаратора соединен с сепаратором газожидкостной смеси или с трубопроводом выхода очищенного газа.

Сверхзвуковой сепаратор расположен в штуцере входа сепаратора газожидкостной смеси.

Сверхзвуковой сепаратор снабжен по входу запорной арматурой.

Сепаратор газожидкостной смеси снабжен вертикальными объемными структурированными насадками, установленными против штуцеров входа газожидкостной смеси.

Каркас выполнен с ребрами из профилей таким образом, что удобен при транспортировке и размещенный в нем блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин постоянно доступен для обслуживания запорно-регулирующей арматуры.

Штуцер входа сборника жидкости снабжен фильтром сбора механических примесей.

Расположение блока для исследования газовых и газоконденсатных скважин в каркасе с размерами, вписывающимися в габариты транспортных средств, обвязка сепаратора газожидкостной смеси и устройств, входящих в состав блока, в число которых дополнительно введен сверхзвуковой сепаратор, трубопроводами, соединение сепаратора газожидкостной смеси по входу с выходом(ами) сверхзвукового сепаратора, а выхода очищенного газа сверхзвукового сепаратора с сепаратором газожидкостной смеси или с трубопроводом выхода очищенного газа, позволило:

- выполнить блок компактным, в пределах железнодорожных и автомобильных габаритов, разместить его для перевозки на автомобиле или автомобильном прицепе полностью в собранном виде;

- защитить технологическое оборудование, запорно-регулирующую арматуру, приборы КиА от повреждений при транспортировке;

- значительно снизить массогабаритные характеристики.

Расположение сверхзвукового сепаратора, в штуцере входа сепаратора газожидкостной смеси, позволило уменьшить габариты блока для исследования газовых и газоконденсатных скважин, сократить количество запорной арматуры.

Включение в состав блока для исследования газовых и газоконденсатных скважин дополнительно сверхзвукового сепаратора, и снабжение сепаратора газожидкостной смеси дополнительно еще одним штуцером входа газожидкостной смеси позволило обеспечить проведение расширенных исследований газовых и газоконденсатных скважин, не только с сужающими устройствами, например диафрагмами, но и с предварительным сверхзвуковым сепаратором.

Снабжение сверхзвукового сепаратора по входу запорной арматурой позволило проводить исследования скважин со сверхзвуковым сепаратором и без него.

Снабжение сепаратора газожидкостной смеси вертикальными объемными структурированными насадками позволило повысить эффективность сепарации газожидкостной смеси по сравнению с горизонтально расположенными прямоточными центробежными элементами и увеличить производительность установки.

Выполнение каркаса с ребрами из плоских профилей и установление их таким образом, что размещенный в нем блок для исследования газовых и газоконденсатных скважин постоянно доступен для обслуживания запорно-регулирующей арматуры, обеспечило возможность транспортирования блока как в вертикальном положении при опоре на основании, так и горизонтальном положении при расположении на одной из граней и постоянный доступ для обслуживания запорно-регулирующей арматуры.

Авторам не известны блоки для исследования газовых и газоконденсатных скважин, технический результат от использования которых заключался бы в снижении массогабаритных характеристик устройства, выполнения его удобным, для перевозки и размещения полностью в собранном виде на автомобильном транспорте или прицепе и готовым к использованию непосредственно при доставке.

На фиг.1 показана компоновка блока исследования газовых и газоконденсатных скважин.

На фиг.2 изображена технологическая схема соединений трубопроводной обвязки сепараторов и устройств замера и переключения на различные режимы блока исследования газовых и газоконденсатных скважин, а также схема размещения приборов контроля и автоматики.

Блок исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 (фиг.1) содержит каркас 2 с основанием 3. Внутри каркаса 2 на основании 3 размещены: установленный вертикально сепаратор газожидкостной смеси 4 со сборником жидкости и механических примесей 5 в его нижней части (фиг.2) и вертикальными объемными структурированными насадками 6; емкость для замера продуктов сепарации 7 (фиг.1, 2).

Сепаратор газожидкостной смеси 4 (внутри каркаса 2) соединен с устройствами:

- замера расхода отделенного от примесей газа 8;

- замера уровня жидкости 9;

- замера давления 10, 11 и температур 12, 13 (фиг.2).

На емкости для замера продуктов сепарации 7 (фиг.1, 2) расположены устройства:

- замера расхода отделенного от примесей газа 8;

- замера уровня жидкости 9;

- замера температуры 14.

На входном трубопроводе 15 (фиг.1, 2) трубопроводной обвязки подачи газожидкостной смеси в блок исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 расположена запорная арматура 16, метанольница 17, устройство замера давления 10, температур 12, а также может быть дополнительно размещен теплообменник 18 (фиг.2).

Входной трубопровод 15 (фиг.1, 2) соединен с сужающим устройством 19, в котором могут быть установлены сменные диафрагмы, трубопроводом 20 с запорной арматурой 16. Входной трубопровод 15 также соединен со сверхзвуковым сепаратором 21 трубопроводом 22 с запорной арматурой 16. Сверхзвуковой сепаратор 21 (фиг.2) имеет два выхода в сепаратор газожидкостной смеси 4: жидкости с частью газа патрубок 23 и очищенного газа патрубок 24. Патрубок выхода очищенного газа 24 может быть соединен трубопроводом 25 с трубопроводом выхода отсепарированного газа 26 из сепаратора газожидкостной смеси 4, минуя вертикальные объемные структурированные насадки 6 (на фиг.2 изображена схема варианта, расположения сверхзвукового сепаратора 21 в штуцере входа сепаратора газожидкостной смеси 4). Патрубок выхода очищенного газа 24 может быть соединен трубопроводом 25 с трубопроводом выхода отсепарированного газа 26, минуя сепаратор газожидкостной смеси 4. Трубопровод выхода отсепарированного газа 26 (фиг.1, 2), с установленными устройством замера расхода отделенного от примесей газа 8, регулирующим вентилем 27 и запорной арматурой 16 соединен с трубопроводом выхода 28 очищенного газа из блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1.

Сепаратор газожидкостной смеси 4 по выходу из него жидкости через запорную арматуру 16 соединен трубопроводом 29 с емкостью для замера продуктов сепарации 7 (фиг.1, 2) и трубопроводом 30 с запорной арматурой 16 с трубопроводом выхода очищенного газа 28 из блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 (фиг.1, 2). Емкость для замера продуктов сепарации 7 снабжена трубопроводом удаления выветренного газа 31 и трубопроводом сброса отсепарированной жидкости 32, на котором размещена запорная арматура 16 (фиг.1, 2). Каркас 2 блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 выполнен с ребрами 33 из профилей (фиг.1).

Блок исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 работает следующим образом:

Режим 1.

Газожидкостную смесь подают во входной трубопровод 15 (фиг.2), блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1, расположенного внутри каркаса 2, а затем в трубопровод 20 и через сужающее устройство 19 без сброса давления (то есть без установки диафрагмы в устройстве 19) в сепаратор газожидкостной смеси 4, при этом запорная арматура 16 на трубопроводах 15 и 20 устанавливается в положении «открыто», а на трубопроводе 22 - в положении «закрыто». Давление и температуру газожидкостной смеси измеряют в устройствах замера давления 10 и температур 12.

В сепараторе газожидкостной смеси 4 на вертикальных объемных структурированных насадках 6 из газа отделяют углеводородную, водную фазы и механические примеси. Очищенный газ по трубопроводу отсепарированного газа 26 направляют для замера технологических параметров: в устройство 11 для замера давления, в устройство 13 для замера температуры и в устройство замера расхода отделенного от примесей газа 8, для замера расхода. Из устройства замера расхода отделенного от примесей газа 8 очищенный газ направляют через регулирующий вентиль 27 и запорную арматуру 16, находящиеся в положении «открыто», в трубопровод выхода очищенного газа 28 из блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1.

После пропуска через блок исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 в установившемся режиме определенного количества газа на трубопроводах 20 и отсепарированного газа 26 закрывают запорную арматуру 16, а жидкость в сепараторе газожидкостной смеси 4 выдерживают до расслоения углеводородной и водной фаз, засекая время расслоения, количество насыщенной водной, углеводородной фаз на устройстве замера уровня жидкости 9 в сепараторе газожидкостной смеси 4.

После замера объема насыщенной жидкой фазы открывают запорную арматуру 16 (фиг.1, 2) на трубопроводе 29 и подают жидкую фазу, механические примести в емкость для замера продуктов сепарации 7, где жидкость выветривают через трубопровод 31 удаления выветренного газа. Измеряют температуру (Т) на устройстве замера температуры 14, количество выветренного газа на устройстве замера расхода отделенного от примесей газа 8, установленного в трубопроводе 31 удаления выветренного газа. Количество выветренной водной, углеводородной фазы и количество механических примесей, время расслоения углеводородной и водной фаз измеряют на устройстве замера уровня жидкости 9, установленного на емкости для замера продуктов сепарации 7.

Режим 2.

Этот режим работы блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 аналогичен режиму 1 и отличается тем, что в сужающем устройстве 19 устанавливают диафрагму, в зависимости от диаметра которой, сбрасывают давление, например, до 7,5 или 5,5 МПа. При этом газожидкостную смесь при расширении охлаждают и направляют в сепаратор газожидкостной смеси 4. Для предотвращения гидратообразования в трубопроводной обвязке и оборудовании, вместе с газожидкостной смесью в трубопровод 15 из метанольницы 17 подают ингибитор, например раствор метанола, расход которого замеряют. Далее процесс исследования скважин на блоке исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 аналогичен режиму 1.

Режим 3.

На режиме 3 работы блока исследования газовых и газоконденсатных скважин 1 с применением сверхзвукового сепаратора 21 перекрывают запорную арматуру 16, установленную в трубопроводе 20, и открывают запорную арматуру 16 в трубопроводе 22. При этом, как и в режиме 2, в трубопровод 15 из метанольницы 17 подают раствор метанола для предотвращения гидратообразования.

Газожидкостную смесь по трубопроводу 22 (фиг.1, 2) через запорную арматуру 16 направляют в сверхзвуковой сепаратор 21, где поток закручивают, адиабатически изоэнтропно расширяют, охлаждают и разделяют на два потока: жидкостный с частью газа направляют в патрубок 23 и очищенный газовый поток - в патрубок 24 сверхзвукового сепаратора 21, которые затем направляют в сепаратор газожидкостной смеси 4. Очищенный газовый поток из патрубка 24 сверхзвукового сепаратора 21 может быть направлен непосредственно по трубопроводу 25 в трубопровод отсепарированного газа 26, минуя сепаратор газожидкостной смеси 4.

При установке сверхзвукового сепаратора 21 во входном штуцере сепараторе газожидкостной смеси 4 очищенный газ из патрубка 24 и жидкость с частью газа из патрубка 23 подается на вертикальные объемные структурированные насадки 6, для отделения от газа углеводородной, водной фаз и механических примесей. Далее процесс работы блока аналогичен режиму 1.

Таким образом, расположение блока для исследования газовых и газоконденсатных скважин в каркасе с размерами, вписывающимися в габариты транспортных средств, обвязка сепаратора газожидкостной смеси и устройств, входящих в состав блока, в число которых дополнительно введен сверхзвуковой сепаратор, трубопроводами, соединение сепаратора газожидкостной смеси по входу с выходом(ами) сверхзвукового сепаратора, а выхода очищенного газа сверхзвукового сепаратора с сепаратором газожидкостной смеси или с трубопроводом выхода очищенного газа, позволило обеспечить технический результат, заключающийся в снижении массогабаритных характеристик устройства, выполнение его транспортабельным, для перевозки и размещения на автомобильном транспорте или прицепе без предварительной разборки и последующей сборки и без гидроиспытания перед проведением исследований, тем самым сокращая время подготовительных работ.