Установка для сбора и измерений жидкости и газа в продукции скважин

 

Изобретение относится к установкам сбора, сепарации, измерения и контроля количества механических примесей, жидкости и газа в продукции нефтяных скважин и позволяет сократить потери продукции, время измерения, повысить качество очистки и точность измерения. В исходном состо15 г янии емкость-сепаратор 1 и бункер 10 пусты , а продукция скважин через задвижки 26, трубопровод 15 продукции с малым содержанием примесей, байпасный трубопровод 17 поступает в коллектор 5. Программно-измерительное устройство управляющее вычислительное (ПИУВУ) 9 отсчитывает массу емкости 1 и бункера 10 без продукции и переключает схему поочередно по программе на измерение и контроль продукции одной скважины. Задвижка 27 этой скважины открыта, а задвижка 26 закрыта. Продукция скважины через задвижку 27, трубопровод 16 продукции с большим содержанием примесей , сборный трубопровод 19, клапан 21, патрубок 2 поступает в емкость 1 и бункер 10, а газ через трубопровод 3,измеритель 7, клапан 25 - в коллектор 5. ПИУВУ 9 начинает отсчет времени наполнения емкости 1. При этом жидкость поступае т в бункер 10 через щелевые насадки 11, стекает на дно, а измерители 6 массы регистрируют изменение массы сл с пгл пТппп ШИН НПШ сл сл 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705145/26 (22) .19.04.89 (46) 23.08.92, Бюл. ¹ 31 (71) Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной промышленности "Укргипрониинефть" (72) В.Г.Елисеев (56) Справочная книга по добыче нефти.

/ Под ред. д-ра техн. наук. Ш.К.Гиматудинова. —. М,: Недра, 1974, с.704, Патент CLliA ¹ 4549432, кл, G 01" F 15/08, 1986. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ СБОРА И ИЗМЕРЕНИЙ ЖИДКОСТИ И ГАЗА В ПРОДУКЦИИ

СКВАЖИН (57) Изобретение относится к установкам сбора, сепарации, измерения и контроля количества механических примесей, жидкости и газа в продукции нефтяных скважин и позволяет сократить потери продукции-, время измерения, повысить качество очистки и точность измерения. В исходном состо15

5Ы 1755877 А1 (Я)5 В 01.0 36/00; G 05 0 27/00;

G 01 F 15/08; В 01 0 21/00 янии емкость-сепаратор 1 и бункер 10 пусты, а продукция скважин через задвижки 26, трубопровод 15 продукции с малым содержанием примесей, байпасный трубопровод

17 поступает в коллектор 5. Программно-измерительное устройство управляющее вычислительное (ПИУВУ) 9 отсчитывает массу емкости 1 и бункера 10 без продукции и переключает схему поочередно по программе на измерение и контроль продукции одной скважины, Задвижка 27 этой скважины открыта, а задвижка 26 закрыта. Продукция скважины через задвижку 27, трубопровод

16 продукций с большим содержанием примесей, сборный трубопровод 19, клапан 21, патрубок 2 поступает в емкость 1 и бункер

10, а гэз через трубопровод 3, измеритель 7, клапан 25 — в коллектор 5. ПИУВУ 9 начинает отсчет времени наполнвния емкости 1. При этом жидкость поступает в бункер 10 через щелевые насадки 11, стекает на дно, а измерители 6 массы регистрируют изменение массы

1755877

10

30

40 жидкости и механических примесей в бункере 10, емкости 1 с трубопроводами 19, 12, 4, 3. При достижении массой значения, заданного ПИУВУ последнее переключает схему: клапан 24 открыт, клапан 25 закрыт и начинается слив жидкости из емкости 1 под давлением продукции. При этом ПИУВУ 9 регистрируется окончание времени накопления, показания массы, производится расчет приращения массы и расхода жидкости и примесей и начинается отсчет времени слива. При достижении постоянства массы емкости 1 с бункером 10 во времени ПИУВУ

Изобретение относится к установкам сбора, сепарации, измерения и контроля количества механических примесей, жидкости и газа в продукции нефтяных скважин. Установка может использоваться для определения выноса механических примесей, жидкости и газа на объектах нефтяной и газовой промышленности.

Известны фильтры механических примесей сепарационных установок, вкл1очающие трубопроводы ввода и вывода, с измерителями жидкости, газа i«регуляторами уровня с управляемыми клапанами на трубопроводах;

В системах сбора и транспорта жидкости с большой концентрацией механиче.ских примесей фильтры загрязня,отся, Затруднительно очистить их и измерить количество примесей, расход жидкости и газа.

Мелкодисперсность примесей не исключает загрязнения трубопроводов и оборудования даже при наличии фильтров. Это приводит к потере энергии потока продукции v. авариям, Средства измерения уровня и расхода жидкости и газа, размещенные в агрессивной среде, изнашиваются и рабо, тают с большими погрешностями.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и получаемому результату является устройство для определения массового расхода жидкой фа зы и газа газожидкостного потока. Зто устройство содержит емкость, трубопроводы, датчики, расходомер газа, клапаны и микропроцессор. Вертикальная цилиндрическаая емкость имеет в средней части танге циальный ввод, направляющий поток и закручивающий его с помощью вертикально свернутой в Спираль перегородки вокруг оси. При этом иэ потока выделяется газ, поднимающийся в верхнюю часть емкости, откуда отводится по газопроводу и измеряется с помощью расходомера, показания

9 закрывает клапан 24, регистрируя массу емкости 1, бункера 10 и время слива, рассчитывает время цикла, Во время накопления и слива ПИУВУ 9 открывает соответствующий пробоотборник 8, отбирая пробы продукции для анализа ее состава через определенные приращения массы или 1лнтервала времени перед сепарацией и после нее. Циклы сепарации, измерений и контроля продукции каждой скважины повторяются по программе, заложенной ПИУВУ 9, до измерения продукции последней скважины, 2 з.п; ф-лы, 3 ил. которого поступают в микропроцессор. После расходомера в газовой линии стоит обратный клапан; поддерживающий в емкости постоянное давление порядка 0.14-0,35

МПа, необходимое для вывода жидкости из емкости, Жидкость, выходящая иэ вводного устройства, стекает по нисходящей спирали по внутренним стенкам емкости и скапливается в ее нижней части. Набранная доза жидкости отводится через пневмоуправляющийл спускной клапан. В нижней части емкости установлены два датчика. Верхний датчик расположен у основания входного устройства, а нижний — у дна емкости. На верхний датчик действует давление газа в полости емкости, на нижний - суммарное давление газа и столба жидкости. Сигналы, пропорциональные давлениям, поСтупают с датчиков на измеритель разности давления.

Микропроцессор измеряет время, необходимое для заполнения емкости до заданной высоты, и открывает сливной клапан, Когда нижний датчик отмечает нижний предел слива. микропроцессор закрывает клапан, и

25 начинается набор новой дозы жидкости.

Микропроцессор, используя данные о разности давления, массе жидкости, длительности цикла, вычисляет массовый расход и выдает значение количества цефтегазовой смеси и отдельных фаз эа определенный интервал времени, Недостатком прототипа является неравномерность оседания механических примесей в сепараторе, приводящая к трудности определения перепада давления и массы продукции до и после удаления примесей. Известная установка неприменима для одновременного отделения и измерения количества примесей, жидкости и газа в трехфазной продукции скважин.

Цель изобретения — сокращение потерь продукции„ времени измерения, повышение качества очистки и точности измерения, 1755877

5 )

Поставленная цельдостигаетсятем,что дренажный трубопровод 18, сборный труустановкадля сбора и измерений жидкости бопровод 19, емкость примесей 20. переи газа в продукции скважин. содержащая ключающиеустройства: клапаны 21,22,23, емкость -сепаратор, трубопроводы ввода 24, 25, задвижки 26, 27, 28, 29, воронка 30, продукции и выводы газа и жидкости, вы- 5 манометр 31, термометр 32. водной коллектор продукции, измерители Установка работает следующим обрамассы, обьема газа. переключающие, про- зом, боотборные устройства. программно-изме- В исходном состоянии емкость-сепарарительное управляющее вычислительное тор 1 и бункер 10 пусты, а продукция скваустройство, дополнительно содержит бун- 10 >кин через эадвйжки 26, трубопровод кер сбора механических примесей, патру- продукциисмалымсодержанием примесей бок вывода примесей с запорным клапаном, 15, байпасный трубопровод 17 поступает в градуировочный патрубок, трубопроводы коллектор 5, ПИУВУ-9 отсчитывает массу продукции с малым и большим содержани- емкости 1 и бункера 1 -Meo без продукции ем примесей, байпасный трубопровод, при 15 и переключает схему поочередно по проэтом бункер размещен в центре нижней ча- грамме на измерение и контроль продукции сти емкости-сепаратора и соединен с пат- одной скважины, Задвижка 27 этой скважирубком вывода механических примесей; ны открыта, а задвижка 26 закрыта, Задвижустановленным на измерителе массы, гра- ки 27 других скважин закрыты. ЗатДвбижки 26 дуировочный патрубок расположен в верх- 20 других скважин, клапаны 21 и 25 отккрыты, ней части емкости- сепаратора над а 22;23,24 закрыты,эадвижки28,29закрыбункером, сборный трубопровод продукции . ты, Продукция скважины через задвижку 27, с малым содержанием примесей соединен с трубопровод продукции с большим содерлиниями скважин и через байпасный тру- жанием примесей 16, сборный трубопровод бопровод — с выводным коллектором, сбор- 25 19, клапан 21, патрубок 2 поступает в емный трубопровод продукции с большим кость1 ибункер10,а газчерезтрубойровод содержанием примесей соединен с лийия- 3, измеритель 7, клапан 25 поступает в колми скважин, емкостью-сепаратором и вы- лектор5,ПИУВУ-9начинаетотсчетвремени водным коллектором.атрубопроводвывода тно наполнения емкости 1. При этом жидгаза соединен с выводным коллектором. "30 кость поступает в бункер 10 через сетчатые

Бункер сбора механических примесей щелевые насадки 11, стекает на дно и накапвыполнен в форме усеченной пирамиды или ливается в емкости 1, а измерители массы 6 усеченного конуса сокнами,,в которых уста- регистрируют изменение массы Mei жидконовленыщелевые сетчатые насадки. - сти, механических йримесей в бункере 10, Высота бункера составляет 0,4-0,5 вы- 35 емкости 1 с трубопроводами 19, 12, 4, 3, соты емкости-сепаратора, . - При достижении массой значения Ме >

Сопоставительный анализ с пратоти- «1ле1х, заданного ПИУВУ-9, последнее пом показывает, что заявляеМая установка переключает схему: клапан 24 открыт, 25 отличается от известной наличием бункера, закрыт, и начинается слйв жидкости из емвыполненного в форме усеченной пирами- 40 кости1 поддавлением.продукции. Призтом дыилиусеченногоконуса, наличиемтрубоп- в ПИУВУ-9 регистрируется окончание вреровода примесей, трубопровода продукта мени накопления t». показания массы Mei градуировки и очистки, новыми взаимосвя- -производит расчет времейи At» = t>1 — tHO, эями деталей и узлов установки. 5 рассчитывается приращение массы и расхо- .

На фиг.1 приведена принципиальная 45 ЛМе схема установки: на фиг,2 — диаграмма ее: да жидкости и пРимесей G = и начиЛт»

Работы; на фиг.3 — возможные фоРмы бУн- l нается отсчет времени слива tco При кера примесей со щелевыми насадками. достижении постоянства массы емкости 1 с

Установка включает емкость-сепаратор: бункером 10 Mei = cpnst во времени llNYBY1 с трубопроводами ввода продукции 2, вы- 50 9 закрывает клапан 24, регистрируя массу вода газа.3, вывода жидкости 4, выводной емкости 1 бун р 10 iv к ти, ункера и примесей Ые1 и коллектор 5, измерители массы 6, обьема время слива tc1 ПИУВУ-9 рассчитывает врегаза 7, пробоотборные устройства 8, про- мяциклаЛт = Лт + Л, Л граммно-измерительное управляющее вы-

МЯ ЦИКЛа А<1= t»+ tc1, ГДЕ tc1= tc1— тсо мaññÓ пРимесей Л мл = ме1 мео числительное устройство 9, бункер 10 со 55 щелевыми насадками 11, патрубки ввода 12 e e P и вывода 13 примесей, градуировочный патЛтч рубак 14, трубопроводы продукции с малым рассчитывает расход жидкости G>K = Ос и ольшим содержанием механиче-;

G, Во время наполнения и слива ПИУВУ 9 скик п иыесеи, еипвсиый трубопровод т7.. открыввет соответствующий пробоотбор1755877

35

45

55 известной массы, ник 8, отбирая пробы продукции для анализа состава жидкости и примесей через определенные приращейия массы продукции или интервалы времени перед сепарацией и после нее.

Циклы сепарации, измерений и контроля продукции каждой скважины повторяются по программе, заложенной в ПИУВУ 9 до измерения продукции последней скважины.

По результатам измерений расхода жидкости и примесей всех скважин ПИУВУ

9 разделяет их на две группы: с большим содержанием примесей при G Gnmax и с малым содержанием примесей при

Gn = Gnmax

После этого ПИУВУ-9 открывает задвижки 26 скважинь с малым содержанием примесей в продукции, через трубопровод,15, байпасный трубопровод 17 пропускает продукцию в коллектор 5 и закрывает задвижки 27 этих скважин, При этом ПИУВУ-9 закрывает задвижки 26 скважин с большим содержанием примесей в продукции и открывает их задвижки 27, пропускал про- дукцию этой группы скважин через трубопровод 16, клапан 21, патрубок 2 в емкость 1 и бункер 10, а газ через трубопровод 3, измеритель 7, клапан 25 поступает в коллектор 5, Цикл сепарации, измерений и контроля потока продукции скважин с большим содержанием примесей повторяется по программе ПИУВУ-9, аналогично циклу для каждой скважины. При этом ПИУВУ-9 задает максимальный предел наполнения емкости 1, равной сумме масс примесей в бункере 10 (при его заполнении примесью известной плотности) и жидкости со средней плотностью и объемом не выше 0 5 высоты емкости 1. При значениях масс емкости 1 с бункером 10 и примесями боль- ше максимального значения их s бункере 10

Ме| MnMax ПИУВУ-9 прерывает измерение, При этом условии ПИУВУ-9 переключает клапаны: клапаны 21, 24, 25 и задви>кки 28, 29 закрыты, клапан 22 открыт и открывает клапан 23, вытесняя примеси остаточным давлением через клапай 23, трубопровод 12 в емкость примесей 20 до постоянства величины массы емкости 1 с бункером 10, По дополнительной программе с периодичностью t раз в неделю ПИУВУ-9 открывает все задвижки 27, закрывает задвижки

26 и через клапан 2 1 патрубок 2 подает продукцию всех скважин (с большими и малым содержанием примесей) в емкость 1 и бункер 10, измеряя расходы примесей, жидкости и газа всей группы скважин, подсоединенной х установке. Во всех процессах в П ИУВУ-9 одновременно с результатами определения расхода примесей, жидкости и газа синхронно регистрирует значение показаний автоматических манометра 31 и термометра 32, контролируя в совокупности режимы сбора и измерений.

При загрязнении бункера 10 и емкости

1 примесями ПИУВУ-9 переключает продукцию всех скважин на байпасный трубопровод 17: задвижки 27, клапаны 21, 22, 23, 24 закрыты. Остатки жидкости сливаются из емкости.1 через задвижку 28 и дренажный трубопровод 18, Бункер 10 и емкость 1 промывают через задвижку 29, воронку 30, патрубок 14 жидкостью или паром, Для градуировки емкости 1, бункера 10 с измерителями массы 6 после опорожнения бункера от примесей заполняют его продуктом градуировки порциями известной массы через задвижку 29, воронку 30 и патрубок 14 в бункер 10. контролируя показания измерителей массы 6.

Для очистки бункера 10 возможна аналогичная подача продукта очистки в бу||кер

10 и сброс его через дренажный трубопровод 18, если зто жидкость, или в емкость примесей 20; если это сыпучий материал, Заявляемал установка в сравнении с прототипом имеет ряд преимуществ.

Форма и расположение бункера симметрично оси центров тяжести емкости и бункера таким образом, что верхним краем он соприкасаетсл с емкостью на расстоянии не более 0,5 ее высоты, а нижним краем — с трубопроводом примесей, позволяет сократить размеры установки и обеспечить удобство ее эксплуатации.

1.Целевые сетчатые насадки на боковых поверхностях бункера и пробоотборники на трубопроводе жидкости обеспечива|от повышение качества сепарации и точности измерения примесей, Длл сокращения времени очистки бункера диаметр трубопровода примесей в 2 раза больше диаметра трубопровода продукции, Конструкция и расположение трубопровода продукта градуировки позволяет поверять установку без демонтажа, градуировать ее в единицах массы и очищать при загрязнении. Наличии дренажного трубопровода позволяет очищать емкость и градуировать установку порциями жидкости

Для снижения содержания примесей в продукции, поступающей из установки, возможно последовательное соединение двух установок с различ|чой производительностью.

1755877

Формула изобретения

1. Установка для сбора и измерений жидкости и газа в продукции, скважин, содержащая емкость-сепаратор, трубопроводы ввода продукции и вывода газа и жидкости, выводной коллектор продукции, измерители массы, обьема газа. переключающие пробоотборные устройства, программно-измерительное управляющее вычислительное устройство, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, сокращения потерь продукции, времени измерения, повышения качества очистки и точности измерения, установка дополнительно содержит бункер сбора механических примесей, патрубок вывода примесей с запорным клапаном, градуировочный патрубок, трубопроводы продукции с малым и большим содержанием примесей, байпасный трубопровод, при атом бункер размещен в центре нижней части емкости-сепаратора и соединен с патрубком вывода механических примесей, установленным нэ измерителе, массы, градуировочный патрубок расположен в верхней части емкости-сепаратора

5 над бункером, сборный трубопровод продукции с малым содержанием примесей соединен с линиями скважин и через байпасный трубопровод — с выводным коллектором, сборный трубопровод продукции

10 с большим содержанием примесей соединен с линиями скважин, емкостью- сепаратором и выводным коллектором, а трубопровод вывода газа соединен с выводным коллектором.

15 2. Установка по п 1, о тл ич а ю ща яс я тем, что бункер выполнен в форме усеченной пирамиды или усеченного конуса с окнами, в которых установлены щелевые сетчатые насадки.

20 3. Установка по пп.1 и 2, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что высота бункера составляет

0,4-0,5 высоты емкости-сепаратора.