Устройство для измерения дебита продукции нефтяных скважин

 

Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей промышленности в области измерительной техники. Сущность изобретения: устройство, содержащее напорную линию, сепаратор с гидроциклонной головкой, измерительную емкость с датчиками нижнего и верхнего уровней, давления и температуры, газовую и жидкостную линии и микропроцессор, дополнительно оснащено сепаратором предварительной сепарации продукции скважины, буферной емкостью, размещенной на газовой линии, и двумя переключателями, один из которых поочередно подключает к сборному коллектору через обратный клапан выпускные газовую и жидкостную линии, а второй переключатель при большом поступлении газа включен постоянно на слив жидкости из сепаратора в измерительную емкость, а при малом поступлении газа или отсутствии такового синхронно с первым переключателем переключает поток из сепаратора попеременно на измерительную и буферную емкости, причем измерительная и буферная емкости и сепаратор с гидроциклонной головкой соединены с газовой линией сепаратора предварительной сепарации продукции скважины. Изобретение позволяет повысить достоверность и расширить диапазон измерения дебита нефтяных скважин. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для измерения дебита продукции нефтяных скважин в нефтедобывающей промышленности.

Известна установка [1], состоящая из напорной магистрали, сепаратора-накопителя, двух идентичных вертикальных измерительных цилиндров с днищами и крышками, каждый из которых снабжен датчиками верхнего и нижнего уровней, датчиками давления и температуры, таймерами, и переключателя потока, обеспечивающего попеременный налив-слив измерительных цилиндров, при этом при наливе определяется объемный расход жидкости, а при сливе - объемный расход газа.

Недостатком установки является то, что она способна нормально функционировать при достаточно невысоких расходах жидкости и газа, обеспечивает измерение объемного расхода жидкости, для чего необходима высокая степень сепарации жидкости.

Известно также устройство [2], содержащее вертикальный цилиндрический сепаратор с гидроциклоном, установленные на разных уровнях два датчика давления, газовую линию с клапаном, впускную и выпускную жидкостные линии и микропроцессор, снабженное установленными внутри сепаратора успокоительными решетками, образующими полость измерения, и размещенными внутри них у боковой стенки сепаратора датчиками нижнего и верхнего уровней, а выпускная жидкостная линия выполнена в виде сифона.

Недостатком устройства является то, что не обеспечивается опорожнение сепаратора от жидкости при отсутствии достаточного количества газа. Кроме того, при большом расходе газа вследствие возникновения определенного сопротивления в газовой линии происходит преждевременный сброс части жидкости из сепаратора в коллектор через сифон до достижения уровнем жидкости датчика верхнего уровня, при этом фактически нарушается процесс измерения. При подключении для проведения измерения продукции следующей скважины происходит заброс продукции скважин в сепаратор из общего коллектора, т.к. при проведении измерений в коллекторе измеряемой скважины происходит повышение давления на величину перепада давления в сепараторе и трубной обвязке сепаратора, а при подключении на измерение следующей скважины это повышение давления происходит медленно, гораздо медленнее, чем само переключение.

Целью изобретения является повышение достоверности и расширение диапазона измерения дебита нефтяных скважин.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для измерения дебита продукции нефтяных скважин содержатся напорная линия, сепаратор предварительной сепарации продукции скважины, сепаратор с гидроциклонной головкой с тангенциальным входом, измерительная емкость с датчиками нижнего и верхнего уровней, давления и температуры, газовая и жидкостная линии и микропроцессор, причем, согласно изобретению, устройство снабжено буферной емкостью, размещенной на газовой линии, и двумя переключателями, один из которых поочередно подключает к сборному коллектору через обратный клапан выпускные газовую и жидкостную линии, второй переключатель при большом поступлении газа включен постоянно на слив жидкости из сепаратора в измерительную емкость, а при малом поступлении газа или отсутствии такового синхронно с первым переключателем переключает поток из сепаратора попеременно на измерительную и буферную емкости, причем измерительная и буферная емкости и сепаратор с гидроциклоном соединены с газовой линией сепаратора предварительной сепарации продукции скважины.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На чертеже схематически изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит напорную линию 1, трубный сепаратор 2 предварительной сепарации продукции скважины, сепаратор 3 с гидроциклонной головкой и тангенциальным входом, измерительную емкость 4 с датчиками нижнего 8 и верхнего 6 уровней, давления 5 и температуры 7, микропроцессор 13, буферную емкость 9, переключатели 10 и 11 и обратный клапан 12. Верхние части измерительной 4 и буферной 9 емкостей и сепаратора 3 соединены с верхней ветвью трубного сепаратора, нижняя ветвь трубного сепаратора входит в сепаратор 3, нижняя часть которого через переключатель 10 соединена с нижними частями измерительной и буферной емкостей, а те, в свою очередь, через переключатель 11 и обратный клапан 12 соединены со сборным коллектором 14, газовую и жидкостную 16 линии.

Устройство работает следующим образом.

Поступающая по напорной линии 1 продукция нефтяной скважины попадает в трубный сепаратор 2, где происходит предварительное отделение газа, при этом газ движется по верхней ветви трубного сепаратора, а жидкость - по нижней ветви и далее в сепаратор 3 с размещенной в нем гидроциклонной головкой, где происходит отделение газа от жидкости под действием центробежных сил. Далее газ из трубного сепаратора и газ, выделившийся в сепараторе 3, поступают по газовой линии через буферную емкость 9 и переключатель 11, находящийся в положении на сброс газа, в сборный коллектор. Одновременно жидкость из сепаратора 3 через переключатель 10, переключенный в положение на налив измерительной емкости, заполняет измерительную емкость. При достижении уровнем жидкости нижнего датчика 8 таймер микропроцессора 13 начинает счет времени наполнения калиброванного пространства измерительной емкости, находящегося между нижним 8 и верхним 6 датчиками уровня. При достижении уровнем жидкости верхнего датчика счет времени прекращается, по команде микропроцессора 13 переключатель 11 переключается в положение слива жидкости и жидкость из измерительной емкости газом, поступающим из трубного сепаратора, вытесняется в сборный коллектор, при этом идет отсчет времени вытеснения жидкости газом. При достижении уровнем жидкости нижнего датчика счет времени вытеснения жидкости газом прекращается и переключатель 11 по команде микропроцессора переключается в положение сброса газа. На этом цикл измерения заканчивается. В этом режиме работы переключатель 10 постоянно находится в положении, когда жидкость из сепаратора направляется в измерительную емкость.

Если газа для вытеснения жидкости из измерительной емкости недостаточно, т. е. имеет место либо большая обводненность продукции скважины, либо малый дебит скважины, тогда устройство работает в другом режиме: переключатель 10 переключается и направляет поток жидкости из сепаратора в буферную емкость, при этом переключатель 11 остается в положении слива жидкости из измерительной емкости. Заполняющая буферную емкость жидкость вытесняет газ, который, в свою очередь, вытесняет жидкость из измерительной емкости в сборный коллектор. По окончании слива жидкости из измерительной емкости переключатели 10 и 11 одновременно переключаются, при этом жидкостью заполняется измерительная емкость и опорожняется буферная. В этом режиме работы переключатель 10 переключается синхронно с переключателем 11.

В микропроцессор до начала работы вводят данные метрологической поверки установки, в том числе: величину вместимости измерительной емкости в пространстве между датчиками 6 и 8, величину плотности поверочной жидкости и величину перепада давления между датчиками при заполнении измерительной емкости этой жидкостью. В процессе работы установки микропроцессор на основе введенных данных, а также текущих измерений величин давления, температуры, перепада давления на датчиках уровня, времени налива-опорожнения измерительной емкости определяет величины дебита жидкости в массовых единицах и дебита газа в объемных единицах, среднюю плотность жидкости.

Предлагаемое изобретение обеспечивает измерение параметров продукции скважины с большей достоверностью, что позволяет принимать оперативные меры, обеспечивающие оптимальную эксплуатацию нефтяных месторождений.

Формула изобретения

Устройство для измерения дебита продукции нефтяных скважин, содержащее напорную линию, сепаратор с гидроциклонной головкой с тангенциальным входом, сообщенный с газовой линией и измерительной емкостью с датчиками верхнего и нижнего уровней, давления и температуры, газовую жидкостную линию, при этом измерительная емкость посредством жидкостной линии сообщена со сборным коллектором, с которым также сообщена газовая линия, обратный клапан, микропроцессор, к входу которого подключены упомянутые датчики, отличающееся тем, что оно снабжено буферной емкостью, размещенной на газовой линии, двумя переключателями, связанными с микропроцессором и сообщенным с напорной линией сепаратором предварительной сепарации продукции скважины, верхняя ветвь которого сообщена с измерительной и буферной емкостями и сепаратором с гидроциклонной головкой, причем с последним также сообщена нижняя ветвь сепаратора предварительной сепарации продукции скважины, при этом один из переключателей установлен с возможностью подключения газовой или жидкостной линии к сборному коллектору через обратный клапан, а другой переключатель установлен с возможностью подключения сепаратора с гидроциклонной головкой к измерительной или буферной емкости.

РИСУНКИ

Рисунок 1