Способ сбора продукции скважин нефтяных месторождений с помощью многофазных насосов

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к сбору нефти, газа и воды на нефтяном месторождении. Способ включает обработку газожидкостной смеси деэмульгатором, расслоение ее на фазы с последующим сбросом воды из аппарата для разделения фаз и подачу нефти с газом на прием многофазных насосов. Причем газожидкостную смесь направляют в верхнюю часть аппарата для разделения фаз - наклонного трубного водоотделителя, сброс воды проводят в режиме его максимального заполнения, а нефть с газом при определенном рабочем давлении единым потоком из высшей точки наклонного трубного водоотделителя подают на прием многофазных насосов, причем давление в трубном водоотделителе устанавливают равным где Р - рабочее давление в трубном водоотделителе; Р_н - давление насыщения нефти газом; Р₀ - атмосферное давление; К - коэффициент, зависящий от значения газового фактора - G: для G≤40 м³/м³ К = 0,30; 40 м³/м³ ≤G≤60 м³/м³ К = 0,20; 60 м³/м³ ≤G≤80 м³/м³ К = 0,15. Техническим результатом изобретения является образование однородной нефтегазовой смеси непосредственно в аппарате для разделения фаз. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к сбору нефти, газа и воды на нефтяном месторождении.

Известен способ однотрубного сбора и транспорта газожидкостных смесей, включающий совместную перекачку по трубопроводу газовой и жидкой фаз на пункты сепарации с последующей сепарацией смеси на газовую и жидкую фазы при определенном давлении (а.с. 901707, F 17 D 1/00, oп. 30.01.82 г.).

Недостатком является то, что величина давления, выбранная по данному способу, не создает оптимальных условий в сепараторе для расслоения смеси и сброса воды. Кроме того, данный способ направлен на оптимизацию работы трубопровода до входа в сепаратор по величине газосодержания и имеет своей целью снижение энергозатрат, пульсаций и коррозии только в подводящем трубопроводе, но не оптимизирует количество свободного газа на выходе из сепаратора и на приеме многофазного насоса.

Наиболее близким по технической сущности является способ сбора газожидкостной смеси с помощью многофазных насосов, включающий обработку смеси деэмульгатором и расслоение ее на фазы с последующим транспортированием отдельными потоками в фильтр-смеситель, где происходит перемешивание нефти, газа и остаточной воды до однородной среды, подаваемой на прием многофазного насоса (пат. РФ 2098714, F 17 D 1/14, oп. 10.12.97).

Недостатком способа является то, что для обеспечения совместной работы концевого делителя фаз (КДФ) с насосом при разделении продукции на три фазы требуется сложная система автоматики, неизбежна пульсация и попадание пробок газа на прием насоса, появляется излишняя технологическая операция: отделение газа и направление его отдельным потоком в фильтр на смешение с газоводонефтяной смесью. Кроме того, данный способ не содержит технологических операций по оптимизации давления и газосодержания в концевом делителе фаз и на приеме многофазного насоса. Еще одним недостатком является нерациональное использование емкости из-за того, что часть объема КДФ постоянно занята свободным газом. Указанные недостатки затрудняют работу многофазных насосов и усложняют процесс сбора продукции скважин.

Таким образом, возникла задача совместной перекачки нефти и газа по трубопроводу многофазными насосами без разделения их на самостоятельные потоки с предварительным сбросом воды и при оптимальном рабочем давлении.

Технический результат - образование однородной нефтегазовой смеси непосредственно в аппарате для разделения фаз.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе сбора продукции скважин нефтяных месторождений с помощью многофазных насосов, включающем обработку газожидкостной смеси деэмульгатором и расслоение ее на фазы с последующим сбросом воды из аппарата для разделения фаз и подачу нефти с газом на прием многофазных насосов, согласно изобретению, газожидкостную смесь направляют в верхнюю часть аппарата для разделения фаз - наклонного трубного водоотделителя, сброс воды проводят в режиме его максимального заполнения, а нефть с газом единым потоком подают из высшей точки наклонного трубного водоотделителя на прием многофазных насосов, причем давление в наклонном трубном водоотделителе устанавливают равным: где Р - рабочее давление в трубном водоотделителе; P_н - давление насыщения нефти газом; P₀ - атмосферное давление; К - коэффициент, зависящий от значения газового фактора - G: для G≤40 м³/м³ К=0,30; для 40 м³/м³ ≤G≤60 м³/м³ К=0,20;
для 60 м³/м³≤G≤80 м³/м³ К=0,15.

Ввод газожидкостной смеси в верхнюю часть наклонного трубного водоотделителя позволяет увеличить длину водоотстойной секции, лучше использовать его объем, а также создать более благоприятные условия для очистки воды от нефтепродуктов. Проведение сброса воды при максимальном заполнении наклонного трубного водоотделителя (аппарата для разделения фаз) устраняет пульсации давления на приеме многофазных насосов, которые неизбежны при традиционном способе разделения продукции в трубных водоотделителях на нефть, газ и воду.

В качестве многофазных насосов рекомендуется использовать винтовые насосы, которые характеризуются сравнительно малыми размерами, простотой управления и технического обслуживания.

Предлагаемое изобретение выявило наличие новых действий в сравнении с прототипом (сброс воды при максимальном заполнении аппарата для разделения фаз, поддержание определенного рабочего давления, совместный отбор нефти и газа из высшей точки наклонного трубного водоотделителя), что свидетельствует о соответствии критерию "новизна".

Поиск по отличительным признакам выявил способ сбора продукции скважин, реализованный в сепарационной установке, представляющей собой наклонный аппарат для разделения фаз, в которой происходит разделение продукции на воду, газ и нефть (пат. РФ 2119372, В 01 D 19/00, oп. 27.09.98 г.).

Технический результат известного изобретения заключается в улучшении качества разделения газожидкостной смеси, а технический результат заявляемого способа - образовании однородной нефтегазовой смеси непосредственно в аппарате для разделения фаз. Следовательно, наличие нового технического результата в предлагаемом изобретении свидетельствует о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На фиг. 1 представлена схема сбора продукции скважин нефтяных месторождений с помощью многофазных насосов, где 1 - трубопровод для подачи газожидкостной смеси; 2 - аппарат для разделения фаз (наклонный трубный водоотделитель); 3 - трубопровод для сброса воды; 4 - трубопровод для подачи нефти с газом на прием многофазных насосов; 5 - многофазные винтовые насосы.

Технология способа заключается в следующем.

По трубопроводу 1 в верхнюю часть аппарата для разделения фаз 2 (наклонный трубный водоотделитель) на расстоянии от его нижнего конца не менее 0,8 части его длины подают газожидкостную смесь, предварительно обработанную деэмульгатором. Затем при максимальном заполнении наклонного трубного водоотделителя 2 производят сброс воды по трубопроводу 3, после чего при определенном рабочем давлении нефть с газом и остаточной водой из высшей точки наклонного трубного водоотделителя 2 направляют единым потоком по трубопроводу 4 на прием многофазных винтовых насосов 5.

На фиг.2 представлена зависимость газосодержания смеси от величины рабочего давления в аппарате для разделения фаз (наклонном трубном водоотделителе).

По мере снижения давления в наклонном трубном водоотделителе (от 1 до 0,3 МПа) сначала газосодержание смеси растет медленно. При дальнейшем снижении давления газосодержание резко возрастает, что приводит к увеличению объема газожидкостной смеси. Следовательно, при малых давлениях для осуществления процесса потребуются аппараты и насосы более высокой производительности. Поддержание же определенного рабочего давления обеспечивает минимальное содержание газа в газожидкостной смеси, что позволяет использовать насосы малой производительности.

Работа наклонного трубного водоотделителя при указанном выше интервале рабочего давления должна обеспечивать давление на устье добывающих скважин не выше допустимой величины (обычно не более 1,6 МПа). Снижение давления ниже указанного интервала ведет к резкому увеличению объема газовой фазы в наклонном трубном водоотделителе, что может привести к ухудшению работы насоса, увеличению числа отказов и аварийных ситуаций.

Пример конкретного осуществления способа
На Арланском месторождении добытую высокообводненную продукцию скважин (88,9%) подали в верхнюю часть наклонного трубного водоотделителя (жидкости 6100 м³/сут, в том числе нефти 677 т/сут (761 м³/сут), газовый фактор G=17 м³/т (15 м³/м³), давление насыщения Р_н=7 МПа), где провели сброс воды в режиме его максимального заполнения до остаточного содержания воды в нефти 30% (что составляет 326 м³/сут). Далее нефть с газом единым потоком из высшей точки наклонного трубного водоотделителя направили на прием многофазных винтовых насосов и транспортировали на центральный пункт сбора и подготовки нефти (ЦПС). Для транспорта газожидкостной смеси с помощью многофазных винтовых насосов на ЦПС подбирают оптимальное давление в наклонном трубном водоотделителе, определяемое по формуле

где Р - рабочее давление в трубном водоотделителе;
P_н - давление насыщения нефти газом;
Р₀ - атмосферное давление;
К - коэффициент, зависящий от значения газового фактора.

При давлении насыщения нефти газом Р_н= 7 МПа и коэффициенте К = 0,3 для газового фактора G≤40 м³/м³ рабочее давление в наклонном трубном водоотделителе составило

Из расчетов видно, что оптимальное рабочее давление 0,32 МПа согласно фиг.2 находится в области медленного роста газосодержания смеси.

Предлагаемый способ сбора продукции скважин нефтяных месторождений с помощью многофазных насосов позволяет устранить пульсации давления и оптимизировать количество свободного газа на приеме многофазных насосов, упростить процесс сбора продукции, а также создать благоприятные условия для повышения качества сбрасываемой воды по содержанию нефтепродуктов.

Формула изобретения

Способ сбора продукции скважин нефтяных месторождений с помощью многофазных насосов, включающий обработку газожидкостной смеси деэмульгатором и расслоение ее на фазы с последующим сбросом воды и подачу нефти с газом на прием многофазных насосов, отличающийся тем, что газожидкостную смесь направляют в верхнюю часть аппарата для разделения фаз - наклонный трубный водоотделитель, сброс воды проводят в режиме его максимального заполнения, а нефть с газом единым потоком подают из высшей точки наклонного трубного водоотделителя на прием многофазных насосов, причем давление в трубном водоотделителе устанавливают равным

где Р - рабочее давление в трубном водоотделителе;
Р_н - давление насыщения нефти газом;
Р_о - атмосферное давление;
К - коэффициент, зависящий от значения газового фактора - G:
для G≤40 м³/м³ - К= 0,30;
40 м³/м³ ≤G≤60 м³/м³ - К= 0,20;
60 м³/м³ ≤G≤80 м³/м³ - К= 0,15.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2