Устройство для транспортировки газа и газоконденсата в системе скважина - газопровод (шлейф)

Изобретение относится к области добычи газа и газоконденсата и касается вопроса повышения производительности добычных скважин. Технический результат - улучшение условий выноса из скважин водоконденсаной смеси и пластовой жидкости из зоны забоя, и повышения пропускной способности газопровода путем снижения его гидравлического сопротивления. Устройство для транспортировки газа и газоконденсата в системе «скважина - газопровод (шлейф)», включающее скважины с устьями, соединенными трубопроводами со сборником-коллектором, сообщенным с газопроводом, узел подачи ингибитора гидратообразования - метанола в полость газопровода, состоящий из гидронасоса с всасывающим и напорным патрубками, соединенными трубопроводами соответственно с источником метанола и через управляющий клапан с газопроводом, снабжено параллельно подключенным к магистрали подачи метанола в газопровод полимерным модулем, содержащим полиокс, выполненным в виде цилиндра, полость которого разделена установленным в нем поршнем на две полости, одна из которых сообщена трубопроводом через дроссель с напорным патрубком гидронасоса, а другая полость заполнена полимерной пастой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области добычи полезных ископаемых, в частности к добыче газа и газоконденсата, и касается вопроса повышения производительности добычных скважин.

Известно устройство для транспортировки газа и газоконденсата из добычной скважины, включающее скважины с устьями, соединенными трубопроводами со сборником - коллектором сырья, сообщенным с газопроводом (шлейфом), узел подачи ингибитора гидратообразования, подаваемого в полость газопровода для предотвращения образования гидратов при транспортировке от скважины газа и газоконденсата, состоящий из гидронасоса с всасывающим и напорным патрубками, соединенными соответственно с источником метанола и через регулируемый клапан с газопроводом (см. авт. св. SU №1393901 от 07.05.1988 г. - прототип).

Однако в известном устройстве наряду с наличием гидратообразования в начале газопровода, снижаемого введением метанола в полость газопровода, имеет место увеличенный перепад давления между начальной и конечной точками газопровода из-за больших гидравлических потерь в нем. Вследствие этого недостаточно эффективно происходит удаление из забоев скважин воды и вынос водоконденсатной смеси из скважин, а также транспортировка газа по трубопроводу. Это приводит к снижению пропускной способности газопровода. В результате снижается отбор газа и объем его добычи, а следовательно, и производительность скважин.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение дебета (производительности) газовых и газоконденсатных скважин за счет улучшения условий выноса из скважин водоконденсаной смеси и пластовой жидкости из зоны забоя и повышения пропускной способности газопровода путем снижения его гидравлического сопротивления.

Для этого известное устройство для транспортировки газа и газоконденсата в системе «скважина - газопровод (шлейф)», включающее скважины с устьями, соединенными трубопроводами со сборником-коллектором, сообщенным с газопроводом, узел подачи ингибитора гидратообразования - метанола в полость газопровода, состоящий из гидронасоса с всасывающим и напорным патрубками, соединенными трубопроводами соответственно с источником метанола и через управляющий клапан с газопроводом, по изобретению снабжено параллельно подключенным к магистрали подачи метанола в газопровод полимерным модулем, выполненным в виде цилиндра, полость которого разделена установленным в нем поршнем на две полости, одна из которых сообщена трубопроводом через дроссель с напорным патрубком гидронасоса, а другая полость заполнена полимерной пастой и сообщена трубопроводом через невозвратный клапан с всасывающим патрубком гидронасоса, при этом в месте ввода трубопровода напорного патрубка гидронасоса в полость газопровода установлен распылитель подаваемой в газопровод смеси метанола с полимером.

Кроме того, распылитель смеси метанола с полимером выполнен в виде центробежной форсунки.

Наряду с этим цилиндр полимерного модуля выполнен в виде сменного патрона с поршнем, заполненного полимерной пастой.

Снабжение устройства полимерным модулем обеспечивает путем введения незначительного количества полимерных добавок в смеси с метанолом в трубопроводную магистраль, существенное уменьшение гидравлического сопротивления и тем самым снижение гидравлических потерь в магистрали, а также подавление процесса гидратообразования в газопроводе.

Параллельное подключение полимерного модуля к узлу подачи метанола в полость газопровода с обеспечением поступления полимерных добавок непосредственно перед гидронасосом, то есть во всасывающий патрубок гидронасоса, позволяет обеспечить качественное смешение полимера с метанолом с получением смеси, подаваемой в полость газопровода, которая лучше растворяется в газоконденсатной среде, чем в ней отдельно взятый полимер.

Кроме того, с помощью элементов в магистрали полимерного модуля обеспечивается подача необходимой дозы полимера, соответствующей количеству подаваемого в газопровод метанола и качеству получаемой при этом смеси указанных компонентов.

Выполнение полимерного модуля в виде заполненного полимерной пастой сменного патрона с поршнем позволяет проводить работу газопровода в «форсированном» режиме в аварийных ситуациях.

Наличие распылителя смеси метанола с полимером, установленного на входе смеси в газопровод, позволяет достичь эффективного смешения смеси указанных компонентов с газоконденсатной средой в газопроводе и обеспечить за счет этого дополнительное снижение гидравлического сопротивления газопровода. В результате чего уменьшается как интенсивность гидратообразования, так и гидравлическое сопротивление в газопроводной магистрали.

Причем, как показали результаты экспериментов, при введении в газопровод смеси из полимерной добавки и метанола соответствующих объемов эффект снижения гидравлических потерь в газопроводе, а следовательно, и увеличение объемов расхода газа от суммарного действия одновременно обоих компонентов достигается в большей степени, чем эффект от суммы снижения гидравлических потерь, полученных при использовании каждого компонента в отдельности при тех же вводимых дозах.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено предлагаемое устройство.

Устройство включает скважины 1 с устьями, соединенными трубопроводами (не показаны) со сборником - коллектором 2, сообщенным с газопроводом 3. Газопровод 3 оснащен узлом подачи ингибитора гидратообразования - метанола в полость газопровода 3, состоящим из гидронасоса 4, имеющего всасывающий 5 и напорный 6 патрубки, соединенные трубопроводами 7, 8 соответственно с источником метанола 9 и через управляющий клапан 10 с газопроводом 3.

Для снижения гидравлических потерь в газопроводе 3 устройство снабжено параллельно подключенным к магистрали подачи метанола в газопровод полимерным модулем 11, выполненным в виде цилиндра 12, полость которого разделена установленным в нем поршнем 13 на две полости: полость «а» и полость «б». Полость «а» сообщена через дроссель 14 трубопроводом 15 с напорным патрубком 6 на входе гидронасоса 4, а полость «б» заполнена полимерной пастой и сообщена трубопроводом 16 через невозвратный клапан 17 с всасывающим патрубком 5 на входе гидронасоса 4. В месте входа трубопровода 8 гидронасоса 4 в полость газопровода 3 имеется распылитель 18 подаваемой в газопровод 3 смеси метанола с полимером. Распылитель смеси 18 может быть выполнен в виде форсунки центробежного типа. При этом цилиндр 12 полимерного модуля 11 выполнен в виде сменного патрона с поршнем 13, заполненного полимерной пастой.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Природный газ из скважин 1 через свои устья по трубопроводам транспортируется в сборник-коллектор 2, откуда поступает в магистраль газопровода 3, в который вводится смесь полимерной добавки с метанолом по трубопроводу 8.

Для подачи указанной смеси, при открывании дросселя 14 перекачиваемый гидронасосом 4 метанол за счет перепада давления между напорным 6 и всасывающим 5 патрубками насоса 4 поступает по трубопроводу 15 в полость «а» полимерного модуля 11. За счет указанного перепада давления поршень 13, перемещаясь, вытесняет из полости «б» полимерную пасту, которая по трубопроводу 16 через невозвратный клапан 17 поступает во всасывающий патрубок 5 на входе гидронасоса 4. Перемешиваясь с потоком метанола в гидронасосе 4, полимерная паста поступает по трубопроводу 8 через управляющий клапан 10 в полость газопровода 3 в виде смеси полимера с метанолом, предварительно рассеиваясь с помощью установленного в месте ввода указанной смеси в полость газопровода 3 распылителя смеси 18. Благодаря этому происходит качественная дистрибутация смеси метанола и полимерной добавки с транспортируемым по газопроводу газоконденсатом и, как следствие этого, - эффективное снижение гидравлического сопротивления газовой магистрали. Необходимый объемный расход полимерной добавки в метаноле определяется перепадом давления и реализуется с помощью дросселя 14. Невозвратный клапан 17 устраняет вероятность попадания метанола в полимерный патрон 11, предотвращая преждевременное насыщение метанолом полимера в патроне.

Поступающая в газопровод рассеянная смесь метанола с полимерной добавкой создает условия уменьшения гидратообразования и эффективного снижения гидравлических потерь газоконденсатной системы.

Гидродинамически активная полимерная добавка, смешанная с метанолом, в воде существенно подавляет процессы турбулентного тепломассопереноса, что приводит к замедлению охлаждения газоводяных смесей в трубопроводе и к существенному снижению гидравлического сопротивления (в 3-4 раза). Это обстоятельство повышает скорость удаления воды из трубопровода, а также снижает давление в трубопроводе, а следовательно, снижает фактор образования гидратов и способствует повышению пропускной способности системы «скважины - газопровод (шлейф)».

Результаты натурных испытаний с применением метанола и полимерной добавки - полиокса, проверенные на действующих скважинах Ямбургского газоконденсатного месторождения, представлены в таблице.

Таблица.
Содержание проведенной операции	Давление на скважине, МПа	Давление на установке, МПа	Прирост расхода газа, м3/ сутки	Примечание
Закачка метанола.	1.8	1,45	15000	После обработки шлейфа раствором эффект держался в зимнее время 15 суток
Закачка 0.1% водного раствора полиокса.	2.0	1.61	400	После обработки шлейфа раствором эффект держался в зимнее время 5 суток
Закачка 0.1% раствора полиокса в метаноле.	1.6	1.35	20000	После обработки шлейфа раствором эффект держался в зимнее время 20 суток

Испытания проводились при длине газопровода-шлейфа от коллектора до установки подготовки газа (УПГ) в 9000 м при диаметре трубы - 0.5 м для трех вариантов подачи ингибиторов:

а) метанола;

б) 0.1% водного раствора полиокса;

в) 0.1% раствора полиокса в метаноле.

Из данных таблицы видно, что применение смеси полиокса с метанолом в заданном диапазоне концентраций оказывается выше, чем эффект, получаемый от суммы эффектов от отдельно взятых компонентов.

1. Устройство для транспортировки газа и газоконденсата в системе «скважина - газопровод (шлейф)», включающее скважины с устьями, соединенными трубопроводами со сборником-коллектором, сообщенным с газопроводом, узел подачи ингибитора гидратообразования - метанола в полость газопровода, состоящим из гидронасоса с всасывающим и напорным патрубками, соединенные трубопроводами соответственно с источником метанола и через регулировочный клапан с газопроводом, отличающееся тем, что оно снабжено параллельно подключенным к магистрали подачи метанола в газопровод полимерным модулем, содержащим преимущественно полиокс, выполненным в виде цилиндра, полость которого разделена установленным в нем поршнем на две полости, одна из которых сообщена трубопроводом через дроссель с напорным патрубком гидронасоса, а другая полость заполнена полимерной пастой и сообщена трубопроводом через невозвратный клапан с всасывающим патрубком гидронасоса, при этом в месте ввода трубопровода напорного патрубка гидронасоса в полость газопровода установлен распылитель подаваемой в газопровод смеси метанола с полимером.

2. Устройство для транспортировки газа и газоконденсата по п.1, отличающееся тем, что распылитель смеси метанола с полимером выполнен в виде центробежной форсунки.

3. Устройство для транспортировки газа и газоконденсата по п.1, отличающееся тем, что цилиндр полимерного модуля выполнен в виде сменного патрона с поршнем, заполненного полимерной пастой.