Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд для его осуществления



Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд для его осуществления
Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2531090:

Закрытое акционерное общество "Новомет-Пермь" (RU)

Группа изобретений относится к испытаниям гидравлических машин и предназначена для измерения рабочих характеристик погружных газосепараторов, используемых при добыче нефти. Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях включает измерение потоков жидкости и газа, формирование газожидкостной смеси, подачу потока в блок моделирования внутрискважинных условий, сепарацию испытываемым газосепаратором, определение расходов жидкости и газа в потоке на выходе из блока моделирования внутрискважинных условий. Поток, поступающий во входные отверстия газосепаратора, отделяют от потока, выходящего из выкидных отверстий, а давление на выкидных отверстиях газосепаратора поддерживают равным давлению на его входных отверстиях за вычетом давления столба газожидкостной смеси в газосепараторе. Изобретение направлено на повышение точности измерения сепарационной характеристики испытываемого газосепаратора за счет более полного моделирования скважинных условий. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретения относятся к испытаниям гидравлических машин и предназначены для измерения рабочих характеристик погружных газосепараторов, используемых при добыче нефти.

Известны способы испытаний газосепараторов на газожидкостных смесях (ГЖС), включающие измерение потоков газа и жидкости до подачи их в газосепаратор, формирование газожидкостной смеси, подачу ее в блок моделирования внутрискважинных условий (БМВУ), подачу ГЖС в газосепаратор, сепарацию ГЖС газосепаратором, при которой часть ГЖС сбрасывается в имитатор обсадной колонны БМВУ, а остальная - поступает в электроцентробежный насос (ЭЦН), измерение потоков газа и жидкости на выходе ЭЦН и вычисление потоков жидкости и газа на выходе из БМВУ (патент №2075654 РФ, F04D 13/10, F04F 5/54, F04B 51/00 и патент №2398205 РФ, МПК G01M 19/00, F04D 13/10, 2008). По результатам испытаний строится сепарационная характеристика газосепаратора - соотношения количества газа, отсепарированного газосепаратором к количеству газа, которое поступило в него.

Способы реализуются на стендах, содержащих линию подвода жидкости, линию подачи газа, смесительное устройство, БМВУ, внутри которого установлен испытуемый газосепаратор с образованием затрубного пространства, линию отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора и сепарационный бак для разделения жидкой фазы от газовой фазы и эвакуации последней из стенда. Эти способы и стенды для их осуществления отличаются методами измерения параметров ГЖС после прохождения через сепаратор.

Недостатком данных способов является то, что при проведении испытаний неизвестен состав потоков газа и жидкости, поступающих в газосепаратор, так как внутри БМВУ происходит изменение состава потока из-за гравитационной сепарации газа на входе в газосепаратор, а также из-за перетекание жидкости из выкидных отверстий газосепаратора к входным, потому что часть ГЖС движется по замкнутому контуру внутри БМВУ.

Наиболее близким к заявляемому являются способ испытаний газосепараторов, включающий измерение потоков газа и жидкости, формирование ГЖС, подачу ее во входные отверстия газосепаратора, сепарацию газа, измерение расходов газа и жидкости на выходных отверстиях из газосепаратора и в отсепарированной смеси (патент №2425254 РФ, МПК F04D 13/10, опубл. 27.07.11).

Способ реализуется на стенде, содержащем линию подвода жидкости, линию подачи газа, смесительное устройство, БМВУ, внутри которого установлен испытуемый газосепаратор, линии отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора и сепарационный бак для разделения жидкой фазы от газовой фазы и эвакуации последней из стенда.

Недостатком прототипа является неточное моделирование скважинных условий, связанное с тем, что не учтена взаимосвязь давления на входе в газосепаратор с давлением на выкидных отверстиях, имеющая место при реальной эксплуатации, поэтому давление на выкидных отверстиях газосепаратора зависит от напора, развиваемого шнеком газосепаратора, и гидравлического сопротивления трубопровода, что снижается точность измерений характеристик.

Задачей предлагаемых изобретений является повышение точности измерения сепарационной характеристики газосепаратора за счет прямого измерения потоков газа и жидкости, проходящих через входные и выкидные отверстия газосепаратора, и более полного моделирования скважинных условий путем поддержания постоянного перепада давления между входными и выходными отверстиями газосепаратора.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе испытания газосепараторов на ГЖС, включающем измерение расхода газа и жидкости, формирование ГЖС, подачу потока в БМВУ, сепарацию газа газосепаратором, определение расходов жидкости и газа в потоке на выходе из БМВУ, согласно изобретению поток ГЖС, поступающий на входные отверстия газосепаратора, отделяют от потока ГЖС, выходящего из выкидных отверстий, с помощью перегородки, установленной в БМВУ, а давление на выкидных отверстиях газосепаратора поддерживают равным давлению на его входных отверстиях за вычетом давления столба газожидкостной смеси в газосепараторе.

Заявляемый способ реализуется на стенде, содержащем блок моделирования внутрискважинных условий, в котором с образованием кольцевого зазора размещен испытываемый газосепаратор, линию подвода смеси жидкости и газа к входным отверстиям газосепаратора, трубопровод для отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора, бак для отделения жидкой фазы от газовой фазы и эвакуации последней из стенда, в котором согласно изобретению кольцевой зазор между входными и выкидными отверстиями перекрыт горизонтальной перегородкой, разделяющей блок моделирования внутрискважинных условий на две части, а на трубопроводе для отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора размещен дроссель, поддерживающий давление на выкидных отверстиях газосепаратора равным давлению на его входных отверстиях за вычетом давления столба газожидкостной смеси в газосепараторе.

Принципиальная схема заявляемого стенда представлена на фиг.1, на фиг.2 показана зависимость коэффициента сепарации от газосодержания в ГЖС на входе в газосепаратор при различных подачах жидкости.

Стенд содержит испытуемый газосепаратор 1 с входными 2 и выкидными 3 отверстиями, размещенный в БМВУ 4 с образованием кольцевого зазора 5, электродвигатель 6 и бак для отделения жидкой фазы от газовой фазы 7. Между входными 2 и выкидными 3 отверстиями установлена горизонтальная перегородка 8, перекрывающая кольцевой зазор 5 и разделяющая БМВУ4 на верхнюю и нижнюю части. Нижняя часть БМВУ 4 связана с трубопроводом 9, представляющим собой линию подвода смеси жидкости и газа к входным отверстиям газосепаратора 1. Вал газосепаратора 1 соединен с электродвигателем 6.

Верхняя часть БМВУ 4 оснащена трубопроводом 10 для отвода газа и жидкости из выкидных отверстий 3 газосепаратора 1 в бак 7. На трубопроводе 10 для отвода газа и жидкости размещен дроссель 11 для регулирования перепада давления между входными отверстиями 2 и выкидными отверстиями 3 газосепаратора. Под баком 7, оснащенным сверху газовым расходомером 12 для измерения объема газа, отсепарированного газосепаратором 1, установлен мерный бак 13, который служит для измерения объема жидкости, проходящей через выкидные отверстия 3 газосепаратора. Гравитационно отсепарировавшаяся жидкость поступает в мерный бак 13 при открытии крана 14. Выходные 15 отверстия газосепаратора соединены с насосной секцией (на схеме не показана). Задвижка 16 предназначена для выпуска газа из бака 7 в атмосферу.

Заявляемый способ испытания осуществляется следующим образом. Измеренное количество жидкости и газа отдельно подают в смешивающее устройство (любого типа), где происходит формирование ГЖС. Полученная ГЖС по трубопроводу 9 направляется в нижнюю часть в БМВУ 4, откуда поступает во входные отверстия 2 газосепаратора. Газосепаратор 1 разделяет ГЖС на два потока. Поток ГЖС с меньшим газосодержанием движется в осевом направлении и выводится через выходные отверстия 15 газосепаратора, а поток ГЖС с отсепарированным газом, имеющим большее газосодержание (до 100% газа) через выкидные отверстия 3 попадает в верхнюю часть БМВУ 4 и направляется по трубопроводу 10 в бак для отделения жидкой фазы от газовой фазы 7, где во время отстаивания происходит гравитационное разделение ГЖС на жидкость, стекающую в мерный бак 13 после открытия крана 14, и газ, который удаляется в атмосферу при открытии задвижки 16. Расход удаляемого газа (отсепарированного в газосепараторе 1, измеряется расходомером 12, а расход жидкости - при помощи мерного бака 13. Поток ГЖС с выходных отверстий 15 подается на вход насосной секции. При сравнительных испытаниях различных газосепараторов используется одна и та же насосная секция, чтобы обеспечить одинаковые условия на выходных отверстиях 15 газосепаратора. Давление на выкидных отверстиях 3 газосепаратора при помощи дросселя 11 поддерживается постоянным и равным давлению на входных отверстиях 2 за вычетом давления, развиваемого столбом газожидкостной смеси между ними. При испытаниях осуществляют плавное регулирование расходов и давлений потоков.

После испытаний строятся графики зависимости коэффициента сепарации (отношение газосодержания в смеси, выходящей через отверстия 15 к газосодержанию в ГЖС, входящей в газосепаратор 1), от газосодержания в ГЖС, входящей в газосепаратор 1, при заданной подаче жидкости. Газосодержание в смеси, проходящей через выходные отверстия 15, определяют как разницу между количеством газа в жидкости, поступающей на входные отверстия 2, и количеством отсепарированного в газосепараторе 1 газа, замеренного расходомером 12. По построенным зависимостям оценивают сепарационную характеристику испытываемого газосепаратора. Построение такого графика показано на примере испытания газосепаратора ГС5-200, производства ЗАО «Новомет» (см. фиг.2).

Благодаря разделению потоков газожидкостной смеси на входных и выкидных отверстиях газосепаратора, вся сформированная ГЖС проходит через газосепаратор и ее состав при попадании в нижнюю часть БМВУ не меняется, что освобождает от необходимости дополнительных замеров состава смеси на входе в газосепаратор. Условия работы газосепаратора, близкие к скважинным, обеспечиваются поддержанием постоянной разницы давлений между входными и выкидными отверстиями газосепаратора.

1. Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях, включающий измерение потоков жидкости и газа, формирование газожидкостной смеси, подачу потока в блок моделирования внутрискважинных условий, сепарацию испытываемым газосепаратором, определение расходов жидкости и газа в потоке на выходе из блока моделирования внутрискважинных условий, отличающийся тем, что поток, поступающий во входные отверстия газосепаратора, отделяют от потока, выходящего из выкидных отверстий, а давление на выкидных отверстиях газосепаратора поддерживают равным давлению на его входных отверстиях за вычетом давления столба газожидкостной смеси в газосепараторе.

2. Стенд для испытания газосепараторов на газожидкостной смеси, содержащий блок моделирования внутрискважинных условий, в котором с образованием кольцевого зазора размещен испытываемый газосепаратор, линию подвода смеси жидкости и газа к входным отверстиям газосепаратора, трубопровод для отвода газа и жидкости из выкидных отверстий газосепаратора, бак для отделения жидкой фазы от газовой фазы и эвакуации последней из стенда, отличающийся тем, что кольцевой зазор между входными и выкидными отверстиями перекрыт горизонтальной перегородкой, разделяющей блок моделирования внутрискважинных условий на две части, а на трубопроводе для отвода газа и жидкости размещен дроссель, поддерживающий давление на выкидных отверстиях газосепаратора, равное давлению на входных отверстиях газосепаратора за вычетом давления, создаваемого столбом газожидкостной смеси в газосепараторе.



 

Похожие патенты:

Многофазный сепаратор-измеритель выполнен в виде двух вертикальных камер, гидравлически соединенных между собой в верхней и нижней частях. В нижней части первой камеры расположен входной порт, в котором установлена заглушенная сверху трубка с перфорированными стенками для подачи смеси флюидов, а также выходной порт для отбора тяжелой фазы.

Предлагаемое изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано для определения дебитов нефти, воды и попутного нефтяного газа как передвижными, так и стационарными замерными установками.

Изобретение относится к области измерения и контроля дебита нефтяных скважин и может быть использовано в информационно-измерительных системах добычи, транспорта, подготовки нефти, газа и воды.

Изобретение относится к области измерения расхода газожидкостного потока. .

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано при измерении и контроле дебита скважин на объектах нефтедобычи. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газа, конденсата и его составляющих, и воды в газовой и нефтедобывающей промышленности при добыче газа и подготовке его к транспортировке.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, а также для калибровки (поверки) замерных установок.

Изобретение относится к области контроля режимов работы газовых скважин и может быть использовано в газовой промышленности. .

Изобретение относится к области насосостроения и, прежде всего, к многоступенчатым насосам, используемым для добычи нефти из скважин и для подачи воды в продуктивный нефтеносный пласт для поддержания и повышения в нем пластового давления.

Изобретение относится к области контроля и измерения технологических параметров работы погружного электродвигателя и насосного агрегата при эксплуатации установок электроцентробежных насосов (УЭЦН).

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных многоступенчатых центробежных насосах для добычи нефти и пластовой жидкости из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей.

Группа изобретений относится к погружным скважинным насосам и к узлам уплотнения, используемым вместе с приводными двигателями насосов. Узел уплотнения между электродвигателем и насосом скважинной электрической погружной насосной установки включает корпус с полостью, нижний конец которой соединен с двигателем, а верхний конец - с насосом.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при добыче нефти из скважин с высоким газовым фактором. Газосепаратор-диспергатор состоит из газосепаратора 1 и диспергатора 2.

Изобретение относится к конструкции погружных насосных установок с многосекционными агрегатами. Погружной насосный агрегат содержит расположенные на одной общей оси многоступенчатый центробежный насос 1, входной модуль 2, агрегат 3 гидрозащиты, электродвигатель 4 с теплообменником и с токовводным узлом 5 и погружной блок 6 телеметрии.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности для поочередной подачи на прием скважинного насоса нефти и воды при эксплуатации обводненных, высокодебитных скважин с высоковязкой нефтью, осложненных образованием высоковязкой водонефтяной эмульсии.

Погружной электронный блок может быть использован для управления погружным электродвигателем. Он содержит корпус 1 цилиндрической формы, закрытый с торцов основанием 3 и обращенной к двигателю головкой 2, элементы электронной схемы, размещенные в герметичном отсеке, гермовводы, служащие для электрического соединения электронной схемы с цепями электродвигателя, и контактный электрический разъем из контактов 7, 9.

Группа изобретений относится к насосостроению, а именно к погружным многоступенчатым центробежным насосам, предназначенным для добычи нефти из скважин. Погружной многоступенчатый модульный насос содержит головку, основание и корпус, в котором установлены ступени.

Изобретение относится к нефтедобыче, а именно к протекторам для гидравлической защиты погружного маслозаполненного электродвигателя. Протектор содержит корпус 1, вал 4 с нижним и верхним торцовыми уплотнениями 6, опору 5 вала 4, ниппели, узел пяты, верхнюю и нижнюю головки 2 с фланцами 3 для соединения соответственно с насосом и электродвигателем.

Изобретение относится к нефтяному машиностроению и может быть использовано в погружных многоступенчатых центробежных скважинных насосах для добычи нефти из скважин с высоким содержанием солей, свободного газа и механических примесей. Ступень насоса содержит рабочее колесо со ступицей и направляющий аппарат, состоящий из стакана, верхнего диска с осевой опорой, нижнего диска и лопаток. Верхний диск направляющего аппарата с осевой опорой выполнены монолитно со стаканом из полимерного материала, причем стакан и верхний диск направляющего аппарата выполнены армированными с расположенным внутри них перфорированным металлическим каркасом, обеспечивающим жесткость стакана и прочность соединения стакана с верхним диском направляющего аппарата. Все сопрягаемые пары трения насоса выполнены в виде пар трения «полимер-металл». Нижний диск и лопатки направляющего аппарата, а также рабочее колесо изготовлены из полимерного материала, а в качестве металла каркаса используется нержавеющая или легированная сталь. В качестве полимерного материала используются композиции на основе полифениленсульфида. 13 з.п. ф-лы, 41 ил.
Наверх