Способ однотрубного сбора и транспорта газожидкостных смесей

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсиик

Социапистичесиик

Респубпии (iii901 707 (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву— (22) Заявлено 030780 (21) 2950025/25 08 с присоединением заявки М— (23) ПриоритетОпубликовано 3001,82. Б оллетень № "

Дата опубликования описания 30Л1.82 (5! )М. Кл.

F 17 О 1/00 (Ьеудврстеенный квинтет

СССР вю делен нзабретеннй н вткрытнй (53) УДК 621.643 (088. 8) (72) Авторы изобретения

Г. Г. Корнилов,. В.А, Гурьянова, И.M. С

М.Н. Иошпе, M.Ä. Гетманский, Ф.Н. Нар и О.П. Тетерина (7I) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский инст (54) СПОСОБ ОДНОТРУБНОГО СБОРА И ТРАНСПОРТА

ГАЗОЖИДКОСТНЫХ СИЕСЕ11

Изобретение относится к технике и технологии сбора и транспорта гаэожидкостных смесей и может быть преимущественно использовано при однотрубном сборе продукции нефтяных и газоконденсатных месторождений, Известны способы однотрубног0 транспорта гаэожидкостных смесей по трубопроводам от скважин до установок по подготовке нефти. Сущность их заключается в том, что продукция определенной группы скважины (нефть, газ и др. спутники нефти) за счет использования пластовой энергии или напора, создаваемого глубинными насосами, транспортируется на центральные пункты сбора (ЦПС) и проходит через технологические установки, предназначенные для предварительной промысловой подготовки (E ).

Недостатки связаны с транспортом двухфазных газожидкостных потоков.

Известен способ совместного транспорта по одной трубе нефти и газа, заключающийся в том, что нефтегазовая смесь от скважин поступает на ДНС, где производится сепарация нефти от газа при давлении Р = 6 кг/см. Затем нефть с оставшимся растворенным в ней газом перекачивается насосом на

ЦПС. Давление на насосе определяется . при прочих равных условиях расстоянием до ЦПС, где осуществляется дополнительная сепарация нефти от газа при более низких давлениях, подготовка нефти для сдачи на НПЗ и отбензинивание газа (2).

Недостатком способа сбора и транспорта газонефтяных смесей является то, что в нем не доведен до конца принцип совместной перекачки нефти и газа. Фактически от ДНС она является двухтрубной: одна труба, проложенная до ЦПС, служит для перекачки нефти с растворенным в ней газом, другая труба для транспорта газа под давлением P = 6,0 атм. до потребителя (ГПЗ). Давление сеперации Р<3 90170

= 6,0 атм. на ДНС выбрано произвольным образом без учета физико-механических свойств перекачиваемых сред, значения полного газового фактора нефти и без учета особенностей движения по трубопроводам двухфазных газожидкостных потоков.

Так в определенной области расходного соотношения газа к жидкости.(расходного газосодержания смеси PJ ) двух-10 фазным газожидкостным потокам присущи значительные энергозатраты. Эти затраты складываются как из трения движения смеси, так и от побочных явлений, возникаемых в таких IloTQKax. 15

На границе раздела расслоенного

;потока образуются волны жидкости, l. которые периодически перекрывают газовый канал. С образованием волн связано образование вторичных течений, 0 вихрей, распыливание жидкой фазы. Названные явления приводят к повышенному сопротивлению движения потока. Кроме того, образование волн с периодическим перекрытием газового канала явля- 5 ется основным источником пульсации давления с вибрацией как самого трубопровода, так и подсоединенных к не.му технологических аппаратов для подготовки гаэожидкостной смеси (сепара- 50 торов). Вследствие пульсации давления в трубопроводе он испытывает знакопеременные циклические нагрузки, в результате которых возникают циклические деформации и напряжения. Механические напряжения и деформация усиЛивают коррозионное растворение металлов вследствие механохимического эффекта.

C ростом деформации происходит активизация анодных процессов и стиму- . лирование механохимической корро-: .зии.

Цель изобретения - снижение уровня пульсации давления, уменьшение расхода энергии на перемещение смеси, снижение механохимической коррозии в трубопроводах. 50

Поставленная цель достигается тем, что сепарацию ведут при давлении, обеспечивающем объемное газосодержание смеси на рассматриваемом участке подводящего трубопровода в пределах 0,72-0,75, причем минимально необходимое давление сепарации поддерживают регулятором давления "до себя" и определяют по формуле:

3-)Ьв)(1ф )2РоТГ 080 0044Гу:

"с - о () 1в)(1Фр 1)2 оТЭ

cae p - объемное расходное водосодер. жание (долл воды в объеме нефтеводяной смеси)

Г - полный газовый фактор нефти, приведенный к атмосферному давлению Po = 760 мм рт.ст.=

1,033 aTM ° T p = 20 С =293К; р - расходное газосодержание смеси;

Т. — текущая температура, К;

S - объемный коэффициент растворимости;

Š— коэффициент сжимаемости.

При течении двухфазных газожидкостных потоков с компонентами "водавоздух", "нефть-воздух", "нефть-попутный нефтяной газ" при структурных формах, когда газовые включения при течении находятся внутри жидкой фазы удельный расход энергии на перемещение смеси значительно ниже по сравнению с формами, когда они объединяются и получают самостоятельный канал. Предельным допустимым соотношением нахождения газовых включений внутри жидкости является соотношение, когда с одним кубическим литром жидкости одновременно перемещается не более 2,7-3,0 мэ газа, находящегося в свободном состоянии.

Названному значению текущего газового фактора (газового числа) м3

Гф = 2,7: 3,0 -«з соответствует зна„з чение расходного газосодержания смеси -, отнесенного к среднему давлению йа рассматриваемом участке трубы равным 0,72 - 0,75.

Поскольку газовая фаза является сжимаемой средой и ее объемный расход зависит от давления, то при поддержании необходимого давления, например, на устье скважин, чтобы достичь требуемого соотношения газа к жидкости в рассматриваемом участке трубо-. провода, не безразлично какое давление поддерживать в пунктах первой ступени сепарации. От правильного выбора давления первой ступени сепарации зависит, а следовательно, расходное соФормула изобретения

Составитель И. Петоян

Техред М.Гергель Корректор Н. Стец

Редактор И. Тыкей

Заказ 12342/44 Тираж 539 Подписное

ВНИИПИ Госуцарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Н-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектн

5 90170 отношение газа к жидкости, с которым связаны вышеназванные нежелательные явления.

В двухфазных газожидкостных потоках более полное использование активного напора не дает желаемого результата, как это наблюдается при транспорте однофазных однородных сред, В таких потоках необходимо через снижение давления (активного напора) на рассматриваемом участке трубопровода обеспечивать такую глубину разгазирования и такое соотношение газа к жидкости, которому соответствуют приемлемые структурные фазы. В связи с этим работу сборных промысловых трубопроводов по .значению P p необходимо сводить в область Рр 0,72; 0,75.

Кроме снижения энергозатрат работа в области Г р = 0,72 0,75 позволит ликвидировать аварии в системах однотрубного сбора, возникающие из-за пульсаций давления, которые создают на стенках незакрепленного трубопровода знакопеременные нагрузки. 25

1. 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, отличающийся тем, что, с целью снижения уровня пульсации давления, уменьшения расхода энергии, 7 6 сепарацию газожидкостной смеси ведут при давлении, обеспечивающем объемное газосодержание смеси в подводящем трубопроводе в пределах 0,72-:0„75.

2, Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что минимально необхо% димое давление сепарации определяют по формуле:

ВУФМФ ЖЛ2

1 о+ (1 - В (1 ) P p - 1 ) 2.Ро Т 5 где P — минимал ь но необходимое давс ление сепарации; объемное расходное водосоВ держание (доля воды в объе" ме нефтеводяной смеси);

à — полный газовый фактор нефти, приведенной к атмосферному давлению

Ро = 760 мм рт. ст. — 1,033 атм., То = 20о С

= 293 K расходное газосодержание

P смеси;

Т вЂ” текущая температура, К;

S - объемный коэффициент раствори мости;

Z - коэффициент сжимаемости..

Ис гочники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гужов А.И. Совместный сбор и транспорт нефти и газа. M. "Недра", 1973 °

2. Смирнов А.С. Сбор и подготовка нефтяного газа на промысле. М., "Недра", 1971, с. 134.