Патент на изобретение №2307930

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕБИТА НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН ПО НЕФТИ, ГАЗУ И ВОДЕ

(57) Реферат:

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, а также для калибровки (поверки) замерных установок. Техническим результатом изобретения является повышение степени разделения нефтегазовой смеси на различные фазы – газ, воду и нефть, уменьшение слоя между этими средами в сепараторе после разделения, а также обеспечение мобильности установки. Для этого установка содержит сепаратор в виде цилиндрического сосуда с циклонной, отстойной и выходной секциями, разделенными между собой перегородками, размещенные в отстойной секции два уровнемера, установленный на входе в циклонную секцию циклон, измерительные линии (ИЛ)газа и жидкости с размещенными в них датчиками давления и температуры и трубопроводной обвязкой, аппаратурный блок. Установка снабжена двумя полуприцепами, узлом подогрева жидкости в циклонной секции, компрессором и насосным агрегатом с частотными приводами, инжектором и электросиловым оборудованием. При этом сепаратор выполнен горизонтально ориентированным. Перегородка между циклонной и отстойной секциями выполнена в виде набора трубочек. Перегородка между отстойной и выходной секциями выполнена в виде переливной стенки. При этом ИЛ жидкости выполнена в виде ИЛ воды и ИЛ нефти, объединяющихся на выходе в выходной трубопровод нефтегазовой смеси, на котором последовательно установлены насосный агрегат и инжектор с узлом подключения ИЛ газа. Компрессор с частотным приводом установлен в ИЛ газа. На одном из полуприцепов размещен сепаратор, ИЛ, трубопроводная обвязка и аппаратурный блок, а на другом – выходной трубопровод, насосный агрегат, инжектор, компрессор и электросиловое оборудование. В ИЛ воды последовательно установлены плотномер, прибор для измерения содержания нефти в воде, автоматический и ручной пробоотборники, обвязка для подключения установки определения содержания свободного газа, турбинный расходомер, датчики давления и температуры и регулирующий клапан. В ИЛ нефти последовательно установлены плотномер, прибор для измерения содержания воды в нефти, ручной и автоматический пробоотборники, обвязка для подключения установки определения свободного газа, турбинный расходомер, датчики давления и температуры и регулирующий клапан. В ИЛ газа последовательно установлены датчик давления, прибор для измерения капель жидкости, ручной пробоотборник, массовый расходомер и регулирующий клапан. 9 з.п. ф-лы, 1 ил.

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

Известна установка для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, включающая сепаратор в виде цилиндрического сосуда с циклонной, отстойной и выходной секциями, разделенными между собой перегородками, размещенные в отстойной секции два уровнемера, установленный на входе в циклонную секцию циклон, измерительные линии газа и жидкости с размещенными в них датчиками давления и температуры и трубопроводной обвязкой, аппаратурный блок (см. SU 1553661, Е21В 47/10, 1989).

Недостатком известной установки является недостаточная достоверность измерений из-за недостаточной степени разделения нефтеводогазовой смеси на различные фазы и больших смежных зон между фазами в сепараторе после разделения. Кроме того, известная установка не является мобильной и ее перебазирование от одной скважины к другой является операцией с повышенными трудозатратами, а также работа установки зависит от погодных условий.

Задачей патентуемой установки является повышение достоверности измерений, расширение функциональной возможности установки и придание ей мобильности.

Техническим результатом установки является повышение степени разделения нефтеводогазовой смеси на различные фазы (среды) – газ, воду и нефть и, как следствие, уменьшение слоя смежных зон между этими средами в сепараторе после разделения, а также создание мобильной установки, облегчающей производство замеров на различных скважинах с различными нефтеводогазовыми смесями и при различных климатических условиях.

Указанные задача и технический результат достигаются установкой для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, включающей сепаратор в виде цилиндрического сосуда с циклонной, отстойной и выходной секциями, разделенными между собой перегородками, размещенные в отстойной секции два уровнемера, установленный на входе в циклонную секцию циклон, измерительные линии газа и жидкости с размещенными в них датчиками давления и температуры и трубопроводной обвязкой, аппаратурный блок, снабженной двумя полуприцепами, узлом подогрева жидкости в циклонной секции, компрессором и насосным агрегатом с частотными приводами, инжектором и электросиловым оборудованием, причем сепаратор выполнен горизонтально ориентированным, перегородка между циклонной и отстойной секциями выполнена в виде набора трубочек, перегородка между отстойной и выходной секциями выполнена в виде переливной стенки, а измерительная линия жидкости выполнена в виде измерительной линии воды и измерительной линии нефти, объединяющихся на выходе в выходной трубопровод нефтегазовой смеси, на котором последовательно установлены насосный агрегат и инжектор с узлом подключения измерительной линии газа, при этом компрессор с частотным приводом установлен в измерительной линии газа, на одном из полуприцепов размещен сепаратор, измерительные линии, трубопроводная обвязка и аппаратурный блок, а на другом – выходной трубопровод, насосный агрегат, инжектор, компрессор и электросиловое оборудование.

Указанные задача и технический результат достигаются также тем, что в измерительной линии воды последовательно установлены плотномер, прибор для измерения содержания нефти в воде, автоматический и ручной пробоотборники, обвязка для подключения установки определения содержания свободного газа (УОСГ), турбинный расходомер, датчики давления и температуры и регулирующий клапан, в измерительной линии нефти последовательно установлены плотномер, прибор для измерения содержания воды в нефти, ручной и автоматический пробоотборники, обвязка для подключения УОСГ, турбинный расходомер, датчики давления и температуры и регулирующий клапан, в измерительной линии газа последовательно установлены датчик давления, прибор для измерения капель жидкости, ручной пробоотборник, массовый расходомер и регулирующий клапан.

А также тем, что узел обогрева жидкости выполнен в виде концентрично расположенных патрубков, внутренний из которых перфорирован по боковой поверхности и имеет соединение с парогенераторной установкой, а другой наружный подсоединен к дренажной системе.

А также тем, что сепаратор на входе в циклонную секцию имеет подвод для подачи химических реагентов.

А также тем, что она снабжена третьим уровнемером радарного типа, размещенным в выходной секции, а уровнемеры отстойной секции выполнены один рефлекс-радарного, а другой – буйкового типа.

А также тем, что измерительная линия газа имеет выход на факел.

А также тем, что она снабжена сигнализаторами предельных уровней, размещенными в выходной секции сепаратора.

А также тем, что сепаратор, трубопроводная обвязка, измерительные линии, аппаратный блок теплоизолированы от окружающей среды.

А также тем, что циклон выполнен с двумя тангенциальными входами.

А также тем, что на входе в измерительную линию газа расположен струйный каплеотбойник с измерителем перепада давления на нем.

Патентуемая установка иллюстрируется на представленном чертеже.

Установка для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде включает сепаратор 1 в виде цилиндрического сосуда с циклонной 2, отстойной 3 и выходной 4 секциями, разделенными между собой перегородками 5 и 6. В отстойной секции 3 размещены два уровнемера 7 и 8. На входе в циклонную секцию 2 установлен циклон 9. Установка имеет измерительные линии газа 10, нефти 11 и воды 12 с размещенными в них измерительными приборами (датчиками давления, температуры и др.), сгруппированными в аппаратурный блок (не показан), и с трубопроводной обвязкой (не показана), состоящей из запорной арматуры (клапаны, краны и т.п.). Установка снабжена двумя полуприцепами (не показаны), узлом 13 подогрева жидкости в циклонной секции 2, компрессором 14 и насосным агрегатом 15 с частотными приводами 16 и 17, инжектором 18 и электросиловым оборудованием (не показан). Сепаратор 1 выполнен горизонтально ориентированным, перегородка 5 между циклонной 2 и отстойной 3 секциями выполнена в виде набора трубочек 19, перегородка 6 между отстойной 3 и выходной 4 секциями выполнена в виде переливной стенки. Измерительная линия воды 12 и измерительная линия нефти 11 объединяются на выходе в выходной трубопровод 20 нефтегазовой смеси, на котором последовательно установлены насосный агрегат 15 и инжектор 18 с узлом подключения (не показан) измерительной линии газа 10. Компрессор 14 с частотным приводом 16 установлен в измерительной линии газа 10. На одном из полуприцепов размещены сепаратор 1, измерительные линии 10, 11 и 12, трубопроводная обвязка и аппаратурный блок, а на другом полуприцепе размещены выходной трубопровод 20, насосный агрегат 15, инжектор 18, компрессор 14 и электросиловое оборудование.

В измерительной линии нефти 12 последовательно установлены плотномер 21, прибор 22 для измерения содержания воды в нефти, автоматический 23 и ручной 24 пробоотборники, обвязка 25 для подключения УОСГ, турбинный расходомер 26, датчики давления 27 и температуры 28 и регулирующий клапан 29, в измерительной линии воды 11 последовательно установлены плотномер 30, прибор 31 для измерения содержания нефти в воде и воды в нефти, ручной 32 и автоматический 33 пробоотборники, обвязка 34 для подключения УОСГ, турбинный расходомер 35, датчики давления 36 и температуры 37 и регулирующий клапан 38, в измерительной линии газа 10 последовательно установлены датчик давления 39, прибор 40 для измерения капель жидкости, ручной пробоотборник 41, массовый расходомер 42 и регулирующий клапан 43.

Узел 13 подогрева жидкости выполнен в виде концентрично расположенных патрубков, внутренний 44 их которых перфорирован по боковой поверхности и имеет соединение с парогенераторной установкой 45, а другой наружный патрубок подсоединен к дренажной системе 46.

Установка имеет также третий уровнемер 47 радарного типа, размещенный в выходной секции 4, а уровнемеры 7 и 8 отстойной секции 3 выполнены один рефлекс-радарного, а другой – буйкового типа.

Измерительная линия газа 10 имеет выход 48 на факел.

Установка имеет сигнализаторы 49, 50, 51 и 52 предельных уровней, размещенные в выходной секции 4 сепаратора 1.

Сепаратор 1 на входе 53 в циклонную секцию 2 имеет подвод 54 для подачи химических реагентов, в частности деэмульгатор.

Сепаратор 1, трубопроводная обвязка, измерительные линии 10, 11 и 12 и аппаратный блок теплоизолированы от окружающей среды.

Циклон 9 выполнен с двумя тангенциальными входами 55 и 56.

В верхней части отстойной секции газ проходит через пеногасящую насадку 57, выполненную из Z-образных пластин.

На входе в измерительную линию газа 10 расположен струйный каплеотбойник 58 с измерителем 59 перепада давления на нем.

Установка работает следующим образом.

Перед проведением измерений необходимо с помощью винтовых домкратов выставить горизонтально площадки транспортных полуприцепов для обеспечения измерения границ раздела эмульсия – пластовая вода и газ – жидкость в сепараторе 1, а также для обеспечения условий запуска в эксплуатацию компрессора 14 и насосного агрегата 15.

После подключения сепаратора 1 к измеряемому нефтеводогазовому потоку включается компрессор 14 и в сепараторе 1 по показаниям датчика давления 39, установленного в линии 10, поддерживается давление, близкое к атмосферному. При этом осуществляется заполнение сепаратора 1 пластовой жидкостью. Происходит накопление пластовой воды и частично обезвоженной водонефтяной эмульсии до заданных уровней. После достижения заданных уровней включается насосный агрегат 15. По показаниям прибора 31 необходимо убедиться, что в линии нефти 11 содержание воды не превышает 10-15%. Если превышает, то, увеличивая расход деэмульгатора и изменяя температуру жидкости в сепараторе 1, необходимо добиться снижения содержания воды в нефти до заданного значения. При этом по показаниям рефлекс-радарного уровнемера 7 необходимо установить подачу деэмульсатора и температуру жидкости так, чтобы размеры межфазного слоя не срывали показаний рефлекс-радарного уровнемера 7, что обеспечивается при минимально возможной толщине промежуточного слоя.

Необходимо также убедиться, что в линии воды содержание нефти не превышает 0,5%.

В случае необходимости одновременно отбирают как ручные пробы, так и пробы автоматическими пробоотборниками. С помощью УОСГ осуществляется контроль наличия свободного газа в линиях нефти и воды, а также растворенного газа в линии нефти.

Время проведения измерений зависит от дебита скважины, стойкости нефтяной эмульсии и температуры нефтеводогазовой смеси и для каждого потока подбирается индивидуально с учетом предыдущего опыта и данных химической лаборатории.

При проведении измерений фиксируются показания расходомеров, датчиков температуры и давления, а также изменения межфазного уровня в отстойной секции и границы газ – жидкости в выходной секции, используя автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора и согласованный с заказчиком алгоритм обработки информации.

Установка обеспечивает работу с потоками нефтеводогазовой смеси в соответствии с техническими требованиями к передвижному трехфазному сепаратору для эксплуатации на различных нефтяных месторождениях, при этом обеспечивая высокую достоверность измерений в различных климатических условиях и для различных нефтегазовых смесей.

Формула изобретения

1. Установка для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, включающая сепаратор в виде цилиндрического сосуда с циклонной, отстойной и выходной секциями, разделенными между собой перегородками, размещенные в отстойной секции два уровнемера, установленный на входе в циклонную секцию циклон, измерительные линии газа и жидкости с размещенными в них датчиками давления и температуры и трубопроводной обвязкой, аппаратурный блок, отличающаяся тем, что она снабжена двумя полуприцепами, узлом подогрева жидкости в циклонной секции, компрессором и насосным агрегатом с частотными приводами, инжектором и электросиловым оборудованием, сепаратор выполнен горизонтально ориентированным, перегородка между циклонной и отстойной секциями выполнена в виде набора трубочек, перегородка между отстойной и выходной секциями выполнена в виде переливной стенки, а измерительная линия жидкости выполнена в виде измерительной линии воды и измерительной линии нефти, объединяющихся на выходе в выходной трубопровод нефтегазовой смеси, на котором последовательно установлены насосный агрегат и инжектор с узлом подключения измерительной линии газа, при этом компрессор с частотным приводом установлен в измерительной линии газа, на одном из полуприцепов размещен сепаратор, измерительные линии, трубопроводная обвязка и аппаратурный блок, а на другом – выходной трубопровод, насосный агрегат, инжектор, компрессор и электросиловое оборудование.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в измерительной линии воды последовательно установлены плотномер, прибор для измерения содержания нефти в воде, автоматический и ручной пробоотборники, обвязка для подключения установки определения содержания свободного газа (УОСГ), турбинный расходомер, датчики давления и температуры и регулирующий клапан, в измерительной линии нефти последовательно установлены плотномер, прибор для измерения содержания воды в нефти, ручной и автоматический пробоотборники, обвязка для подключения УОСГ, турбинный расходомер, датчики давления и температуры и регулирующий клапан, в измерительной линии газа последовательно установлены датчик давления, прибор для измерения капель жидкости, ручной пробоотборник, массовый расходомер и регулирующий клапан.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел подогрева жидкости выполнен в виде концентрично расположенных патрубков, внутренний из которых перфорирован по боковой поверхности и имеет соединение с парогенераторной установкой, а другой наружный подсоединен к дренажной системе.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор на входе в циклонную секцию имеет подвод для подачи химических реагентов.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена третьим уровнемером радарного типа, размещенным в выходной секции, а уровнемеры отстойной секции выполнены один рефлекс-радарного, а другой – буйкового типа.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что измерительная линия газа имеет выход на факел.

7. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена сигнализаторами предельных уровней, размещенными в выходной секции сепаратора.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что сепаратор, трубопроводная обвязка, измерительные линии, аппаратный блок теплоизолированы от окружающей среды.

9. Установка по п.1, отличающаяся тем, что циклон выполнен с двумя тангенциальными входами.

10. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на входе в измерительную линию газа расположен струйный каплеотбойник с измерителем перепада давления на нем.

РИСУНКИ