СИСТЕМА СБОРА И ТРАНСПОРТИРОВКИ ГАЗА НА ГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛАХ Российский патент 2014 года по МПК E21B33/00 

Область изобретения

Настоящее изобретение относится к процессам наземного сбора и транспортировки газа на газовых промыслах, и к технологии контроля, и, более конкретно, к системе сбора и транспортировки, в частности, адаптированной для нетрадиционных газовых промыслов и для газовых промыслов с "низким давлением и низкой производительностью".

Предпосылки создания изобретения

Угольный газ имеет характеристики низкой проницаемости, низкого давления и низкой производительности при его добыче. Газовые скважины угольного пласта в среднем обеспечивают выдачу газа в объеме 2000 м³/сутки на скважину, температура жидкого газа в устье скважины 20°С, количество слитой воды не превышает 4 м³/сутки, вода выбрасывается через нефтепроводы, и газ собирается через патрубки, при этом манометрическое давление внутри обсадной колонны лежит в диапазоне от 0,2 до 1,0 МПа и угольные газы состоят, главным образом, из метана, молекулярный процент которого составляет приблизительно 96,17%, с небольшим количеством этана (приблизительно 0,05%), CO₂ (приблизительно 0,07%) и N₂ (приблизительно 3,71%). Высокая теплотворная способность угольного газа обычно составляет 38,4 МДж/м³, и низкая теплотворная способность этого газа составляет 34,4 МДж/м³.

В настоящее время традиционная технология для наземного сбора и транспортировки природного газа широко используется в системе сбора и транспортировки газа с угольного пласта: одной из технологий сбора и транспортировки газа является распределенное нагнетание на измерительно-нагнетательной станции; другой технологией является централизованное нагнетание и создание давления и контрольная станция для сбора и транспортировки газа, и обе они принадлежат традиционной технологии двухступенчатой и трехступенчатой станции.

Традиционные технологии сбора и транспортировки связаны с высокими инвестициями, потребляют много энергии, имеют низкую экономическую эффективность, высокие эксплуатационные расходы и ограничены с точки зрения площади сбора газа. Следовательно, традиционные технологии не применимы для газовых месторождений угольных пластов с "низкой проницаемостью, низким давлением и низкой производительностью", которые также характеризуются низкими экономическими показателями, ограничивая, таким образом, развитие на газовых промыслах при добыче угольного газа.

Краткое описание изобретения

Следовательно, необходимо изучить ряд технологий, применимых для сбора и транспортировки угольного газа с конкретными характеристиками "низкой проницаемости, низкого давления и низкой производительности", с низким отношением входа к выходу на месторождении угольного газа, таким образом, снижая стоимость и увеличивая экономическую выгоду с предпосылкой удовлетворения требований для безопасного производства и защиты окружающей среды; формируя рентабельную систему сбора и транспортировки, которая отвечает производственным требованиям и поддерживает развитие технологий и установок добычи газа с "низкой проницаемостью, низким давлением и низкой производительностью на "нетрадиционных» месторождениях газа и "низкого давления и низких производственных расходах" в области крупномасштабной добычи природного газа.

Для достижения указанной цели настоящее изобретение предлагает "нейтральную сетевую" наземную систему сбора и транспортировки, применимую для указанных месторождений газа, которая содержит множество устьевых отверстий скважины, множество узлов сбора газа, по меньшей мере одну центральную бустерную станцию для сбора газа и по меньшей мере один выходной трубопровод, в которой каждый из узлов сбора газа связан с множеством устьевых отверстий скважины через соответствующие газосборные ответвления так, что газ от каждой одиночной скважины входит в газосборный трубопровод своего соответствующего узла сбора газа; множество узлов сбора газа включает по меньшей мере один главный узел сбора газа и множество субузлов сбора газа по меньшей мере на одном уровне, при этом главный узел сбора газа непосредственно транспортирует газ на центральную бустерную станцию сбора газа через ее соответствующие главные узлы сбора газа, тогда как каждый из субузлов сбора газа имеет только один родительский газосборный узел и имеет один или несколько «детских» узлов сбора газа, и каждый из субузлов сбора газа соединен со своим родительским узлом сбора газа через соответствующий газосборный трубопровод и транспортирует газ на центральную бустерную станцию сбора газа через родительский газосборный узел; газ транспортируется по направлению наружу через выходной трубопровод под давлением в центральной газосборной бустерной станции.

Предпочтительно, каждый из узлов сбора газа прямо или косвенно транспортирует собранный газ на центральную бустерную станцию сбора газа под действием собственного давления газа.

Предпочтительно, часть множества узлов сбора газа прямо или косвенно транспортирует собранный газ на центральную бустерную станцию сбора газа под действием собственного давления газа, а другие множества узлов сбора газа поддерживают давление собранного газа и прямо или косвенно транспортируют газ под давлением на центральную бустерную станцию сбора газа.

Предпочтительно, чтобы каждый из узлов сбора газа был бы снабжен устройством запуска очистных скребков для периодической очистки труб газосборных ответвлений этого узла сбора газа.

Предпочтительно, газосборные ответвления и труба сборного газопровода каждого узла сбора газа представляют собой полиэтиленовые трубы и выходной трубопровод центральной бустерной станции для сбора газа представляет собой стальную трубу.

Предпочтительно, газосборные ответвления каждого узла сбора газа представляют собой полиэтиленовые трубы и труба сборного газопровода каждого узла сбора газа и выходной трубопровод центральной бустерной станции для сбора газа представляют собой стальные трубы.

Предпочтительно, чтобы каждый из узлов сбора газа был бы связан с 40-100 устьевыми отверстиями скважины.

Система сбора и транспортировки газа по настоящему изобретению проходит через трехступенчатую структуру станции или двухступенчатую структуру станции, используемую в обычных технологиях, и в технологии одноступенчатой структуры, которая значительно упрощает конструкцию; и указанная система сбора и транспортировки газа проходит через стандартную конструкцию, используемую в течение многих лет в данной технологии, при этом газовые линии имеют длину не более 5 км так, что газотранспортные линии могут охватить 20 км, что в четыре раза превышает обычную длину. Эти технологии имеют далеко идущее значение.

Настоящее изобретение заменяет технологию "узла" технологией, аналогичной системе нейтральной сети для традиционной станции сбора и измерения, так что рабочий процесс упрощается, и все конструкции, контейнеры и устройства упрощаются, и рабочий персонал сокращается. Кроме того, установки, используемые в качестве "нейтральных" узлов сбора газа, обычно занимают меньше места, чем устьевые отверстия скважины, так что стоимость может быть снижена на 25% и имеет место высокий эффект энергосбережения. Подобная ответвлениям сеть трубопроводов, аналогичная "нейтральной сети", выгодна для расширения производства и облегчает сбор и транспортировку газа. Настоящее изобретение использует централизованное создание избыточного давления и транспортировку в центральном положении, сохраняя, таким образом, энергию системы; количество станций под давлением и число операторов значительно снижено для облегчения управления; и "нейтральная" технология узла улучшает гибкость и применимость технического решения для станции сбора и транспортировки газа и применение для прогрессивного развития нетрадиционных месторождений газа с "низким давлением и низкой производительностью" при крупномасштабной добыче природного газа.

Краткое описание чертежей

Фигура 1 - схема, иллюстрирующая принцип расположения первой ступени наземной "нейтральной сети" и систему транспортировки на газовых промыслах согласно одному предпочтительному примеру воплощения настоящего изобретения; и

Фигура 2 - схема наземной "нейтральной сети" и системы транспортировки на газовых промыслах согласно одному предпочтительному примеру воплощения настоящего изобретения.

Подробное описание предпочтительных примеров воплощения

Как показано на фигурах 1-2, наземная "нейтральная сеть" системы сбора и транспортировки по настоящему изобретению предпочтительно используется на месторождениях угольного газа и также дополнительно на промышленных месторождениях природного газа с "низким давлением и с низкой производительностью". Система сбора и транспортировки газа содержат множество устьевых отверстий скважины 4-1, множество узлов сбора газа 1-1, …, 1-n (где n - положительный интеграл не менее 2 и представляет максимальное количество узлов сбора газа), по меньшей мере одну центральную бустерную станцию для сбора газа 2-1 и по меньшей мере один выходной трубопровод 30. Каждый из узлов сбора газа 1-1, …, 1-n связан с множеством устьевых отверстий скважины (например, 40-100 устьевых отверстий скважины) через соответствующие газосборные ответвления 10 так, что газ от каждой одиночной скважины поступает в главный газосборный трубопровод 20 по трубам из его соответствующего узла сбора газа. Каждый из узлов сбора газа прямо или косвенно транспортирует газ на центральную бустерную станцию сбора газа 2-1 через соответствующий газосборный трубопровод. Газ транспортируется по направлению наружу пользователям 3-1 через выходной трубопровод 30 под давлением в центральной газосборной бустерной станции 2-1. Пользователи 3-1, которые, например, могут представлять собой установку ожижения газа, принимают газ из выходного трубопровода газа 30 для сжижения.

Даже при том что имеется только одна центральная газосборная бустерная станция, показанная в чертежах для ясности, специалисты в данной области понимают, что может быть множество центральных газосборных бустерных станций, как заявлено в настоящем изобретении, и каждая центральная газосборная бустерная станция может управлять своими соответствующими узлами сбора газа и устьевыми отверстиями скважины.

Узлы сбора газа 1-1, …, 1-n могут включать, по меньшей мере, один главный узел сбора газа и множество субузлов сбора газа, по меньшей мере, на одном уровне. Главный узел (узлы) сбора газа может быть, например, сборочным узлом газа 1-4, как показано на чертеже 1, или узлы сбора газа 1-4-1-11 как показано на чертеже 2, и они непосредственно транспортируют газ к центральной газосборной бустерной станции 2-1 через их соответствующий главный газосборный трубопровод 20. Однако, например, узлы сбора газа 1-1-1-3 и 1-5-1-n, как показано на чертеже 1, и узлы сбора газа 1-1-1-3 и 1-12-1-14, как показано на чертеже 2, являются субузлами сбора газа. Каждый из субузлов сбора газа имеет только один родительский газосборный узел, и каждый из субузлов сбора газа соединен со своим родительским узлом сбора газа через свой соответствующий газосборный трубопровод, и транспортирует газ на центральную бустерную станцию сбора газа 2-1 через родительский газосборный узел (даже через превосходящий родительский газосборный узел указанного главного узла сбора газа). Субузлы сбора газа могут иметь «детский» газосборный узел более низкого порядка; или не иметь никакого «детского» газосборного узла и соединены только с устьевыми отверстиями скважины.

Такое техническое решение настоящего изобретения обеспечивает систему сбора и транспортировки, подобную нейтральной сети, в которой каждое из устьевых отверстий скважины равно бесконечности, и узел сбора газа подобен узлу в нейтральной сети. Газ от каждой одиночной скважины транспортируется на центральную бустерную станцию сбора газа, подобную центру управления, через эти узлы. Технология заменителей по настоящему изобретению является гибкой и просто обрабатывает узлы сбора газа "нейтральная сети" для традиционных промысловых газовых резервуаров, т.е. использует "точки" для замены традиционной "плоскости". Такое устройство первой ступени станции значительно упрощает процедуру обработки, уменьшает инвестиции на каждую скважину и удлиняет радиус сбора и транспортировки газа до 20 км.

В одном примере воплощения каждый из узлов сбора газа прямо или косвенно транспортирует собранный газ на центральную бустерную станцию сбора газа 2-1, используя давление собранного газа. Такие узлы сбора газа обычно состоят из клапанов и труб. Здесь следует объяснить, что газ, "косвенно" транспортируемый от узла сбора газа до центральной бустерной станции, как упоминается в настоящей заявке, означает, что газ должен пройти через «родительский» газосборный узел сбора газа, чтобы в конечном счете прибыть на центральную бустерную станцию для сбора газа.

В еще одном примере воплощения некоторые из узлов сбора газа 1-1, …, 1-n могут прямо или косвенно транспортировать собранный газ на центральную бустерную станцию сбора газа под собственным давлением собранного газа, а в других узлов сбора газа 1-1, …, 1-n давление собранного газа для прямой или косвенной транспортировки газа на центральную бустерную станцию сбора газа поддерживается отдельным устройством. Узлы сбора газа, которые могут поддержать давление собранного газа, обычно состоят из традиционных групп промысловых газовых резервуаров. В таком примере воплощения используемые группы промысловых газовых резервуаров часто представляют собой традиционные группы промысловых газовых резервуаров, уже установленных на некоторых месторождениях газа до выполнения настоящего изобретения. Что касается месторождений газа, которые уже имеют группы промысловых газовых резервуаров, настоящее изобретение позволяет использовать эти имеющиеся группы промысловых газовых резервуаров, и нет необходимости строить новые узлы сбора газа.

Предпочтительно, чтобы каждый из узлов сбора газа 1-1, …, 1-n был бы снабжен соответствующим устройством запуска очистных скребков для периодической очистки труб газосборных ответвлений этого узла сбора газа.

В предпочтительном примере воплощения газосборные ответвления и труба сборного газопровода каждого узла сбора газа представляют собой полиэтиленовые трубы и выходной трубопровод центральной бустерной станции для сбора газа представляет собой стальную трубу. В другом предпочтительном примере воплощения газосборные ответвления каждого узла сбора газа представляют собой полиэтиленовые трубы, а труба сборного газопровода каждого узла сбора газа и выходной трубопровод центральной бустерной станции для сбора газа представляют собой стальные трубы.

В отношении вышеупомянутых примеров воплощения следует отметить, что в настоящем изобретении могут быть сделаны различные изменения и модификации, не выходя из духа и объема настоящего изобретения. Следовательно, специалисты в данной области должны понимать, что признаки и детали, раскрытые в описании и чертежах, являются иллюстративными и не ограничивают объем изобретения.

Изобретение относится к процессам наземного сбора и транспортировки газа на газовых промыслах, к технологии контроля и, более конкретно, к системе сбора и транспортировки, адаптированной, в частности, к нетрадиционным газовым промыслам и к промыслам с низким давлением и низкой производительностью. Обеспечивает повышение ее надежности с обеспечением безопасного производства и защиты окружающей среды. Сущность изобретения: система содержит множество устьевых отверстий скважины, множество узлов сбора газа, по меньшей мере одну центральную бустерную станцию для сбора газа и по меньшей мере один выходной трубопровод, в которой каждый из узлов сбора газа связан с множеством устьевых отверстий скважины через соответствующие газосборные ответвления так, что обеспечена возможность входа газа от каждой одиночной скважины в газосборный трубопровод своего соответствующего узла сбора газа; множество узлов сбора газа, включающее по меньшей мере один главный узел сбора газа и множество субузлов сбора газа по меньшей мере на одном уровне, при этом главный узел сбора газа имеет возможность непосредственного транспортирования газа на центральную бустерную станцию сбора газа через соответствующий газосборный трубопровод, тогда как каждый из субузлов сбора газа имеет только один родительский узел сбора газа и имеет один или несколько «детских» узлов сбора газа и каждый из субузлов сбора газа соединен со своим родительским узлом сбора газа через его соответствующий газосборный трубопровод и имеет возможность транспортирования газа на центральную бустерную станцию сбора газа через родительский узел сбора газа; и обеспечена возможность транспортирования газа по направлению наружу через выходной трубопровод под давлением в центральной газосборной бустерной станции. 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система сбора и транспортировки газа на газовых промыслах, содержащая множество устьевых отверстий скважины, множество узлов сбора газа, по меньшей мере одну центральную бустерную станцию для сбора газа и по меньшей мере один выходной трубопровод, в которой каждый из узлов сбора газа связан с множеством устьевых отверстий скважины через соответствующие газосборные ответвления так, что обеспечена возможность входа газа от каждой одиночной скважины в газосборный трубопровод своего соответствующего узла сбора газа;
множество узлов сбора газа, включающее по меньшей мере один главный узел сбора газа и множество субузлов сбора газа по меньшей мере на одном уровне, при этом главный узел сбора газа имеет возможность непосредственного транспортирования газа на центральную бустерную станцию сбора газа через соответствующий газосборный трубопровод, тогда как каждый из субузлов сбора газа имеет только один родительский узел сбора газа и имеет один или несколько «детских» узлов сбора газа и каждый из субузлов сбора газа соединен со своим родительским узлом сбора газа через его соответствующий газосборный трубопровод и имеет возможность транспортирования газа на центральную бустерную станцию сбора газа через родительский узел сбора газа; и
обеспечена возможность транспортирования газа по направлению наружу через выходной трубопровод под давлением в центральной газосборной бустерной станции.

2. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что каждый из узлов сбора газа прямо или косвенно имеет возможность транспортирования собранного газа на центральную бустерную станцию сбора газа под собственным давлением собранного газа.

3. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что часть из множества узлов сбора газа прямо или косвенно имеет возможность транспортирования собранного газа на центральную бустерную станцию сбора газа под собственным давлением собранного газа, а другие множества узлов сбора газа имеют возможность поддерживания давления собранного газа и прямого или косвенного транспортирования газа под давлением на центральную бустерную станцию сбора газа.

4. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что каждый из узлов сбора газа снабжен устройством запуска очистных скребков для периодической очистки труб газосборных ответвлений этого узла сбора газа.

5. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что газосборные ответвления и труба сборного газопровода, каждого узла сбора газа, представляют собой полиэтиленовые трубы и выходной трубопровод центральной бустерной станции представляет собой стальную трубу.

6. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что газосборные ответвления каждого узла сбора газа представляют собой полиэтиленовые трубы и труба сборного газопровода каждого узла сбора газа и выходной трубопровод центральной бустерной станцию являются стальными трубами.

7. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что каждый из узлов сбора газа соединен с 40-100 устьевыми отверстиями скважины.

8. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что месторождение газа является месторождением угольного газа.

9. Система сбора и транспортировки газа по п.1, отличающаяся тем, что месторождение газа является месторождением природного газа.