УСТРОЙСТВО ОТБОРА УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЖИДКОСТИ БЕЗ ВЫПУСКА ГАЗА В АТМОСФЕРУ Российский патент 2021 года по МПК E21B49/00 G01N1/10 

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к способу отбора проб жидкой фазы на устье газоконденсатных скважин без выпуска углеводородного газа в атмосферу.

Для контроля за разработкой газоконденсатных месторождений, ежегодно проводится отбор углеводородной жидкости (конденсата газового нестабильного (КГН)) на устье газоконденсатных скважин и ежеквартально из опорных скважин для калибровки оборудования. В химико-аналитических лабораториях из отобранных проб определяют компонентно-фракционного углеводородного состава, а полученные данные используют для выполнения коммерческого учета конденсата газового нестабильного.

Известен способ отбора пластовой жидкости с помощью каплеотделителя универсального газового малогабаритного (УГМК) с выпуском углеводородного газа в атмосферу. Каплеотделитель состоит из корпуса с крышкой, завихрителя, отбойника, патрубка эжектирующего, термокармана с термометром. Сверху к крышке крепится штуцер, клапан игольчатый, диафрагма, ниппель. Давление газа в корпусе и перед диафрагмой измеряется манометром. Слив жидкой фазы производится клапаном. Еще один клапан служит для проверки наполнения корпуса жидкостью. Каплеотделитель устанавливают на устройство отбора проб трубопровода скважины и пропускают через него газ в течение 10-300 минут, в зависимости от концентрации жидкости в газе. Расход газа определяется по диаметру отверстия калиброванной диафрагмы, давления газа перед ней и температуры газа методом измерения расхода газа при критическом течении. Для оперативного определения расхода производят калибровку каплеотделителя с применением счетчика газа при различных диаметрах отверстия шайбы и давлениях. После проведения цикла замера отсекают каплеотделитель от трубопровода, сливают жидкость и отправляют ее для измерения ее объема и исследования состава. По количеству жидкости, отнесенной к единице объема, пропущенного через каплеотделитель газа, и по составу жидкости определяют характеристики газа. [CM.tyumenniigiprogaz.gazprom.ru].

К недостаткам способа можно отнести потери углеводородного сырья и достаточно продолжительное время необходимое для отбора жидкости при котором происходит загидрачивание выпускного клапана из-за резкого перепада давления (эффект Джоуля-Томса).

Известен способ отбора пластовой жидкости с помощью коллектора «Надым-2М» [CM.tyumenniigiprogaz.gazprom.ru]. Отбор пластовой жидкости осуществляют следующим образом: Коллектор «Надым-2М» при помощи дополнительных рукавов высокого давления подсоединяют к вентилям на входе и выходе нестандартного сужающего устройства на линии газовой или газоконденсатной скважины, часть газа которой в течение заданного промежутка времени пропускают через коллектор. Коллекторы «Надым» предназначены для проведения специальных газодинамических исследований газовых скважин как без выпуска газа в атмосферу (Коллекторы «Надым-2.2М»), так и с выпуском газа, определения технологических параметров в процессе их эксплуатации на любой стадии разработки с замером количественного содержания механических примесей и жидкостей, выносимых из призабойной зоны пласта, а также замера расхода осушенного газа. При использовании коллектора «Надым» в кусте газовых скважин избегать выпуска газа в атмосферу не удается. К недостаткам данного способа можно отнести низкие технологические возможности, связанные с тем, что коллектор «Надым-2М» стационарный, имеет высокую металлоемкость.

Известен способ отбора пластовой жидкости без выпуска углеводородного газа в атмосферу [RU 2670293, опубликовано 22.10.2018] в котором отбор пластовой жидкости осуществляют следующим образом: перед сужающимся устройством, смонтированном на технологической линии газовой скважины при помощи рукава высокого давления осуществляют отбор части потока газожидкостной смеси, проходящей по технологической линии скважины, после чего эту часть потока смеси пропускают через каплеотделитель, в котором пластовую жидкость, находящуюся в смеси, отделяют, а газовую составляющую вновь возвращают в технологическую линию при помощи рукава высокого давления, выход которого монтируют за сужающимся устройством.

К недостаткам способа можно отнести низкие технологические возможности, связанные с тем, что установка сужающего устройства требует изменения конструкции обвязки скважины.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является устройство для отбора проб жидкости [RU №2160834 опубликовано 20.12.2000] из потока транспортируемого газа, включающее: сепаратор с полостью для накопления жидкой фазы, входным штуцером соединенный с газопроводом; приспособление для слива отсепарированной жидкости; выходной штуцер, соединенный с газопроводом так, что соединение газопровода со входным штуцером, сепаратор и соединение выходного штуцера с газопроводом образуют вместе байпасную линию к участку основного газопровода. Устройство выполнено с возможностью отвода части потока газа после сепаратора в основной поток транспортируемого газа и обеспечения циркуляции части потока газа, из которой сепарируется жидкость, за счет перепадов давления газа на участке основного газопровода.

К недостаткам прототипа можно отнести то, что в условиях падающей добычи, при низких устьевых параметрах давления скважин, невозможно одновременно транспортировать часть потока через байпасную линию малого диаметра с двумя ступенями дросселяции и по основному потоку (диаметром 100 мм). Для осуществления сепарации жидкости и получения пробы по прототипу необходимо создать условия, при которых давление со стороны скважины будет выше, чем давление в газопроводе обвязки устья скважины, и полностью перепустить газ через сепарационное устройство, перекрыв основной поток, а так как входной и выходной штуцеры на устройстве не способны пропустить через себя большой объем газа, это приведет к потере добычи (ввиду того, что отбор пробы занимает время от нескольких часов до нескольких суток). Для изменения степени дросселяции в устройстве необходимо заменить входной и выходной штуцеры, что занимает значительную часть времени на разборку и сборку устройства, а также на подбор необходимых по сечению штуцеров. По прототипу проба углеводородной жидкости (КГН) будет иметь искаженный состав из-за дросселирования и больших скоростей потока газа внутри корпуса этого устройства. Кроме того, отбор проб углеводородной жидкости в теплый (при плюсовых температурах воздуха) период года из-за плохой конденсации может осуществляется несколько суток.

Целью изобретения является снижение затрат при проведении отбора проб пластовой (углеводородной) жидкости (КГН) на одной скважине куста: обеспечение отбора проб без потерь газа, без остановки добычи, улучшение качественных показателей отобранных проб, сокращение времени на отбор проб.

Задача, решаемая изобретением, - создание устройства для отбора проб углеводородной жидкости без выпуска газа в атмосферу, которое позволит получить качественные пробы КГН при разных режимах работы скважины, существенно сократить время на отбор проб в теплое (положительные температуры) время года, осуществить отбор проб без потерь газа и остановки добычи.

Поставленная задача решается следующим образом: каплеотделитель, помещенный в контейнер с охлажденной до температуры кристаллизации водой, устанавливают на инструментальном фланце (находящемся между рабочей и контрольной струнными задвижками) перед угловым штуцером устьевой фонтанной елки. Прикрывая угловой штуцер создают перепад давления, обеспечивая подачу части газожидкостной смеси через каплеотделитель. Для контроля перепада давления используют манометры, установленные на трехходовых кранах перед каплеотделителем и на входе в технологическую линию. Газожидкостную смесь скважины, пропуская через каплеотделитель разделяют: пластовую жидкость сливают в технологическую емкость; газовую составляющую возвращают в технологическую линию обвязки скважины при помощи трубки высокого давления, выход которой монтируют за угловым штуцером.

Предлагаемое решение позволяет получить данные по составу КГН при разных режимах работы скважины.

Предлагаемое изобретение поясняется технологической схемой (фиг.), состоящей из следующих конструктивных элементов:

1 - фонтанная елка;

2 - контрольная струнная задвижка;

3 - трехходовой кран;

4 - рабочая струнная задвижка;

5 - каплеотделитель;

6 - рабочая струнная задвижка;

7 - угловой штуцер;

8 - трубопровод (технологическая линия);

9 - трубка высокого давления;

10 - трехходовой кран;

11 - вентиль;

12 - манометр;

13 - манометр;

14 - инструментальный фланец;

15 - контейнер.

Устройство работает следующим образом.

Для отбора пробы жидкой фазы (КГН) газоконденсатной скважины, на фонтанной елке 1 закрывают рабочую струнную задвижку 4, а перед рабочей струнной задвижкой 6 и контрольной струнной задвижкой 2 открывают трехходовой кран 3, установленный на инструментальный фланец 14, и создавая перепад давления посредством регулирования перекрытия углового штуцера 7, обеспечивают подачу части газожидкостной смеси через каплеотделитель 5. Прикрывая угловой штуцер создают оптимальный перепад (0,15 до 0,25 МПа) давления для транспортирования части газожидкостной смеси через сепаратор. Для контроля перепада давления используют манометры 12 и 13, установленные на трехходовых кранах 3 и 10. Остальная часть газожидкостной смеси транспортируется по трубопроводу (технологическая линия) 8. Каплеотделитель 5 помещен в контейнер 15, заполненный водой, охлажденной до температуры кристаллизации (льда). Вода в контейнере, охлажденная до температуры льда, позволяет осуществить более быстрое и полное отделение углеводородной жидкости (КГН) в теплый период года, за счет процесса конденсации. В каплеотделителе 5 углеводородную жидкость отделяют от газовой составляющей и последнюю по трубке высокого давления 9 возвращают, при открытом трехходовом кране 10, в технологическую линию 8. По окончании взятия пробы трехходовые краны 3 и 10 закрывают, а скопившуюся в корпусе каплеотделителя 5 углеводородную жидкость сливают при помощи вентиля 11 в технологическую емкость.

Установка каплеотделителя перед угловым штуцером, смонтированным на фонтанной елке газоконденсатной скважины, позволяет отбирать газожидкостную смесь под давлением, имеющимся в обвязке фонтанной елки без остановки добычи, а монтаж трубки высокого давления, возвращающей газовую составляющую в технологическую линию, за угловым штуцером, обеспечивает беспрепятственный возврат (т.к. за угловым штуцером давление ниже, чем перед ним) газовой составляющей в технологическую линию. Такая работа устройства обеспечивает взятие качественной пробы КГН, т.к. пробы жидкости имеют менее искаженный состав, из-за меньшей дросселяции (понижение давления при протекании через сужение проходного канала) в устройстве и соответственно скорости газа. Предлагаемое устройство позволяет получить данные по составу жидкости при разных режимах работы скважины такие как: компонентно-фракционный состав, % массовый; массовая доля воды, %; массовое содержание механических примесей, %; массовая доля метанола, %; массовая концентрация хлористых солей, мг/дм3; плотность при рабочий условиях, кг/м3; давление насыщения, кПа.

Достижение технического результата, поставленного предполагаемым изобретением, оценивают с помощью капитальных затрат на монтаж дополнительного оборудования, затраченного на проведение операции по отбору пластовой жидкости и возможности проведения работ на одной скважине без сокращения добычи газа при кустовой схеме сбора, а также сокращением времени для отбора в теплый период времени.

Пример 1.

В июле 2019 года на предприятии ООО «Газпром добыча Уренгой», на газоконденсатной скважине №5365 куста скважин №5-200 были проведены испытания предлагаемого устройства. Для этого в обвязке фонтанной елки 1 закрывали рабочую струнную задвижку 4, а на трехходовой кран 3, установленный между рабочей струнной задвижкой 6 и контрольной струнной задвижкой 2 на инструментальном фланце 14, осуществили монтаж каплеотделитлея 5, который поместили в контейнер 15, предварительно заполненный водой и охлажденной до температуры льда, далее подсоединили трубку высокого давления 9 и соединили другой конец трубки с трехходовым краном 10. При стабильной скорости потока смеси в технологической линии 8 равной 4,3 м/с после продувки лини газом в течение двух минут, без внесения в скважину химических реагентов во время работы скважины приступили к отбору углеводородной жидкости (КГН) - к осуществлению предлагаемого способа. Для этого трехходовые краны 3 и 10 открыли и начали пропускать через каплеотделитель 5 часть газожидкостной смеси до углового штуцера и ввода газовой составляющей в трубопровод технологической линии 8 за угловым штуцером 7 по трубке высокого давления 9. За счет контейнера 15, наполненный водой и охлажденной до температуры льда в каплеотделителе 5 происходит процесс конденсации без влияния температуры окружающей среды. Контроль перепада давления осуществлялся с помощью манометров 12 и 13, установленных на трехходовых кранах 3 и 10. Прокачку части газожидкостной смеси осуществляли в течение нескольких часов (4-6 часов) в результате чего в каплеотделителе скопилось необходимое для проведения физико-химических анализов количество жидкости в объеме 0,56 л. Жидкость слили в бутыль и направили в лабораторию.

Использование предлагаемого устройства позволило реализовать проведения отбора проб с получением необходимых данных по качественному составу газожидкостной смеси, без дополнительных монтажных работ в обвязку скважины и фонтанной елки и сократило время отбора проб до пяти часов, вместо четырнадцати, за счет отсутствия влияния температуры окружающей среды в теплое время года.

Пример 2.

Отборы проб жидкости на Уренгойском НГКМ за год:

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к способу отбора проб жидкой фазы на устье газоконденсатных скважин без выпуска углеводородного газа в атмосферу. Устройство содержит каплеотделитель, помещенный в контейнер с охлажденной до температуры кристаллизации водой, который смонтирован на инструментальном фланце, находящемся между рабочей и контрольной струнными задвижками, перед угловым штуцером устьевой фонтанной елки; на трехходовых кранах, размещенных перед каплеотделителем, и на входе в технологическую линию установлены манометры; выход трубки высокого давления смонтирован за угловым штуцером. Использование предлагаемого устройства позволяет реализовать проведение отбора проб с получением необходимых данных по качественному составу газожидкостной смеси без дополнительных монтажных работ в обвязку скважины и фонтанной елки и сокращает время отбора. 1 ил.

Устройство отбора углеводородной жидкости без выпуска газа в атмосферу, включающее каплеотделитель с полостью для накопления жидкой фазы, имеющий вход и выход в трубопровод перед и после углового штуцера соответственно, отличающееся тем, что каплеотделитель, помещенный в контейнер с охлажденной до температуры кристаллизации водой, смонтирован на инструментальном фланце, находящемся между рабочей и контрольной струнными задвижками, перед угловым штуцером устьевой фонтанной елки; на трехходовых кранах, размещенных перед каплеотделителем, и на входе в технологическую линию установлены манометры; выход трубки высокого давления смонтирован за угловым штуцером.