Установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы ППД Российский патент 2023 года по МПК G01N33/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к средствам исследования потоков текучих сред, в частности, к способам и устройствам мониторинга качества и управления процессом подготовки закачиваемой в пласт подтоварной воды, и может быть использована в системах поддержания пластового давления (далее - ППД) нефтяных месторождений.

Уровень техники

Известно устройство экспресс-контроля содержания нефти и механических частиц в подтоварной воде (патент РФ №2755652, кл. МПК G01N 21/85, дата публ. 17.09.2021), состоящее из источника лазерного излучения, проточной кюветы для анализируемого продукта, гомогенизатора, полупрозрачного делителя, размещенного между лазером и проточной кюветой, фотоприемника контроля интенсивности излучения лазера, фотоприемников для регистрации прямопрошедшего через кювету и рассеянного частицами среды излучения. Кювета, фотоприемники и полупрозрачный делитель размещены в закрытом измерительном блоке, термостатированном при постоянной температуре в диапазоне от 20 до 25°С с погрешностью ±1°С, имеющем входное отверстие для направления лазерного луча через полупрозрачный делитель в кювету. Гомогенизатор может иметь ультразвуковой принцип работы. Недостатком данного устройства является высокая сложность размещения устройства на площадной объект подготовки подтоварной воды в проточном исполнении.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению и указанному техническому результату является способ контроля и очистки сточных вод (патент РФ №2741041, МПК G01N 33/18, опубл. 22.01.2021), включающий измерение оптической плотности в основном канале движения контролируемой среды и отводах от основного канала, снабженных элементами блокировки движения контролируемой среды и дополнительными фильтрами, предназначенными для фильтрации соответствующих загрязняющих компонентов, содержащихся в сточных водах; сравнение текущих значений оптической плотности водной среды в каждом из отводов с хранящимися известными значениями оптической плотности компонентов среды, которые могут присутствовать в сточных водах; и управление соответствующими элементами блокировки движения контролируемой среды сигналами, полученными по результатам сравнения.

К основному недостатку известного изобретения относится применение в качестве технологии очистки воды только фильтрацию, что недостаточно для подготовки попутно-добываемой пластовой воды, т.к. в ней в различной концентрации могут содержаться твердые взвешенные частицы

Раскрытие сущности изобретения

Задачей изобретения является создание системы, позволяющей осуществлять мониторинг качества подготовки и направления потоков подтоварной воды в систему повышения пластового давления (ППД) в автоматическом режиме.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, заключается в повышении качества закачиваемой подтоварной воды в систему ППД. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы ППД на нефтяном месторождении включает узел автоматического определения качества подтоварной воды, включающий блок оптоэлектронных датчиков с источниками излучения с различной длиной волны, анализирующих оптическую плотность контролируемого потока, блок с мембраной из полиакрилонитрила, контролирующий наличие нефтепродуктов в контролируемом потоке, блок измерения удельного электрического сопротивления контролируемого потока, блок измерения рН контролируемого потока подтоварной воды, при этом, указанные блоки связаны электрическими каналами с блоком анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки.

Краткое описание чертежей На Фиг. 1 представлена технологическая схема установки мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы ППД.

Осуществление изобретения

Установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы ППД на нефтяном месторождении включает основной трубопровод 1 подвода контролируемого потока подтоварной воды, узел 2 автоматического определения качества подтоварной воды, устройство 3 перекрытия контролируемого потока, промежуточную буферную емкость 4 с уровнемером 5 и системой насосных агрегатов 6 для сбора и подачи подтоварной воды, удовлетворяющей критериям качества, для закачки в систему ППД. Данные с уровнемера 5 в виде текущего уровня воды в промежуточной буферной емкости 4 передаются по каналу 7 на блок 8 анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки. Блок 8 связан каналом связи 9 с устройством 10 перенаправления контролируемого потока на блок дополнительной фильтрации 11, каналом связи 12 с устройством 3 перекрытия потока в трубопроводе 1, и связан каналом 13 с устройством 14 перенаправления контролируемого потока по трубопроводу 15 в начало процесса подготовки подтоварной воды.

Блок 8 анализа контролируемых параметров связан электрическими каналами (силовыми кабельными линиями) 16 с узлом 2 автоматического определения качества подтоварной воды, включающем блок 17 оптоэлектронных датчиков с источниками излучения с различной длиной волны, анализирующих оптическую плотность контролируемого потока; блок 18 с мембраной из полиакрилонитрила, контролирующий наличие нефтепродуктов в контролируемом потоке; блок 19 измерения удельного электрического сопротивления контролируемого потока; блок 20 измерения рН контролируемого потока подтоварной воды.

Устройство 3 перекрытия контролируемого потока, устройство 10 перенаправления потока на блок дополнительной фильтрации 11 и устройство 14 перенаправления потока в начало процесса подготовки подтоварной воды по трубопроводу 15 выполнены в виде задвижек с электроприводами, оборудованными дистанционным управлением.

Установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы ППД работает следующим образом:

Контролируемый водный поток с установки подготовки подтоварной воды поступает в основной трубопровод 1, где часть контролируемой среды поступает далее по основному каналу при открытом устройстве 3 перекрытия потока, а другая часть поступает в узел 2 автоматического определения качества подтоварной воды, в котором ее параллельными потоками прокачивают через блок 17 оптоэлектронных датчиков с источниками излучения с различной длиной волны, блок 18 с мембраной из полиакрилонитрила, блок 19 измерения удельного электрического сопротивления контролируемого потока, блок 20 измерения рН контролируемого потока подтоварной воды.

В случае, если основные характеристики (значение оптической плотности, давления, электрическое сопротивление, Рн среды) удовлетворяет требованиям качества подготовленной подтоварной воды для закачки в систему ППД, данные о которых поступают в блок 8 из блоков 17, 18, 19 и 20 по каналам 16, устройство 3 перекрытия контролируемого потока открыто.

С использованием блока 17 оптоэлектронных датчиков с источниками излучения различной длины волны, например, фотоприемников EXALOS с различными спектральными диапазонами, измеряют значение оптической плотности контролируемого потока и передают измеренное значение в автоматическом режиме через электрические каналы 16 передачи измеряемых параметров на блок 8 анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки.

В случае отклонения значения оптической плотности потока от допустимого значения на основании показаний датчиков блока 17, устройство 3 перекрытия контролируемого потока перекрывают, а по каналу связи 9 поступает команда перенаправления контролируемого потока через устройство 10 на блок дополнительной фильтрации 11.

Блок 18 с мембраной из полиакрилонитрила оборудован дифференциальным манометром для определения значения давлений до и после мембраны (например, датчики давления Метран-150) и системой регенерации мембраны (на рисунке не показано). Мембрана из полиакрилонитрила обладает способностью пропускать через себя водную фазу. В случае присутствия нефтепродуктов в контролируемом потоке, происходит загрязнение мембраны, что, в свою очередь, приводит к росту дифференциального давления (перепада давления до и после мембраны). С помощью блока 18 измеряют значение перепада давления до и после мембраны и передают измеренное значение в автоматическом режиме через электрические каналы 16 передачи измеряемых параметров на блок 8 анализа контролируемых параметров и комплексного управления системой.

Блок 19 измерения удельного электрического сопротивления перекачиваемой среды, например, с использованием датчиков электропроводности серии LDL, контролирует поток по параметру удельного электрического сопротивления, которое измеряют в автоматическом режиме и передают через электрические каналы 16 передачи измеряемых параметров на блок 8 анализа контролируемых параметров и комплексного управления системой.

Блок 20 измерения рН перекачиваемой среды, например, с использованием промышленного рН/ОВП-метр-трансмиттера рН-4101, позволяет в поточном режиме определять значение рН среды и в автоматическом режиме передавать через электрические каналы 16 передачи измеряемых параметров на блок 8 анализа контролируемых параметров и комплексного управления системой.

В случае отклонения от допустимых значений таких параметров контролируемого потока как давление, электрическое сопротивление, Рн среды, от блока 8 по каналу связи 12 производят команду на закрытие устройства 3 перекрытия контролируемого потока, а по каналу связи 13 производят команду на открытие устройства 14 перенаправления потока в начало процесса подготовки подтоварной воды по трубопроводу 15.

В Таблице приведены значения отклонения показателей, при которых производят перенаправление контролируемого потока. В случае необходимости допускается изменение значений отклонения показателей под геолого-физические требования конкретных месторождений, на которых осуществляется закачка воды в систему ППД.

Промежуточную буферную емкость 4 с уровнемером 5 используют для сбора подтоварной воды, поступающей по основному трубопроводу 1 для дальнейшей закачки системой насосных агрегатов 6 в систему ППД. Допустимый объем заполнения буферной емкости 4 должен быть не менее однократного запаса воды, соответствующего производительности системы насосных агрегатов 6. По каналу 7 передают данные с уровнемера 5, а именно значение уровня воды в промежуточной буферной емкости 4. Если уровнемер 5 показывает уровень воды ниже предельно допустимого значения, блок 8 не позволит вернуть воду на рецикл для исключения срыва работы насосных агрегатов бив целом системы ППД.

Представленная установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы ППД позволяет оперативно определить качество воды и оперативно выбрать соответствующую технологию доочистки закачиваемой в пласт подтоварной воды.

Изобретение относится к способам и средствам исследования потоков текучих сред, в частности к устройствам мониторинга качества и управления процессом подготовки закачиваемой в пласт подтоварной воды, и может быть использовано в системах поддержания пластового давления нефтяных месторождений. Установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы поддержания пластового давления включает основной трубопровод подвода контролируемого потока подтоварной воды, блок анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки, узел автоматического определения качества подтоварной воды, включающий блок оптоэлектронных датчиков с источниками излучения с различной длиной волны, анализирующих оптическую плотность контролируемого потока. Узел автоматического определения качества подтоварной воды включает также блок с мембраной из полиакрилонитрила, контролирующий наличие нефтепродуктов в контролируемом потоке; блок измерения удельного электрического сопротивления контролируемого потока; блок измерения рН контролируемого потока подтоварной воды, при этом указанные блоки связаны электрическими каналами с блоком анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки, который, в свою очередь, связан с устройством перенаправления контролируемого потока на блок дополнительной фильтрации, устройством перекрытия потока в основном трубопроводе, устройством перенаправления контролируемого потока в начало процесса подготовки подтоварной воды. Техническим результатом является возможность осуществлять мониторинг качества подготовки и направления потоков подтоварной воды в систему поддержания пластового давления в автоматическом режиме. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Установка мониторинга качества и управления потоками подтоварной воды для системы поддержания пластового давления (ППД), включающая основной трубопровод подвода контролируемого потока подтоварной воды, блок анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки, узел автоматического определения качества подтоварной воды, включающий блок оптоэлектронных датчиков с источниками излучения с различной длиной волны, анализирующих оптическую плотность контролируемого потока, отличающаяся тем, что узел автоматического определения качества подтоварной воды включает также блок с мембраной из полиакрилонитрила, контролирующий наличие нефтепродуктов в контролируемом потоке; блок измерения удельного электрического сопротивления контролируемого потока; блок измерения рН контролируемого потока подтоварной воды, при этом указанные блоки связаны электрическими каналами с блоком анализа контролируемых параметров и комплексного управления элементами установки, который, в свою очередь, связан с устройством перенаправления контролируемого потока на блок дополнительной фильтрации, устройством перекрытия потока в основном трубопроводе, устройством перенаправления контролируемого потока в начало процесса подготовки подтоварной воды.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что включает промежуточную буферную емкость с уровнемером и системой насосных агрегатов для сбора и подачи подтоварной воды, удовлетворяющей критериям качества, для закачки в систему ППД.