Способ измерения уровня раздела двух сред с различной плотностью в подземных емкостях с газопроводами низкого и высокого давления на поверхности Советский патент 1984 года по МПК B65G5/00 E21B47/04 

Изобретение относится к горной промышлениости и может быть использовано в газовой и нефтяной промышленности при эксплуатации подземных емкостей для определения уровня хранимого в емкости газового коиденсата или нефтепродукта.

Известен способ измерения уровня двух сред с различной плотностью, основанный на измерении избыточного давления, необходимого для выдавливания газового конденсата из измерительной трубки, опущенной в подземную емкость. Высоту уровня газового конденсата над башмаком измерительной трубки определяют по формуле, включающей плотность газового конденсата {.

Недостатком данного способа является погрешность в измерениях из-за существенных колебаний плотности конденсата по высоте подземной емкости.

Наиболее близким к изобретению по своей технологической сущности и достигаемому результату является способ измерения уровня раздела двух сред с различной плотностью в подземных емкостях с газопровЬдами низкого и высокого давления на поверхности |2).

Известный способ, позволяющий определять положения границы раздела двух сред с различной плотностью, основан на принципе измерения перепада давления- на оголовке скважины и в подземной емкости, а также удельного перепада давления. Для обеспечения измерения удельного перепада давления способ предусматривает создание скважины переменного диаметра в диапазоне глубин создания подземной емкости и перемещение границы раздела двух сред в этом диапазоне. Расположение переходов одиого диаметра скважины к другому фиксируется.

Способ предусматривает измерение перепада давления и удельного перепада давления при закачке нерастворителя в емкость или при его отборе. На кривой изменения перепада давления во времени, pei-истрируемого наземными приборами, получают характерные точки перегиба, которые позволяют оценить также и величину удельного перепада давления.

Однако известный способ можно использовать только в процессе создания подземной емкости, пока участок профилированного ствола скважины не разрушился при размыве емкости. Кроме того, способ характеризуется недостаточной точностью определения уровня.

Целью изобретения является повьппение точности измерений и уменьшение трудоемкости за счет ликвидации репер-врубов.

Поставленная цель достигается тем, что гогласно способу измерения уровня раздела двух сред с ряляичной п.мотмостью в подземных емкостях (.: гагюгтрлюлями низкого и вы

сокого давления на поверхности, включающег му спуск колонны рабочих труб, принудительное перемещение конденсата, измерение перепада давлений, соответствующего указанному перемещению, и удельного перепада давления и расчет уровня раздела сред по формулам, колонну рабочих труб у ее башмака выполняют диаметром, большим основного диаметра колонны, в процессе измерения перепада давления отключают емкость от газопроводов и конденсатопроводов, понижают давление газа в емкости путем подачи последнего в газопровод низкого давления до давления, обеспечивающего полное вытеснение конденсата из колонны рабочих труб энергией сжатого газа из газопровода высокого давления, производят принудительное премещение конденсата из колонны рабочих труб энергией сжатого газа газопровода высокого давления, а положение уровня раздела двух сред определяют по ь Д Ри,

.

где HI - уровень конденсата в подземной емкости относительно башмака рабочей колонны; перепад давлений, необходимый для полного вытеснения конденсата из колонны рабочих труб;

ЛР, - перепад давления, соответствующий переходу уровня конденсата в колонне труб в зоне измененного давления, L - длина участка колонны с измененным диаметром.

На фиг. 1 изображена конструкция, обеспечивающая технологию измерения уровня двух сред с различной плотностью в подземной емкости по предлагаемому способу; на фиг. 2 - диаграмма роста перепада давления во времени.

Конструкция (фиг. 1) содержит подземную емкость 1, скважину 2, колонну 3 рабочих труб, участок 4 колонны рабочих труб с увеличенным диаметром, газопроводы высокого 5 и низкого 6 давления, задвижки 7- 13, измеритетьный манометр 14, дифференциальный манометр 15.

Способ реализуется в следующей последовательности технологических операций.

В подземную емкость I, соединенную с дневной поверхностью через скважину 2, опускают рабочую колонну труб 3, нижний участок которой 4 монтируют с увеличенныг диаметром.

Оголовок скважины обвязывают с газопроводами высокого 5 и низко10 6 давления.

Для обеспечения возможности отключе-. ния газопроводов от подземной емкости мон,тируют задвижки 7 и 8. а также дополнительную задвижку 9 и измерительный манометр 14. В процессе измерения уровня конденсата в емкости последнюю ютключают от магистральных газопроводов н конденсатопроводд, выравнивают давление в оголовках обсадной и рабочих колонн, в результате чего достигают равенства положения уровня конденсата в емкости н колонне рабочих труб. Затем конденсат из колонны рабочих труб вытесняют газом, фиксируя при этом перепад давления между оголовком скважины и колонной рабочих труб. По полученным данным в процессе измерения перепада давления определяют уровень газового конденсата в подземной емкости. Чтобы обеспечить возможность выравнивания давлений на оголовке скважины и в колонне рабочих труб, монтируют дополнительный трубопровод с задвижкой 10, а конденсатопровод оборудуют дополнительной задвижкой II, позволяющей отключать его от колонны рабочих труб. Измерение перепада давления производят дифференциальным манометром 15, подключенным через задвижки 12 и 13 к колонне рабочих труб и оголовку скважины. Для измерения уровня конденсата в подземной емкости производят ее отключение от газопроводов высокого и иизкого давления, перекрывая задвижки 7 и 8. После этого, с помощью задвижки 11 отключают конденсатопровод от колонны рабочих труб. Затем, руководствуясь показаниями дополнительного манометра И, производят, если это необходимо, понижение давления на оголовке емкости. Разницы давлений между газопроводом высокого давления 5 и оголовком емкости должно быть достаточно для полного вытеснения конденсата Из колонны рабочих труб. Открывают задвижку 7, соединяющую подземную емкость с газопроводом низкого давления. По достиженин давления в емкости, достаточного для полного вытеснения газового конденсата, задвижку 7 закрывают. Затем открывают задвижку 10, выравнивают давление на оголовке емкости и в колонне рабочих труб, в результате газовый конденсат из колонны рабочих труб частично вытесняется в емкость и устанавливается равный уровень конденсата в емкости и колонне рабочих труб. Затем к колонне работ чих труб и к емкости подключают дифференциальный манометр 15, для чего открывают задвижки 12 н 13, а также вентили дифференциального манометра. После этого открывают задвижку 9, отключающую емкость от газопровода, и выравнивающий вентиль дифференциального манометра 15. Открывая задвижку 8, начинают закачивать газ из газопровода высокого давления и вытеснять конденсат из коонны рабочих труб в подземную емкость. По мере вытеснения конденсата его уровень 9 колонне 3 начинает понижаться, что будет сопровождаться ростом перепада давления между подземной емкостью и колонной рабочих труб (фиг. 2). При фиксированном положении задвижки 8, считая, что в сравнительно короткий период вытеснения конденсата давление в газопроводе остается практически постоянным, постоянным остается и количество газа, поступающего в газопровод в единицу времени, поэтому характер роста перепада давления на диафрагме дифференциального манометра будет передаваться прямой (уч. 1, фиг. 2). В момент перехода уровня газового конденсата в колонну рабочих груб измененного диаметра наклон прямой «зменнтся, так как для перемещения уровня конденсата в колонну труб измененного диаметра на единицу высоты потребуется уже другое количество вытесняющего конденсат газа (уч. И, фнг. 2). На диаграмме этот момент отмечен точкой перегиба А. Затем перепад давления нарастает опять прямолинейно, но уже под другим углом наклона к оси времени. В тот момент, когда конденсат будет полностью вытеснен из рабочей колонны, газ начинает барботировать в подземную емкость и рост перепада давления полностью прекратится (т. Б, фиг. 2). Определив величины перепада давления, соответствующие точкам А н Б диаграммы, и зная длину участка измененного диаметра колонны рабочнх труб, определяют положение уровня конденсата в подземной емкости относительно бащмака колонны рабочих труб по формуле UuPmg Р«{- лР где hj уровень конденсата в подземной емкости относнтельно бащмака рабочей колонны; перепад давлений, соответствующий полному вытеснению кон денсата из колонны рабочнх труб; ДЯ - перепад давления, соответству ющий переходу уровня конденсата в колонне труб в зоне измененного давления; L - длина участка колонны труб с измененным диаметром. Предложе«ный способ позволяет повысить точность измерения положения границы раздела за счет использования при расчетах экспериментально устанавливаемого удельного прнращення перепада давления; обеспечить безаварийную эксплуатацию подземных храннлищ в системе промысел-потребитель, позволив оператору в любой момент времени установить действительное заполнение емкости газовым конденсатом; обес печнть снижение потерь газа и газового конденсата за счет исключения аварийных ситуаций при эксплуатации подземного хранилища.

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ В ПОДЗЕМНЫХ ЕМКОСТЯХ С ГАЗОПРОВОДАМИ НИЗКОГО И ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ, включающий спуск колонны рабочих труб, принудительное перемещение конд1енсата, измерение перепада давлений, соответствующего указанному перемещению, и удельного перепада давления и расчет уровня раздела сред по формулам, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности измерения и уменьшения трудоемкости за счет ликвидации репер-врубов, колонну рабочих труб у ее бащмака выполняют диаметром, большим основного диаметра колонны, в процессе измерения перепада давления отключают емкость от газопроводов и конденсатопроводов, понижают давление газа в емкости путем подачи последнего в газопровод низкого давления до давления, обеспечивающего вытеснение конденсата из колонны рабочих труб энергий сжатого газа из газопровода высокого давления, производят принудительное перемещение конденсата из колонны рабочих труб энергией сжатого газа газопровода высокого давления, а положение уровня раздела двух сред определяют по формуле г-дРих Ьг H«ff-uP. Vij - уровень конденсата в подземгде л ной емкости относительно бащмака рабочей колонны; с перепад давлений, необходимый для полного вытеснения г конденсата из колонны рабочих труб; Д PJ - перепад давления, соответствующий переходу уровня конденсата в колонне труб в зоне из09 СО Ю мененного давления; L - длина участка рабочей колонны с измеиенныл диаметром. Ю