Установка для сбора и измерений жидкости и газа в продукции скважин Советский патент 1992 года по МПК B01D36/00 G05D27/00 G01F15/08 B01D21/00 

жидкости и механических примесей в бункере 10, емкости 1 с трубопроводами 19, 12, 4, 3. При достижении массой значения, заданного ГШУВУ последнее переключает схему: клапан 24 открыт, клапан 25 закрыт и начинается слив жидкости из емкости 1 под давлением продукции. При этом ПИУВУ 9 регистрируется окончание времени накопления, показания массы, производится расчет приращения массы и расхода жидкости и примесей и начинается отсчет времени слива. При достижении постоянства массы емкости 1 с бункером 10 во времени ПИУВУ

9 закрывает клапан 24, регистрируя массу емкости 1, буш:ера 10 и время слива, рассчитывает время цикла. Во время накопления и слива ПИУВУ 9 открывает соответствующий пробоотборник 8, отбирая пробы продукции для анализа ее состава через определенные приращения массы или интервала времени перед сепарацией и после нее. Циклы сепарации, измерений и контроля продукции каждой скважины повторяются по программе, заложенной ПИУВУ 9, до измерения продукции последней скважины 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к установкам сбора, сепарации, измерения и контроля количества механических примесей, жидкости и газа в продукции нефтяных скважин и позволяет сократить потери продукции, время измерения, повысить качество очистки и точность измерения. В исходном состо15 г янии емкость-сепаратор 1 и бункер 10 пусты, а продукция скважин через задвижки 26, трубопровод 15 продукции с малым содержанием примесей, байпасный трубопровод 17 поступает в коллектор 5. Программно-измерительное устройство управляющее вычислительное (ПИУВУ) 9 отсчитывает массу емкости 1 и бункера 10 без продукции и переключает схему поочередно по программе на измерение и контроль продукции одной скважины. Задвижка 27 этой скважины открыта, а задвижка 26 закрыта. Продукция скважины через задвижку 27, трубопровод 16 продукции с большим содержанием примесей, сборный трубопровод 19, клапан 21, патрубок 2 поступает в емкость 1 и бункер 10, а газ через трубопровод 3,измеритель 7, клапан 25 - в коллектор 5. ПИУВУ 9 начинает отсчет времени наполнения емкости 1. При этом жидкость поступае т в бункер 10 через щелевые насадки 11, стекает на дно, а измерители 6 массы регистрируют изменение массы сл с пгл пТппп ШИН НПШ сл сл 00

Изобретение относится к установкам сбора, сепарации, измерения и контроля количества механических примесей, жидкости и газа в продукции нефтяных скважин. Установка может использоваться для определе- ния выноса механических примесей, жидкости и газа на объектах нефтяной и газовой промышленности.

Известны фильтры механических примесей сепарационных установок, включаю- щие трубопроводы ввода и вывода, с измерителями жидкости, газа и регуляторами уровня с управляемыми клапанами пэ трубопроводах.

В системах сбора и транспорта жидко- сти с большой концентрацией механических примесей фильтры загрязняются Затруднительно очистить их и измерить количество примесей, расход жидкости и газа. Мелкодисперсность примесей не исключа- ет загрязнения тоубопроводов п оборудования даже при наличии фильтров. Это приводит к потере энергии потока продукции и авариям. Средства измерения уровня и расхода жидкости и газа, размещенные в агрессивной среде, изнашиваются и работают с большими погрешностями.

Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности и получаемому результату является устройство для определения массового расхода жидкой фазы и газа газожидкостного потока. Это устройство содержит емкость, трубопроводы, датчики, расходомер газа, клапаны и микропроцессор. Вертикальная цилиндрическаая емкость имеет в средней части тангенциальный впод, направляющий поток и закручивающий его с помощью вертикально свернутой в спираль перегородки вокруг оси. При этом из потока выделяется газ, поднимающийся о верхнюю часть емкости, откуда отводится по газопроводу и измеряется с помощью расходомера, показания

которого поступают в микропроцессор. После расходомера в газовой линии стоит обратный клапан, поддерживающий в емкости постоянное давление порядка 0,14-0,35 МПа, необходимое для вывода жидкости из емкости. Жидкость, выходящая из вводного устройства, стекает по нисходящей спирали по внутренним стенкам емкости и скапливается в ее нижней части. Набранная доза жидкости отводится через пневмоуправля- ющий спускной клапан. В нижней части емкости установлены два датчика. Верхний датчик расположен у основания входного устройства, а нижний - у дна емкости. На верхний датчик действует давление газа в полости емкости, на нижний - суммарное давление газа и столба жидкости. Сигналы, пропорциональные давлениям, поступают с датчиков на измеритель разности давления. Микропроцессор измеряет время, необходимое для заполнения емкости до заданной высоты, и открывает сливной клапан. Когда нижний датчик отмечает нижний предел слива, микропроцессор закрывает клапан, и начинается набор новой дозы жидкости. Микропроцессор, используя данные о разности давления, массе жидкости, длительности цикла, вычисляет массовый расход и выдает значение количества нефтегазовой смеси и отдельных фаз за определенный интервал времени.

Недостатком прототипа является неравномерность оседания механических примесей в сепараторе, приводящая к трудности определения перепада давления и массы продукции до и после удаления примесей. Известная установка неприменима для одновременного отделения и измерения количества примесей, жидкости и газа в трехфазной продукции скважин.

Цель изобретения - сокращение потерь продукции времени измерения, повыше- ние качества очистки и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что установка для сбора и измерений жидкости и газа в продукции скважин, содержащая емкость -сепаратор, трубопроводы ввода продукции и выводы газа и жидкости, выводной коллектор продукции, измерители массы, обьема газа, переключающие, про- боотборные устройства, программно-измерительное управляющее вычислительное устройство, дополнительно содержит бункер сбора механических примесей, патрубок вывода примесей с запорным клапаном, градуировочный патрубок, трубопроводы продукции с малым и большим содержанием примесей, байпасный трубопровод, при этом бункер размещен в центре нижней части емкости-сепаратора и соединен с патрубком вывода механических примесей, установленным на измерителе массы, градуировочный патрубок расположен в верхней части емкости- сепаратора над бункером, сборный трубопровод продукции с малым содержанием примесей соединен с линиями скважин-и через байпзсный трубопровод- с выводным коллектором, сборный трубопровод продукции с большим содержанием примесей соединен с линиями скважин, емкостью-сепаратором и выводным коллектором, а трубопровод вывода газа соединен с выводным коллектором.

Бункер сбора механических примесей выполнен в форме усеченной пирамиды или усеченного конуса с окнами, в которых уста- новлены щелевые сетчатые насадки.

Высота бункера составляет 0,4-0,5 высоты емкости-сепаратора

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая установка отличается от известной наличием бункера, выполненного в форме усеченной пирамиды или усеченного конуса, наличием трубопровода примесей, трубопровода продукта градуировки и очистки, новыми взаимосвязями деталей и узлов установки

На фиг.1 приведена принципиальная схема установки: на фиг 2 - диаграмма ее работы; на фиг.З - возможные формы бункера примесей со щелевыми насадками.

Установка включает емкость-сепаратор 1 с трубопроводами ввода продукции 2, вывода газа.З, вывода жидкости 4, выводной коллектор 5, измерители массы б, обьема газа 7, пробоотборные устройства 8, программно-измерительное управляющее вычислительное устройство 9, бункер 10 со щелевыми насадками 11, патрубки ввода 12 и вывода 13 примесей, градуировочный патрубок 14, трубопроводы продукции с малым 15 и большим 16 содержанием механических примесей, байпасный трубопровод 17,

дренажный трубопровод 18, сборный трубопровод 19, емкость примесей 20. переключающие устройства: клапаны 21,22,23 24, 25, задвижки 26, 27, 28, 29, воронка 30 5 манометр 31, термометр 32.

Установка работает следующим образом

В исходном состоянии емкость-сепаратор 1 и бункер 10 пусты, а продукция сква- 10 жин через задвижки 26, трубопровод продукции с малым содержанием примесей 15, байпасный трубопровод 17 поступает в коллектор 5, ПИУВУ-9 отсчитывает массу емкости 1 и бункера 10-Мео без продукции 15 и переключает схему поочередно по программе на измерение и контроль продукции одной скважины Задвижка 27 этой скважины открыта, а задвижка 26 закрыта. Задвижки 27 других скважин закрыты. Задвижки 26

0 Других скважин, клапаны 21 и 25 открыты, а 22, 23, 24 закрыты, задвижки 28, 29 закрыты Продукция скважины через задвижку 27, трубопровод продукции с большим содержанием примесей 16, сборный трубопровод

5 19, клапан 21, патрубок 2 поступает в емкость 1 и бункер10,а газ через трубопровод 3, измеритель 7, клапан 25 поступает в коллектор 5, ПИУВУ-9 начинает отсчет времени гно наполнения емкости 1. При этом жид0 кость поступает в бункер 10 через сетчатые щелевые насадки 11, стекает на дно и накапливается в емкости 1, а измерители массы 6 регистрируют изменение массы Mei жидкости, механических примесей в бункере 10,

5 емкости 1 с трубопроводами 19, 12, 4, 3

При достижении массой значения Mei 2: Мсшах, заданного ПИУВУ-9, последнее переключает схему: клапан 24 открыт, 25 закрыт, и начинается слиж жидкости из ем0 кости 1 под давлением продукции. При этом в ПИУВУ-9 регистрируется окончание времени накопления tHi, показания массы Mei -производит расчет времени AtHi tH i - tHo, рассчитывается приращение массы и расхо5 ..ДМе|

да жидкости и примесей G

Атн1

и начинается отсчет времени слива tco. При достижении постоянства массы емкости 1 с бункером 10 Mei const во времени ПИУВУ- 0 э закрывает клапан 24, регистрируя массу емкости 1, бункера 10 и примесей Mei и время слива td ПИУВУ-9 рассчитывает время цикла Д tui Д tHi + Д td, где Д tci tci - - tco массу примесей ДМП Ме1 - Ме0

и ее расход Gn AMn1 ПИУВУ 9

Д Ц

рассчитывает расход жидкости Сж GCM - Gn Во время наполнения и слива ПИУВУ 9 открывает соответствующий пробоотборник 8, отбирая пробы продукции для анализа состава жидкости и примесей через определенные приращения массы продукции или интервалы времени перед сепарацией и после нее.

Циклы сепарации, измерений и контроля продукции каждой скважины повторяются по программе, заложенной в ПИУВУ 9 до измерения продукции последней скважины. ,

По результатам измерений расхода жидкости и примесей всех скважин ПИУВУ 9 разделяет их на две группы: с большим содержанием примесей при Gn S;Gnmax и с малым содержанием примесей при Gn - Gnmax.

После этого ПИУВУ-9 открывает задвижки 26 скважины с малым содержанием примесей в продукции, через трубопровод .15, байпасный трубопровод 17 пропускает продукцию в коллектор 5 и закрывает задвижки 27 этих скважин. При этом ПИУВУ-9 закрывает задвижки 26 скважин с большим содержанием примесей в продукции и открывает их задвижки 27, пропуская продукцию этой группы скважин через трубопровод 16, клапан 21, патрубок 2 в емкость 1 и бункер 10, а газ через трубопровод 3, измеритель 7, клапан 25 поступает в коллектор 5.

Цикл сепарации, измерений и контроля потока продукции скважин с большим содержанием примесей повторяется по программе ПИУВУ-9, аналогично циклу для каждой скважины. При этом ПИУВУ-9 задает максимальный предел наполнения емкости 1, равной сумме масс примесей в бункере 10 (при его заполнении примесью известной плотности) и жидкости со средней плотностью и объемом не выше 0,5 пы- соты емкости Т. При значениях масс емкости 1 с бункером 10 и примесями больше максимального значения их в бункере 10 Mei Мпмах ПИУВУ-9 прерывает измерение. При этом условии ПИУВУ-9 переключает клапаны: клапаны 21, 24, 25 и задвижки 28,29 закрыты, клапан 22 открыт и открывает клапан 23, вытесняя примеси остаточным давлением через клапан 23, трубопровод 12 в емкость примесей 20 до постоянства величины массы емкости 1 с бункером 10.

По дополнительной программе с периодичностью 1 раз в неделю ПИУВУ-9 открывает все задвижки 27, закрывает задвижки 26 и через клапан 21 патрубок 2 подает продукцию всех скважин (с большими и малым содержанием примесей) в емкость 1 и бункер 10, измеряя расходы примесей, жидкости и газа всей группы скважин, подсоединенной к установке. Во всех процессах в ПИУВУ-9 одновременно с результатами определения расхода примесей, жидкости и газа синхронно регистрирует

значение показаний автоматических манометра 31 и термометра 32, контролируя в совокупности режимы сбора и измерений. При загрязнении бункера 10 и емкости 1 примесями ПИУВУ-9 переключает продук0 цию всех скважин на байпасный трубопровод 17: задвижки 27, клапаны 21, 22, 23, 24 закрыты. Остатки жидкости сливаются из емкости 1 через задвижку 28 и дренажный трубопровод 18, Бункер 10 и емкость 1 про5 мывают через задвижку 29, воронку 30, патрубок 14 жидкостью или паром.

Для градуировки емкости 1, бункера 10 с измерителями массы 6 после опорожнения бункера от примесей заполняют его

0 продуктом градуировки порциями известной массы через задвижку 29, воронку ЗО и патрубок 14 в бункер 10, контролируя показания измерителей массы 6.

Для очистки бункера 10 возможна ана5 логичная подача продукта очистки в бункер 10 и сброс его через дренажный трубопровод 18, если это жидкость, или в емкость примесей 20, если это сыпучий материал. Заявляемая установка в сравнении с

0 прототипом имеет ряд преимуществ.

Форма и расположение бункера симметрично оси центров тяжести емкости и бункера таким образом, что верхним краем он соприкасается с емкостью на расстоянии

5 не более 0,5 ее высоты, а нижним краем - с трубопроводом примесей, позволяет сократить размеры установки и обеспечить удобство ее эксплуатации.

Щелевые сетчатые насадки на боковых

0 поверхностях бункера и пробоотборники на трубопроводе жидкости обеспечивают повышение качества сепарации и томности измерения примесей.

Для сокращения времени очистки бун5 кера диаметр трубопровода примесей в 2 раза больше диаметра трубопровода продукции,

Конструкция и расположение трубопровода продукта градуировки позволяет

0 поверять установку без демонтажа, градуировать ее в единицах массы и очищать при загрязнении. Наличии дренажного трубопровода позволяет очищать емкость и градуировать установку порциями жидкости

5 известной массы.

Для снижения содержания примесей в продукции, поступающей из установки, возможно последовательное соединение двух установок с различной производительностью.

Формула изобретения 1. Установка для сбора и измерений жидкости и газа в продукции скважин, содержащая емкость-сепаратор, трубопроводы ввода продукции и вывода газа и жидкости, выводной коллектор продукции, измерители массы, объема газа, переключающие пробоотборные устройства, программно-измерительное управляющее вычислительное устройство, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, сокращения потерь продукции, времени измерения, повышения качества очистки и точности измерения, установка дополнительно содержит бункер сбора механических примесей, патрубок вывода примесей с запорным клапаном, градуировочный патрубок, трубопроводы продукции с малым и большим содержанием примесей, байпасный трубопровод, при этом бункер размещен в центре нижней части емкости-сепаратора и

Фиг. 2

гГ в,

соединен с патрубком вывода механических примесей, установленным на измерителе массы, градуировочный патрубок расположен в верхней части емкости-сепаратора над бункером, сборный трубопровод продукции с малым содержанием примесей соединен с линиями скважин и через байпасный трубопровод - с выводным коллектором, сборный трубопровод продукции

0 с большим содержанием примесей соединен с линиями скважин, емкостью-сепаратором и выводным коллектором, а трубопровод вывода газа соединен с выводным коллектором.

52 Установка по п.1, отличаю щ а я с я тем, что бункер выполнен в форме усеченной пирамиды или усеченного конуса с окнами, в которых установлены щелевые сетчатые насадки.

0 3. Установка по пп.1 и 2, отличающая с я тем, что высота бункера составляет 0,4-0,5 высоты емкости-сепаратора.

мтах

fnLn

Фие.З