СПОСОБ ПРОМЫСЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ НЕФТЕГАЗОВОДЯНОЙ СМЕСИ К ТРАНСПОРТУ
FIELD PREPARATION METHOD OF OIL/GAS/WATER MIXTURE FOR TRANSPORTATION

Изобретение относится к способу подготовки нефти, может быть использовано на нефтяных промыслах, в частности на дожимных насосных стациях, оборудованных мультифазными насосами.
Известен способ промысловой подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту, заключающийся в транспортировании нефтегазоводяной смеси дожимными насосными станциями с помощью мультифазных насосов на установку для подготовки нефти (далее - УПН) (В.В. Соколов, А.Ф. Сорокин, И.А. Щербинин. Мультифазные насосные станции при проектировании обустройства нефтяных месторождений. - «Нефтяное хозяйство», №7, 2002, с.44).
Недостатком данного способа является отсутствие предварительного сброса попутно добываемой пластовой воды, что приводит к перегрузке УПН и увеличению металлоемкости межпромысловых трубопроводов, транспортирующих нефтегазоводяную смесь.
Наиболее близким по техническому решению к предлагаемому изобретению является способ промысловой подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту, заключающийся в отборе нефтегазоводяной смеси из скважин, создании давления нагнетания мультифазным насосом, сепарировании смеси с отделением от нее воды и подаче нефтегазовой смеси на УПН (Заявка RU 96117647/06, опубл. 20.11.1998).
Недостатком способа является недостаточная эффективность процесса подготовки нефтегазовой смеси к транспорту из-за недостаточности предварительного сброса воды из нефтегазоводяной смеси при ее сепарировании.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности процесса подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту за счет повышения эффективности отделения воды из нефтегазоводяной смеси при ее сепарировании путем повышения температуры проведения данного процесса.
газа
dt
к
0
0
к
dt
Поставленная задача решается тем, что в способе промысловой подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту, заключающемся в отборе смеси из скважин, создании в сборном трубопроводе давления нагнетания мультифазным насосом, сепарировании смеси с отделением от нее воды и подаче нефтегазовой смеси на установку подготовки нефти, смесь перед отделением из нее воды нагревают посредством подачи в нее на входе в мультифазный насос дополнительного газа, температура которого не ниже температуры смеси, при этом дополнительный газ подают в количестве, определяемом следующей зависимостью: Q=Q·(t-t), где t - начальная температура нефтегазоводяной смеси; t - требуемая температура нефтегазоводяной смеси; Q - удельный расход компримируемого газа, требуемый для нагрева нефтегазоводяной смеси на один градус, причем в качестве газа, подаваемого в смесь на входе в мультифазный насос, может быть использована часть выделенного при сепарации газа.
Нагрев смеси способствует более эффективному сбросу из нее воды, что повышает эффективность процесс подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту.
Осуществление нагрева посредством подачи в нее на входе в мультифазный насос дополнительного газа, температура которого не ниже температуры смеси, обеспечивает нагрев смеси за счет выделение тепла в результате сжатия газа в мультифазном насосе. При этом для нагрева смеси не требуется использование какого-либо дополнительного подогревателя, что повышает эффективность данного процесса.
Гарантированный нагрев смеси после мультифазного насоса будет происходить даже при подаче незначительного количества дополнительного газа, если его температура будет не ниже температуры смеси. После сжатия температура газа станет выше температуры смеси и будет расходоваться на ее нагрев.
Использование газа, выделенного из нефтегазоводяной смеси при сепарации, позволяет осуществить процесс нагрева смеси без использования дополнительного источника газа, что также повышает эффективность процесса подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту.
На фиг.1 представлена схема установки для подготовки добываемой смеси к транспорту, реализующая предлагаемый способ, с использованием внешнего устройства подачи газа.
На фиг.2 представлена схема установки для подготовки добываемой смеси к транспорту, реализующая предлагаемый способ, с использованием выделенного при сепарации газа.
Установка для подготовки нефтегазоводяной смеси к транспорту (фиг.1) содержит подключенный к трубопроводу 1 мультифазный насос 2 для перекачки нефтегазоводяной смеси, на вход которого подключен трубопровод 3 для дополнительной подачи газа. Расход газа определяют с помощью датчика 4 и регулируют клапаном 5.
Мультифазный насос 2 сообщается трубопроводом с сепаратором 6, в котором происходит разделение смеси на фазы, при этом отделенная пластовая вода отводится по трубопроводу 7, а выделенный из смеси попутный нефтяной газ по трубопроводу 8 направляется в напорный нефтепровод 9. Расход воды и нефти после сепаратора 6 определяют с помощью датчиков 10 и 11.
В качестве дополнительно подаваемого на вход мультифазного насоса 2 газа можно использовать часть газа, выделенного в сепараторе 6. В данном случае часть газа из трубопровода 10 по трубопроводу 12 подают на вход насоса 2 (фиг.2).
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
газа
dt
к
0
0
к
dt
Нефтегазоводяную смесь по трубопроводу 1 под давлением системы нефтесбора направляют на прием мультифазного насоса 2. Для нагрева и регулирования температуры нефтегазоводяной смеси на вход мультифазного насоса дополнительно подают газ, температура которого соответствует или выше температуры смеси. Расход подаваемого газа определяют с помощью датчика 4 и регулируют посредством клапана 5 в зависимости от температуры смеси до и после мультифазного насоса 2 и расходов воды и нефти, определяемых с помощью датчиков 10 и 11 соответственно. Дополнительный газ подают в количестве, определяемом следующим выражением: Q=Q·(t-t), где t - начальная температура нефтегазоводяной смеси; t - требуемая температура нефтегазоводяной смеси; Q - удельный расход компримируемого газа, требуемый для нагрева нефтегазоводяной смеси на один градус.
После мультифазного насоса 2 нагретая нефтегазоводяная смесь под давлением подвергается процессу сепарации, при котором происходит отделение пластовой воды, отводимой по трубопроводу 7, а также попутного нефтяного газа, который по трубопроводу 8 направляется в напорный нефтепровод 9. Полученная нефтегазовая смесь по напорному трубопроводу (нефтепроводу) 9 транспортируется на установку подготовки нефти (УПН).
Дополнительный газ для нагрева, подаваемый на вход мультифазного насоса 2, подводят либо от внешнего источника, либо используют выделившийся при сепарации газ, производя отбор его части из трубопровода 8.
В таблице 1 приведена зависимость изменения температуры нефтегазоводяной смеси на выходе из мультифазного насоса от количества дополнительно подаваемого на его вход газа на примере нефтегазоводяной смеси Урненского месторождения. Технологические расчеты выполнены в программном пакете Hysys 2006 (производства компании Aspentech). Графическое изображение данной зависимости приведено на графике 1.
Таблица 1.
Таблица значений температуры на выходе из мультифазного насоса в зависимости от количества дополнительно подаваемого на его вход газа.
Начальная температура нефтегазоводяной смеси (t<sub>0</sub>)
25,0°C
Начальное давление нефтегазоводяной смеси
0,65 МПа (абс)
Давление нефтегазоводяной смеси на выходе
3,5 МПа (абс)
Газовый фактор нефти
19,0 м /т
Обводненность нефти
25,0% массовых
№№ п.п
Дополнительно подаваемый газ, м<sup>3</sup>/сут
Расход свободного газа в смеси, м<sup>3</sup>/сут
Расход смеси (нефть, вода и растворенный газ), т/сут
Количество свободного газа, приходящееся на одну тонну нефтегазоводяной смеси на входе мультифазного насоса, м<sup>3</sup>/т
Температура нефтегазоводяной смеси на выходе мультифазного насоса, °C
1
2
3
4
5
6
1
0,0
62768,7
5242,1
11,9
27,5
2
50000,0
98498,5
5280,9
18,6
28,2
3
100000,0
135253,0
5317,2
25,4
28,9
4
150000,0
172746,3
5351,8
32,2
29,56
5
200000,0
210790,7
5385,0
39,1
30,17
6
250000,0
249255,5
5417,2
46,0
30,75
7
300000,0
288045,2
5448,5
52,8
31,31
8
350000,0
327088,2
5479,2
59,7
31,85
9
400000,0
366329,4
5509,4
66,4
32,36
10
450000,0
405725,4
5539,1
73,2
32,85
11
500000,0
445241,8
5568,5
79,9
33,32
12
550000,0
484851,2
5597,7
86,6
33,77
13
600000,0
524531,1
5626,6
93,2
34,20
14
650000,0
564263,1
5655,4
99,7
34,62
15
700000,0
604032,1
5684,1
106,2
35,01