СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА

Полезная модель относится к технике для исследования процессов добычи газа и нефти в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и наклонных газовых скважинах.
Из уровня техники известна установка для моделирования натурных условий работы скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений (патент РФ №48581 U1, 27.10.2005, Е21 В47/00). Установка состоит из колонн труб, компрессора, узла подачи и регулирования расхода жидкости, устройств ввода в колонну смеси газа и жидкости и отвода из колонны этой смеси. Установка снабжена сепаратором, имеющим выходы для жидкости и газа, при этом выход для жидкости из сепаратора соединен с узлом подачи и регулирования расхода жидкости трубопроводом, а выход для газа -трубопроводом со входом компрессора. К недостаткам известной установки относится невысокая точность результатов экспериментов отвода газожидкостной смеси из рабочей колонны и отвода жидкости из сепаратора при работе с лифтовыми колоннами, отклоняемыми от вертикали, обусловленная конструкцией сепаратора, в застойных зонах которого постоянно может находиться неопределяемое однозначно количество жидкости.
Наиболее близким к предлагаемому решению является стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений (патент РФ №48580 U1, 27.10.2005, Е21В 47/00). Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений состоит из одной или нескольких колонн труб, установленных вертикально, средства подачи и регулирования расхода газа, узла подачи и регулирования расхода жидкости, устройств ввода в колонну газожидкостной смеси и отвода из колонны этой смеси. В устройстве ввода в колонну газожидкостной смеси производится смешивание газа и жидкости. Стенд снабжен не сообщающимся с атмосферой сепаратором, имеющим выходы для жидкости и газа. Средство подачи и регулирования расхода газа содержит компрессор, патрубок подачи избыточного давления газа и патрубок сброса газа, снабженные запорно-регулирующими устройствами. Устройство ввода в колонну газожидкостной смеси снабжено сливным патрубком, с запорным устройством. Недостаток известного стенда состоит в том, что при работе с лифтовыми колоннами, отклоняемыми от вертикали, ухудшаются условия отвода газожидкостной смеси из рабочей колонны и отвода жидкости из сепаратора. При работе известный стенд не обеспечивает достоверность и точность результатов экспериментов.
Задачей, на решение которой направлено создание предлагаемой полезной модели, состоит в создании стенда для исследования условий подъема жидкости с использованием газа, устраняющего указанные недостатки.
Технический результат, достигаемый предлагаемым стендом, заключается в улучшении условий отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны, работающей под наклоном, а также отвода жидкости из нижней части сепаратора, повышении достоверности и точности проводимых исследований.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в состав стенда для исследования условий подъема жидкости с использованием газа входит лифтовая колонна, узел подачи и регулирования подачи жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, включающее компрессор, устройства ввода в лифтовую колонну и отвода из лифтовой колонны газожидкостной смеси. Устройство отвода из лифтовой колонны газожидкостной смеси предназначено для передачи газожидкостной смеси в сепаратор, на заданных участках лифтовой колонны установлены датчики измерения давления. Выход сепаратора для газа посредством трубопровода подачи газа соединен через средство подачи и регулирования расхода газа с лифтовой колонной. Выход сепаратора для жидкости соединен посредством трубопровода подачи жидкости с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через узел подачи и регулирования подачи жидкости. Технический результат в предлагаемом стенде достигается за счет того, что сепаратор снабжен основным и дополнительным сливными патрубками, выходы которых совмещены и образуют общий выход сепаратора для жидкости. Причем сепаратор и лифтовая колонна жестко связаны между собой так, что ось лифтовой колонны параллельна оси обечайки сепаратора, которая находится ниже оси лифтовой колонны. Дополнительный сливной патрубок расположен на боковой поверхности днища сепаратора со стороны, противоположной расположению лифтовой колонны по отношению к оси сепаратора. Устройство отвода из лифтовой колонны газожидкостной смеси снабжено выходным патрубком, ось которого перпендикулярна оси лифтовой колонны, а выход патрубка направлен в сторону наклона лифтовой колонны. При этом устройство отвода из лифтовой колонны газожидкостной смеси соединено с сепаратором через выходной патрубок.
Схема предлагаемого стенда для исследования условий подъема жидкости с использованием газа представлена на чертеже. В состав стенда входит:
- лифтовая колонна (1), устанавливаемая в вертикальном или наклонном положении;
- средство подачи и регулирования расхода газа (2), состоящее из компрессора (9) и запорно-регулирующей арматуры;
- узел подачи и регулирования подачи жидкости (3), работающий по замкнутому циклу;
- снизу и сверху лифтовой колонны установлены соответственно устройство ввода в лифтовую колонну (4) и устройство отвода из лифтовой колонны (5) газожидкостной смеси;
- сепаратор (6);
- трубопроводы подачи газа (7) и жидкости (8) соответственно;
- измерительная аппаратура (расходомеры газа и жидкости, преобразователи разности давлений, датчики давлений, датчики температуры, на чертеже не показаны);
- выходной патрубок (10) на выходе из устройства отвода из лифтовой колонны (5) газожидкостной смеси;
- основной сливной патрубок (11) сепаратора (6);
- дополнительный сливной патрубок (12) сепаратора (6).
В предлагаемом стенде устройство отвода из лифтовой колонны газожидкостной смеси снабжено выходным патрубком, расположенным в направлении наклона лифтовой колонны от вертикали, так, что ось выходного патрубка (10) перпендикулярна оси лифтовой колонны. Выходы основного и дополнительного патрубков совмещены и образуют общий выход сепаратора для жидкости. Причем выходной патрубок и сепаратор, расположены вблизи верхней части лифтовой колонны. При этом основной или дополнительный патрубки для отвода жидкости (в зависимости от конструкции сепаратора) расположены в нижней части сепаратора, с боковой стороны днища (в сторону наклона лифтовой колонны). Место расположения дополнительного и сливного патрубков в нижней части сепаратора зависит от формы днища (например, эллиптического или плоского) и конструкции сепаратора.
Работа на стенде.
Стенд подключают к источнику газа высокого давления патрубком подачи избыточного давления газа (на чертеже не показан). Затем открывают запорно-регулирующую арматуру средства подачи и регулирования расхода газа (2) и заполняют все устройства стенда газом до заданного давления. Величину давления контролируют по показаниям приборов измерения давления на входе в лифтовую колонну или на выходе из лифтовой колонны. Упомянутые датчики могут быть установлены на нижнем и верхнем или на другом участке лифтовой колонны (1). После того, как давление газа в стенде достигнет заданного значения, в работу включают компрессор (9). При этом газ из сепаратора (6) всасывается в компрессор (9), а затем: подается через прибор измерения расхода газа и устройство ввода в лифтовую колонну газожидкостной смеси (4) в нижнюю часть лифтовой колоны (1). Газ, поступивший в лифтовую колонну (1), поднимается по ней вверх и через устройство (5) отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны через выходной патрубок (10) по трубопроводу поступает в сепаратор (6), а затем в компрессор (9). Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду. Жидкость подают в узел подачи и регулирования расхода жидкости (3), а затем в устройство ввода в лифтовую колонну газожидкостной смеси (4), в котором жидкость смешивается с газом и газожидкостная смесь под действием напора газа поднимается по лифтовой колонне (1). Достигнув верха лифтовой колонны (1), газожидкостная смесь через устройство (5) отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны через выходной патрубок (10) по трубопроводу поступает в сепаратор (6).
В сепараторе жидкость отделяется от газа и стекает по основному и дополнительному патрубкам (11) и (12) через общий выход по трубопроводу (8) в узел подачи и регулирования подачи жидкости (3), а газ по трубопроводу (7) поступает в компрессор (9).
После окончания эксперимента жидкость сливается через сливной патрубок с запорным устройством, находящиеся внизу лифтовой колонны.
Во время проведения конкретного эксперимента измеряют давления в заданных участках лифтовой колонны (1) датчиками измерения давления. Выполнив требуемые измерения, меняют технологические параметры режима работы стенда: давление, расходы газа - с помощью компрессора (9), и жидкости - с помощью насоса или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны в систему утилизации.
Таким образом, предлагаемый стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа приводит к улучшению условий отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны, работающей под наклоном, а также обеспечивает отвод жидкости из нижней части сепаратора и повышение достоверности и точности проводимых исследований.