СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА

Полезная модель относится к нефтегазовой области, а именно к технике для исследования процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и наклонных газовых скважинах.
Известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений, состоящий из лифтовой колонны, устройства подачи и регулирования расхода жидкости, узла подачи и регулирования расхода газа, включающего в себя компрессор и запорно-регулирующую арматуру, сепаратора и установленных на концах лифтовой колонны соответственно устройства ввода в колонну газожидкостной смеси, один из входов которого связан с выходом устройства подачи и регулирования расхода жидкости, а другой вход - с выходом компрессора узла подачи и регулирования расхода газа, и устройства отвода из колонны газожидкостной смеси, выход которого связан с входом указанного сепаратора. (RU 48580 U1, МГЖ Е21В 47/00, опубл. 27.10.2005)
Основной недостаток известного стенда состоит в невозможности использования одного и того же устройства отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны в случае применениях лифтовых колонн разных диаметров.
Технической задачей, на решение которой направлено заявленное техническое решение, является разработка такого стенда для исследований, который позволял бы устранить указанный выше недостаток, а также обеспечивал увеличение достоверности получаемых результатов измерений, осуществляемых на заявленном стенде.
Технический результат, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, состоит в повышении эффективности работы стенда, а также в уменьшении экономических затрат на его создание.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в заявленном стенде для исследования условий подъема жидкости с использованием газа, состоящем из лифтовой колонны, устройства подачи и регулирования расхода жидкости, узла подачи и регулирования расхода газа, включающего в себя компрессор и запорно-регулирующую арматуру, сепаратора и установленных на концах лифтовой колонны соответственно устройства ввода в колонну газожидкостной смеси, один из входов которого связан с выходом устройства подачи и регулирования расхода жидкости, а другой вход - с выходом компрессора узла подачи и регулирования расхода газа, и устройства отвода из колонны газожидкостной смеси, выход которого связан с входом указанного сепаратора, согласно полезной модели указанное устройство отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны выполнено в виде полого цилиндрического корпуса с крышкой, в верхней и нижней частях которого выполнены отверстия для закрепления внутри него лифтовой колонны и ее перфорированного отрезка, при этом внутри корпуса установлена пластина, разделяющая внутреннюю полость корпуса на две части, одна из которых образует камеру, сообщающуюся с измерительной системой стенда, а другая - сообщена с выполненным в стенке корпуса патрубком отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны в сепаратор, причем крышка корпуса выполнена с возможностью установки в ней дополнительного оборудования. Кроме того, технический результат достигается за счет того, что на стенках лифтовой колонны и ее перфорированного отрезка, устанавливаемых внутри корпуса устройства отвода газожидкостной смеси, могут быть дополнительно выполнены центрирующие уступы, а на перфорированном отрезке лифтовой колонны также может быть выполнена пластина, предотвращающая попадание большого количества влаги из поступающей в лифтовую колонну газожидкостной смеси в измерительную систему стенда.
Сущность заявленного технического решения поясняется Фиг.1 и Фиг.2.
Заявленный стенд для исследований условий подъема жидкости с использованием газа, в соответствии с Фиг.1 включает в себя: лифтовую колонну 1, оснащенную запорно-регулирующей арматурой 2, устройство 3 ввода в лифтовую колонну 1 газожидкостной смеси (далее в тексте - ГЖС), имеющее сливной патрубок 4 и два входа, один из которых посредством трубопровода 5 подачи газа связан с выходом узла 6 подачи и регулирования расхода газа, а другой посредством трубопровода 7 подачи жидкости - с выходом устройства 8 подачи и регулирования расхода жидкости. Вход устройства 8 в свою очередь, посредством трубопровода 7, связан с одним из выходов сепаратора 9, другой выход которого посредством трубопровода 5 связан с входом узла 6 подачи и регулирования расхода газа. При этом узел 6 подачи и регулирования расхода газа включает в себя компрессор 10 и запорно-регулирующую арматуру 11. Вход сепаратора 9 соединен с выходом установленного на лифтовой колонне 1 устройства 12 отвода ГЖС из лифтовой колонны.
Согласно Фиг.2, устройство 12 для отвода ГЖС из лифтовой колонны 1 выполнено в виде полого цилиндрического корпуса 13 с выполненным в его верхней и нижней частях отверстиями 14 как для закрепления корпуса 13 на лифтовой колонне 1, так и для закрепления внутри корпуса 13 отрезка 15 лифтовой колонны 1. На корпусе 13 закреплена, например, с помощью крепежных элементов, крышка 16, выполненная с возможностью установки в нем дополнительного оборудования, например, консольного стержня 17 для плунжерного лифта. Внутри корпуса 13 установлена пластина 18 со сквозным отверстием 19 для прохода сквозь него отрезка 15 лифтовой колонны 1 определенного диаметра, при этом пластина 18 условно разделяет внутреннюю полость корпуса 13, а, соответственно, и устройства 12 отвода ГЖС из лифтовой колонны 1 на две полости, одна из которых образует измерительную камеру 20, а вторая (21) - сопряжена с прикрепленным с наружной стороны стенки корпуса 13 патрубком 22 для отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны 1 в сепаратор 9 (Фиг.1). Пластина 18 служит основным отбойником для предотвращения попадания в измерительную камеру 20 большого количества влаги из поступающей в лифтовую колонну 1 ГЖС, поскольку в камеру 20 должен поступать преимущественно осушенный газ для дальнейшего его направления через отверстие 23 в систему измерения, например, датчик (на чертеже не показан), устанавливаемый в отверстии 23. На время отключения камеры 20 от системы измерения отверстие 23 снабжается запорным элементом 24, например - заглушкой. Во внутреннюю полость (20 и 21) корпуса 13 вставляется и закрепляется отрезок 15 лифтовой колонны 1, в котором для обеспечения прохода ГЖС из лифтовой колонны 1 в нижнюю полость устройства 12 и затем через указанный патрубок 22 - в сепаратор 9 (Фиг.1) выполнены отверстия 25 перфорации на уровне выполненного в стенке корпуса 13 патрубка 22. В случае применения в стенде лифтовой колонны 1 с диаметром меньше размера отверстий 14 корпуса 13, такую лифтовую колонну 1 и, соответственно, ее перфорированный отрезок 15 оснащают центрирующими уступами 26 в местах их крепления в корпусе 13. Кроме того, в этом случае перфорированный отрезок 15 лифтовой колонны 1 оснащают (например посредством приварки) пластиной 27, служащей в дальнейшем дополнительным отбойником для предотвращения попадания в измерительную камеру 20 большого количества влаги, содержащейся в поступающей в лифтовую колонну 1 и, соответственно, в ее перфорированный отрезок 15 ГЖС.
Заявленный стенд работает следующим образом.
После подключения стенда к источнику газа высокого давления посредством патрубка подачи газа избыточного давления (на чертежах не показаны) открывают запорно-регулирующие устройства 2 и заполняют все устройства стенда газом до заданного давления, контролируя величину давления по показаниям приборов измерения давления на входе в лифтовую колонну 1 или на выходе из нее. По достижении давления газа в стенде заданного значения, включают в работу компрессор 10 узла 6 подачи и регулирования расхода газа, при этом газ в компрессор 10 всасывается из сепаратора 9, после чего из узла 6 подачи и регулирования расхода газа через устройство 3 ввода в лифтовую колонну ГЖС подается в нижнюю часть лифтовой колоны 1. Газ, поступивший в лифтовую колонну 1, поднимается по ней вверх и через устройство 12 отвода ГЖС, внутри которого проходит через отверстия 25 перфорации, заполняя нижнюю полость корпуса 13 устройства 12, из которой затем через патрубок 22 поступает в сепаратор 9, а затем в компрессор 10. Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду в замкнутом цикле. Жидкость подается в трубопровод 7 извне и направляется в устройство 8 подачи и регулирования расхода жидкости и затем - в устройство 3, в котором смешивается с газом, циркулирующем в стенде, образую ГЖС, которая затем под действием напора газа поднимается по лифтовой колонне 1. Достигнув верха лифтовой колонны 1, ГЖС через устройство 12 отвода ее из лифтовой колонны через выходной патрубок 22 по трубопроводу поступает в сепаратор 9.
В сепараторе 9 жидкость отделяется от газа и направляется по сливному патрубку в трубопровод 7 и затем - в устройство 8 подачи и регулирования расхода жидкости, а газ по трубопроводу 5 - в компрессор 10.
По окончании эксперимента жидкость сливается через сливной патрубок 4 устройства 3 ввода ГЖС в лифтовую колонну 1.
Во время проведения конкретного эксперимента измеряют давление в заданных участках колонны 1 манометрами или дифференциальными манометрами, после чего, выполнив требуемые измерения, меняют технологические параметры режима работы стенда: давление, расходы газа - с помощью компрессора 10, и жидкости - с помощью насоса, или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны 1 в систему утилизации.
Одно из преимуществ заявленного стенда состоит в применении одного и того же устройства отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны 1 при использовании в стенде лифтовых колонн разных диаметров. В этом случае замена лифтовой колонны одного диаметра на лифтовую колонну другого диаметра производится следующим образом.
Из нижней части устройства 12 отвода газожидкостной смеси отвинчивается лифтовая колонна 1 одного диаметра. С верхней части устройства 12 снимается крышка 16 и выкручивается перфорированный отрезок 15 лифтовой колонны 1. К перфорированному отрезку 15 и верхней секции лифтовой колонны 1 другого диаметра привариваются так называемые центрирующие уступы 26 (приливы) соответствующего диаметра. В случае замены лифтовой колонны на лифтовую колонну диаметром, например, менее 168 мм, к перфорированному отрезку 15 лифтовой колонны 1 приваривается дополнительная пластина 27, служащая отбойником, предотвращающим попадание большого количества влаги из поступающей в лифтовую колонную 1 ГЖС в измерительную камеру 20. Дополнительный отбойник 27 имеет диаметр, обеспечивающий перекрывание выполненной в основном отбойнике 18 прорези, которая по своему размеру соответствует диаметру отверстий 14, выполненных в устройстве 12 для закрепления в нем лифтовой колонны 1 и ее перфорированного отрезка 15. После приварки приливов 26 перфорированный отрезок 15 и сама лифтовая колонна 1 ввинчиваются в устройство 12, а затем к верхней части устройства 12 крепится крышка 16. В случае необходимости в выполненном в крышке 16 отверстии устанавливается консольный стержень 17 для плунжерного лифта.
Реализация заявленного стенда позволяет обеспечить:
- снижение экономических затрат в связи с использованием одного и того же устройства отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны при работе с лифтовыми колоннами различных диаметров путем модификации указанных лифтовых колонн;
- повышение эффективности работы стенда, выражаемой, например, в повышении качества получения достоверных данных измерения посредством образования во внутренней полости устройства отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны камеры, обеспечивающей отсутствие попадания газожидкостной смеси в систему измерения.