СИСТЕМА ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ГАЗОВОДОНЕФТЯНОЙ СМЕСИ НА ПРОМЫСЛЕ
SYSTEM FOR TRANSPORTING GAS-WATER-OIL MIXTURE AT FIELD

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к внутрипромысловому сбору и транспортированию газожидкостной смеси продукции нефтяных скважин при однотрубном транспортировании на установку подготовки нефти центрального пункта сбора и подготовки нефти. Изобретение может быть использовано также и в других отраслях народного хозяйства для перекачки и транспортирования многофазных смесей.
Из уровня техники известна установка для сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин (патент РФ №2160866, кл. F17D 1/00, дата публ. 1999 г.), включающая сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти и насосную установку, размещенную между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом. Насосная установка выполнена с применением многофазного штангового насоса, закрепленного на насосно-компрессорной трубе (НКТ) и установленного в зумпфе, оборудованном трубой большого диаметра с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце. Боковой отвод зумпфа, сообщающийся с межтрубным пространством, соединен с сетью сборных трубопроводов через расширительную камеру, а боковой отвод устьевого оборудования - линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью НКТ, соединен с напорным трубопроводом через эжектор, который посредством газовой линии соединен с газовым пространством расширительной камеры.
Однако указанная известная установка не обеспечивает стабильного и постоянного режима транспортирования водогазонефтяной смеси из скважин с высоким дебитом, а также с высоким газовым фактором и большим содержанием мехпримесей.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по совокупности признаков является система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин (патент РФ №2236639, кл. F17D 1/00, дата публ. 20.09.2004 г.), содержащая линию доставки газожидкостной смеси, эжектор, содержащий сопло, приемную камеру и диффузор, трубную сепарационную установку (трубный делитель фаз), которая содержит отвод газосодержащей продукции сепарации, связанный с напорным трубопроводом, и отвод газожидкостной продукции сепарации, связанный посредством байпасной линии с силовым блоком, выполненным в виде электроцентробежного насоса, размещенного в обсаженной обсадной трубой с заглушкой на нижнем конце зумпфе и закрепленного на насосно-компрессорной трубе НКТ, полость которой гидравлически соединена через линейный отвод устьевого оборудования зумпфа с соплом эжектора, а межтрубное пространство зумпфа соединено посредством байпасной линии с отводом газожидкостной продукции сепарации, при этом диффузор эжектора связан с входом сепарационной установки.
Указанная система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин обеспечивает подачу газожидкостной смеси от скважин через автоматизированные групповые замерные установки на прием эжектора, далее на трубный делитель фаз, где происходит разделение смеси на газосодержащую и газожидкостную части. Газосодержащая часть отводится в напорный трубопровод в систему транспорта на установку предварительной подготовки нефти (УППН), а газожидкостная часть - на прием электроцентробежного насоса, закрепленного на насосно-компрессорной трубе и установленного в зумпфе (колодце).
Газожидкостная смесь, являющаяся рабочей жидкостью, под давлением, развиваемым насосом, поступает на сопло эжектора, который обеспечивает всасывание продукции скважин, смешение с рабочей жидкостью и сжатие смеси до давления сепарации и транспортировки продукции.
Недостатком указанной системы является снижение эффективности (коэффициента полезного действия) работы установки при наличии высокого газового фактора газожидкостной смеси, выходящей с трубного делителя фаз и являющейся рабочей жидкостью.
Технический результат, достигаемый предлагаемой системой транспортирования газоводонефтяной смеси на промысле, заключается в повышении производительности установки.
Указанный технический результат достигается благодаря тому, что система сбора и транспортирования газожидкостной смеси включает линию подвода продукции со скважин, соединенную трубопроводом через трубный отвод с эжектором, соединенным на выходе трубопроводом с сепарационной установкой, включающей в себя патрубок для отвода отсепарированной газожидкостной смеси в транспортный трубопровод и патрубок для отвода отсепарированной водонефтяной смеси в трубопровод, соединяющий сепарационную установку с затрубным пространством силового блока, размещенного в зумпфе, при этом силовой блок включает соединенные последовательно снизу вверх погружной электродвигатель, электроцентробежный насос и насосно-компрессорную трубу, герметично соединенные трубопроводом с эжектором, при этом в верхней части линии подвода продукции скважин дополнительно выполнен трубный отвод, связанный трубопроводом для транспортировки пассивного газонасыщенного потока во внутренний цилиндрический ступенчатый канал полой цилиндрической трубки, установленной концентрично внутри сопла эжектора, образующей своей наружной поверхностью и внутренней поверхностью сопла кольцевое сопло эжектора, соединенное трубопроводом с внутренним каналом насосно-компрессорной трубы силового блока для подачи активной оборотной водонефтяной смеси в кольцевое сопло эжектора.
Таким образом, указанный технический результат, заключающийся в увеличении производительности установки, достигается благодаря тому, что в камеру смешения эжектора подается три потока - выходящий из кольцевого сопла эжектора активный поток оборотной водонефтяной смеси с высоким давлением и большой скоростью, вызывающий разрежение в камере смешения эжектора, обеспечивая тем самым инжекцию в камеру смешения продукции скважин в виде двух пассивных потоков с низким давлением - жидкостно-газовой среды, поступающей через соединительный патрубок эжектора, и газонасыщенного потока, поступающего через внутренний ступенчатый канал полой цилиндрической трубки, установленной концентрично внутри сопла эжектора.
На фиг.1 показана технологическая схема системы транспортирования газоводонефтяной смеси на промысле; на фиг.2 - принципиальная схема используемого в предлагаемой системе эжектора.
Заявляемая система транспортирования газоводонефтяной смеси на промысле (фиг.1) содержит линию 1 подвода продукции со скважин, два трубных отвода - трубный отвод 2, установленный в верхней части линии 1 подвода продукции и соединенный трубопроводом 3 с эжектором 4, а также трубный отвод 5, соединенный трубопроводом 6 с эжектором 4, который связан на выходе трубопроводом 7 с сепарационной установкой 8, включающей в себя патрубок 9 для отвода отсепарированной газожидкостной смеси в транспортный трубопровод, и патрубок 10 для отвода отсепарированной водонефтяной смеси в трубопровод 11, соединяющий сепарационную установку 8 с затрубным пространством силового блока 12, размещенного в зумпфе. Силовой блок 12, включающий соединенные последовательно снизу вверх погружной электродвигатель (ПЭД), электроцентробежный насос (ЭЦН) и насосно-компрессорную трубу (НКТ), герметично соединен трубопроводом 13 с эжектором 4 таким образом, что имеет сквозной канал с кольцевым соплом 15 эжектора 4, образованным внутренней поверхностью сопла 14 и наружной поверхностью полой цилиндрической трубки 16, установленной концентрично соплу 14 по всей его длине. Внутренний ступенчатый канал полой цилиндрической трубки 16 (фиг.2) напрямую связан сквозным каналом с приемной камерой 17, камерой смешения 18 и диффузором 19 эжектора 4, соединенного трубопроводом 7 с сепарационной установкой 8.
Предлагаемая система транспортирования газоводонефтяной смеси на промысле работает следующим образом.
Для вывода установки на рабочий режим, газоводонефтяная смесь под давлением, например, 0,1-1,2 МПа подается в линию 1 подвода продукции со скважин, при этом газонасыщенный поток (пассивный) с большим содержанием газа направляется в трубный отвод 2, а жидкостно-газовая среда (пассивная) с меньшим содержанием газа направляется в соединительный патрубок 5. Образуя пассивные потоки, жидкостно-газовая среда попадает через трубный отвод 5 и трубопровод 6 в приемную камеру 17 эжектора 4, а газонасыщенный поток, идущий по трубному отводу 2 и трубопроводу 3, также попадает в приемную камеру 17 эжектора 4, пройдя перед этим через внутренний ступенчатый канал полой цилиндрической трубки 16, установленной концентрично в сопле 14 эжектора 4. Пройдя из приемной камеры 17 в камеру смешения 18 через диффузор 19 эжектора 4, смесь двух пассивных потоков с низким давлением, например 0,1-1,2 МПа, и потока с высоким давлением (активного), поступившего с силового блока 12, например, с давлением 8,0-18,0 МПа, направляется по трубопроводу 7 в сепарационную установку 8 с давлением, необходимым для дальнейшего транспортирования газоводонефтяной смеси. Газожидкостный поток, вышедший из сепарационной установки 8, направляется по отводу 9 в транспортный трубопровод, а водонефтяная смесь, вышедшая также из сепарационной установки 8, направляется по отводу 10 и трубопроводу 11 в затрубное пространство зумпфа силового блока 12. Пройдя вдоль ПЭД, оборотная водонефтяная смесь поступает на прием ЭЦН, на выходе из которого уже выходит поток активной оборотной водонефтяной смеси с высоким давлением, например 8,0-18,0 МПа. Далее активная оборотная водонефтяная смесь по трубопроводу 13 поступает в кольцевое сопло 15 эжектора 4 и, выходя из него с большой скоростью и высоким давлением, вызывает разрежение в камере смешения 18 эжектора 4, тем самым обеспечивая инжекцию двух пассивных потоков с низким давлением, например 0,1-1,2 МПа, в эжектор 4: жидкостно-газовой среды, поступающей в приемную камеру 17 через соединительный патрубок 5 и трубопровод 6, и газонасыщенного потока, поступающего через трубный отвод 2, трубопровод 3 и внутренний канал полой цилиндрической трубки 16.
Благодаря данной конструкции на выходе из диффузора 19 эжектора 4 газоводонефтяной поток, направляемый на сепарационную установку 8, всегда будет иметь требуемое давление транспортировки, например 1,5-4 МПа, независимо от состава продукции скважин. При этом эффективность работы установки повышается при высоком газовом факторе (до 100%). Такой замкнутый цикл положен в основу работы предлагаемой системы транспортирования газожидкостной смеси на промысле.
Установка, изготовленная в соответствии с предложенной системой транспортирования газоводонефтяной смеси на промысле, установлена в ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» на ДНС 0113 Чернушинского месторождения Пермского края и эксплуатируется с положительным результатом.