СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА

Полезная модель относится к нефтегаздобывающей промышленности и может быть использована для исследования движения потоков в вертикальных и наклонных трубопроводах (скважинах, шлейфах от скважин) при добыче газа.
Известна установка для моделирования натурных условий работы скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений (патент РФ №48581, Е21В 47/00, опубл. 27.10.2005), содержащая одну или несколько колонн труб различного диаметра, узел подачи и регулирования расхода жидкости, компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны смеси газа и жидкости, имеющий выходы для жидкости и газа сепаратор, приборы измерения расхода газа и жидкости, приборы измерения давления в колонне труб, средства отвода жидкости и газа из установки. Узел подачи и регулирования расхода жидкости включает накопительную емкость и насос, первый выход которого соединен с накопительной емкостью трубопроводом, снабженным запорно-регулирующим устройством, второй вход насоса соединен с выходом для жидкости сепаратора трубопроводом, снабженным сливным в накопительную емкость патрубком, имеющим запорно-регулирующее устройство, а в обход насоса выполнен байпас с регулятором расхода жидкости, выход сепаратора для газа соединен с входом в компрессор трубопроводом, который снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа, патрубки оборудованы запорно-регулирующими устройствами, а в обход компрессора установлен байпас с регулятором расхода газа.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемой полезной модели является стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений (патент РФ №48580, Е21В 47/00, опубл. 27.10.2005), состоящий из одной или нескольких колонн труб различного диаметра, узла подачи и регулирования расхода жидкости, средств подачи и регулирования расхода газа, включающих компрессор, устройств ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, имеющего выходы для жидкости и газа сепаратора, приборов измерения расхода газа и жидкости, установленных между устройством ввода в колонну газожидкостной смеси и компрессором и узлом подачи и регулирования расхода жидкости соответственно, приборов измерения давления в колонне труб и средств отвода жидкости и газа из установки. Выход сепаратора для жидкости гидравлически соединен с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через узел подачи и регулирования расхода жидкости, выход сепаратора для газа соединен с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через средство подачи и регулирования расхода газа, которое снабжено патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа.
Недостатком известных решений является изменение внутреннего диаметра и шероховатости внутренней поверхности трубопроводов из-за возникновения коррозии металлических узлов и элементов во время простоя устройств, т.к. после проведения экспериментов с жидкостью внутренняя поверхность стенда остается влажной. В результате ухудшается внутренняя поверхность колонны труб (утонение и неровности внутреннего сечения труб), что негативно отражается на достоверности проводимых исследований. Кроме того, во время работы стенда происходят отслоения ржавых включений, которые при движении в стенде забивают основные его узлы, что может привести к поломке отдельных элементов стенда и образованию глухих или малопроницаемых пробок в соединительных трубопроводах.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание стенда для исследования подъема жидкости с использованием газа, конструкция которого обеспечивает возможность осушки внутренней поверхности стенда от оставшейся жидкости после ее слива.
Техническим результатом, достигаемым при реализации полезной модели, является уменьшение коррозии металлических поверхностей стенда, увеличение срока службы металлических узлов и трубопроводов, а также повышение достоверности проводимых исследований.
Технический результат достигается за счет того, что стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа состоит из колонны труб, узла подачи и регулирования расхода жидкости, узла подачи и регулирования расхода газа, включающего компрессор и патрубок подачи газа избыточного давления, устройств ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, сепаратора, вход которого соединен трубопроводом отвода газожидкостной смеси с устройством отвода из колонны газожидкостной смеси, выход для жидкости сепаратора соединен посредством трубопровода подачи жидкости с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через узел подачи и регулирования расхода жидкости, а выход для газа сепаратора соединен посредством трубопровода подачи газа с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через узел подачи и регулирования расхода газа. Стенд дополнительно содержит трубопровод для осушки стенда, подсоединенный одним концом к трубопроводу подачи газа, а другим концом к устройству отвода из колонны газожидкостной смеси, а узел подачи и регулирования расхода газа снабжен патрубком для осушки стенда.
Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа содержит измерительную аппаратуру.
На чертеже представлена схема стенда для исследования условий подъема жидкости с использованием газа.
Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа содержит одну или несколько колонн труб (1) различного диаметра, установленных в вертикальном или наклонном положении. В нижней части колонны труб (1) установлено устройство (2) ввода в колонну газожидкостной смеси (ГЖС), в верхней части - устройство (3) отвода из колонны ГЖС. Стенд включает имеющий выходы для газа и жидкости сепаратор (4), вход которого соединен трубопроводом (5) отвода ГЖС с устройством (3) отвода из колонны ГЖС. Выход для жидкости сепаратора (4) соединен трубопроводом (6) подачи жидкости с устройством (2) ввода в колонну ГЖС через узел подачи и регулирования (7) расхода жидкости, включающий насос и запорно-регулирующую арматуру. Выход для газа сепаратора (4) соединен трубопроводом (8) подачи газа с устройством ввода (2) в колонну ГЖС через узел подачи и регулирования (9) расхода газа. При этом в устройстве (2) ввода в колонну ГЖС вход для жидкости расположен ниже входа для газа. Трубопровод (8) подачи газа снабжен запорным устройством (10). Узел подачи и регулирования (9) расхода газа включает компрессор (11), патрубок (12) подачи газа избыточного давления, патрубок (13) для осушки стенда и запорно-регулирующую арматуру. Патрубки (12) и (13) снабжены запорными устройствами (14) и (15) соответственно. Стенд содержит трубопровод (16) для осушки стенда, одним концом подсоединенный к трубопроводу (8) подачи газа, а другим - к устройству (3) отвода из колонны ГЖС, снабженный запорным устройством (17). В качестве трубопровода (16) для осушки стенда можно использовать колонну труб, не задействованную в эксперименте. К устройству (2) ввода в колонну ГЖС подсоединен сливной патрубок (18), снабженный запорным устройством (19).
Стенд содержит измерительную аппаратуру: расходомеры газа и жидкости, преобразователи разности давлений, датчики давлений, датчики температуры (на чертеже не показаны). Расходомеры газа и жидкости установлены на трубопроводах (6), (8) соответственно, непосредственно перед входом в колонну труб. Преобразователи разности давлений, датчики давлений и датчики температуры установлены как на концах колонны труб (1), так и дополнительно (при необходимости) на заданных участках вдоль колонны труб (1).
Предлагаемый стенд работает следующим образом.
Стенд подключают к источнику газа избыточного давления с помощью патрубка (12) подачи газа избыточного давления. Проверяют, чтобы запорные устройства (15), (17), (19) были закрыты, а запорное устройство (10) открыто. Затем открывают запорно-регулирующие устройства узла подачи и регулирования (9) расхода газа и заполняют все элементы стенда газом до необходимого давления. Величину давления контролируют по показаниям датчиков давления, установленных на входе или на выходе из колонны труб (1). После того, как давление газа в стенде достигнет требуемого значения, включают компрессор (11), при этом газ из сепаратора (4) по трубопроводу (8) подачи газа всасывается в компрессор (11), а затем поступает через расходомер газа и устройство (2) ввода в колонну ГЖС в нижнюю часть колонны труб (1). Газ, поступивший в колонну труб (1), поднимается по колонне труб (1) вверх и через устройство (3) отвода из колонны ГЖС по трубопроводу (5) отвода ГЖС поступает в сепаратор (4), а затем в компрессор (11). Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать в стенде по замкнутому циклу. Жидкость подают в узел подачи и регулирования (7) расхода жидкости, из которого она по трубопроводу (6) подачи жидкости поступает в устройство (2) ввода в колонну ГЖС, где смешивается с газом. Под действием напора газа ГЖС поднимается по колонне труб (1). Достигнув верха колонны труб (1), ГЖС через устройство (3) отвода из колонны ГЖС по трубопроводу (5) отвода ГЖС поступает в сепаратор (4). В сепараторе жидкость отделяется от газа и поступает по трубопроводу (6) подачи жидкости в узел подачи и регулирования (7) расхода жидкости, а газ по трубопроводу (8) подачи газа поступает в компрессор (11). После окончания эксперимента жидкость сливают через сливной патрубок (18).
Во время проведения эксперимента по исследованию условий подъема жидкости с использованием газа измеряют давление в заданных участках колонны труб (1) манометрами или дифференциальными манометрами. Выполнив необходимые измерения, изменяют технологические параметры режима работы стенда: давление, расход газа (с помощью компрессора (11)) и жидкости (с помощью насоса) или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны труб (1) в систему утилизации.
После окончания эксперимента перекрывают запорное устройство (10) и открывают запорные устройства (15), (17), (19). Включают компрессор (11), с помощью которого атмосферный воздух по патрубку (13) для осушки стенда засасывается, а затем нагнетается в стенд, где поступает из трубопровода (8) подачи газа в трубопровод (16) для осушки стенда. При этом происходит нагрев воздуха за счет сжатия, а относительное влагосодержание уменьшается - воздух становится сухим, способным поглощать влагу. Далее воздух по трубопроводу (16) для осушки стенда поступает в устройство (3) отвода из колонны ГЖС, откуда часть воздуха проходит сверху вниз по колонне труб (1) и выдувается через сливной патрубок (18), а другая часть по трубопроводу (5) отвода ГЖС поступает в сепаратор (4). Часть воздуха проходит через компрессор (11) по трубопроводу (8) подачи газа в трубопровод (16) для осушки стенда, а другая часть проходит по трубопроводу (6) подачи жидкости и выдувается через сливной патрубок (18). Таким образом, осушают узлы и трубопроводы стенда сверху-вниз от оставшейся жидкости в течение 10÷20 мин атмосферным воздухом, который выпускается в атмосферу в нижней части колонны труб (1) через сливной патрубок. Часть воздуха при этом циркулирует по замкнутому циклу, что способствует повышению температуры воздуха и приводит к более интенсивному поглощению жидкости с внутренней поверхности стенда. Затем отключают компрессор (11), закрывают запорные устройства (15), (17), (19) и открывают запорное устройство (10).
Использование предлагаемой полезной модели позволит уменьшить коррозию металлических поверхностей стенда, увеличить срок службы металлических узлов и трубопроводов, а также повысить достоверность проводимых исследований.