УСТАНОВКА ДЛЯ НОРМИРОВАННОГО ОТБОРА НЕФТЯНОГО ПОПУТНОГО ГАЗА

Предлагаемая установка может быть использована в нефтегазовой промышленности и предназначена для автоматизированного отбора и регулирования расхода нефтяного попутного газа, сепарируемого из газожидкостной смеси отдельной скважины (или группы скважин).
Отбор газа необходим для подачи нормируемого объема на установку-потребитель (например, газопоршневую электростанцию ГПЭС). Газ, превышающий норматив отбора, возвращается в нефтесборный коллектор.
Известно использование ресиверов для компенсации перебоев подачи газа и гашения пульсаций давления [Аграновский М.М., Вылюднов М.Е. и др. Силовые пневматические системы, М., 1965, с 7.].
Однако они не обеспечивают подачу газа с постоянным давлением и не предусматривают поэтапное отделение капельной жидкости.
Наиболее близким техническим решением является установка для отделения жидкости и нефтяного попутного газа, добываемых из нефтяных скважин, и измерения среднесуточного массового расхода жидкости и газа. Установка содержит двухкамерный сепаратор, верхняя камера которого служит для отделения газа и его первичной осушки и соединена с газовым расходомером, а нижняя - для сбора водонефтяной смеси. В нижней камере установлен поплавковый уровнемер, соединенный с заслонкой регулирования расхода газа. Установка работает в пульсирующем режиме: при достижении заданной величины давления газа, заслонка открывается и происходит сброс газа через расходомер, а при его снижении до нижнего предела срабатывания заслонка также резко закрывается. Установка снабжена также средствами измерения давления, температуры и блоком управления [Каталог производителя ОАО «АК «ОЗНА», 2009, с.7, 8].
Эта установка принята нами в качестве прототипа.
Недостатком установки является пульсирующий режим работы и, как следствие, резкое изменение давления газа при периодической его подаче на расходомер через заслонку. Это не позволяет обеспечить стабильную подачу газа потребителям. Кроме того, при подаче из скважины жидкости, не содержащей газ, подача газа на выходе установки также прерывается.
Задачей полезной модели является обеспечение стабильной подачи качественно сепарированного газа потребителям.
Для успешного решения поставленной задачи в известной установке, включающей двухкамерный сепаратор газа и жидкости, уровнемер и газовый расходомер, дополнительно содержит регулятор давления газа непрерывного действия и задвижку с электроприводом, соединенную с уровнемером для постоянного сброса водонефтяной смеси, а между выходом сепаратора и расходомером установлен двухкамерный ресивер газа высокого давления и фильтры.
Применение предложенной конструкции установки позволяет стабилизировать давление газа на ее выходе за счет непрерывного и плавного регулирования уровня жидкости в сепараторе, и использования ресивера с системой управления, обеспечивающей подачу газа потребителю с постоянным давлением и нормированным расходом за данный период времени при прерывании его подачи на вход установки.
На фиг. представлена предлагаемая установка для нормированного отбора нефтяного попутного газа.
Установка состоит из двухкамерного газожидкостного сепаратора 1 и двухкамерного газового сепаратора - ресивера 2. Камеры сепараторов выполнены в виде цилиндров, расположенных один над другим.
Верхняя камера 3 газожидкостного сепаратора 1 оборудована вертикальным входным циклоном 4, горизонтальным вихревым циклоном 5 и струйным каплеуловителем 6, предохранительным клапаном 7, задвижкой 8 для сброса газа и показывающим манометром 9 с задвижкой 10. Нижняя камера 11 оборудована полками (желобами) для стока жидкости 12 и поплавковым устройством 13. В нижней камере монтируется измерительный преобразователь гидростатического давления столба жидкости 14, используемый в качестве датчика уровня жидкости.
На трубопроводе, отводящем газ из верхней камеры, смонтированы задвижка 15 и обратный клапан 16. На трубопроводе, отводящем жидкость (или газожидкостную смесь) из нижней камеры, монтируется задвижка 17 и обратный клапан 18. Для обеспечения дренажа жидкости в грязевый коллектор и в нефтесборный коллектор предусмотрены трубопроводы с задвижками, соответственно 19 и 20.
Нижняя камера газового сепаратора (ресивера) 21 оборудована вертикальным входным циклоном 22 и каплеотбойниками 23. Верхняя камера ресивера 24 оборудована горизонтальным вихревым циклоном 25 и струйным каплеуловителем 26. На ней монтируется показывающий манометр 27 с задвижкой 28, измерительный преобразователь (датчик) давления 29 с задвижкой 30, датчик температуры 31 и карман для стеклянного термометра 32. Здесь же установлены патрубок с задвижкой 33 для сброса газа на «свечу» при отключении сепаратора и предохранительный клапан 34.
В нижней части сепаратора монтируется преобразователь гидростатического давления столба жидкости 35, также используемый в качестве датчика уровня жидкости. Для сброса жидкости в нефтесборный коллектор предусмотрен трубопровод с задвижкой 36 и обратным клапаном 37. Для дренажа жидкости в грязевый коллектор предусмотрен трубопровод с задвижкой 38.
На газоотводящем трубопроводе монтируется рабочий и резервный фильтры-газоосушители_39 и 40 с отключающими задвижками 41, 42, 43, 44 и дренажными задвижками 45, 46, массовый счетчик-расходомер 47, регулятор давления типа РДП 48 с задвижкой 49, выходная задвижка 50 и обратный клапан 51, обеспечивающие постоянное давление газа на установку-потребитель. На трубопроводе также монтируются штуцера 52, 53, 54, 55 с задвижкой 56, для отбора газа на запальник и в пробоотборник (при необходимости). Для измерения перепада давления на фильтрах установлен датчик дифференциального давления 57. Для обеспечения демонтажа счетчика-расходомера 47 и других временных режимов работы, предусмотрен байпас с задвижкой 58. Для контроля давления в газовом коллекторе предусмотрены показывающий манометр 59 с задвижкой 60, а также датчик давления 61 с задвижкой 62.
На входном трубопроводе смонтированы задвижка 63 и обратный клапан 64, на выходном - кран с электрическим приводом 65, а также задвижка 66, обеспечивающие непрерывный сброс водонефтяной жидкости и плавное регулирование давления в сепараторе 1. Между входным и выходным трубопроводами имеется байпасная трубная перемычка с задвижкой 67.
Для сброса газа в утилизационный коллектор предусмотрен сбросной клапан 68 настроенный на определенное давление. Для обеспечения учета газа на «свечу» установлен счетчик газа 69.
В состав системы жизнеобеспечения в качестве основных элементов входят блок-боксы аппаратурного и технологического блоков: аппаратурный блок-бокс оснащен обогревателями и светильниками; технологический блок-бокс оснащается обогревателями, светильниками, вентилятором и пожаро-газосигнализаторами.
В состав станции управления входит силовой шкаф и блок измерений и обработки информации (БИОИ)
Порядок подготовки и функционирования установки следующий.
В исходном положении байпасная задвижка 67 открыта, задвижки 50, 58, 63, 66 и все дренажные задвижки закрыты. При этом газожидкостная смесь (ГЖС) от скважин(ы) через задвижку 67 поступает в нефтесборный коллектор.
Включают в работу БИОИ вводят в память контроллера все условно постоянные константы, в том числе значения установок по максимально допустимым значениям давления в газовом коллекторе и уровня жидкости в сепараторах, а также предварительное (если на этот момент нет фактического) значение плотности газа в стандартных условиях.
Открывают (если они были закрыты) задвижки 15, 20, 36, 41 и 42 или 43 и 44 и задвижки 10, 28, 30, 60, 62 на манометрах и преобразователях давления. Осторожно открывают задвижки 63 и 66 и подают давление в сепараторы, контролируя давление по манометрам 9 и 27.
Устанавливают кран с электроприводом 65 в положение «закрыто». Закрывают байпасную задвижку 67. При этом ГЖС начнет поступать в сепаратор 1, жидкость начнет скапливаться в нижнем цилиндре, а газ - накапливаться в полостях сепаратора и ресивера.
По мере накопления газа, перепад давления в этих полостях относительно выходного трубопровода будет повышаться. При достижении давления в сепараторах величины, на которую настроен сбросной клапан 68, он приоткроется и газ начнет поступать в утилизационный коллектор.
По мере заполнения сепаратора жидкостью, преобразователь гидростатического давления столба жидкости 14, подает сигнал на БИОИ, который приоткроет кран с электроприводом 68 и жидкость, успевшая к этому времени накопиться в нижнем цилиндр, а также вновь поступающие жидкость под действием перепада давления, начнут вытесняться в нефтесборный коллектор. Система придет в равновесное состояние.
Подготовливают объект-потребитель к приему газа. Открывают задвижки 41, 42 или 43, 44, настроив регулятор 48 на то давление, которое требуется поддерживать в коллекторе потребителя и открывают задвижку 50, контролируя давление по манометру 59. При этом БИОИ опрашивает датчики 14, 35, 13, 29, 60 и, если их показания находятся в пределах соответствующих уставок, приступают к процессу измерения расхода газа в коллекторе потребителя. Газ, превышающий норматив отбора, возвращается в нефтесборный коллектор. В зависимости от настройки клапана 68 газ может быть направлен на утилизацию на «свечу», обьем газа определяют по расходомеру 69.
Для определения значения плотности газа, отбирают пробу в соответствии с ГОСТ 31370-2008 через штуцер 52 либо в проточный пробоотборник, подключив его к входному 54 и выходному 55 штуцерам. Определяют плотность газа, руководствуясь ГОСТ 31371.1…7-2008, и вводят это значение в память БИОИ взамен предварительного значения, введенного ранее.
Далее БИОИ будет производить расчет объема и объемного расхода газа, приведенных к стандартным условиям, как отношение, соответственно, массы и массового расхода газа, измеренные счетчиком-расходомером 47, к плотности газа.
При повышении перепада давления и плотности газа по показаниям датчика 57 и счетчика-расходомера 47 необходимо перейти на резервный фильтр-осушитель. Для этого следует открыть задвижки на его входе и выходе, после чего закрыть входную и выходную задвижку отработавшего фильтра-осушителя. После отключения отработавшего фильтра необходимо открыть его дренажную задвижку и сбросить конденсат, скопившийся в его полости, продуть фильтроэлемент фильтра-осушителя сухим газом.
При поступлении жидкости, не содержащей требуемого расхода газа, уровень в сепараторе 1, измеряемый датчиком уровня 14, поднимается, кран с электрическим приводом 65 и задвижкой 66 обеспечивают непрерывный сброс водонефтяной жидкости. При этом ресивер 2 обеспечивает поступление газа на выход установки с постоянным давлением определенный период времени.
В результате, обеспечивается непрерывная подача качественно сепарированного газа потребителю с заданным расходом и давлением.