ГАЗОДОЖИМНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при освоении скважин, а также при проведении других операций в скважинах или на других объектах, при реализации которых необходимо использование газа высокого давления.
Известна установка, представляющая из себя компрессор (например, УКП-80), соединяемый манифольдом со скважиной. При помощи компрессора газ (воздух) подается в скважину, который замещает скважинную жидкость, за счет чего снижается забойное давление и производится вызов притока пластового флюида - освоение скважины /1/.
Однако давление, развиваемое компрессором, может быть недостаточным для освоения глубоких скважин. Кроме того, по действующим правилам безопасности в нефтегазодобывающей промышленности освоение газовых скважин с использованием воздуха запрещено.
Также известна насосно-компрессорная установка, включающая бустерный насос поршневого или плунжерного типа, компрессорные камеры которого соединены с
источником газожидкостной смеси или газа, питательный насос, нагнетательная линия которого соединена с приемным коллектором бустерного насоса, и привод, причем бустерный насос и питательный насосы установлены на транспортной базе, а на нагнетательном коллекторе бустерного насоса может быть установлен сепаратор-водоуловитель /2/.
К недостаткам устройства следует отнести его относительную сложность из-за необходимости использования специальных устройств для преобразования насосов в бустерные установки, а также ограниченность давления нагнетания.
Наиболее близким к описываемому устройству является газодожимная установка, включающая источник низконапорного газа, насос поршневого или плунжерного вида с приводом, приемную емкость насоса для поршневой жидкости, сосуд высокого давления, имеющий верхний и нижний датчики уровня жидкости и соединенный в нижней части с нагнетательной линией насоса и через сливную линию - с приемной линией насоса, а в верхней части - с газовой нагнетательной линий и линией от источника газа, газовая нагнетательная линия, нагнетательная линия от насоса и линия от источника газа имеют обратные клапаны и манометры, а газовая нагнетательная линия, сливная линия и линия от источника газа оборудованы кранами высокого давления, кроме того линия от источника газа имеет сужающее устройство, расположенное после обратного клапана со стороны сосуда высокого давления, при этом сосуд высокого давления выполнен в виде параллельных змеевиков из труб, соединенных в верхней и нижней частях общими коллекторами, линия от источника газа и газовая нагнетательная линии соединены с верхним коллектором, а сливная линия и нагнетательная линия от насоса соединены с нижним коллектором, трубы змеевиков сосуда высокого давления имеют уклон в сторону соединения с нижерасположенной трубой, сосуд высокого давления в верхней и нижней частях оборудован вертикальными участками труб с расположением в интервале этих участков датчиков уровня жидкости, а верхний и нижний коллекторы соединяются с линиями через соответствующие вертикальные участки труб /3/.
К недостаткам устройства относится то, что при изготовлении установки при равенстве диаметров труб коллекторов и змеевиков (батарей) место их соединения становится ослабленным узлом, кроме того, из-за малого диаметра коллекторов и больших скоростей в них поршневой жидкости и газа имеется возможность попадания газа в приемную емкость насоса, а поршневой жидкости - в газовую нагнетательную линию.
Задачей данного изобретения является повышение конструктивной и функциональной надежности устройства.
Поставленная задача достигается тем, что в газодожимной установке, включающей источник низконапорного газа, насос поршневого или плунжерного типа с приводом, приемную емкость насоса для поршневой жидкости, сосуд высокого давления, выполненный в виде параллельных трубных батарей, соединенных в верхней и нижней частях общими коллекторами, при этом нижний коллектор соединен через сливную линию с приемной емкостью насоса для поршневой жидкости и через нагнетательную линию насоса - с насосом, а верхний коллектор соединен с газовой нагнетательной линией и линией от источника низконапорного газа, трубы батарей имеют уклон в сторону соединения с нижерасположенной трубой, газовая нагнетательная линия, линия от источника низконапорного газа и нагнетательная линия от насоса оборудованы обратными клапанами и манометрами, а газовая нагнетательная линия, линия от источника низконапорного газа и сливная линия оборудованы кранами высокого давления, коллектора выполнены из труб большего диаметра, чем трубы блоков трубных батарей.
На чертеже показана технологическая схема газодожимной установки. Установка включает: 1 - блок трубных батарей (на чертеже показана одна батарея), 2 - нижний коллектор, 3 - верхний коллектор, 4 - тройники, 5 - газовая нагнетательная линия, 6 - линия от источника низконапорного газа, 7 - нагнетательная линия от насоса, 8 - сливная линия, 9 - насос, 10 - приемная емкость насоса, 11, - обратные клапаны, 12 - краны высокого давления, 13 - манометры.
Использование описываемой установки производится следующим образом.
К нижнему коллектору 2 газодожимной установки (ГДУ) через тройник 4 подключают через нагнетательную линию 7 насос 9 поршневого или плунжерного типа, а также приемную емкость насоса 10 через сливную линию 8. К верхнему коллектору 3 также через тройник 4 подключают источник низконапорного газа и газовую нагнетательную линию 5 Линию от источника газа 6, газовую нагнетательную линию 5 и нагнетательную линию от насоса 7 оборудуют обратными клапанами 11 и манометрами 13, а линии 5, 6 и 8 - кранами высокого давления 12.
Закрывают кран высокого давления 12 на сливной линии 8, открывают кран 12 на линии 5, включают насос 9 и поршневой жидкостью из приемной емкости 10 вытесняют воздух из всей конструкции блока трубных батарей 1 Затем выключают насос 9, к газовой нагнетательной линии 5 подключают потребитель высоконапорного газа
(например, скважину), открывают краны 12 на линии от источника низконапорного газа и на сливной линии, вытесняя газом от источника низконапорного газа поршневую жидкость в приемную емкость 10, заполняют блок трубных батарей низконапорным газом от его источника и закрывают кран на сливной линии. После этого включают насос 9 и поршневой жидкостью из приемной емкости 10 компремируют и вытесняют газ из блока трубных батарей 1 к потребителю высоконапорного газа. В процессе вытеснения газа обратный клапан 11 на линии от источника низконапорного газа закрывается, а обратные клапаны на газовой нагнетательной линии и нагнетательной линии от насоса находятся в открытом состоянии. После заполнения блока трубных батарей и верхнего коллектора поршневой жидкостью насос выключают и открывают кран на сливной линии. При снижении давления в блоке трубных батарей обратные клапаны на газовой нагнетательной линии и нагнетательной линии от насоса закрываются, открывается обратный клапан на линии от источника низконапорного газа и поршневая жидкость под действием давления от источника низконапорного газа снова вытесняется в приемную емкость, а блок трубным батарей с коллекторами заполняется новой порцией газа. Повторением перечисленных операций перекачивают к потребителю высоконапорного газа необходимый его объем с достижением давления требуемой величины.
Максимальное давление (Р), развиваемое на установке, определяется по формуле:
где Ринг. - давление в источнике низконапорного газа, n - степень сжатия газа на установке.
Величина n равна отношению объемов газа, приходящихся на одну трубную батарею в начале и конце цикла сжатия, она конструктивно зависит (прямо пропорциональна) главным образом от длины труб батареи.
Производительность установки (объем газа за один цикл его сжатия) зависит от объема всей конструкции блока трубных батарей, она прямо пропорциональна диаметру труб, из которых изготавливаются батареи, и их числу.
При проектировании газодожимной установки первоначально задаются давлением и производительностью, необходимых для проведения работ, для которых данная установка проектируется. По заданному давлению подбираются трубы (материал, диаметр, толщина стенок) для изготовления батарей и определяется их длина по известным давлению в источнике низконапорного газа и требуемой степени сжатия газа. По заданной производительности установки и объему одной батареи определяется потребное их число. Кроме того, по требуемым давлению и производительности
подбирается соответствующий насос с приводом.
Трубы в батареях изготавливают с уклоном в сторону соединения их с нижерасположенными трубами с целью исключения размыва границы раздела между поршневой жидкостью и газом при их совместном движении по батарее.
При реализации каких либо работ в скважине с использованием описываемой газодожимной установки в качестве насоса с приводом и приемной емкостью могут быть использованы широко применяемые в нефтегазовой промышленности насосные агрегаты (например, ЦА-320, ЦА-400, 2АН-500, 4АН-700 и др.).
Для обеспечения маневренности установки вся конструкция блока трубных батарей с верхним и нижним коллекторами монтируется на специальной раме или транспортной базе (санях, тележке) с использованием необходимых крепежных приспособлений для устойчивости конструкции в рабочем и транспортном состояниях.
При эксплуатации установки в условиях с низкими температурами в качестве поршневой жидкости может быть использован незамерзающий раствор, например, раствор диэтиленгликоля, раствор хлористого натрия или хлористого кальция.
Описываемая газодожимная установка позволяет:
- осуществлять различные операции в скважинах, при реализации которых необходима подача газа высокого давления, при этом достигается давление газа, равное давлению, развиваемому используемыми насосными агрегатами;
- производить утилизацию газов низкого давления с подачей их в газотранспортные сети и пр.
Литература
1 Минеев Б.П., Сидоров Н.А. Практическое руководство по испытанию скважин М: Недра, 1981, с.116-119.
2. Полезная модель РФ №318, МПК 5: F04B 23/04, 21.06.93.
3. Полезная модель РФ №13398, МПК 6: F04B 23/04, 10.04.2000.