УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ГАЗОВЫХ ГИДРАТОВ
APPARATUS FOR ANALYZING GAS HYDRATES

Изобретение относится к газодобывающей промышленности, а именно к устройствам для определения эмпирических зависимостей и показателей условий образования газовых гидратов в широком диапазоне температур и давлений непосредственно в полевых условиях.
Техногенные газовые гидраты могут образовываться в системах добычи газа: в призабойной зоне, в стволах скважин, в шлейфах и внутрипромысловых коллекторах, в системах промысловой и заводской подготовки газа, а также в магистральных газотранспортных системах. В технологических процессах добычи, подготовки и транспорта газа твердые газовые гидраты являются причиной технологических осложнений и аварий, поэтому оперативное определение условий гидратообразований является одним из важным мероприятий оптимизации режимов.
Известен стенд для исследования образования и разложения газогидратов, который состоит из камеры высокого давления с установленными на ней блоком температуры, блоком видеорегистрации и датчиком давления, соединенными с пультом управления, системы напуска водогазовой смеси, соединенной через насос с патрубком, на камере высокого давления установлено сопло, соединенное с выходом патрубка [патент РФ на полезную модель №133022, МПК B01L 5/00, опубликовано 10.10.2013].
Известен стенд для исследования образования и разложения газогидратов, состоящий из камеры высокого давления, пульта управления, блока температуры, включающего систему регулирования температуры и датчик температуры, блока видеорегистрации, датчика давления, системы напуска водогазовой смеси, соединенной через насос и сопло с камерой высокого давления, при этом датчик давления, блок видеорегистрации и система регулирования температуры соединены с пультом управления и установлены на камере высокого давления. Для расширения функциональных возможностей стенд дополнительно содержит акустический блок, который соединен с пультом управления и расположен на камере высокого давления, а датчик температуры установлен внутри камеры [патент РФ на полезную модель №143248, МПК B01L 5/00, 2013].
Наиболее близкой к заявляемому изобретению является установка для исследования гидратов «Газогидрат - 3М» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина [http://www.gubkin.ru/departaments/university_department/scientific_activity/kb/production/Gazogidrat3m/]. Установка содержит охлаждаемую ячейку высокого давления с качающим механизмом, персональный компьютер, с которым соединены системы регистрации температуры и давления с датчиками, блок видеорегистрации (ближайший аналог).
Однако все известные устройства применяются только для лабораторных исследований условий образования и разложения газогидратов, не учитывают физические характеристики течения жидкости и флюида, кроме того, отбор проб газа и последующая доставка их в лабораторию требуют значительного количества времени, что в целом, не позволяет осуществить прямые исследования.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является устранение указанных недостатков, создание установки для оперативного проведения исследований скважинной продукции в системе установки комплексной подготовки газа (УКПГ) для выявления критических параметров образования газовых гидратов.
Поставленная задача решается тем, что установка для комплексного исследования газогидратов, включающая ячейку высокого давления с датчиком давления, персональный компьютер, к которому подключены системы регистрации температуры, давления и расхода, и блок видеорегистрации, согласно изобретению, на входе в установку установлен теплообменный аппарат, установка содержит емкость с ингибитором, подключенную к газовой линии через вентиль подачи ингибитора, в ячейку высокого давления поток газа поступает через электроприводной регулятор, а датчики регистрации температуры и давления расположены до и после электроприводного регулятора, на выходе установка содержит сепаратор, разделитель трехфазный и счетчик газа.
Технический результат заключается в возможности, с помощью заявляемой установки, осуществлять проведение прямых исследований в полевых условиях, учитывающих физические характеристики течения жидкости и флюида напрямую со скважины.
На чертеже схематически изображена установка для исследования газовых гидратов.
Установка содержит входной вентиль 1, теплообменный аппарат 2, регулирующий температуру подаваемого на установку газа. Емкость 3 с ингибитором образования гидратов сообщается с газовой линией через вентиль 4 подачи газа в емкость 3. В качестве ингибитора используется метанол. На выходе емкости 3 установлен электроприводной вентиль 5 подачи метанола в газовую линию. После электроприводного вентиля 5 размещены электроприводной регулятор 6 и блок видеорегистрации гидратов 7, содержащий видеодатчик 8 (лазерный датчик), источник света 9, а также датчик давления 10. До электроприводного регулятора 6 и после него установлены соответственно датчики температуры 11 и 12, и датчики давления 13 и 14. Блок видеорегистрации 7, датчики температуры 11, 12 и датчики давления 10, 13, 14 подключены к персональному компьютеру 15. На выходе установки перед выходным вентилем 16 установлены сепаратор 17, разделитель трехфазный 18 и счетчик газа 19.
Установка работает следующим образом.
Установка подключается к скважине или участку трубопровода. Через входной вентиль 1 на установку подается газ. С помощью теплообменного аппарата 2 устанавливается температура подаваемого на установку газа, при этом вентиль 4 подачи газа в емкость 3 с метанолом открыт. Из емкости 3 в поток проходящего через установку газа подается ингибитор образования гидратов, расход которого регулируется электроприводным вентилем 5. Воздействием на электроприводной регулятор 6, осуществляется увеличение или уменьшение проходное сечение данного регулятора, имитируются режимы течения газа. Датчиками температуры 11 и 12, и датчика давления 13 и 14 контролируется процесс до и после перепада давления на электроприводном регуляторе 6. В блоке видеорегистрации 7 осуществляется видео и лазерная фиксация образовавшихся в потоке гидратов. Информация с лазерного датчика блока видеорегистрации 7, датчиков температуры 11, 12 и датчиков давления 10, 13, 14 передается в персональный компьютер 15, где происходит регистрация и запись информации, а также построение графиков в режиме реального времени. Видеофиксация также выводится на экран монитора персонального компьютера 15. Анализ концентрации и объема ингибитора, попавшего в поток газа установки, производится с помощью сепаратора 17 и разделителя трехфазного 18. Сепаратор 17 представляет собой емкость высокого давления с сетчатой камерой, в которой отделяется жидкая фаза (вода, метанол и жидкие углеводороды) от газовой. Жидкая фаза направляется в разделитель 18, в котором происходит дегазация жидкости с дальнейшим ее анализом, а газ с сепаратора 17, через счетчик газа 19, направляется на факел. Счетчик газа 19 позволяет провести замер газа, прошедшего через установку.
Установка дает возможность динамически изучить условия и скорость образования гидратов, определить воздействие и необходимую концентрацию ингибиторов, позволяет подбирать и тестировать новые ингибиторы непосредственно на скважине.