УСТАНОВКА ДЛЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЗАМЕРА ПРОДУКТОВ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Настоящая полезная модель относится к средствам автоматизированного измерения массового расхода продукции нефтяных скважин - жидкости и газа, поступающих от одной или нескольких нефтяных скважин для передачи данных на диспетчерский пункт промысла и предназначена для применения в системах герметизированного сбора продукции на нефтепромыслах.
Известна установка для измерения дебитов, контроля и управления технологией добычи продукции нефтяных скважин, включающая емкость-сепаратор, снабженную люком и фланцами, отсекающими задвижками, кранами, обратными клапанами, управляемыми задвижками и пробоотборниками, на трубопроводах которой размещены приборы для измерения параметров среды в виде термометра и манометра, а также приборов массы, уровня и объема, имеющих выводы на щиты приборов автоматики и управления установкой, при этом емкость-сепаратор снабжена устройством указателей уровня жидкости с метроштоками, уровнемером с преобразователем с таблицей объема емкости-сепаратора по уровню, датчиками температуры и давления, емкость-сепаратор строго горизонтально ориентирована, расположена на двух ложементных опорах с нагрузочными консолями и измерителями массы, для чего установлена на строго ориентированной горизонтально платформе в виде рамы, измерители массы включают тензодатчики, люк емкости-сепаратора расположен по вертикальной оси симметрии емкости-сепаратора, снабжен крышкой, трубопроводная обвязка включает входной вертикальный трубопровод, на котором установлено устройство контроля потока газожидкости и через который обеспечивается поступление газожидкости из скважины или скважин в емкость-сепаратор через ее горизонтальный фланец по горизонтальному входному и через ее вертикальный фланец вертикальному входному трубопроводам, общий трубопровод-коллектор от емкости сепаратора, на котором установлено устройство контроля потока газожидкости, соединенный с трубопроводами газожидкости, жидкости и газа, дренажный трубопровод, трубопровод газа, соединяющий газовую часть емкости через задвижку с факельной линией, оборудованный фильтром жидкости, установленным на входе, указателем жидкости в газе и узел учета газа, а также байпасный трубопровод, на выходном трубопроводе жидкости установлен насос откачки, к входному трубопроводу подключена гребенка выкидных трубопроводов скважин, снабженная трехходовым краном, емкость-сепаратор дополнительно снабжена каплеуловителем, сверху емкости-сепаратора установлен дополнительно горизонтальный сепаратор газа, перед гребенкой выкидных трубопроводов скважин установлен многоканальный многофазный индикатор или расходомер потока газожидкостной продукции (патент RU на изобретение №2365750, МПК (2006.01) Е21В 47/10, опубл. 27.08.2009 г.) [1].
Недостатком данной установки является ее сложная конструкция, устройство требует специальной настройки.
Известна установка для автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин, состоящая из помещения технологического, внутри которого расположены запорная арматура, система трубопроводов, сепаратор, переключающая система скважин, выполненная в виде переключателя скважин многоходового, связанного с нефтяными скважинами и с сепаратором, системы отопления, освещения, вентиляции, взрывозащиты и блока автоматики, в котором расположен шкаф силовой с электрической аппаратурой управления, системы отопления, освещения, сигнализации, помещение технологическое и блок автоматики связаны между собой кабельной связью и выполнены в виде зданий контейнерного типа, сепаратор состоит из установленной на стойках горизонтально расположенной цилиндрической сепарационной емкости и закрепленной на ней снизу измерительной камеры, которая выполнена в виде вертикального цилиндра и снабжена датчиками гидростатического давления и термопреобразователем, сепарационная емкость оснащена гидроциклоном, переключающим клапаном с электроприводом, датчиками, линией коллектора, переключатель скважин многоходовой связан входными трубопроводами с 10-ью нефтяными скважинами, емкость сепарационная выполнена в виде горизонтально установленного цилиндрического сосуда с расположенными внутри лотками, влагоотделителями, фильтрами, магистралями (патент RU на полезную модель №38932, МПК 7, G01F 3/36, опубл. 10.01.2004 г.) [2] (прототип устройства).
Недостатком данной установки являются ее сложная конструкция, значительные габариты сепарационной емкости, отсутствие доступа к внутренним элементам сепаратора при его обслуживании.
Техническим результатом данной полезной модели являются повышение качества сепарации газа в процессе разделения газожидкостной смеси для повышения точности замера количества продукции скважин, возможность замены каплеуловителя, удобство и сокращение времени обслуживания устройства.
Техническая задача решается установкой для автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин, состоящей из технологического блока с размещенным в нем оборудованием - сепаратором, многоходовым переключателем скважин, трубопровода, связывающего упомянутые сепаратор и многоходовой переключатель скважин с одной или более нефтяными скважинами, газового трубопровода с установленными в нем преобразователем расхода газа, краном управления, преобразователем давления и преобразователем температуры, трубопровода жидкости с установленными в нем преобразователем расхода жидкости, преобразователем температуры, преобразователем давления и краном управления, выполненного в виде термостатированного контейнера (блок-бокса) с установленной в нем системой жизнеобеспечения, устройствами сигнализации загазованности и пожара, и блока сбора, обработки и передачи информации, в которой упомянутый сепаратор состоит из корпуса, перегородки с установленным на ней каплеотбойником, разделяющей упомянутый сепаратор на камеру предварительного разделения газожидкостной смеси и камеру очищенного газа, при этом упомянутый каплеотбойник выполнен в виде съемного сетчатого патрона, а упомянутая камера очищенного газа снабжена крышкой, выполненной с отверстием, и быстро открывающимся герметичным затвором, на газовом трубопроводе установлено устройство отбора проб газа, а на трубопроводе жидкости устройство отбора проб жидкости, причем корпус упомянутого сепаратора может быть выполнен в виде вертикального цилиндрического сосуда с жестко прикрепленным эллиптическим днищем, а упомянутая перегородка с установленным на ней каплеотбойником снабжена дополнительной пластиной, или в виде горизонтального цилиндрического сосуда с жестко прикрепленными эллиптическими крышками и жестко прикрепленной к упомянутому горизонтальному цилиндрическому сосуду дополнительной вертикальной цилиндрической емкостью, при этом в упомянутом горизонтальном цилиндрическом сосуде установлена продольная перегородка с прикрепленной над ней пластиной с одной стороны и вертикальной сетчатой перегородкой, прикрепленной к ней снизу с другой стороны, а упомянутая перегородка с установленным на ней каплеотбойником, размещена в упомянутой дополнительной вертикальной цилиндрической емкости, кроме того, упомянутый быстро открывающийся герметичный затвор выполнен в виде диска, размещенного в упомянутой камере очищенного газа и снабженного проточкой для установки уплотнительного элемента (например, уплотнительного кольца), втулкой с резьбовым отверстием и рычагом с овальным отверстием, параллельным оси диска, причем отверстие в крышке выполнено диаметром, меньшим, чем диаметр диска быстро открывающегося герметичного затвора, а на крышке шарнирно установлен поворотный рычаг с подвижным маховиком, резьбовой конец оси которого взаимодействует с резьбовым отверстием втулки герметичного затвора.
Сущность полезной модели заключается в том, что, в отличие от прототипа, сепаратор, выполненный в виде вертикального цилиндрического сосуда с жестко прикрепленным эллиптическим днищем, или сепаратор, выполненный в виде горизонтального цилиндрического сосуда с жестко прикрепленными эллиптическими крышками и жестко прикрепленной к упомянутому горизонтальному цилиндрическому сосуду дополнительной вертикальной цилиндрической емкостью, разделены перегородкой с каплеотбойником, выполненным в виде съемного сетчатого патрона, способствующего повышению качества сепарации газа в процессе разделения газожидкостной смеси и повышению точности замера количества продукции скважин. Быстро открывающийся герметичный затвор обеспечивает удобство обслуживания сепаратора и возможность извлечения из него каплеотбойника.
На фиг.1 представлена принципиальная схема установки для автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин с сепаратором, выполненным в виде вертикального цилиндрического сосуда; на фиг.2 - принципиальная схема установки для автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин с сепаратором, выполненным в виде горизонтального цилиндрического сосуда; на фиг.3 - быстро открывающийся герметичный затвор; на фиг.4 - быстро открывающийся герметичный затвор в открытом состоянии.
Установка для автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин состоит из технологического блока 1, в котором размещены сепаратор 2, выполненный в виде вертикального цилиндрического сосуда, или сепаратор 3, выполненный в виде горизонтального цилиндрического сосуда, многоходовой переключатель скважин 4, трубопровод 5, связывающий сепаратор 2 или сепаратор 3 с многоходовым переключателем скважин 4, трубопроводы 6, связывающие многоходовой переключатель скважин 4 с вводами 7, соединяющими установку с трубопроводами от скважин, например, трубопроводами от восьми скважин (не показаны). Сепаратор 2, выполненный в виде вертикального цилиндрического сосуда, снабжен газовым трубопроводом 8 с установленным в нем преобразователем расхода газа 9, краном управления 10, преобразователем давления 11, преобразователем температуры 12, устройством отбора проб газа 13, а также трубопроводом жидкости 14 с установленным в нем преобразователем расхода жидкости 15, преобразователем температуры 16, преобразователем давления 17, краном управления 18, устройством отбора проб жидкости 19 и дренажным трубопроводом 20 с краном 21. Вводы 7, соединяющие установку с трубопроводами от скважин (не показаны), посредством кранов 22 соединены с обводным трубопроводом 23 с краном 24 и с выходным трубопроводом 25, к которому присоединены газовый трубопровод 8 и трубопровод жидкости 14. На выходном трубопроводе 25 установлен преобразователь давления 26.
Сепаратор 2, выполненный в виде вертикального цилиндрического сосуда 27 с овальным днищем 28, содержит перегородку 29 с каплеотбойником 30 и дополнительную пластину 31. Перегородка 29 с каплеотбойником 30 разделяет сепаратор 2 на камеру предварительного разделения газожидкостной смеси 32 и камеру очищенного газа 33. Камера очищенного газа 33 снабжена крышкой 34, выполненной с отверстием 35, и быстро открывающимся герметичным затвором 36.
Сепаратор 3, выполненный в виде горизонтального цилиндрического сосуда 37 с жестко прикрепленными к нему овальными крышками 38 и 39 и дополнительной вертикальной цилиндрической емкостью 40, содержит продольную перегородку 41 с прикрепленной над ней пластиной 42 с одной стороны и вертикальной сетчатой перегородкой 43, прикрепленной к ней снизу с другой стороны. Перегородка 44 с установленным на ней каплеотбойником 45 закреплена в дополнительной вертикальной цилиндрической емкости 40 и разделяет сепаратор 3 на камеру предварительного разделения газожидкостной смеси 46 и камеру очищенного газа 47. Камера очищенного газа 47 снабжена крышкой 34 с быстро открывающимся герметичным затвором 36.
Быстро открывающийся герметичный затвор 36 выполнен в виде диска 48 с проточкой (не показана) для установки уплотнительного элемента (например, уплотнительного кольца) 49 и снабжен резьбовой втулкой 50, ось отверстия которой совпадает с осью диска 48, и рычагом 51 с овальным отверстием 52, параллельным оси диска 48. Быстро открывающийся герметичный затвор 36 шарнирно соединен с крышкой 34 осью 53, установленной в жестко закрепленных на крышке 34 кронштейнах 54. Кроме того, на диске 48 быстро открывающегося герметичного затвора 36 шарнирно установлен захват 55. На крышке 34 шарнирно, посредством оси 56 и кронштейнов 57, соединенных с крышкой 34, установлен поворотный рычаг 58. В поворотном рычаге 58 выполнен паз 59 для размещения оси 60 маховика 61. На свободном конце оси 60 выполнена резьба 62. На крышке 34 подвижно установлен фиксатор 63, взаимодействующий с захватом 55 быстро открывающегося герметичного затвора 36.
Для обеспечения требуемых условий при проведении автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин технологический блок 1 выполнен в виде термостатированного контейнера с утепленной дверью 64 и окном 65, с установленными в нем системой жизнеобеспечения, включающей электронагреватель 66, датчик температуры 67 и регулятор температуры 68, а также осветители 69. Технологический блок 1 оснащен системой контроля и сигнализации загазованности и системой пожарной сигнализации, включающей сигнализатор загазованности 70, оповещатель звуковой 71, табло световое «Загазованность» 72, табло световое «Пожар» 73, извещатель пожарный звуковой 74, систему вентиляции 75.
Технологический блок 1 электрическими линиями связан с блоком сбора, обработки и передачи информации (не показан), включающим средства питания, систему обработки информации, средства связи, средства жизнеобеспечения, устройства сигнализации.
Установка для автоматизированного замера продуктов нефтяных скважин работает следующим образом.
Продукция нефтяных скважин - газожидкостная смесь - через вводы 7 по трубопроводам 6 с открытыми кранами 76 (краны 22 закрыты) поступает в многоходовой переключатель скважин 4, где посредством переключателя газожидкостная смесь одной из скважин направляется по трубопроводу 5 с открытым краном 77 в сепаратор 2 (или сепаратор 3), а продукция остальных скважин направляется по трубопроводу 78 через кран 79 в выходной трубопровод 25 (кран 24 на обводном трубопроводе 23 закрыт), при этом кран 80 и кран 81 открыты, а кран управления 10 и кран управления 18 закрыты.
В сепараторе 2, выполненном в виде вертикального цилиндрического сосуда, газожидкостная смесь при поступлении взаимодействует с дополнительной пластиной 31, происходит грубое фазовое разделение газожидкостной смеси, жидкая фаза, растекаясь по дополнительной пластине 31, стекает вниз в полость сбора жидкости 82, а газовая фаза с неотделенной жидкостью, обтекая дополнительную пластину 31, направляется к каплеотбойнику 30, на котором капли жидкости осаждаются, образуя пленку, стекающую под действием силы тяжести в полость сбора жидкости 82, а очищенный газ поступает в камеру очищенного газа 33, откуда периодически, по мере повышения давления, через открывающийся при этом кран управления 10, по газовому трубопроводу 8 через преобразователь расхода газа 9 и кран 80 отводится в выходной трубопровод 25. При накоплении жидкости в полости сбора жидкости 82, кран управления 18 открывается и жидкость по трубопроводу жидкости 14 через преобразователь расхода жидкости 15, кран управления 18 и кран 81 отводится в выходной трубопровод 25. По мере слива жидкости, при достижении ею заданного нижнего значения уровня, кран управления 18 закрывается. Далее процесс повторяется.
В сепараторе 3, выполненном в виде горизонтального цилиндрического сосуда, газожидкостная смесь при поступлении взаимодействует с горизонтальной перегородкой 41, происходит грубое фазовое разделение газожидкостной смеси, при этом жидкая фаза, растекаясь по горизонтальной перегородке 41, стекает вниз в полость сбора жидкости 83, где при прохождении через вертикальную сетчатую перегородку 43 происходит дополнительное разделение газожидкостной смеси, а газовая фаза с частицами жидкости, направляется к каплеотбойнику 45, на котором капли жидкости осаждаются, образуя пленку, стекающую под действием силы тяжести в полость сбора жидкости 83, а очищенный газ поступает в камеру очищенного газа 47, откуда отводится в газовый трубопровод 8. Отделенная жидкость при скапливании в полости сбора жидкости 83 отводится по трубопроводу жидкости 14.
В процессе прохождения очищенного газа по газовому трубопроводу 8 измеряются его температура преобразователем температуры 12, давление преобразователем давления 11 и расход преобразователем расхода газа 9, пробоотборником 84 отбирается проба очищенного газа в контейнер отбора пробы газа (не показан) для последующего лабораторного анализа. При прохождении отделенной жидкости по трубопроводу жидкости 14 измеряется ее температура преобразователем температуры 16, давление преобразователем давления 17 и расход преобразователем расхода жидкости 15, устройством отбора проб жидкости 19 через кран 85 отбирается проба отделенной жидкости в контейнер отбора проб жидкости (нефти, не показан) для последующего лабораторного анализа. Параметры измерения вводятся в блок сбора, обработки и передачи информации (не показан), определяется массовый расход продукции нефтяной скважины, продолжительность измерения зависит от производительности скважины и устанавливается индивидуально. По окончании измерения многоходовой переключатель скважин 4 переводит устройство на прием продуктов со следующей скважины.
При проведении сервисного обслуживания сепаратора 2 (или сепаратора 3) закрывают кран 80 на газовом трубопроводе 8, кран 81 на трубопроводе жидкости 14, кран 77 на трубопроводе 5, кран 24 на обводном трубопроводе 23, стравливают давление газа через кран (не показан), установленный на крышке 34, открывают кран 21 на дренажном трубопроводе 20 и сливают жидкость. Маховиком 61 освобождают герметичный затвор 36, откидывают поворотный рычаг 58 на опорные выступы 86, фиксатором 63 освобождают захват 55 и, придерживая герметичный затвор 36 за захват 55, опускают герметичный затвор 36 в камеру очищенного газа 33 (сепаратора 2) или камеру очищенного газа 47 (сепаратора 3), извлекают каплеотбойник 30 (или каплеотбойник 45), чистят и промывают внутренние полости, затем продукты промывки сливают через дренажный трубопровод 20.
Предлагаемая полезная модель повышает точность замера количества продукции скважин путем повышения качества сепарации газа в процессе разделения газожидкостной смеси, позволяет быстро открывать и закрывать герметичный затвор крышки для выполнения работ по очистке и ремонту сепаратора, что сокращает время его обслуживания. Размещенный в камере очищенного газа герметичный затвор уменьшает габариты и массу устройства, обеспечивает возможность его эффективного использования в стесненных условиях блочных технологических установок нефтедобывающей и газовой промышленности.