УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА

Полезная модель относится к технике для исследования процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и наклонных газовых скважинах.
Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, конденсатных и нефтяных месторождений (RU 48580, U1, опубл. 27.10.2005, E21B 47/00). Известный стенд предназначен для изучения условий подъема газа и жидкости по лифтовым колоннам труб. Стенд включает одну или нескольких колонн труб различного диаметра, узел подачи и регулирования расхода жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, сепаратор, имеющий выходы для жидкости и газа, средство отвода жидкости и газа из установки. Трубопровод снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа. В известном решении трубопровод подачи газа расположен по отношению к узлу ввода газожидкостной смеси таким образом, что в него жидкость перетекает, а затем скапливается и при обработке результатов экспериментов не учитывается, что, в свою очередь, негативно отражается на достоверности и точности результатов экспериментов.
Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа (RU 123833, U1, опубл. 10.01.2013, E21B 47/00), который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению. Известный стенд включает лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования подачи жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны, сепаратор, приборы измерения давления в лифтовой колонне труб на входе в лифтовую колонну труб или на выходе из лифтовой колонны труб. Кроме того, в известном стенде входы жидкости и газа в устройстве ввода расположены таким образом, чтобы исключить перетекание жидкости из трубопровода подачи жидкости в трубопровод подачи газа за счет размещения входа жидкости ниже входа газа. Известный стенд не учитывает влияние участков, имеющих место на реальных скважинах, связанных с сужениями проходного сечения, что в свою очередь, ограничивает технические возможности стенда, негативно отражается на достоверности и точности результатов экспериментов.
Технический результат предлагаемой полезной модели состоит в повышении точности проводимых исследований и расширении технических возможностей устройства, заключающихся в проведении исследований работы газожидкостного подъемника (скважины) в условиях, приближенных к реальным.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в следующем. Устройство для исследований условий подъема жидкости с использованием газа включает лифтовую колонну труб, на верхней и нижней частях которой установлены устройство отвода из колонны газожидкостной смеси, выход которого связан с входом сепаратора, и устройство ввода в лифтовую колонну газожидкостной смеси, имеющее вход для жидкости и вход для газа. При этом вход для жидкости посредством трубопровода ввода жидкости связан с выходом устройства подачи и сепаратора, а вход для газа посредством трубопровода ввода газа связан с выходом компрессора средства подачи и регулирования расхода газа. Во внутренней части лифтовой колонны труб установлен элемент, имитирующий сужающее устройство, выполненный в виде сборной конструкции, состоящей, по крайней мере, из двух пакерующих устройств, скрепленных между собой и установленных внутри лифтовой колонны труб таким образом, что между боковыми поверхностями каждого пакерующего устройства и стенками лифтовой колонны труб установлены амортизационные элементы, выполненные из эластичного материала.
Устройство для исследования условий подъема жидкости с использованием газа выполнено в виде стенда и представлено на фиг. 1. На фиг. 2 показан вид сверху элемента, имитирующего сужающее устройство, находящегося в лифтовой колонны труб, на фиг. 3 показан пример осуществления элемента лифтовой колонны (разрез).
В состав предлагаемого устройства (фиг. 1) входят:
- лифтовая колонна труб (1), устанавливаемая в вертикальном или наклонном положении;
- в нижней и верхней частях лифтовой колонны труб установлены соответственно устройство ввода в колонну (2) и устройство отвода из колонны (3), предназначенные для передачи газожидкостной смеси (ГЖС);
- элемент (4), имитирующий сужающее устройство;
- средство подачи и регулирования расхода газа (5), включающее компрессор (6) и патрубки подачи избыточного давления газа и сброса газа, снабженные запорно-регулирующими устройствами;
- сепаратор (7), выход газа которого предназначен для подачи газа по трубопроводу подачи газа в компрессор;
- узел подачи и регулирования подачи жидкости (8), работающий по замкнутому циклу и передающий жидкость по трубопроводу подачи жидкости;
- в состав устройства также входит измерительная аппаратура (на фигурах не показана), включающая расходомеры газа и жидкости, преобразователи разности давлений, датчики давлений, датчики температуры.
Пример осуществления элемента, имитирующего сужающее устройство (4), размещенного в выбранном участке лифтовой колонны труб предлагаемого устройства, представлен на фиг.3. В состав элемента, имитирующего сужающее устройство, входят:
- по меньшей мере, два быстросъемных соединения (11), позволяющих устанавливать пакерующее устройство в выбранный для проведения эксперимента участок лифтовой колонны труб;
- крепежные элементы (12), выполненные, например, в виде разжимных шпилек;
- амортизационные элементы, выполненные из эластичного материала (13);
- нижний корпус пакерующего устройства (14);
- средний корпус пакерующего устройства (15);
- верхний корпус пакерующего устройства (16);
элемент лифтовой колонны (17) труб.
В верхний корпус (16) пакерующего устройства сначала устанавливается, по крайней мере, первый амортизационный элемент (13), затем ввинчиваются разжимные шпильки (12) без гаек. Далее через шпильки (12) продевается средний корпус (15), на который потом устанавливается по крайней мере, второй амортизационный элемент (13). Потом также через шпильки (12) продевается нижний корпус (14) и разжимные шпильки закручиваются гайками (до придания жесткости конструкции), что приводит к сжатию амортизационных элементов (13) и к герметизации и жесткому закреплению пакерующего устройства (15) внутри элемента лифтовой колонны (1). Далее эта сборка монтируется к основной лифтовой колонне (1) посредством быстросъемных соединений (11).
Предварительно собранное пакерующее устройство устанавливается в лифтовую колонну труб (1). Путем затяжки болтов на крепежных элементах, например, разжимных шпилек (12), происходит распакировка путем встречного перемещения нижнего (14) и верхнего (16) корпусов пакерующего устройства.
Во время проведения эксперимента устройство подключают к источнику газа высокого давления патрубком подачи избыточного давления газа. Затем открывают запорно-регулирующие устройства и заполняют все узлы устройства газом до заданного давления. Величину давления контролируют по показаниям приборов измерения давления на входе в колонну труб или на выходе из колонны труб, установленных на нижнем и верхнем участках лифтовой колонны (на фиг. 1 не показаны) или на другом участке лифтовой колонны (1). После того, как давление газа в устройстве достигнет заданного значения, включают в работу компрессор (6), при этом газ из сепаратора (7) всасывается в компрессор (6), а затем подается через прибор измерения расхода газа (на фиг. 1 не показан) и устройство ввода в лифтовую колонну газожидкостной смеси (2) в нижнюю часть лифтовой колоны (1). Затем поступивший газ поднимается по лифтовой колонне в верхнюю ее часть и проходит сначала через элемент, имитирующий сужающее устройство (4), затем через устройство (3) отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны по трубопроводу поступает в сепаратор (7), а затем в компрессор (6).
Газ, заполняющий устройство, начинает циркулировать по нему в замкнутом цикле. Жидкость подают в узел подачи и регулирования подачи жидкости (8), а затем в устройство ввода в лифтовую колонну газожидкостной смеси (2), в котором жидкость смешивается с газом и газожидкостная смесь под действием напора газа поднимается по лифтовой колонне (1). Достигнув верхней части лифтовой колонны труб (1), газожидкостная смесь через устройство (3) отвода газожидкостной смеси из лифтовой колонны по трубопроводу поступает в сепаратор (7).
В сепараторе жидкость отделяется от газа и стекает по сливному патрубку в трубопровод (10) в узел подачи и регулирования подачи жидкости (8), а газ по трубопроводу (9) в компрессор (6).
После окончания эксперимента жидкость сливается через сливной патрубок с запорным устройством, находящиеся в нижней части лифтовой колонны.
Во время проведения конкретного эксперимента измеряют давления в заданных участках колоны (1) манометрами или дифференциальными манометрами. Выполнив требуемые измерения, меняют технологические параметры режима работы устройства: давление, расходы газа - с помощью компрессора (6), и жидкости - с помощью насоса или прекращают работу устройства, удалив жидкость из колонны в систему утилизации.
С помощью предлагаемого устройства проводятся исследования работы газожидкостного подъемника (скважины) в условиях, приближенных к реальным, за счет введения в устройство элемента, имитирующего сужающее устройство, установленного в скважине.
Предлагаемое устройство позволяет оценить влияние сужающего устройства на потери давления при движении газожидкостной смеси (сухого газа) на различных режимах работы, например, при непосредственным размещении датчиков давления перед и после элемента, имитирующего сужающее устройство, или посредством сравнения полученных результатов эксперимента без использования элемента, имитирующего сужающее устройство и при проведении эксперимента, включающего его.