СТАНЦИЯ ПЕРЕКАЧКИ И СЕПАРАЦИИ МНОГОФАЗНОЙ СМЕСИ
STATION FOR TRANSFER AND SEPARATION OF MULTIPHASE MIX

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к внутрипромысловому сбору и транспортированию водогазонефтяной продукции нефтяных скважин при однотрубном транспортировании на центральный пункт сбора и подготовки нефти. Также изобретение может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства для перекачки и транспортирования многофазных смесей.
Уровень техники
Известна установка для сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, включающая сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти и насосную установку, размещенную между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом. Насосная установка выполнена с применением многофазного штангового насоса, закрепленного на насосно-компрессорной трубе (НКТ) и установленного в зумпфе, оборудованном трубой большого диаметра с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце. Боковой отвод зумпфа, сообщающийся с межтрубным пространством, соединен с сетью сборных трубопроводов через расширительную камеру, а боковой отвод устьевого оборудования - линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью НКТ, соединен с напорным трубопроводом через эжектор, который посредством газовой линии соединен с газовым пространством расширительной камеры. В качестве привода многофазного штангового насоса применен станок-качалка, полированный шток которого соединен со штоком штангового насоса (патент RU №2160866, кл. F17D 1/00 от 1999 г.).
Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии сети сборных трубопроводов, гидроструйного блока, включающего шурфовую насосную станцию и гидроструйный насос, и выходного напорного трубопровода.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в том, что известная установка не обеспечивает стабильного и постоянного режима транспортирования водогазонефтяной смеси из скважин с высоким дебитом, а также с высоким газовым фактором и большим содержанием мехпримесей, т.к. используемый для транспортирования штанговый насос, пропускающий через себя всю транспортируемую жидкость, имеет ограниченную производительность, определяемую возможностями станка-качалки. При этом такой насос может перекачивать жидкость только с малым газовым фактором. Поэтому для обеспечения надежной эксплуатации в известной установке всегда требуется дополнительно устанавливать буферную емкость, что делает установку малопроизводительной, громоздкой и неудобной в эксплуатации. Кроме того, поскольку известная установка содержит две ступени перекачки (последовательно штанговым насосом и гидроструйным насосом), то в случае выхода из строя одной из ступеней перекачки полностью прекращается транспортирование продукции скважин, останавливаются сами скважины, и для повторного запуска установки требуются помимо дополнительных материальных затрат еще и дополнительные затраты времени, что приводит к удорожанию процесса транспортирования, а также к его дискретному режиму, в результате чего возможны частые выходы оборудования из строя. Также известная установка не позволяет оснастить ее дистанционным управлением, т.к. при ее работе невозможно выделить какой-либо единый контрольный показатель, характеризующий работу установки в целом. Этот недостаток усложняет процесс эксплуатации всей известной установки. Еще одним недостатком этой установки является необходимость перекачки через штанговый насос всего объема продукции нефтяных скважин, что приводит к неоправданно высокому расходу электроэнергии и повышенному износу оборудования.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, которая содержит входные трубопроводы (сеть сборных трубопроводов), выходной напорный трубопровод, трубный сепаратор и гидроструйный блок (эжектор, насос, закрепленный на насосно-компрессорной трубе и размещенный в зумпфе, который оборудован трубой с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце, отвод межтрубного пространства зумпфа, линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью насосно-компрессорной трубы), при этом входные трубопроводы гидравлически связаны с пассивным входом гидроструйного блока, активный вход которого гидравлически связан с первым выходом трубного сепаратора, второй выход которого гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, а выход гидроструйного блока гидравлически связан с входом трубного сепаратора (см. описание изобретения к патенту RU №2236639 С1, М.кл. F17D 1/00, опубликовано 20.09.2004).
Признаки известного устройства, совпадающие с существенными признаками заявленного изобретения, заключаются в наличии входных трубопроводов, выходного напорного трубопровода, трубного сепаратора и гидроструйного блока, при этом входные трубопроводы гидравлически связаны с пассивным входом гидроструйного блока, активный вход которого гидравлически связан с первым выходом трубного сепаратора, второй выход которого гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, а выход гидроструйного блока гидравлически связан с входом трубного сепаратора.
Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается изобретением, заключается в возможности несанкционированного возвратного движения жидкости и в отсутствии резервной линии перекачки и сепарации.
Раскрытие изобретения
Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении надежности и долговечности работы станции перекачки и сепарации многофазных смесей.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в создании препятствий несанкционированному возвратному движению жидкости, в резервировании функций перекачки и сепарации, в обеспечении антикоррозионной защиты труб станции, в разрушении нефтяной эмульсии в трубах.
Достигается технический результат тем, что станция перекачки и сепарации многофазной смеси содержит входные трубопроводы, выходной напорный трубопровод, трубный сепаратор, гидроструйный блок, замерную установку, сепарационную емкость, канализационную емкость, подающий и выкидной насосы, первый и второй узлы учета, узел подачи ингибитора коррозии и узел подачи реагента-деэмульгатора, а также запорные элементы и обратные клапаны, при этом входные трубопроводы гидравлически связаны с пассивным входом гидроструйного блока, активный вход которого гидравлически связан с первым выходом трубного сепаратора, второй выход которого гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, а выход гидроструйного блока гидравлически связан с входом трубного сепаратора, причем активный вход гидроструйного блока гидравлически связан с первым выходом трубного сепаратора через соответствующие последовательно соединенные обратный клапан и запорный элемент, второй выход трубного сепаратора гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом через первый узел учета и последовательно соединенные соответствующие обратный клапан и запорный элемент, выходы узлов подачи ингибитора коррозии и реагента-деэмульгатора через соответствующие запорные элементы гидравлически связаны с входами замерной установки, другие входы которой соединены с входными трубопроводами, идущими от скважин, выход замерной установки через общий запорный и соответствующие запорные элементы и обратные клапаны гидравлически связан с пассивным входом гидроструйного блока, с первым входом сепарационной емкости и выходом канализационной емкости, первый вход сепарационной емкости, кроме того, через соответствующие запорные элементы гидравлически связан с входными трубопроводами, идущими от других станций перекачки и сепарации многофазной смеси, второй вход сепарационной емкости через соответствующий запорный элемент и подающий насос гидравлически связан с входным трубопроводом слива привозной многофазной смеси, выход сепарационной емкости через соответствующие запорные элементы, а также через выкидной насос и второй узел учета, последовательно гидравлически связанные между собой посредством соответствующих запорного элемента и обратного клапана, гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, а вход канализационной емкости через соответствующие запорные элементы гидравлически связан с упомянутым выходом сепарационной емкости.
Новые признаки заявленного изобретения заключаются в наличии запорных элементов, обратных клапанов, замерной установки, сепарационной емкости, канализационной емкости, подающего и выкидного насосов, первого и второго узлов учета, узла подачи ингибитора коррозии и узла подачи реагента-деэмульгатора, а также в гидравлических связях между известными и новыми конструктивными элементами, а именно в том, что активный вход гидроструйного блока гидравлически связан с первым выходом трубного сепаратора через соответствующие последовательно соединенные обратный клапан и запорный элемент, второй выход трубного сепаратора гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом через первый узел учета и последовательно соединенные соответствующие обратный клапан и запорный элемент, выходы узлов подачи ингибитора коррозии и реагента-деэмульгатора через соответствующие запорные элементы гидравлически связаны с входами замерной установки, другие входы которой соединены с входными трубопроводами, идущими от скважин, выход замерной установки через общий запорный и соответствующие запорные элементы и обратные клапаны гидравлически связан с пассивным входом гидроструйного блока, с первым входом сепарационной емкости и выходом канализационной емкости, первый вход сепарационной емкости, кроме того, через соответствующие запорные элементы гидравлически связан с входными трубопроводами, идущими от других станций перекачки и сепарации многофазной смеси, второй вход сепарационной емкости через соответствующий запорный элемент и подающий насос гидравлически связан с входным трубопроводом слива привозной многофазной смеси, выход сепарационной емкости через соответствующие запорные элементы, а также через выкидной насос и второй узел учета, последовательно гидравлически связанные между собой посредством соответствующих запорного элемента и обратного клапана, гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом, а вход канализационной емкости через соответствующие запорные элементы гидравлически связан с упомянутым выходом сепарационной емкости.
Краткое описание чертежей
На прилагаемой фигуре показана функциональная схема заявленной станции перекачки и сепарации многофазной смеси.
Осуществление изобретения
Станция перекачки и сепарации многофазной смеси содержит входные трубопроводы 1, 2 и 3, выходной напорный трубопровод 4, трубный сепаратор 5, гидроструйный блок 6, замерную установку 7, сепарационную емкость 8, канализационную емкость 9, подающий 10 и выкидной 11 насосы, первый 12 и второй 13 узлы учета, узел 14 подачи ингибитора, узел 15 подачи реагента-деэмульгатора, а также запорные элементы 16-КЗ1 и обратные клапаны 32-К36. При этом гидроструйный блок 6 включает как минимум одну шурфовую насосную установку и как минимум один гидроструйный насос (не показаны). Вход шурфовой насосной установки является активным входом 37 гидроструйного блока, а выход шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом гидроструйного насоса (эжектора). Пассивный вход гидроструйного насоса является пассивным входом 40 гидроструйного блока 6, а выход гидроструйного насоса является выходом гидроструйного блока 6.
Активный вход 37 гидроструйного блока 6 гидравлически связан с первым выходом 38 трубного сепаратора 5. Второй выход 39 трубного сепаратора 5 гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом 4 через первый узел учета 12 и последовательно соединенные соответствующие обратный клапан 36 и запорный элемент 31. Выход гидроструйного блока 6 гидравлически связан с входом трубного сепаратора 5 через последовательно соединенные запорный элемент 30 и обратный клапан 35. Выходы узлов подачи ингибитора коррозии 14 и реагента-деэмульгатора 15 через соответствующие запорные элементы 19 и 20 гидравлически связаны с входами замерной установки 7, другие входы которой соединены с входными трубопроводами 1, идущими от скважин (скважины не показаны). Выход замерной установки 7 через общий запорный элемент 26, а также соответствующие запорный элемент 28 и обратный клапан 33 гидравлически связан с пассивным входом 40 гидроструйного блока 6. Кроме того, выход замерной установки 7 через общий запорный элемент 26, а также соответствующие запорный элемент 27 и обратный клапан 32 гидравлически связан с выходом канализационной емкости 9. Кроме того, выход замерной установки 7 через общий запорный элемент 26, а также соответствующие запорные элементы 24 и 21 гидравлически связан с первым входом 41 сепарационной емкости 8. Указанный первый вход 41 через соответствующие запорные элементы 21, 17 и 18 гидравлически связан с входными трубопроводами 2, идущими от других станций перекачки и сепарации многофазной смеси (последние не показаны). Второй вход 42 сепарационной емкости 8 через соответствующий запорный элемент 16 и подающий насос 10 гидравлически связан с входным трубопроводом 3 слива привозной многофазной смеси. Выход сепарационной емкости 8 через соответствующие запорные элементы 22 и 23, а также через выкидной насос 11 и второй узел учета 13, последовательно гидравлически связанные между собой посредством соответствующих запорного элемента 29 и обратного клапана 34, гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом 4. Вход канализационной емкости 9 через соответствующие запорные элементы 22 и 25 гидравлически связан с упомянутым выходом сепарационной емкости 8.
Работа станции складывается из работы основной линии, резервной линии и совместной работы этих линий.
Для работы основной линии закрывают запорные элементы 16, 21, 22, 23, 25, 27 и 29 и открывают запорные элементы 17, 18, 19, 20, 24, 26, 28, 30, 31. Многофазная газоводонефтяная продукция нефтяных скважин поступает по входным трубопроводам 1, идущими от скважин, на вход замерной установки 7, куда также поступает ингибитор коррозии от узла 14 и реагент-деэмульгатор от узла 15. Кроме того, на станцию поступает многофазная газоводонефтяная смесь по входным трубопроводам 2, идущим от других станций перекачки и сепарации многофазной смеси. Благодаря открытым запорным элементам 24, 26 и 28 указанные потоки объединяются и через обратный клапан 33 поступают на пассивный вход 40 гидроструйного блока 6 в виде единого потока газоводонефтяной смеси. Последняя подхватывается эжектором (или эжекторами) гидроструйного блока 6 благодаря разрежению, создаваемому рабочим потоком жидкости, поступающим под давлением на активный вход 37 гидроструйного блока 6. С выхода гидроструйного блока 6 через соответствующий открытый запорный элемент 30 и обратный клапан 35 смесь поступает на вход трубного сепаратора 5. В сепараторе 5 происходит разделение многофазной жидкости на газоводонефтяную фракцию (выход 39) и водонефтяную фракцию (выход 38). Газоводонефтяная фракция с выхода 39 трубного сепаратора 5 поступает в узел учета 12 и далее через обратный клапан 36 и открытый запорный элемент 31 поступает в выходной напорный трубопровод 4. Далее по напорному трубопроводу 4 газоводонефтяная смесь подается либо на установку подготовки нефти, либо на вход следующей станции перекачки и сепарации многофазных смесей. Водонефтяная фракция с выхода 38 трубного сепаратора 5 поступает на вход 37 гидроструйного блока 6, где эта фракция выполняет функцию рабочей жидкости, создающей необходимое разряжение в эжекторах гидроструйного блока 6.
Для работы резервной линии открывают запорные элементы 16, 17, 18, 21, 22, 23 и 29 и закрывают запорные элементы 19, 20, 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31. Многофазная газоводонефтяная смесь по входным трубопроводам 2, идущим от других станций перекачки и сепарации многофазной смеси, через открытый запорный элемент 21 поступает на первый вход 41 сепарационной емкости 8. На второй вход 42 сепарационной емкости 8 через открытый запорный элемент 16 подающим насосом 10 газоводонефтяная смесь, привозимая цистернами (входной трубопровод 3), закачивается в сепарационную емкость 8. В сепарационной емкости 8 происходит первичное отделение газа, который поступает на установку сжигания (не показана). Частично освобожденная от газа смесь через открытые запорные элементы 22 и 23 выкидным насосом 11 через обратный клапан 34 и открытый запорный элемент 29 поступает на вход второго замерного узла 13, с выхода которого смесь поступает в выходной напорный трубопровод 4.
Для совместной работы основной и резервной линий открывают запорные элементы 25, 27, закрывают 21, 23, 29 (выкидной насос 11 выключен). Основная линия работает в штатном режиме, как описано выше. При этом водонефтяная смесь из сепарационной емкости 8 через открытые запорные элементы 22 и 25 поступает в канализационный колодец 9, откуда эжекторами гидроструйного блока 6 смесь вытягивается и смешивается со смесью, поступающей с выхода замерной установки 7 и из входных трубопроводов 2.