УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА

Полезная модель относится к нефтяной промышленности и может быть использована при отборе пробы газонефтяного потока, добывающей скважины с целью определения газового фактора с возможной последующей рекомбинацией исходного пластового флюида.
Известно устройство для отбора проб газожидкостного потока, содержащее полый корпус с каналами для входа и выхода потока и размещенную в полости корпуса пробоотборную трубку, штуцеры, установленные в корпусе и на входе в пробоотборную трубку (патент РФ №2091579, опубл. 27.09.1997 года).
Недостатком известного устройства является то, что создание гомогенной среды в зоне отбора проб достигается только в случае создания критических режимов течений основного и отбираемого потоков, путем установки штуцеров на пути этих потоков с заданным проходным сечением штуцеров (которые выполнены сменными) и, следовательно, гомогенизация газожидкостного потока почти не наступает в случае, когда невозможно создать критический режим течения газожидкостной смеси.
Кроме того, гомогенизация газожидкостного потока, создаваемая этим устройством, является недостаточно высокой, так как гомогенизация происходит только за счет турбулентности потока при входе в штуцер, установленный в корпусе устройства.
К техническим недостаткам известного решения можно отнести также сложность настройки устройства при введении пробоотборной трубки в зону критического течения и изменение режима работы скважины при изменении рабочего диаметра штуцера, установленного в корпусе устройства.
Известно также устройство для отбора проб газожидкостного потока, принятое за прототип, содержащее полый корпус с каналами для входа и выхода потока
и размещенные в полости корпуса пробоотборную трубку и штуцер, гомогенизирующий зонд, расположенный за штуцером и установленный на входе в пробоотборную трубку (патент РФ на полезную модель №45777, опубл. 27.05.2005 года).
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного устройства, относится сложность изготовления и калибровки гомогенизирующего зонда со встроенными в него пробоотборными капиллярными трубками, невозможность гомогенизации при пульсирующей работе скважины, а также необходимость остановки скважины при установке пробоотборного устройства на арматуру последней, а значит потеря в добыче нефти или газа, нарушение режима работы и износ электроцентробежного насоса при оборудовании скважины последним.
Задачами, на решение которых направлена полезная модель, являются: упрощение конструкции, повышение удобства при эксплуатации и улучшение гомогенизирующих свойств пробоотборного устройства.
Для достижения указанного технического результата известное устройство для отбора проб газожидкостного потока, содержащее полый корпус с каналами для входа и выхода потока, размещенные в полости корпуса пробоотборную трубку и штуцер, гомогенизирующий узел, дополнительно снабжено сальниковым элементом с винтовым механизмом, гомогенизирующий узел размещен перед штуцером и имеет отверстие, выполненное соосно отверстию штуцера, внутри которого находятся перфорированные пластины, расположенные перпендикулярно направлению газожидкостного потока, а пробоотборная трубка заканчивается капилляром, который расположен внутри штуцера, где производится отбор пробы.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
Наличие сальникового элемента с механизмом винтового типа повышает удобство при эксплуатации заявляемого устройства за счет его легкой установки и опускания в арматуру скважины, находящейся под давлением.
Выполнение гомогенизирующего узла с отверстием, соосным отверстию штуцера, в котором расположены перфорированные пластины и его размещение перед штуцером, а также наличие капилляра на конце пробоотборной трубки позволяют добиться того, что газожидкостный поток, двигаясь внутри гомогенизирующего узла сквозь ряд перфорированных пластин (а не одну как в прототипе) с большой скоростью тщательно перемешивается, чем и достигается более высокая степень гомогенизации потока. Затем часть потока через капилляр, расположенный в штуцере, попадает в пробоотборную трубку.
Конструкция гомогенизирующего узла (по сравнению с прототипом) отличается простотой, что в целом, упрощает конструкцию всего пробоотборного устройства и повышает удобство при его эксплуатации.
При работе скважины в пульсирующем режиме (периодические срывы работы скважины на добычу только газовой фазы) данным устройством также существует возможность отобрать представительную пробу. При значительном перепаде между давлением до штуцера и после него скорость газожидкостного потока в штуцере будет достаточно высокой, что создает предпосылки для того, чтобы во время попеременной добычи газожидкостной и газовой фазы пробоотборный капилляр при отборе пробы срезал продольный слой, в котором соотношение газовой и жидкой фаз будет соответствовать газовому фактору продукции скважины. При этом конструкция гомогенизирующего узла с несколькими перфорированными пластинами обеспечивает высокую степень гомогенизации газожидкостного потока на выходе даже при стержневой структуре потока на входе в него.
На чертеже представлено заявляемое устройство, общий вид, продольный разрез.
Устройство для отбора проб газожидкостного потока содержит полый корпус 1, на входе в который установлен штуцер 2. В полости корпуса 1, соосно штуцеру 2 установлена пробоотборная трубка 3, заканчивающаяся капилляром 4, который расположен внутри штуцера 2, где производится отбор пробы.
Корпус 1 устройства выполнен с каналом 5 для входа и каналами 6 для выхода газожидкостного потока. Перед штуцером 2 размещен гомогенизирующий узел 7, представляющий собой втулку, отверстие которой выполнено соосно отверстию штуцера 2, причем отверстие гомогенизирующего узла несколько больше отверстия в штуцере. В отверстии гомогенизирующего узла 7 находятся, расположенные перпендикулярно направлению газожидкостного потока, перфорированные пластины 8.
Для установки пробоотборного устройства на арматуру скважины без ее остановки и легкого опускания в скважину, находящуюся под давлением, имеется сальниковый элемент 9 с винтовым механизмом 10 (фланцевое соединение).
Устройство работает следующим образом. На арматуру работающей скважины посредством фланцевого соединения 10 устанавливают пробоотборное устройство с сальниковым элементом 9. Открывают лубрикаторную задвижку 11 и по сальниковому соединению при помощи винтового устройства 10 опускают пробоотборное устройство в газонефтяной поток. При этом, центральная 12 и линейная 13 задвижки остаются открытыми во время всего процесса установки.
Газожидкостный поток, попадая в канал гомогенизирующего узла 7 ускоряется и проходя через перфорированные пластины 8 тщательно перемешивается. Затем газожидкостный поток еще более ускоряется в штуцере 2, вследствие меньшего сечения проходного отверстия, где происходит отбор пробы через капилляр 4. Далее отобранная проба через пробоотборную тубку, и вентиль 14 поступает в сепаратор (не показан), где происходит сепарация нефти и газа. Объем сепарированной нефти измеряется в сепараторе, а объем газа учитывается газовым счетчиком.
Предлагаемое устройство для отбора проб газожидкостного потока простое по конструкции, удобное при эксплуатации, позволяет отобрать представительную пробу гомогенизированного в устройстве газожидкостного потока для максимально широкого спектра параметров и режимов работы скважины, включая периодический режим работы, при этом не требуется остановки скважины при установке пробоотборного устройства на арматуру скважины.