УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли.
Известны установки для тестирования нефтяных скважин, включающие сепаратор накопительного типа, сборные коллекторы жидкости и газа и коммуникационные трубопроводы (RU 2307930 C1, RU 2365750 C1, RU 2386029 C1). Основным недостатком указанных известных установок является невозможность тестирования нефтяных скважин в режиме реального времени.
Известны установки для тестирования нефтяных скважин, включающие один вертикальный цилиндрический гидроциклонный сепаратор, сборные коллекторы жидкости и газа и коммуникационные трубопроводы (US 7013715 В2, RU 133196 U1). Указанные известные установки позволяют проводить тестирование нефтяных скважин в режиме реального времени. Для возможности тестирования нефтяных скважин с различным дебитом в установку включают сепаратор большой производительности, что снижает точность измерения на малодебитных скважинах, либо создают несколько отдельных установок разной производительности для использования каждой из установок только на скважинах, имеющих соответствующий дебит.
Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является известная установка для тестирования нефтяных скважин в режиме реального времени, включающая батарею вертикальных цилиндрических гидроциклонных сепараторов, параллельно подключенных снизу к сборному коллектору жидкости, а сверху - через газоотводящие трубы к сборному коллектору газа, и коммуникационные трубопроводы жидкости и газа (http://http://www.xjch.cii/ew_Product_l.html - прототип).
Установка-прототип включает батарею сепараторов, имеющих одинаковые диаметры. Их параллельное подключение друг к другу с возможностью включения и выключения одного или нескольких из работы позволяет охватить широкий диапазон дебита скважин и, как следствие, уменьшить погрешности в измерениях. Конструкция известной установки исключает потребность в изготовлении установок разной производительности.
Однако установка-прототип имеет недостаточную точность измерения в связи с тем, что подлежащие тестированию скважины куста, месторождения имеют разный дебит, в том числе, включают малодебитные скважины. Для получения высокой точности измерения по каждой скважине необходимо обеспечить максимально возможное соответствие производительности одного или нескольких параллельно подключенных сепараторов дебиту каждой тестируемой скважины. Производительность сепаратора определяется его диаметром, рассчитываемым по следующей формуле (см., например, L.Е. Gomez, R.S. Mohan, O. Shoham, J.D. Marrelli, G.E. Kouba "Aspect Ratio Modeling and Design Procedure for GLCC Compact Separators" Journal of Energy Resources Technology 1999, Vol.121, pp.15-23):
сеп
где D- диаметр сепаратора, мм;
ж
Q - максимальный расход жидкости (куб.м/с);
крит.ж
V=0,1-0,2м/с - критическая скорость жидкости, которая соответствует тангенциальной скорости в сепараторе 6 м/с.
Поскольку в установке-прототипе батарея состоит из сепараторов одинакового диаметра (одинаковой производительности), осуществить соответствие производительности одного или нескольких параллельно подключенных сепараторов дебиту для каждой из тестируемых скважин практически невозможно, что приводит к снижению точности измерения. Выполнение батареи сепараторов из большого количества одинаковых аппаратов малой производительности, соответствующей дебиту малодебитных скважин, не только существенно увеличит металлоемкость и габариты всей установки, резко усложнит ее обслуживание и транспортировку, но и повысит неизбежные гидравлические потери и ухудшит суммарный коэффициент сепарации.
Технической задачей является создание установки для тестирования нефтяных скважин в режиме реального времени, лишенной указанных недостатков.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение точности измерения дебита нефтяных скважин.
Указанный технический результат достигается тем, что в установке для тестирования нефтяных скважин в режиме реального времени, включающей батарею вертикальных цилиндрических гидроциклонных сепараторов, параллельно подключенных снизу к сборному коллектору жидкости, а сверху - через газоотводящие трубы к сборному коллектору газа, и коммуникационные трубопроводы жидкости и газа, один из вертикальных цилиндрических гидроциклонных сепараторов, входящих в батарею, выполнен имеющим меньший, по сравнению с диаметрами остальных сепараторов, диаметр, выбранный из интервала 10-100 мм, причем остальные вертикальные цилиндрические гидроциклонные сепараторы, входящие в батарею, выполнены имеющими одинаковые или разные диаметры.
Использование сепараторов с наименьшим диаметром, равным менее 10 мм, нецелесообразно в связи с технологическими трудностями, возникающими при их изготовлении, а также в связи с тем, что практически не имеется потребности в сепараторах такой низкой производительности. Батарея сепараторов по предлагаемой полезной модели, включающая, по крайней мере, один сепаратор с диаметром, равным 10 мм, может быть использована, в том числе, для проведения исследовательских работ при освоении скважин, при их послеремонтной эксплуатации; соответствующий дебит наблюдается для заглушенных скважин после их реанимации.
Использование сепараторов с наименьшим диаметром, равным более 100 мм, нецелесообразно по следующей причине.
Сепараторы с диаметром менее 150 мм, согласно действующим в Российской Федерации Правилам устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением (ПБ 10-115-96), не являются сосудами, работающими под давлением. Это позволяет отказаться от соответствующих мероприятий по техническому надзору и сертификации. Поэтому предпочтительнее вообще не включать в батарею сепараторы имеющие диаметр 150 и более мм. В связи с этим при наличии в батарее нескольких сепараторов диаметром, близким к 150 мм (например, 145 мм), для обеспечения большего соответствия производительности сепараторов дебиту измеряемых скважин в кусте диаметр наименьшего сепаратора нецелесообразно выбирать более 100 мм.
На фиг. представлено схематическое изображение предлагаемой установки для тестирования нефтяных скважин в режиме реального времени. Установка включает батарею вертикальных цилиндрических гидроциклонных сепараторов 1, параллельно подключенных снизу к сборному коллектору жидкости 2, а сверху - через газоотводящие трубы 3 к сборному коллектору газа 4. Установка также включает коммуникационные трубопроводы жидкости 5 и газа 6 кориолисовый расходомер жидкости 7, влагомер сырой нефти 8, расходомеры газа 9 и 10, трехходовой клапан 11 и байпасный трубопровод 12.
Работа установки состоит в следующем.
Газожидкостная смесь по касательной поступает в батарею вертикальных цилиндрических гидроциклонных сепараторов 1, где происходит разделение смеси на две фазы - жидкость и газ. Жидкость поступает в сборный коллектор жидкости 2, а газ через газоотводящие трубы 3 в сборный коллектор газа 4. После разделения смеси на фазы жидкость по трубопроводу 5 поступает во влагомер сырой нефти 8 и кориолисовый расходомер жидкости 7. Газ по трубопроводу 6 поступает в расходомеры газа 9 и 10. Для качественной сепарации газа от жидкости в циклонном сепараторе поддерживается уровень жидкости в диапазоне 1,4-1,6 метра. Это обеспечивается за счет работы трехходового клапана 11, который прикрывает в зависимости от величины уровня либо жидкостную, либо газовую линию. Для нештатных ситуаций и ремонтных работ предусмотрен байпасный трубопровод 12.
Соединение верхнего конца сборного коллектора газа 4 с коммуникационным трубопроводом газа 6 может быть выполнено несоосно со смещением оси присоединяемого участка коммуникационного трубопровода газа 6 вверх, что позволяет дополнительно избавиться от частиц жидкости, увлеченных газовым потоком и исключить их попадание в коммуникационный трубопровод газа 6. Верхний конец сборного коллектора газа 4 может быть снабжен сетчатым каплеуловителем, что также позволяет дополнительно избавиться от частиц жидкости, увлеченных газовым потоком, исключить их попадание в коммуникационный трубопровод газа 6. Подключение сепараторов 1 к сборному коллектору газа 4 через газоотводящие трубы 3 может быть выполнено с выступающими газоотводящими трубами 3 внутрь сборного коллектора газа 4. В этом случае верхняя часть внутренней поверхности сборного коллектора газа 4 выполняет роль каплеотбойника, что позволяет частицам жидкости выделяться из газового потока и стекать по стенке сборного газового коллектора газа 4.
3
3
3
3
3
3
3
3
3
В проведенных испытаниях для тестирования пяти скважин с дебитом 1) 30 м/сут, 2) 100 м/сут, 3) 500 м/сут, 4) 130 м/сут и 5) 1380 м/сут была использована батарея из 7 вертикальных цилиндрических гидроциклонных сепараторов, имеющих следующие диаметры, рассчитанные по формуле /1/: один сепаратор - 50 мм (производительность 30 м/сут), один сепаратор - 100 мм (производительность 100 м/сут), пять сепараторов - по 145 мм (производительность каждого - по 250 м/сут). Для тестирования скважины 1, имеющей минимальный дебит, используют автономную работу сепаратора с диаметром 50 мм, для тестирования скважины 2 используют автономно сепаратор, имеющий диаметр 100 мм, для тестирования скважины 3 используют два параллельно подключенных сепаратора диаметром по 145 мм, для тестирования скважины 4 используют два параллельно подключенных сепаратора диаметром 50 мм и 100 мм. Для тестирования скважины 5 используют все семь параллельно подключенных сепараторов. В сравнительных испытаниях для тестирования указанных скважин была использована батарея сепараторов, имеющих одинаковые диаметры, равные 145 мм. По результатам испытаний установлено, что точность измерения скважины 1, имеющий дебет 30 м/сут, с использованием сепаратора диаметром 145 мм батареи сепараторов по прототипу на 40% ниже точности измерения сепаратором диаметром 50 мм батареи сепараторов по предлагаемой полезной модели, что соответственно снижает общую точность измерения скважин куста. Выполнение всех сепараторов по прототипу имеющими диаметр 50 мм обеспечит высокую точность измерения малодебитной скважины 1, однако для измерения скважины 5 потребуется 46 сепараторов с диаметром 50 мм, что резко увеличит гидравлические потери и сделает транспортировку такой установки обычными средствами практически невыполнимой.