Система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин
SYSTEM FOR COLLECTING AND TRANSPORTING OIL WELL PRODUCTS

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, а именно к промысловому оборудованию для сбора и транспорта продукции нефтяных скважин.
Известна система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин (патент на ПМ RU № 135390, МПК F17D 1/00, F04F 5/54, опубл. 10.12.2013 Бюл. № 34), включающая сеть сборных трубопроводов скважин, трубопровод подачи продукции нефтяных скважин, эжектор, соединенную с ним сепарационную установку с линией отвода продукции сепарации на силовой блок, размещенный в шурфе и включающий соединенные последовательно снизу вверх погружной электродвигатель, электроцентробежный насос и насосно-компрессорные трубы НКТ, внутренняя полость которых гидравлически соединена с эжектором, причем трубопровод подачи продукции нефтяных скважин дополнительно содержит узел предварительного отбора газа, который снабжен линией отвода отделившегося газа и линией отвода дегазированной скважинной жидкости, при этом эжектор выполнен в виде двухступенчатого струйного аппарата, первая ступень которого состоит из водожидкостного насоса, состоящего из сопла, приемной камеры и камеры смешения, вторая ступень - из газожидкостного насоса, состоящего из сопла, соединенного с камерой смешения водожидкостного насоса, приемной камеры, камеры смешения и диффузора, причем линия отвода отделившегося газа с узла предварительного отбора газа соединена с приемной камерой газожидкостного насоса, а линия отвода дегазированной скважинной жидкости соединена с приемной камерой водожидкостного насоса, которая в свою очередь гидравлически соединена с полостью НКТ шурфа через сопло этого насоса, при этом в качестве сепарационной установки система содержит нефтегазовый сепаратор со сбросом воды, выполненный с возможностью разделения поступающего в него потока жидкости с выхода второй ступени струйного насоса на газоводонефтяную смесь, отводимую в транспортный трубопровод, и на отделившуюся воду с малым содержанием нефти, отводимую на силовой блок.
Наиболее близкой по технической сущности является система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин (патент RU № 2236639, МПК F17D 1/00, опубл. 20.09.2004 Бюл. № 26), включающая сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти, эжектор и 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 и линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью насосно-компрессорной трубы, причем система дополнительно снабжена сепарационной установкой, имеющей отводы газоводонефтяной и водонефтяной продукции сепарации, эжектор размещен между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом, при этом патрубок ввода транспортируемой жидкости в эжектор связан с сетью сборных трубопроводов, сопло эжектора через линейный отвод устьевого оборудования связано с полостью насосно-компрессорной трубы, а диффузор эжектора - с входом сепарационной установки, отвод газоводонефтяной продукции сепарации соединен с напорным трубопроводом, а отвод водонефтяной продукции сепарации соединен посредством байпасного трубопровода с отводом межтрубного пространства зумпфа, при этом в качестве насоса система содержит электроцентробежный насос.
Недостатками обоих систем являются сложность реализации и низкая надежность, так как необходимо наличие непосредственно в зоне нефтесбора технологической скважины с подземным нагнетательным оборудованием для прокачивания воды через эжектор и сепараторов для отделения воды после эжектора и обратной закачки ее в технологическую скважину, а также узкая область применения из-за невозможности использования на удаленных месторождениях, так как невозможно постоянно контролировать работу технологической скважины и сепаратора.
Технической задачей предлагаемого изобретения является создание простой и надёжной системы сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, позволяющей эксплуатировать ее на удаленных месторождениях за счет использования для прокачивания через эжектор воды, частично отбираемой с системы поддержания пластового давления (ППД).
Техническая задача решается системой сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, включающей сборный трубопровод от добывающих скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти с сепарационной установкой, эжектор, размещенный между сборным трубопроводом, сообщенным с камерой низкого давления эжектора, и напорным трубопроводом, сообщенным с выходом из эжектора, при этом вход эжектора оснащен напорной линией для подачи воды.
Новым является то, что напорная линия соединена с системой поддержания пластового давления для отбора части воды, идущей к нагнетательным скважинам.
Новым является также то, что сборный трубопровод дополнительно оснащен датчиком давления на входе в эжектор, снабженного байпасным трубопроводом с регулируемой задвижкой, управляемой блоком управления в зависимости от данных с датчика давления сборного трубопровода для поддержания работы эжектора в пределах максимальной эффективности.
Новым является также то, что сборный и напорный трубопроводы оснащены соответствующими пробоотборниками для контроля обводненности перекачиваемой продукции.
На чертеже показана схема системы.
Система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин включает сборный трубопровод 1, идущий от добывающих скважин 2 через групповые замерные установки (ГЗУ) 3, напорный трубопровод 4 до установки подготовки нефти (УПН) с сепарационной установкой (не показаны) через дожимную насосную станцию (ДНС) 5, эжектор 6, размещенный между сборным трубопроводом 1, сообщенным с камерой низкого давления 7 эжектора 6, и напорным трубопроводом 4, сообщенным с выходом из эжектора 6. Вход эжектора 6 оснащен для подачи воды напорной линией 8, которая соединена с системой ППД (не показана) при помощи гребенки 9 для отбора части воды, идущей к нагнетательным скважинам 10. Для поддержания работы эжектора 6 в пределах максимальной эффективности (оптимальные параметры работы, на которых насосы имеют максимальный коэффициент полезного действия – КПД, указываются в паспорте струйного насоса – эжектора 6) сборный трубопровод 1 могут дополнительно оснащать датчиком давления 11 на входе в эжектор 6, снабженного байпасным трубопроводом 12 с регулируемой задвижкой 13, управляемой блоком управления 14 в зависимости от данных с датчика давления 11. Для контроля ободненности перекачиваемой продукции до и после эжектора 6 сборный 1 и напорный 4 трубопроводы могут быть дополнительно оснащены соответствующими пробоотборниками 15 и 16.
Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность системы, на чертеже не показаны или показаны условно.
Система работает следующим образом.
На удаленном от УПН нефтеносном участке с нагнетательными 10 и добывающими 2 скважинами оборудуют соответственно систему ППД с гребенкой 9 и систему сбора продукции, состоящую ГЗУ 3 и сборного трубопровода 1, который сообщен с камерой низкого давления 7 эжектора 6. Напорную линию 8 эжектора 6 соединяют с гребенкой 9, а выход -  напорным трубопроводом 4 который отправляет продукцию добывающих скважин 2 при помощи ДНС 5 в УПН с сепараторной установкой для отделения воды от нефти и газа.
При необходимости длительной автономной работы (месяц и более) без настройки и обслуживания эжектора 6 его оборудуют байпасным трубопроводом 12 с регулируемой задвижкой 13, управляемой блоком управления 14 для поддержания работы эжектора 6 в пределах максимальной эффективности в интервале между ближайшими обслуживаниями.
Для более объективного контроля за обводненностью продукции добывающих скважин 2 до и после эжектора 6 сборный 1 и напорный 4 трубопроводы могут быть дополнительно оснащены соответствующими пробоотборниками 15 и 16, показания которых учитываются при подсчете добытой нефти и обводненности продукции.
После установки всех необходимых элементов системы начинают отбор продукции глубинными насосами (не показаны) из добывающих скважин 2, а вода по системе ППД подается на нагнетательные скважины 10, причем часть воды с гребенки 9 отбирается по напорной линии 8 на вход эжектора 6. Поток отобранной воды, проходя с высокой скоростью, создает в камере 7 эжектора 6 низкое давление, которое передается через сборный трубопровод 1 и ГЗУ 3 на устья добывающих скважин 2, значительно снижая нагрузку на глубинные насосы соответствующих скважин 2, что облегчает работу этих насосов и увеличивает срок их службы особенно в глубоких добывающих скважинах 2 и скважинах 2 добывающих вязкую нефть (более 200 мПа•с). Как показала практика межремонтный период этих насосов вырос более чем в 2 раза. Вода с системы ППД и продукция скважин 2 смешиваются в камере 7 эжектора 6 и по напорному трубопроводу 4 при помощи ДНС 5 направляется в УПН. Контроль за обводненностью продукции скважин 2 может вестись также при помощи пробоотборников 15 и 16.
При наличии байпасного трубопровода 12 регулируемой задвижкой 13, разряжение в камере 7 эжектора 6 регулируется постоянно весь период работы. На основе показаний датчиков 11 блок управления 14 регулирует величину закрытия или открытия соответствующей задвижки 13 на байпасном трубопроводе 12 для регулировки величины разряжения в камере 7 эжектора 6 и получения оптимального давления в сборном трубопроводе 1.
Блок управления 14 может быть гидравлическим, электронным, механическим или т.п. Авторы на вид и способ работы блока управления 14 не претендуют (на практике в РТ большее предпочтение отдают электронным блокам управления 14)
В гидравлическом блоке управления 14 при росте давления в датчике 11, это давление системой трубок (не показаны) подается в блок 14, где при помощи сообщающихся поршней усилие передается на задвижку 13 и прикрывает ее. В результате больше жидкости из напорной линии 8 направляется в эжектор 6, увеличивается его скорость и в камере 7 создается большее разряжение, которое снижает давление в сборном трубопроводе 1 до оптимального для эжектора 6. При снижении давления в датчике 11 происходят обратные процессы: задвижка 13 приоткрывается, больше жидкости из напорной линии 8 направляется в байпасный трубопровод 12, а скорость в камере 7 снижается вместе с разряжением, что обеспечивает повышение давления в сборном трубопроводе 1 до оптимального для эжектора 6.
В электронном блоке управления 14 при росте давления в датчике 11, сигнал по проводам (не показаны) подается в блок 14, где он сравнивается с эталонным и при несоответствии передается на задвижку 13 и прикрывает ее. В результате больше жидкости из напорной линии 8 направляется в эжектор 6 увеличивается его скорость и в камере 7 создается большее разряжение, которое снижает давление в сборном трубопроводе 1 до оптимального для эжектора 6. При снижении давления в датчике 11 происходят обратные процессы: задвижка 13 приоткрывается, больше жидкости из напорной линии 8 направляется в байпасный трубопровод 12, а скорость в камере 7 снижается вместе с разряжением, что обеспечивает повышение давления в сборном трубопроводе 1 до оптимального для эжектора 6.
В механическом блоке управления 14 при росте давления в датчике 11, это давление системой трубок (не показаны) подается в блок 14, где при помощи системы рычагов от поршня (не показан) усилие передается на задвижку 13 и прикрывает ее. В результате больше жидкости из напорной линии 8 направляется в эжектор 6, увеличивается его скорость и в камере 7 создается большее разряжение, которое снижает давление в сборном трубопроводе 1 до оптимального для эжектора 6. При снижении давления в датчике 11 происходят обратные процессы: задвижка 13 приоткрывается, больше жидкости из напорной линии 8 направляется в байпасный трубопровод 8, а скорость в камере 7 снижается вместе с разряжением, что обеспечивает повышение давления в сборном трубопроводе 1 до оптимального для эжектора 6.
Так как вся система находится на поверхности без применения технологических скважин и сепарационной установки нефтеносном участке, то значительно упрощается ее конструкция, а также установка на нефтяном участке и обслуживание, при этом из-за упрощения повышается надежность.
Предлагаемая система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин является простой и надёжной и позволяет эксплуатировать ее на удаленных месторождениях за счет использования для прокачивания через эжектор воды, частично отбираемой с системы поддержания пластового давления.