УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Устройство для отбора проб продукции нефтяных скважин
Изобретение относится к области разработки и эксплуатации нефтяных месторождений и может быть использовано для измерения обводненности нефтяных скважин.
Наиболее распространенный метод определения обводненности нефти в скважинах, используемый на нефтяных месторождениях, заключается в периодическом взятии проб с последующим их анализом в химической лаборатории [1]. Отбор проб осуществляют на вертикальном или горизонтальном участке трубопровода, по которому течет поток добываемой продукции. Пробозаборное устройство, в зависимости от диаметра трубопровода, представляет собой одну или несколько пробозаборных трубок с загнутыми концами, направленными навстречу потоку. Пробозаборные трубки, в соответствии с ГОСТом, имеют различные диаметры и устанавливаются по вертикальному сечению трубопровода на определенных расстояниях. Этот метод был и остается эталонным на нефтяных месторождениях несмотря на то, что представительность этих проб чрезвычайно низкая, так как отбираются случайные пробы, по которым невозможно с достаточной точностью определить степень обводненности продукции и динамику ее изменения в процессе эксплуатации скважины [2]. Основной недостаток этого метода заключается в том, что отбор проб производится не по всему поперечному сечению потока, а с отдельных локализованных участков потока.
Существуют и другие способы измерения обводненности продукции:
поплавковые, гидростатические, вибрационные, радиоактивные и др. [3], которые
не находят широкого применения в нефтедобывающей промышленности из-за сложности объекта измерения - водонефтяная жидкость с растворенным в ней газом.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту, одновременно являющимся базовым объектом, является пробоотборник ручной «Порт» [4]. Это устройство позволяет при отборе порции пробы охватить 100% поперечного сечения потока продукции, что способствует повышению достоверности отбираемой пробы. Проба отбирается на восходящем участке потока способом выреза из потока части полного поперечного сечения. Рабочая среда, поступающая по трубопроводу, заполняет внутреннюю полость пробоотборника и далее через патрубок подается в трубопровод. При этом весь поток проходит через внутреннюю полость пробоотборника. При отборе пробы поворотом рукоятки поток жидкости направляется непосредственно в трубопровод, минуя внутреннюю полость пробоотборника, в которой остается проба в замкнутом объеме. Вращением ручки слива открывают пробоотборник, и отобранная проба выталкивается в контейнер для сбора проб.
К недостаткам известного устройства [4] следует отнести:
- сложность устройства, требующая квалифицированного обслуживающего персонала;
- конструкция пробоотборника не согласована с оборудованием устья скважины, и для присоединения к трубопроводу необходимы сварочные работы. Целью изобретения является упрощение конструкции устройства для отбора проб и его технического обслуживания при одновременном повышении надежности его работы на нефтяных месторождениях.
Указанная цель достигается тем, что в качестве пробоотборника используется шаровой кран, применяемый в качестве запорной арматуры на технологических нефтепроводах [5]. Функциональное назначение шаровых проходных кранов -перекрытие потока добываемой продукции в этом случае расширяется. Для взятия пробы добываемой продукции в конструкции шарового крана используют два дополнительных отверстия, расположенных диаметрально и перпендикулярно
направлению потока жидкости. При перекрывании потока жидкости поворотом шарового крана на 90° во внутренней цилиндрической полости крана остается проба жидкости, отсеченная по всему поперечному сечению потока. Например, для шарового крана с диаметром проходного отверстия 50 мм объем отсеченной пробы составляет 80-90 мл. Отобранная пробоотборником жидкость сливается через нижнее технологическое отверстие в шаровом кране с присоединенным к нему патрубком. Для более быстрого и более полного слива отобранной пробы в верхней части шарового крана имеется второе технологическое отверстие с присоединенным к нему патрубком. Для отбора требуемого для анализа объема жидкости процесс отбора жидкости необходимо повторить соответствующее число раз. Это только повысит достоверность отбираемых проб.
Сравнение заявляемого изобретения с другими техническими решениями показывает, что отбор проб с помощью шарового крана, применяемого в качестве запорной арматуры на устье скважины, с двумя дополнительными технологическими отверстиями в данной области техники не использовался. Это позволяет сделать вывод о соответствии данного изобретения критерию «существенные отличия».
Техническая сущность изобретения поясняется принципиальной схемой устройства пробоотборника, приведенной на фиг.1.
Устройство для отбора проб продукции нефтяных скважин содержит шаровой кран 1, имеющий проходное отверстие 2, и два дополнительных технологических отверстия 3 и 4 с присоединенными к ним патрубками 5, которые представляют собой узел слива отбираемых проб.
Устройство работает следующим образом. Добываемая продукция, поступающая из нефтяной скважины, протекает по горизонтально расположенному трубопроводу с установленным пробоотборником 1. Для отбора пробы шаровой кран 1 поворачивают на угол 90°. При этом по всему поперечному сечению потока отсекается объем жидкости, заключенный в цилиндрической части проходного отверстия 2. Под действием силы тяжести и избыточного давления отобранная проба через нижнее технологическое отверстие 3 и присоединенный к нему
патрубок 5 сливается в контейнер для сбора проб. Верхнее технологическое отверстие 4 с присоединенным патрубком 5 необходимо для установления атмосферного давления в верхней части пробоотборника и способствует более быстрому и полному сливу отобранной пробы. После слива отобранной пробы в контейнер шаровой кран возвращают в исходное состояние.
Конструкция предлагаемого устройства для отбора проб продукции нефтяных скважин на базе шарового крана, используемого в качестве запорной арматуры на технологических нефтепроводах, характеризуется простотой устройства и не требует квалифицированного обслуживающего персонала. Два дополнительных технологических отверстия, необходимые для слива отбираемых проб, существенно не усложняют конструкцию шарового крана. Использование шаровых кранов в качестве запорной арматуры на нефтяных месторождениях подтверждает соответствие их основным требованиям: прочность, долговечность и безотказность работы. Монтаж пробоотборника в качестве устьевой арматуры и его замена не требует дополнительного переоборудования устьевой арматуры. Таким образом, использование заявляемого изобретения позволит существенно упростить конструкцию устройства для отбора проб и повысить надежность его работы на нефтяных месторождениях.
Источники информации, принятые во внимание:
1. ГОСТ 2517-85 «Нефть и нефтепродукты. Метод отбора проб».
2. Василевский В. Роль контроля процессов добычи нефти в решении основных задач нефтедобывающей отрасли/УНефтяник, 1969, 7, с. 8-11.
3. Исакович Р.Я., Попадько В.Е. Контроль и автоматизация добычи нефти и газа:-М.: Недра, 1985.-351 с.
4. Пробоотборники ручные «Порт-3». Руководство по эксплуатации УПЮ.ОО.ОООРЭ.-Бугульма: НПО «НТЭС», 2003, с. 1-12.
5. Гуревич Д.Ф., Заринский О.Н., Кузьмин Ю.К. Справочник по арматуре для газо- и нефтепроводов.-Л.: Недра, 198 8.-463 с.