УСТАНОВКА ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА
INSTALLATION FOR SAMPLING LIQUID FROM PIPELINE

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности и может быть применено в установках для отбора проб жидкости, в том числе пластовой и технической жидкости, из трубопровода, входящего в трубопроводы технологической обвязки устья газовых и газоконденсатных скважин и систем сбора продукции без выпуска углеводородного газа в атмосферу.
Известна установка для исследования газовых и газоконденсатных скважин, включающая установленные в корпусе блоки предварительной и основной очистки газа с завихрителями, измеритель расхода газа с диафрагмой, узлы измерения давления и температуры, сборники жидкости и механических примесей блоков предварительной и основной очистки газа, блок предварительной очистки имеет защитный кожух, а блок основной очистки газа - цилиндрический фильтрующий элемент на перфорированном каркасе, сборники жидкости и механических примесей соединены с полостями блоков предварительной и основной очистки газа, корпус и элементы установки выполнены разъемными и предусматривают подключение к трубопроводам технологической обвязки скважин [RU 2228439, Е21В 47/00, 10, опубликовано 10.05.2004].
Недостатками известной установки является достаточно большие габариты и вес, что не позволяет осуществлять ее монтаж и демонтаж без специального подъемного устройства, например, автокрана.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является Установка отбора пластовой жидкости без выпуска углеводородного газа в атмосферу, включающая корпус (каплеотделитель), в котором расположен накопитель, вентиль, трубу входа жидкости из трубопровода, трубу выхода отсепарированного газа, при этом корпус гидравлически соединен с трубой входа жидкости из трубопровода и трубой выхода отсепарированного газа [RU 2670293, Е21В 49/08, G01N 1/10, опубликовано 22.10.2018].
Недостатком ближайшего аналога является то, что при ее использовании отбирается только часть газожидкостного потока, так как отвод располагается по нижней образующей трубопровода, а отбираемая проба не отражает фактические характеристики флюида в случае транспортировки многофазной смеси, каждая фаза которой отличается по физическим характеристикам, что приводит к неверной оценке удельного содержания каждого из компонентов отбираемой пластовой или технологической жидкости из газожидкостного потока из каплеотделителя. Известная установка не осуществляет эффективную сепарацию транспортируемой жидкости.
Целью предлагаемого технического решения является повышение эффективности отбора пробы жидкости, уменьшение габаритов, снижение массы, облегчения процесса монтажа и демонтажа установки без применения специальных подъемных механизмов.
Поставленная цель достигается тем, что в установке для отбора проб жидкости из трубопровода, включающей малогабаритный корпус установки, в котором расположен накопитель, гидравлически связанный с трубой входа жидкости из трубопровода и трубой выхода отсепарированного газа согласно изобретению, используется набор сепарационных элементов, оказывающих различные газодинамические эффекты, такие как: центробежное и инерционное изменение направления движения, гравитационное оседание. Применение в конструкции установки тарелки с отбойной пластиной, прямоточно-центробежного лопастного завихрителя и секционной тарелки позволяет в совокупности эффективно разделять поток на газ, жидкость и механические примеси. Наличие фланцевых, шарнирных и бысторазборных соединений, имеющих площадь сечения проточной части равных или больше площади сечения технологической обвязки скважины, так называемые, полнопроходные, позволяют без препятствий проходить входящему и выходящим потокам. Сепарационные элементы: секционная тарелка и тарелка с отбойной пластиной имеют небольшую толщину, что совместно с лопастным завихрителем из-за небольших размеров позволяют сделать корпус установки компактным. Конструкция установки является закрытой, что, как и прототипу, позволяет осуществлять отбор проб без выпуска газа в атмосферу.
На фиг. 1 представлена принципиальная схема установки для отбора проб жидкости из трубопровода, на фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1.
Установка для отбора проб жидкости из трубопровода включает корпус 1 круглого сечения, в котором расположен прямоточный центробежный лопастной завихритель 2, с лопастями 3, с одной стороны завихрителя 2 установлена тарелка с отбойной пластиной 4 (Фиг. 1, 2), а с другой стороны, ниже завихрителя установлена секционная тарелка 5 (Фиг. 3) с перфорированными отверстиями, например, круглого и/или полукруглого сечения. За секционной тарелкой 5 расположен накопитель 6. К корпусу 1 закреплены: труба входа жидкости 7, соединяемая с трубопроводом, посредством шарнирных 8, быстроразборных 9 элементов, и фланца 10; труба выхода 11 для отвода отсепарированного газа снабжена шарнирным элементом 12 и соединенная с трубопроводом посредством фланца 13; труба слива 14, гидравлически соединенная с накопителем 6, на другом конце которой закреплен вентиль 15.
Корпус 1 установки представляет собой малогабаритный корпус, цилиндрической формы преимущественно с торцами полусферической формы, выполненный с возможностью размещения в нем прямоточно - центробежного лопастного завихрителя 2, тарелки с отбойной пластиной 4, секционной тарелки 5 и накопителя 6. Сепарационные элементы (позиции 2, 4, 5) выполнены с возможностью обеспечения следующих газодинамических эффектов: центробежное и инерционное изменение направления движения, а также гравитационное оседание, которые осуществляются посредством тарелки с отбойной пластиной 4; прямоточно-центробежным лопастным завихрителем 2 и секционной тарелкой 5, которые в совокупности позволяют эффективно разделять поступающую пробу на газ, жидкость и механические примеси. Фланцевые (фланцы 10 и 13), шарнирные 8, 12 и бысторазборные 9 соединения выполнены размером с площадью проходного сечения проточной части равным или больше размера площади проходного сечения трубопровода технологической обвязки скважины. Труба слива 15 выполнена с проходным сечением, обеспечивающим вывод жидкости и механических примесей из накопителя 7 в мерную емкость (не показано). Установка работает следующим образом.
Установку для отбора проб жидкости монтируют на трубопроводе технологической обвязки скважины, например, на блоке исследования скважин, с использованием полнопроходных фланцевых 10, 13, шарнирных 8 и быстроразборных 9, 12 соединений, позволяющих облегчить процесс монтажа или демонтажа трубы входа жидкости 7 и трубы выхода 12. Проба жидкости представляет собой газожидкостную смесь с механическими примесями, например, пластовая жидкость или технологическая жидкость, транспортируемая по трубопроводу технологической обвязки скважины, поступает через трубу входа 7 в корпус 1, где попадает на тарелку 4 с отбойной пластиной, в результате ударения о которую, проба жидкости получает вращательное движение, далее поступает в прямоточно-центробежный лопастной завихритель 2, в котором за счет центробежных сил, создаваемых при взаимодействии с лопастями 3, происходит процесс разделения, при котором отделяется основная крупнодисперсная масса жидкости, механические примеси и другие присутствующие фракции от газа. Далее, расположенная по ходу движения пробы жидкости, секционная тарелка 5 оказывает стабилизирующее воздействие на выделившийся поток газа, препятствуя повторному смешиванию жидкости и газа. После указанной выше обработки крупнодисперсная масса жидкости, механические примеси и другие присутствующие фракции под действием гравитационных сил поступают в накопитель 6, после чего ее выводят в мерную емкость (не показано) через трубу слива 14 при открытом вентиле 15.
Пробу жидкости, полученную из установки, передают в лабораторию для определения физико-химических свойств жидкости и гранулометрического и микроскопического анализа механических примесей и других присутствующих фракций. Отсепарированный газ поступает обратно в трубопровод технологической обвязки устья скважины через трубу выхода 11.
В результате применения предлагаемого технического решения повышается эффективность отбора пробы жидкости при меньших габаритах и меньшей массы установки. Упрощенная конструкция позволяет облегчить процесс ее монтажа и демонтажа, так как не используются специальные подъемные механизмы.
Пример практического применения.
Испытания установки для отбора проб жидкости из трубопровода общей массой 45 кг, было проведено на скважине 5706 Бованенковского нефтегазоконденсатного месторождения (НГКМ). В продукции - жидкости скважины помимо природного газа, воды и газового конденсата содержался раствор ингибитора коррозии (РИК), подаваемый в скважину для ее защиты. Установка была смонтирована на трубопроводе блока исследовательского оборудования (БИС-1), предусмотренного проектом обустройства месторождения. Последовательно установке был подключен коллектор «Надым-1», из которого также отбирались пробы для дальнейшего сравнения. Конструктивные особенности, связанные с возможностью узловой сборки, а также габаритные и весовые характеристики установки, позволяли оперативно осуществить ее монтаж и демонтаж без применения подъемной спецтехники (лебедки, автокрана). Жидкость скважины через трубу входа поступала в корпус установки, в котором, попадая в тарелку с отбойной пластиной, а затем в прямоточно-центробежный лопастной завихритель отбивалась содержащиеся жидкость и песок, при этом секционная тарелка не позволяла снова смешиваться жидкости с отделившемся газом. После осаждения жидкость и песок поступили в накопитель, откуда полученные пробы в виде эмульсии воды, газового конденсата и РИК, были слиты в мерную емкость через трубу слива. Проба жидкости была передана в лабораторию для анализа физико-химических свойств. Отсепарированный в установке газ поступил обратно в трубопровод технологической обвязки устья скважины через трубу выхода. В лаборатории, после отстоя эмульсии, и ее разделения на фракции было установлено, что полученные из установки пробы флюидов представительны каждой фракцией, их объема достаточно для выполнения лабораторного гидрохимического анализа. При этом было отмечено, что проба эмульсии, отобранная из коллектора «Надым-1» разделяется на фракции в несколько раз дольше (около 2 суток), чем проба эмульсии, отобранная из установки (от 3 до 4 часов), что объясняется различиями конструкции и принципами сепарации жидкости из газожидкостного потока в этих устройствах - меньшей турбулентностью газожидкостного потока в установке. Пропускная способность установки обеспечивала заданный диапазон рабочих дебитов газа скважин Бованенковского НГКМ. При этом циркуляция в установке теплого природного газа позволяла эксплуатировать ее в условиях низких температур окружающей среды при отсутствии других источников обогрева. Коэффициент сепарации установки сопоставим с коэффициентом сепарации коллектора «Надым-1», который в несколько раз больше по габаритам и весу в сравнении с установкой.
Применение предложенной установки для отбора проб жидкости из трубопровода позволяет более эффективно сепарировать жидкости, механические примеси и другие фракции от газового потока для отбора проб для выполнения гидрохимического контроля над разработкой нефтегазоконденсатных месторождений и противокоррозионного мониторинга косвенными методами в полном объеме.