УСТАНОВКА ДЛЯ РАЗДЕЛЬНОГО ИЗМЕРЕНИЯ ДЕБИТА НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН ПО НЕФТИ, ГАЗУ И ВОДЕ
OIL WELL SEPARATED GAGING DEVICE BY OIL, GAS AND WATER

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения продукции нефтяных и газоконденсатных скважин раздельно по компонентам - нефти, газу и воде, в том числе и как эталонное средство для уточнения среднесуточных дебитов скважины по компонентам. Известно, что точное и достоверное измерение количества извлекаемой из недр нефти является одной из острых проблем нефтяной отрасли. Введение с 1 марта 2006 г. национального стандарта «Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования» (ГОСТ Р 8.615-2005) призвано навести порядок в эксплуатации нефтяных месторождений. Однако имеющееся на вооружении нефтяников замерное оборудование (например, установки «Спутник» и другие модификации) не отвечает современным требованиям. Достоверное измерение продукции нефтяных скважин по нефти, газу и воде является необходимым условием рациональной добычи продукции скважин по нефти, газу и воде и дает информацию для геологической службы НГДУ, на основе которой принимается необходимость геолого-технических мероприятий (ГТМ), обеспечивается отслеживание за величиной запасов, оптимизация процессов добычи и планирование разработки месторождения.
Известна установка для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, включающая сепаратор в виде цилиндрического сосуда с циклонной и отстойной секциями, разделенными между собой перегородками, размещенные в отстойной секции два уровнемера, установленный на входе в циклонную секцию циклон, измерительные линии газа и жидкости с размещенными в них расходомерами, датчиками давления и температуры и трубопроводной обвязкой аппаратурный блок (см. SU пат. №1553661, Е21В 47/10, 1989).
Недостатком известной установки является недостоверность измерений из-за отсутствия разделения нефтеводогазовой смеси (НВГС) на три фазы -нефть, газ и воду, больших межфазных слоев между газом и нефтью и между нефтью и водой в сепараторе после разделения и циклический режим работы. В результате чего в измерительной линии (ИЛ) жидкости наблюдается неравномерный поток: сначала вода, потом нефть с водой, потом нефть с остаточным газом. Кроме того, известная установка не является мобильной, и ее перебазирование от одной скважины к другой является операцией с повышенными трудозатратами, а также работа установки зависит от погодных условий.
Прототипом является установка для измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде (RU пат. №2307930, E21B 47/10, 2007 г.), которая содержит горизонтальный сепаратор в виде цилиндрического сосуда с предварительной отстойной для отделения воды и выходной секциями для отделенной нефти, разделенными между собой перегородками, между предварительной и отстойной секциями перегородка выполнена в виде вертикальных трубочек, между отстойной и выходной секциями перегородка выполнена в виде переливной стенки. В отстойной секции размещены два уровнемера, предварительная секция снабжена циклоном и узлом подогрева жидкости, а в выходной секции размещен уровнемер. После разделения в сепараторе газ направляется в струйный каплеотбойник с измерителем перепада давления на нем и ИЛ газа, сброшенная вода направляется в ИЛ воды, а отделенная нефть - в ИЛ нефти. ИЛ газа снабжена прибором для измерения капель жидкости, массовым расходомером, датчиком давления, пробоотборником, регулирующим клапаном и компрессором. ИЛ воды и ИЛ нефти снабжены датчиками давления и температуры, турбинным расходомером, пробоотборником, плотномером, влагомером, регулирующим клапаном. На выходе ИЛ воды и ИЛ нефти объединяются в выходной трубопровод, на котором установлен насосный агрегат, далее нефтеводяной поток и газовый поток после ИЛ газа смешиваются в инжекторе и НГВС поступает в общий коллектор. Установка снабжена двумя полуприцепами, на одном из полуприцепов размещен сепаратор, ИЛ, трубопроводная обвязка и аппаратурный блок, а на другом - выходной трубопровод, насосный агрегат, инжектор, компрессор и электросиловое оборудование.
Главным недостатком прототипа является то, что установка работает в циклическом режиме, который является вредным как с геологической точки зрения, так как снижается дебит скважины, отрицательно влияя на пласт и установившийся режим работы скважин, так и с технологической точки зрения, так как из-за снижения давления до атмосферного весь комплекс будет «забит» пеной и ни сепарации НВГС, ни эксплуатации данная установка не обеспечит.
Задачами патентуемой установки являются: повышение степени разделения НГВС на три фазы - газ, нефть и воду, исключение влияния работы установки на изменение дебита скважины, расширение функциональных возможностей, обеспечение мобильности установки.
Поставленные задачи достигаются тем, что установка для раздельного измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде, размещенная на полуприцепах, на которых установлены сепаратор, измерительные линии, трубопроводная обвязка и аппаратурный блок, насосный агрегат, инжектор, компрессор, выходной трубопровод и электросиловое оборудование, снабженная горизонтальным сепаратором в виде цилиндрического сосуда с циклонной, отстойной и выходной секциями, с перегородкой между циклонной и отстойной секциями, выполненной в виде горизонтальных трубок, параллельных оси сепаратора, и перегородкой между отстойной и выходной секциями в виде переливной стенки, с размещенными на входе в циклонную секцию подводом для подачи реагента и гидроциклоном с двумя тангенциальными вводами, а по оси сепаратора узлом подогрева жидкости, снабженная в отстойной секции двумя уровнемерами и в нижней части выходом в ИЛ воды, а в выходной секции сигнализаторами предельных уровней и уровнемером, а в нижней части выходом в ИЛ нефти, с размещенным на выходе из сепаратора в ИЛ газа каплеотбойником, а в измерительных линиях воды и нефти турбинным расходомером, датчиками давления, температуры, влагомером, регулирующим клапаном, ручным и автоматическим пробоотборниками, обвязкой для подключения установки определения содержания свободного газа, а в измерительных линиях газа датчиком давления, прибором для измерения капель жидкости, массовым расходомером, регулирующим клапаном, с размещенными на выходе измерительных линий воды, нефти и газа насосным агрегатом и компрессором, согласно предлагаемому изобретению установка работает в непрерывном режиме при давлении в сепараторе как на устье скважины и размещена на одной автомобильной платформе, снабжена на входе в установку вводом для подачи деэмульгатора и мультифазным насосом, а на входе в сепаратор выносным гидроциклоном с одним вводом и внутренним циклоном, в предварительной секции размещен лоток для слива жидкости после циклона, в отстойной секции размещен межфазный уровнемер, перегородка между предварительной и отстойной секциями дополнена пакетом вертикальных трубок, на измерительных линиях воды, нефти, газа установлены массомеры, на измерительных линиях воды и нефти добавлены насосы с частотным приводом, на измерительной линии нефти добавлен газоотделитель, на измерительной линии газа добавлен каплеуловитель щелевого типа.
Кроме того, в сепараторе размещено сливное устройство в виде наклонной полки, препятствующее образованию пены и позволяющее максимально использовать объем сепаратора
Кроме того, переливная перегородка выполнена с возможностью регулирования по высоте межфазного уровня с помощью межфазного уровнемера.
Кроме того, перегородка между предварительной и отстойной секциями выполнена из пакетов вертикальных и горизонтальных трубок, причем материал трубок из фторопласта.
Кроме того, на входе в сепаратор установлен мультифазный насос, обеспечивающий непрерывное поступление нефтегазоводяной смеси в сепаратор и поддерживающий установившийся дебит скважины.
Кроме того, регулирование частоты насоса по измерительной линии нефти автоматически путем поддержания уровня в нефтяной секции сепаратора.
Кроме того, регулирование частоты насоса по измерительной линии воды автоматически путем поддержания межфазного уровня в отстойной секции сепаратора.
Кроме того, регулирование подачи мультифазного насоса происходит автоматически по разности давлений между входом и выходом установки.
Патентуемая установка иллюстрируется на представленном чертеже.
Установка для раздельного измерения дебита нефтяных скважин по нефти, газу и воде включает: сепаратор 1, выполненный в виде цилиндрического сосуда, разделенного на предварительную секцию 2, отстойную секцию 3 и нефтяную секцию 4; реагентное хозяйство, состоящее из емкости 5 с уровнемером 6, насос-дозатор 7 с частотным регулированием для подачи деэмульгатора; мультифазный насос 8 с частотным регулированием; гидроциклон 9 с внутренним циклоном 10; измерительную линию газа 11 с каплеуловителем 12, расходомером 13, датчиками давления 14 и температуры 15, автоматическим 16 и ручным 17 пробоотборниками, регулятором давления 18; измерительную линию нефти 19 с газоотделителем 20, фильтром 21, датчиком перепада давления 22, насосом 23 с частотным регулированием, массомером 24, датчиками давления 25 и температуры 26, автоматическим 27 и ручным 28 пробоотборниками, влагомером 29, регулятором расхода 30; измерительную линию воды 31 с фильтром 32, датчиком перепада давления 33, насосом 34 с частотным регулированием, массомером 35, датчиками давления 36 и температуры 37, автоматическим 38 и ручным 39 пробоотборниками, влагомером 40, регулятором расхода 41. Между предварительной и отстойной секциями размещена перегородка 42, выполненная в виде пакета из вертикальных трубок и пакета из горизонтальных трубок по всему сечению сепаратора. Между отстойной и нефтяной секциями размещена сплошная перегородка 43 в виде переливной стенки. На входе и выходе установки установлены датчики давления 44, 45. Перед входом в гидроциклон установлены датчик давления 46 и температуры 47. После гидроциклона в сепараторе размещена наклонная полка 48. Отстойная секция снабжена уровнемером 49 межфазного уровня и сигнализатором 50 предельного верхнего уровня. Нефтяная секция снабжена уровнемером 51 верхнего и нижнего предельных уровней. На выходе установки размещены отводы 52 и 53 для подсоединения поверочной установки или другой измерительной установки.
Установка работает следующим образом. После подключения нефтяной скважины на измерение включается мультифазный насос 8, обеспечивающий необходимый перепад давления, подается предварительно рассчитанное количество деэмульгатора с помощью насоса- дозатора 7, поток НГВС поступает в гидроциклон 9, где за счет дополнительного циклона 10 обеспечивается почти полное отделение газа, далее поток поступает в предварительную секцию 2 сепаратора 1 и за счет перегородки 42 из пакетов вертикальных и горизонтальных трубок происходит значительное отделение воды, в отстойной секции 3 нефтеводяная смесь накапливается по мере поступления НГВС в сепаратор и происходит окончательное отделение воды, после достижения верха стенки переливной перегородки 43 между отстойной и нефтяной секциями нефть перетекает в нефтяную секцию 4. После достижения установленного межфазного уровня, измеряемого уровнемером 49 в отстойной секции за счет непрерывного поступления в сепаратор нефтеводяной смеси, нефть постоянно переливается через перегородку 43, при этом постоянно во время измерения открыты выходы в ИЛ газа 11, ИЛ нефти 19 и ИЛ воды 31. Капли жидкости, уносимые газом с помощью каплеуловителя 12, возвращаются в нефтяную секцию. Объемный расход газа измеряется с помощью расходомера 13, при этом измеряются температура и давление газа с помощью датчиков 14 и 15. Производится в течение времени измерения отбор пробы газа с помощью автоматического 16 или ручного 17 пробоотборников, а с помощью регулятора давления 18 поддерживается перепад давления в сепараторе. Пузырьки газа, попадающие в ИЛ нефти, с помощью газоотделителя 20 уносятся в сепаратор. Расход жидкости по ИЛ нефти измеряется с помощью массомера 24, при этом с помощью датчиков 25 и 26 измеряются давление и температура жидкости, с помощью влагомера 29 - содержание воды в нефтеводяной смеси. Отбор пробы производится с помощью автоматического 27 и ручного 28 пробоотборников. Регулирование расхода по ИЛ нефти осуществляется с помощью насоса 23 с частотным регулированием, регулятора расхода 30, уровнемера 51 с целью поддержания постоянного уровня в нефтяной секции. Расход жидкости по ИЛ воды измеряется с помощью массомера 35, при этом с помощью датчиков 36 и 37 измеряются давление и температура жидкости, с помощью влагомера 40 - содержание воды в водонефтяной смеси. Отбор пробы производится с помощью автоматического 38 и ручного 39 пробоотборников. Регулирование расхода по ИЛ воды осуществляется с помощью насоса 34 с частотным регулированием, регулятора расхода 41, межфазного уровнемера 49 с целью поддержания постоянного межфазного уровня в отстойной секции. Регулирование перепада давления между входом и выходом установки осуществляется с помощью мультифазного насоса 8 и датчиков давления 44 и 45.
Указанные задачи и технический результат достигаются тем, что обеспечивается не циклическая, а непрерывная сепарация НГВС на нефть, газ и воду; не нарушается установившийся режим работы скважины, исключается влияние на работу пласта, обеспечивается непрерывное измерение массы нефти, воды и объема газа, а также других технологических параметров, то есть исключается влияние переходных процессов на показания средств измерений.
А также тем, что в сепараторе размещено сливное устройство в виде наклонной полки, которое препятствует образованию пены и позволяет максимально использовать объем сепаратора, что способствует увеличению производительности работы сепаратора по жидкости и увеличению времени отстоя.
А также тем, что переливная перегородка снабжена возможностью регулирования по высоте, что дает возможность производить раздельное измерение по нефти и воде малообводненных и высокообводненных скважин.
А также тем, что перегородка между предварительной и отстойной секциями выполнена из пакетов вертикальных и горизонтальных трубок, причем материал трубок из фторопласта, что в совокупности увеличивает отделение воды от нефтеводяной смеси.
А также тем, что регулирование по высоте переливной перегородки осуществляется автоматически по высоте межфазного уровня, измеряемого с помощью межфазного уровнемера.
А также тем, что на входе в сепаратор установлен мультифазный насос, который обеспечивает непрерывное поступление НГВС в сепаратор и поддерживает установившийся дебит скважины.
А также тем, что регулирование частоты насоса по ИЛ нефти выполняется автоматически путем поддержания уровня в нефтяной секции сепаратора.
А также тем, что регулирование частоты насоса по ИЛ воды выполняется автоматически путем поддержания межфазного уровня в отстойной секции сепаратора.
А также тем, что регулирование подачи мультифазного насоса выполняется автоматически по разности давлений между входом и выходом установки.