СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ УСЛОВИЙ ПОДЪЕМА ЖИДКОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ГАЗА

Полезная модель относится к технике для исследования процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных и наклонных газовых скважинах.
Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, конденсатных и нефтяных месторождений (RU 48580, U1, опубл. 27.10.2005). Известный стенд предназначен для изучения условий подъема газа и жидкости по лифтовым колоннам труб. Стенд включает одну или нескольких колонн труб различного диаметра, узел подачи и регулирования расхода жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, сепаратор, имеющий выходы для жидкости и газа, средство отвода жидкости и газа из установки. Трубопровод снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа. В известном решении трубопровод подачи газа расположен по отношению к узлу ввода газожидкостной смеси таким образом, что в него жидкость перетекает, а затем скапливается и при обработке результатов экспериментов не учитывается, что, в свою очередь, негативно отражается на достоверности и точности результатов экспериментов.
Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа (RU 118354, U1, опубл. 20.07.2012), который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению. Известный стенд включает лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования подачи жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны, сепаратор, приборы измерения давления в лифтовой колонне труб на входе в лифтовую колонну труб или на выходе из лифтовой колонны труб. Кроме того, в известном стенде входы жидкости и газа в устройстве ввода расположены таким образом, чтобы исключить перетекание жидкости из трубопровода подачи жидкости в трубопровод подачи газа за счет размещения входа жидкости ниже входа газа. Однако в известном решении в трубопроводе подачи газа жидкость все-таки может скапливаться, что негативно сказывается на достоверности и точности результатов экспериментов.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в уменьшении количества жидкости, находящейся в трубопроводе подачи газа, и, как следствие, повышении достоверности и точности проводимых исследований.
Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа представлен на фиг.1а, 2. На фиг.1б показан пример установки переходника и устройства ввода в колонну. В состав предлагаемого стенда входят:
- лифтовая колонна труб (1), устанавливаемая в вертикальном (фиг.1а) или наклонном (фиг.2) положении;
- средство подачи и регулирования расхода газа (2);
- узел подачи и регулирования подачи жидкости (3), работающий по замкнутому циклу;
- в верхней и нижней частях лифтовой колонны труб установлены соответственно устройство ввода в колонну (4) и устройство отвода из колонны (5), предназначенные для передачи газожидкостной смеси (ГЖС);
- сепаратор (6);
- трубопровод подачи газа (7)
- трубопровод подачи жидкости (8);
- средство подачи и регулирования расхода газа (2) включает компрессор (9), и патрубки подачи избыточного давления газа и сброса газа, снабженные запорно-регулирующими устройствами;
- в трубопроводе подачи газа (7) перед входом в узел ввода в колонну (4) установлен переходник (12) Г-образной формы, который имеет вертикальный (10) и горизонтальный (11) участки;
- измерительная аппаратура (на фигурах не показана), включающая расходомеры газа и жидкости, преобразователи разности давлений, датчики давлений, датчики температуры.
Сущность полезной модели заключается в следующем. Стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа, включает, по крайней мере, одну лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования расхода жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, содержащее компрессор, устройства ввода в колонну и отвода из колонны, сепаратор, измерительную аппаратуру. Вход сепаратора связан с устройством отвода из колонны, причем выход для жидкости сепаратора соединен посредством трубопровода подачи жидкости с устройством ввода в колонну через узел подачи и регулирования подачи жидкости. Выход для газа сепаратора посредством трубопровода подачи газа соединен со средством подачи и регулирования расхода газа. Последнее снабжено, по крайней мере, одним патрубком избыточного давления газа и одним патрубком сброса газа. Входы жидкости и газа устройства ввода в колонну установлены на разной высоте с возможностью исключения перетекания жидкости из трубопровода подачи жидкости в трубопровод подачи газа. Кроме того, выход средства подачи и регулирования расхода газа связан с устройством ввода в колонну через жесткий переходник Г-образной формы, при этом диаметр трубопровода подачи газа превышает диаметр трубопровода подачи жидкости.
Кроме того, в стенде лифтовая колонна труб может быть установлена в вертикальном или наклонном положении.
Предлагаемый стенд отличается от известных решений тем, что в трубопровод подачи газа перед входом в узел ввода в колонну (4) установлен жесткий переходник, у которого имеется обязательный вертикальный участок и небольшой горизонтальный участок, предназначенный для соединения с узлом ввода в колонну. В качестве трубопровода для подачи газа используется, как правило, жесткий или гибкий трубопровод. В месте соединения трубопровода подачи газа с узла ввода в колонну на горизонтальном участке узла ввода в колонну скапливается значительное количество жидкости, что особенно проявляется при работе на стенде с малыми расходами газа. В режимах работы стенда с малыми расходами газа снижается количество жидкости, уносимой потоком газа. При этом уровень жидкости в узле ввода в колонну (4) растет, поднимается по лифтовой колонне (1) и неизбежно скапливается и в трубопроводе подачи газа. Горизонтальный участок переходника 12 обусловлен конструктивными особенностями стенда и должен быть как можно короче. При этом расстояние от оси лифтовой колонны труб до вертикальной оси переходника Г-образной формы составляет L, а расстояние от лифтовой колонны труб до переходника Г-образной формы - 1. Вертикальный участок переходника (12) h должен составлять не менее (5÷10)·d, где d - диаметр трубопровода подачи газа.
В случае работы на стенде с наклонными колоннами (фиг.2) трубопровод подачи газа должен располагаться на противоположной стороне по отношению к направлению наклона лифтовой колонны труб от вертикали, а трубопровод подачи жидкости (8) со стороны, в которую производится наклон колонны. Таким образом, дополнительно улучшаются условия исключения попадания жидкости в трубопровод подачи газа.
Во время работы стенд подключают к источнику газа высокого давления патрубком подачи избыточного давления газа. Затем открывают запорно-регулирующие устройства и заполняют все устройства стенда газом до заданной величины давления. Величину давления контролируют показаниями приборов измерения давления на входе в лифтовую колонну труб (1) или на выходе из нее. Приборы измерения давления могут быть установлены на нижнем и верхнем концах лифтовой колонны труб или на другом ее участке. После того, как давление газа в стенде достигнет заданного значения, в работу включают компрессор (9), при этом газ из сепаратора (6) всасывается в компрессор (9), а затем через прибор измерения расхода газа и устройство ввода в колонну (4) подают в нижнюю часть лифтовой колоны труб (1). Газ, поступивший в лифтовую колонну труб (1), поднимается по ней вверх и через устройство отвода из колонны (5) из лифтовой колонны по трубопроводу поступает в сепаратор (6), а затем в компрессор (9). Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду в замкнутом цикле. Жидкость подают в узел подачи и регулирования расхода жидкости (3), а затем в устройство ввода в колонну (4), в котором жидкость смешивается с газом и ГЖС под действием напора газа поднимается по лифтовой колонне труб (1). Достигнув верха лифтовой колонны труб (1), ГЖС через устройство отвода из колонны (5) по трубопроводу поступает в сепаратор (6).
В сепараторе жидкость отделяется от газа и стекает по сливному патрубку и трубопроводу подачи жидкости (8) в узел подачи и регулирования расхода жидкости (3), а газ - по трубопроводу (7) в компрессор (9).
После окончания эксперимента жидкость сливается через сливной патрубок с запорным устройством, находящиеся в нижней части лифтовой колонны.
Во время проведения конкретного эксперимента измеряют давления на заданных участках колонны (1) манометрами или дифференциальными манометрами. Выполнив требуемые измерения, меняют технологические параметры режима работы стенда: давление, расходы газа - с помощью компрессора (9) и жидкости - с помощью насоса или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны в систему утилизации.