УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПУЛЬСАЦИИ ПРИ ТРАНСПОРТЕ ГАЗОЖИДКОСТНОЙ СМЕСИ ПО РЕЛЬЕФНОЙ МЕСТНОСТИ
DEVICE FOR REDUCING PULSATION AT TRANSPORT OF GAS-LIQUID MIXTURE ALONG RAISED TERRITORY

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для снижения пульсации, вызываемой газовыми пробками, при транспорте газожидкостной смеси по рельефной местности.
При одновременном транспортировании нефти, газа и воды - газожидкостной смеси (ГЖС) - по однотрубной герметизированной системе сбора часто наблюдаются значительные пульсации в сборных коллекторах, вызываемые газовыми пробками.
Природа возникновения пульсаций заключается в том, что при движении газожидкостной смеси, особенно по «рельефным» трубопроводам, газовая фаза, образующаяся в верхней части газопровода, может изменяться в объеме - сжиматься и расширяться, изменяя тем самым давление. Образование газовых «мешков» ведет к разрыву сплошности потока жидкости, в результате чего получается неравномерная подача продукции и, как следствие, пульсирующая работа самого трубопровода.
Для передавливания частично отсепарированной нефти из нисходящего участка трубопровода в восходящий необходимо создание дополнительного давления для сжатия газового «мешка» до размеров, позволяющих перетекать этой нефти из одного колена в другое.
Создание дополнительных давлений для транспортирования газожидкостной смеси по «рельефному» трубопроводу приводит к большим пульсациям давления (до 5 МПа), которые могут повлечь разрыв самого трубопровода вследствие его вибрации, а также ухудшение режима работы как сепарационных установок, так и установок подготовки нефти (УПН) и воды (УПВ).
Пульсации в трубопроводах, транспортирующих газожидкостные смеси, могут приводить к авариям трубопроводов, к перегрузке сепарационной установки, а следовательно, к уносу в газопроводы больших количеств жидкости из сепараторов и снижению тем самым пропускной способности трубопроводов, к нарушению технологического режима установок подготовки нефти и воды.
В свою очередь, нарушение нормального режима работы сепарационных установок и УПН, как правило, влечет большую загазованность товарных парков, в результате чего создаются ситуации возникновения пожаров, взрывов и отравление людей.
Кроме того, пульсации расхода могут сопровождаться пробковыми прорывами и остановками поступления жидкости и газа. Это нарушает процессы нагрева, сепарации и обезвоживания нефти и нормальный режим поступления газа на факел, что может вызвать прекращение его горения и создание опасности повышенной загазованности территории установки предварительного сброса воды (УПСВ).
Известен сепаратор первой ступени для сепарации нефти от газа с предварительным отбором газа, содержащий восходящий и нисходящий участки трубопровода подачи ГЖС, при этом на нисходящем участке размещены ряд параллельных труб отвода газа и трубопровод отвода воды. Кроме того, трубы отвода газа присоединены к сборному коллектору (депульсатору) газа. Последний присоединен к корпусу каплеуловителя. [Г.С.Лутошкин «Сбор и подготовка нефти, газа и воды», Москва, Недра. 1983 г., с.39-40, рис.17].
Недостатком этого устройства является образование «газовых мешков» в повышенных местах рельефа местности, которые приводят к значительным пульсациям ГЖС и к срыву нормального режима работы сепарационных установок, установок подготовки нефти (УПН) и воды (УПВ), которые связаны между собой.
Недостатком этого устройства является также то, что это дорогостоящее сооружение вследствие того, что необходимо строить отдельные трубопроводы отвода газа и воды.
Наиболее близким устройством для борьбы с пульсациями «рельефных» трубопроводов является «рельефный» сборный коллектор, оборудованный эжектором, заключенным в катушку. Устройство содержит газоотводную трубку, соединенную одним концом с эжектором, а другим - с самой высокой точкой трубопровода (перевальной). Вследствие незначительного сужения нефтегазовой струи в эжекторе, заключенном в катушку, в сечении катушки получаются повышенные скорости смеси.
В результате этого в газоотводной трубке, соединенной одним концом с эжектором, другим - с самой высокой точкой трубопровода (перевальной) образуется пониженное давление, подсос газовых скоплений из газового «мешка» и тем самым это газ увлекается в пониженную часть сборного коллектора [Г.С.Лутошкин «Сбор и подготовка нефти, газа и воды», М., Изд. «Недра», 1979 г., с.24-27, рис.7].
Недостатком устройства является образование «газовых мешков» в повышенных местах рельефа местности, которые приводят к значительным пульсациям расхода и давления ГЖС и к срыву нормального режима работы сепарационных установок, УПН и УПВ, которые связаны между собой.
Недостатком устройства является также то, что при достижении «газовой шапкой» нижней точки возможен залповый прорыв газа через эжектор в восходящий трубопровод. Прорыв газа продолжается до тех пор, пока давление в «газовой шапке» и в облегченном за счет столба жидкости восходящем трубопроводе не уравновесится. Этот момент характеризуется снижением давления в нижней точке трубопровода. С этого момента поступления жидкости на установку предварительного сброса воды (УПСВ) из трубопровода прекращается, но продолжается прорыв газа за счет подъема газовых пробок и происходит обратный сток жидкости с частичным заполнением нисходящего трубопровода.
После окончания прорыва газа процесс накопления жидкости в восходящем трубопроводе и «газовой шапки» в нисходящем трубопроводе повторяется.
Технический результат - снижение пульсации при транспортировании газожидкостной смеси по рельефной местности.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для снижения пульсации при транспорте газожидкостной смеси по рельефной местности содержит нисходящий и восходящий участки трубопровода и газоотводной трубопровод, при этом к нисходящему участку трубопровода присоединен газовый расширитель, который через гидрозатвор соединен с нисходящим участком трубопровода, газовый расширитель снабжен газосборником с газоотводным трубопроводом, который соединен с нисходящим участком трубопровода, кроме того, гидрозатвор газоуравнительной линией соединен с газоотводным трубопроводом.
На чертеже приведено предлагаемое устройство.
Устройство содержит нисходящий 1 и восходящий 2 участки трубопровода транспортирования газожидкостной смеси. К нисходящему участку 1 трубопровода присоединен газовый расширитель 3, который через гидрозатвор 4 соединен с нисходящим участком 1 трубопровода. Газовый расширитель 3 снабжен газосборником 5 с газоотводным трубопроводом 6, который соединен с нисходящим 1 участком трубопровода. Кроме того, гидрозатвор 4 газоуравнительной линией 7 соединен с газоотводным трубопроводом 6.
Устройство работает следующим образом.
При прохождении газожидкостной смеси по нисходящему участку 1 трубопровода в нем возникают газовые пробки и неравномерное поступление продукции скважин на установку предварительного сброса воды. Газовые пробки, в свою очередь, способствуют интенсивной пульсации продукции. Для предотвращения пульсации ГЖС направляют в газовый расширитель 3, где происходит отделение газа, который через газосборник 5 направляется по газоотводной трубе 6 и поступает далее в нисходящий участок трубопровода 1. Уровень ГЖС в газовом расширителе 3 поддерживается гидрозатвором 4, а давление в нем поддерживается газоуравнительной линией 7. Тем самым предотвращается пульсация при одновременном транспортировании нефти, газа и воды - ГЖС, обусловленные рельефом местности.
Изобретение находит промышленное применение на многих нефтедобывающих предприятиях России и СНГ.