установка для исследования газоконденсатных скважин

Формула изобретения

1. Установка для исследования газоконденсатных скважин, включающая сепаратор предварительной очистки, сепараторы основной очистки первой и второй ступеней, узлы измерения расхода газа, давления и температур, теплообменник первой ступени, сборник жидкости, соединенный с полостями сепараторов, отличающаяся тем, что она снабжена двумя вихревыми камерами, двумя эжекторами и теплообменником второй ступени, причем вход первой вихревой камеры соединен с выходом сепаратора предварительной очистки, вход второй вихревой камеры соединен с выходом первого сепаратора основной очистки, а выходы первой и второй вихревых камер соединены соответственно с входами теплообменников первой и второй ступеней, выходы теплообменника первой ступени подключены к сепаратору основной очистки первой ступени и к линии высокого давления первого эжектора, камера смешения которого соединена с выходом теплообменника второй ступени, второй выход которого соединен с сепаратором основной очистки второй ступени, а выход первого эжектора соединен с линией высокого давления второго эжектора, камера смешения которого соединена с выходом сепаратора основной очистки второй ступени, а выход второго эжектора подсоединен к узлу измерения расхода газа.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена третьим эжектором, линия высокого давления которого подключена к скважине, а камера смешения через узел измерения газа к выходу второго эжектора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для осушки газа по воде и извлечения углеводородного конденсата из газоконденсатных систем при наличии избытка давления газа.

Известна установка "Сепарационная малогабаритная" для исследования газоконденсатных скважин [1] Установка содержит смеситель, теплообменник, гравитационный сепаратор, поплавковый уровнемер для замера конденсата в мерном цилиндре.

Известен "Низкотемпературный конденсатный прибор НТ-ПКП-5", содержащий отбойник загрязнения, метанольную емкость, теплообменник, термостатированные мерники конденсата [2]

Оба устройства обладают общими недостатками, невысокая точность определения содержания конденсата, связанная с тем, что конденсат перемещается преимущественно по периферии потока. Кроме того, для их работы необходимо применение метанола, являющегося сильным ядом, газ после проведения исследования сжигается на факеле, так как в трубопровод, идущий на установку подготовки газа, его не закачать.

Известна передвижная сепарационная установка У-900, включающая узлы измерения расхода газа, давления и температуры, теплообменник, сборники жидкости, соединенные с полостями сепараторов [3] На данной установке весь газ исследуется на наличие конденсата, отделенный конденсат сливается в замерную емкость.

Недостатком данной установки является то, что конденсат в полном объеме уловить в сепараторах невозможно, так как при снижении давления на дросселе содержащаяся в газе жидкость выходит в виде стойкого тумана, который существующие сепарационные устройства не улавливают. Кроме того, после исследования газ сжигается на факеле, а для достижения безгидратного режима требуется применение метанола.

При исследовании газоконденсатных скважин стоит задача получение точного значения количества конденсата в газоконденсатной смеси без потерь газа и отказа от применения метанола.

Поставленная задача достигается тем, что в известном устройстве для исследования газоконденсатных скважин, включающем сепаратор предварительной очистки, сепараторы основной очистки первой и второй ступени, узлы измерения расхода газа, давления и температуры, теплообменник первой ступени, сборник жидкости, соединенный с полостями сепараторов очистки газа, отличается тем, что она снабжена двумя вихревыми камерами, двумя эжекторами, теплообменником второй ступени, причем вход первой вихревой камеры соединен с выходом сепаратора предварительной ступени очистки, вход второй вихревой камеры соединен с выходом сепаратора основной очистки первой ступени, а выходы первой и второй вихревых камер соединены соответственно с входами теплообменников первой и второй ступеней, выходы теплообменника первой ступени подключены к сепаратору основной очистки первой ступени и к линии высокого давления первого эжектора, камера смешения которого соединена с выходом тепллообменника второй ступени, второй выход которого соединен с сепаратором основной очистки второй ступени, а выход первого эжектора соединен с линией высокого давления второго эжектора, камера смешения которого соединена с выходом сепаратора основной очистки второй ступени, а выход второго эжектора подсоединен к узлу замера расхода газа.

При исследовании одной из скважин куста без выпуска газа в атмосферу исследуемый газ и замеренный конденсат нужно возвращать в газопровод, для этого установка снабжена третьим эжектором, линия высокого давления которого подключена к скважине, а камера смешения через узел замера газа к выходу второго эжектора.

Заявляемое техническое решение отвечает критерию "новизна" поскольку всех существенных признаков, отличных от прототипа, нет в известных аналогах.

Технический результат заключается в полном выделении и улавливании конденсата из газоконденсатной смеси без потерь газа в окружающую среду и применения метанола.

Технический результат достигается тем, что снижение давления до оптимальных условий конденсации производится в две ступени с помощью вихревых камер, где исключается образование тумана.

Как известно, в вихревых камерах при снижении давления происходит разделение потока на холодную и горячую составляющие, при этом происходит перераспределение состава газа. В горячем потоке происходит концентрация тяжелых углеводородов и воды, газ холодной составляющей практически не содержит тех компонентов, которые могут конденсироваться при температуре холодного потока.

Таким образом, половина начального потока полностью очищается, а другая половина насыщается тяжелыми углеводородами и водой.

Газ со скважины с давлением 160 атм поступает на установку исследования, где замер конденсата производится при давлении максимальной конденсации равному 55 65 атм. При этом возникает подзадача подача очищенного газа и замеренного конденсата обратно в поток газа, подающегося на сборный пункт. Подзадача решается ступенчатым компримированием тремя эжекторами за счет разности давлений между первой, второй ступенями и газом из скважины. Внутренний теплообмен при исследовании также идет за счет разности температур холодного и горячего потоков.

Таким образом, сочетание дросселирования до оптимального давления конденсации, разделения потока вихревыми камерами с последующим компримированием эжекторами и использованием внутреннего теплообмена позволило создать эффективное устройство без затрат энергии извне.

На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии изобретения критерию "изобретательский уровень", так как достигнут технический результат, удовлетворяющий давно существующую общественную потребность, попытки получения которого долгое время не удавалось специалистам, причем применение двух вихревых камер и трех эжекторов в изложенной взаимосвязи также не известно из существующего уровня техники.

Устройство для исследования газоконденсатных скважин представлено на фиг.1.

Устройство включает сепаратор предварительной очистки газа 1, сепаратор основной очистки первой ступени 2, сепаратор основной очистки второй ступени 3, узел измерения раcхода газа 4, теплообменник первой ступени 5, теплообменник второй ступени 6, сборник жидкости 7, вихревую камеру первой ступени снижения давления 8, вихревую камеру второй ступени снижения давления 9, эжектор первой ступени компримирования 10, эжектор второй ступени компримирования 11, эжектор третьей ступени компримирования 12.

Обозначение потоков следующее: I газ со скважин; II очищенный газ из сепараторов; III холодный поток вихревых камер; IV горячий поток вихревых камер; V газ первой ступени компримирования; VI газ второй ступени компримирования; VII газ на сборный пункт; VIII жидкость на замер; IХ - линия сброса замеренного конденсата; Х уравнительная линия.

Работу устройства рассмотрим на примере конкретного выполнения исследования. Газ со скважины с давлением 160 атм и температурой 30^oС поступает в предварительный сепаратор, очищается от жидкости, сконденсированной в скважине, и подается в первую вихревую камеру 8, где давление газа снижается до 100 атм и поток разделяется на холодный и горячий. Холодный и горячий потоки поступают в теплообменник первой ступени снижения давления, где горячий поток охлаждается до температуры на 3^o выше температуры образования гидратов при давлении горячего потока. Температура образования гидратов определяется по формуле:



Р давление газа, МПа.

Температуры потоков вихревой камеры определяются по формулам:



суммой влажностей потоков, умноженных на их долю в общем потоке.

W_ср W₁0,5 + W₂0,25 + W₃ 0,125

W_ср 0,0150,5 + 00,25 + 0,220,125 0,0315

Как показывает расчет, влажность газа на выходе с установки равняется 0,0315 г/м³, что соответствует точке росы -20^oС при давлении 56 атм.

Таким образом, устройство для исследования газоконденсатных скважин позволяет не только получить точное значение содержания конденсата без потерь газа и использования метанола, но и использовать установку в качестве установки безреагентной осушки газа.