установка для измерения продукции скважины

Формула изобретения

1. Установка для измерения продукции скважины, включающая корпус, в котором размещен измерительный дегазирующий блок с подвижными входным трубопроводом продукции скважин и выходными трубопроводами газа и жидкости с управляемыми запорными органами, оснащенный приспособлением для вертикального перемещения и связанный с преобразователем силы в электрический сигнал, газосчетчик, насос для откачки жидкости, гидравлическую и электрическую системы управления и вычислительный блок, отличающаяся тем, что преобразователь силы в электрический сигнал выполнен в виде тензодатчика веса с S-образным упругим элементом, а приспособление для вертикального перемещения измерительного дегазирующего блока - в виде ролика, установленного на стенке корпуса и связанного с подъемным устройством, причем вышеупомянутый блок оснащен средством фиксации, при этом установка дополнительно содержит узел очистки газа, связанный с газосчетчиком и технологической емкостью для сбора конденсата, расходомер жидкости и влагомер, размещенные на линии жидкости из измерительного дегазирующего блока.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что измерительный дегазирующий блок выполнен в виде двухсекционного Г-образного сепаратора.

3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что тензодатчик веса с S-образным упругим элементом, например, марки "Тензо-М", прикреплен к верхней крышке корпуса и связан с верхней секцией двухсекционного Г-образного сепаратора посредством сигнального троса и хомутов.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит трубопровод для подачи химреагентов и пара в технологическую емкость.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что подъемное устройство приспособления для вертикального перемещения измерительного дегазирующего блока выполнено в виде лебедки.

6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел очистки газа выполнен в виде горизонтального отделителя конденсата и дриппового устройства.

7. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что средство фиксации измерительного дегазирующего блока выполнено в виде домкрата, связанного с опорой.

8. Установка по п.1, отличающаяся тем, что насос для откачки жидкости из установки выполнен вакуумным.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к системам автоматического контроля и может быть использовано для измерения и контроля количества газа, нефти и воды в продукции скважин в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Известна установка для измерения продукции скважины (а.с. СССР 1652521, Е 21 В 47/00, oп. 30.05.1991г.), включающая измерительный блок, содержащий горизонтальную герметичную емкость (сепаратор) с входным и выходными трубопроводами и измеритель массы (гидравлический преобразователь силы в электрический сигнал), кроме того, установка содержит управляемые запорные органы, гидравлическую и электрическую системы управления и вычислительный блок.

Известная установка имеет низкую точность измерения массы жидкости, кроме того, она громоздка и имеет сложную систему управления, не отвечает вопросам защиты оборудования, охраны труда и технической безопасности.

Известна установка для измерения продукции скважины (пат. РФ 2059067, Е 21 В 47/00, oп. 27.04.1996 г.), включающая измерительный блок, содержащий цилиндрическую вертикальную емкость (сепаратор), установленную с возможностью вертикального перемещения вдоль центрирующей опоры и снабженную входным трубопроводом продукции скважины, выходными трубопроводами газа и жидкости и измерителем массы (гидравлическим преобразователей силы в электрический сигнал). Входной и выходные трубопроводы выполнены подвижными. Кроме того, установка содержит запорные органы, газосчетчик, насос для откачки жидкости, а также гидравлическую и электрическую системы управления и вычислительный блок. Гидравлический преобразователь силы в электрический сигнал (датчик типа "Siwarex") содержит полый корпус, заполненный жидкостью, в котором размещены поршень с упором к шаром.

Известная установка размещена в корпусе-кузове автомобиля повышенной проходимости.

Принцип действия известной установки основан на прямом взвешивании поступающей продукции скважины. При этом продукция входит после трубной сепарации в измерительную емкость, где газ дополнительно отбирают из верхней части, замеряют дублирующими газосчетчиками и отводят в коллектор. Масса измерительной емкости вместе с жидкостью создает силу, которая в гидравлическом преобразователе путем воздействия поршня на жидкость создает давление на шар, которое, в свою очередь, преобразуется в электрический сигнал. При этом формируются 3-уровневые ступенчатые команды по токовым вводам в системе управления (СУ). Массу жидкости ("нетто") определяют в виде разности массы "брутто" (жидкость + масса емкости) и массы емкости. Жидкость откачивают из емкости насосом и отводят в коллектор. Единичный цикл измерения закончен и устройство готово к выполнению последующего цикла.

Известная установка достаточно компактна, мобильна, однако имеет следующие недостатки:

невысокую точность измерения расхода нефти, обусловленную некачественной сепарацией газа в измерительной емкости (сепараторе) в связи с остаточным явлением давления насыщения в продукции скважин со средним и высоким газовым фактором, особенно в устойчивых нефтяных эмульсиях;

циклическое измерение продукции скважин, также влияющее на точность измерения;

погрешность измерения, связанную с достаточно сложной конструкцией датчика типа "Siwarex" - гидравлического преобразователя силы в электрический сигнал через 3-уровневую ступенчатую передачу сигналов замера в СУ;

установка замерного блока с цилиндрической направляющей в кузове автомобиля требует точного расчета в соответствии с центром тяжести автомобиля, в противном случае возрастает погрешность измерения вследствие трения или защемления.

Таким образом, возникла проблема повышения точности измерения продукции скважин со средним и высоким газовым фактором путем повышения качества сепарации газа и осуществления постоянного процесса измерения продукции скважин (в отличие от циклического в прототипе), а также повышение надежности эксплуатации.

Указанная проблема решается предлагаемой установкой для измерения продукции скважины, включающей корпус, в котором размещен измерительный дегазирующий блок с подвижными входным трубопроводом продукции скважин и выходными трубопроводами газа и жидкости с управляемыми запорными органами, оснащенный приспособлением для вертикального перемещения и связанный с преобразователем силы в электрический сигнал, газосчетчик, насос для откачки жидкости, гидравлическую и электрическую системы управления и вычислительный блок, в которой, согласно изобретению, преобразователь силы в электрический сигнал выполнен в виде тензодатчика веса с S-образным упругим элементом, а приспособление для вертикального перемещения измерительного дегазирующего блока - в виде ролика, установленного на стенке корпуса и связанного с подъемным устройством, причем вышеупомянутый блок оснащен средством фиксации, при этом установка дополнительно содержит узел очистки газа, связанный с газосчетчиком и технологической емкостью для сбора конденсата, расходомер жидкости и влагомер, размещенные на линии жидкости из измерительного дегазирующего блока.

Целесообразно измерительный дегазирующий блок выполнить в виде двухсекционного Г-образного сепаратора.

Тензодатчик веса с S-образным упругим элементом, например, марки "Тензо-М" может быть прикреплен к верхней крышке корпуса и связан с верхней секцией двухсекционного Г-образного сепаратора посредством сигнального троса и хомутов.

Установка может быть оборудована дополнительным трубопроводом для подачи химреагентов и пара в технологическую емкость.

Подъемное устройство приспособления для вертикального перемещения измерительного дегазирующего блока целесообразно выполнить в виде лебедки.

Узел очистки газа целесообразно выполнить в виде горизонтального отделителя конденсата и дриппового устройства.

Средство фиксации измерительного дегазирующего блока может быть выполнено в виде домкрата, связанного с опорой.

Насос для откачки жидкости из установки может быть выполнен вакуумным.

Выполнение преобразователя силы в электрический сигнал в виде тензодатчика веса с S-образным упругим элементом, например марки "Тензо-М", позволяет осуществить непрерывный процесс измерения продукции скважин (в отличие от циклического в прототипе), что повышает точность измерения и делает процесс измерения более надежным, а управление - более простым.

Выполнение приспособления для вертикального перемещения измерительного дегазирующего блока в виде установленного на стенке корпуса ролика, связанного с подъемным устройством, позволяет упростить конструкцию, увеличить устойчивость массы автомобиля, повысить надежность эксплуатации.

Средство фиксации измерительного дегазирующего блока необходимо для сохранения его устойчивости при передвижениях автомобиля.

Дополнительный узел очистки газа позволяет устранить влагу (конденсат, воду) из состава попутного нефтяного газа до входа в газовый счетчик и уменьшить погрешность измерения.

Дополнительный трубопровод для подачи химреагентов и пара в технологическую емкость необходим при измерениях высокопарафинистой продукции скважин. Вакуумный насос необходим для самоочищения установки. На прилагаемой фигуре показана предлагаемая установка.

Установка содержит измерительный дегазирующий блок, в который входят двухсекционный Г-образный сепаратор 1 с верхней секцией 2, подъемное устройство в виде лебедки 3 с роликом 4 и канатом 5. Измерительный дегазирующий блок подвешен на тензодатчике веса 6,связанном с сигнальным тросом 7 и хомутами 8, прикрепленными к верхней секции 2. Двухсекционный газосепаратор 1 снабжен трубопроводом 9 с тангенциальным вводом продукции скважины (газожидкостной нефтяной смеси -ГЖНС), трубопроводами вывода газа 10 и жидкости 11, рассекателями жидкости 12 и 13, а также аварийным горизонтальным уровнемером 14. Двухсекционный Г-образный сепаратор размещен на опоре 15 и снабжен средством фиксации - регулируемым домкратом 16. Узел очистки газа содержит горизонтальный отделитель конденсата 17 и дрипповое устройство, состоящее из осушителя 18 и накопителя конденсата 19. На линии конденсата после накопителя конденсата 19 размещена технологическая емкость 20, связанная с трубопроводом 21 подачи химреагентов и пара. Кроме того, установка содержит газовый счетчик 22 для определения количества газа, размещенный на линии газа после осушителя 18, предохранительный клапан 23 на линии газа 24, расходомер 25 для определения количества жидкости в продукции, манометр 26, влагомер 27 для определения количества воды в жидконефтяной смеси на линии выхода жидкости из сепаратора 1, вакуумный насос 28 и запорные органы 29-45, .. установка размещена на раме корпуса (не показано).

Измерение продукции скважины с помощью предлагаемой установки производят следующим образом. Установку в транспортабельном положении (т.е. двухсекционный Г-образный сепаратор подтянут в верхнее положение с помощью лебедки 3 и зафиксирован на опоре 15, тензодатчик 6 с сигнальным тросом 7 без нагрузки) подвозят к скважине и подсоединяют к коллектору 9. Затем опускают опору 15 домкратом 16 и устраняют натяг каната 5 поворотом ручки лебедки 3 таким образом, чтобы двухсекционный Г-образный сепаратор был подвешен на тензодатчике 6 (т.е. дают центрирующую нагрузку сигнальным тросом 7 на тензодатчик 6) и затем открывают задвижку 29. Газожидкостная нефтяная смесь (ГЖНС) от коллектора скважины 9 по тангенциальному вводу поступает непрерывно в газосепаратор 1. По истечении установленного времени поступление ГЖНС можно изменить, переключившись на другую скважину на кусте.

Установленное время замера минимум 0,5-1 ч с определенной частотой в мин, ч. Основное назначение двухсекционного сепаратора 1 - максимальное скоростное разделение газа от нефти при помощи тангенциальных вводов. Максимальная осушка газа, поступающего на замер в зону газосчетчика 22, производится аппаратами 17 и 18. Постоянный предварительный замер с наименьшей погрешностью измерения веса, непрерывно поступающего потока ГЖНС в сепаратор, производится тензодатчиком веса 6, а окончательный замер дегазированной жидкости - расходомером 25 с соответствующим определением давления, на дифманометре 26 и с определением количества влаги по влагомеру 27. Все данные передаются в контроллер SMAR (не показан). Отделившийся от ГЖНС газ из верхней части газосепаратора 1 (1 ступень) поступает по двум тангенциальным вводам в верхнюю секцию 2, после отдачи соответствующей влаги (2 ступень) - через тангенциальный ввод - на отделитель конденсата 17 (3 ступень), далее через предохранительный клапан 23 на линии газа 24 - в осушитель дриппового устройства 18 (4 ступень) и частично - в накопитель конденсата 19. Ввод в осушитель 18 выполнен также тангенциальным. Далее газ поступает на замер в газовый счетчик 22 типа СВГ (ДРГ) М 160/400 и уходит по линии газа 24 в основной стальной коллектор скважины, смешиваясь с водонефтяной жидкостью внутри гибкого соединительного трубопровода выкида 11 установки. Все циклические измерения газа усредняются и также передаются в контроллер в СУ, где заполняется память на 32 суток. Обобщенные данные техник-оператор снимает на принтер на выходные протоколы. Накопитель конденсата 19 применяется и срабатывает при самоочистке и продувке рабочих линии замера 9, 10, 11, при этом конденсат поступает в технологическую емкость 20 и откачивается в коллектор насосом 28. Предохранительный клапан 23 типа СППКР-4Р-25/40 срабатывает при превышении рабочего давления на газовой линии или в полости установки на выброс в спецустройство - гаситель (не показан). Предохранительный клапан отрегулирован на соответствующее максимальное давление. Насос вакуумный шестеренный 28 также может включиться при аварийном превышении рабочего давления жидкости в газосепараторе 1, уровнемер 14 автоматически включает насос 28 для откачки жидкости по линиям 11, 12, при этом открываются электрические задвижки или другая электрическая запорная арматура для откачки. Откачиваемая жидкость от сепаратора 1 поступает по линии 11 на расходомер 25 и далее направляется на выкид установки и, смешиваясь с газом, - в стальной коллектор измеряемой скважины. Насос шестеренный вакуумный 28 может применяться также при самоочистке технологических линий. После окончания работы теизодатчик веса 6 с сигнальным тросом 7 освобождают от нагрузки при помощи ролика 4, каната 5, подъемной лебедки 3 и фиксируют верхнюю секцию рычагом хомута 8, а двухсекционный Г-образный сепаратор - путем поднятия опоры 15 домкратом 16. Установка готова к переезду.

Предлагаемая установка позволяет повысить точность измерения количества газа и жидкости (в том числе содержание воды) в нефтяной продукции с низким, средним и высоким газовым фактором, а также в высокопарафинистых нефтях. Установка позволяет осуществить непрерывный и системный контроль при измерении продукции скважин. Кроме того, она компактна и надежна в эксплуатации, может быть выполнена как стационарной, так и транспортабельной, и может быть использована на всех нефтяных месторождениях с суммарным дебитом скважин до 600 т/сут жидкости и 600 000 нм³/сут газа.