Результат интеллектуальной деятельности: Установка мобильная для исследования и освоения скважин

Изобретение относится к газовой промышленности, а именно к оборудованию для проведения исследований в целях подготовки исходных данных для подсчета запасов газа и конденсата, а также эксплуатационных характеристик газовых и газоконденсатных скважин на любой стадии их освоения.

При исследовании газовых и газоконденсатных скважин в отсутствие дорог и коммуникаций главными характеристиками становятся мобильность и автономность применяемого оборудования.

Известна передвижная сепарационная установка для проведения газоконденсатных исследований эксплуатационных скважин, содержащая прицеп, сепаратор, конденсатосборник, площадку обслуживания, ультразвуковой сигнализатор уровня, запорно-регулирующий клапан с электроприводом, щит управления КИПиА, метанольницу, задвижку дисковую штуцерную, электростанцию [Р Газпром 086-2010 «Инструкция по комплексным исследованиям газовых и газоконденсатных скважин. Часть II», стр. 268]. Установка подключается к скважине приваркой подводящего трубопровода к штуцеру входа газа, продукция скважины при необходимости насыщается ингибитором гидратообразования и через регулятор давления поступает в сепаратор, где происходит отделение жидкой фазы. Газ из сепаратора поступает на узел замера дебита. После узла замера газ насыщается ингибитором гидратообразования, расход которого задается регулятором, а контроль осуществляется визуально в капельницах через смотровое стекло. Отсепарированная жидкость накапливается в конденсатосборнике и периодически удаляется, процесс удаления жидкости из конденсатосборника управляется автоматикой. Возможно также ручное управление.

Недостатками известной установки являются:

- после измерений расхода газа, газ сжигается на факеле, нет возможности сброса газа в трубопровод шлейфа;

- после измерений объема жидкости нет возможности возврата ее в трубопровод шлейфа, сбор жидкости производится в конденсатосборник;

- нет возможности определения объема жидкостей с разной плотностью объемным методом, без применения приборов;

- нет возможности работы в шлейф без снижения давления в установке;

- установка не имеет собственной байпасной линии, поэтому может подключаться только через обводную линию распределительной гребенки из состава технологического оборудования обустроенной скважины или куста скважин, что требует выполнения подготовительных работ на скважине.

Наиболее близким по технической сущности является установка для газоконденсатных исследований газовых и газоконденсатных скважин, содержащая сепаратор и емкость для сбора жидкости, конструктивно объединенные в единую конструкцию, линии входа газоконденсатной смеси, замера газа, замера жидкости, дренажа, при этом линии замера газа и жидкости выполнены с возможностью подсоединения к шлейфу, сепаратор снабжен узлом отбора газа, линия замера газа выполнена с возможностью подключения к трубопроводу на факел, оборудована средством для определения расхода газа, в качестве которого использован расходомер с сужающим устройством, емкость для сбора жидкости имеет тарировочные отметки, снабжена узлом отбора проб жидкости, датчиком уровня и тарированными по уровню визуальными указателями уровня раздела сред и уровня жидкости, причем верхний входной патрубок указателя уровня сред расположен ниже накапливаемого уровня жидкости, линия замера жидкости оборудована счетчиком жидкости и выполнена с возможностью соединения через запорную арматуру с линией дренажа [RU 163243 U1, МПК Е21В 47/10 (2012.01), опубл. 10.07.2016].

Недостатками известной установки являются:

- для подогрева среды используется теплообменник с подачей теплоносителя от передвижного парогенератора, что снижает гибкость применения известной установки;

- установка не имеет собственного узла редуцирования при подключении ее напрямую к скважинам высокого давления, что ограничивает ее применение по параметру избыточного давления в скважине;

- установка не имеет собственной байпасной линии, поэтому может подключаться только через обводную линию распределительной гребенки из состава технологического оборудования обустроенной скважины или куста скважин, что требует выполнения подготовительных работ на скважине;

- замер газа на установке осуществляется через сужающее устройство, это приводит к периодической замене диафрагмы при работе на скважинах с различным дебитом;

- для транспортирования установки при смене исследуемой скважины необходимо грузоподъемное оборудование, что вызывает определенные трудности особенно на удаленных объектах.

Техническая проблема заключается в устранении вышеперечисленных недостатков известной установки, путем разработки мобильной установки для исследования и освоения скважин, выполненной в полной заводской готовности, которая обеспечит перемещение между исследуемыми скважинами без применения грузоподъемного оборудования, позволяющей производить сепарацию газожидкостной смеси с последующими замерами дебитов газа сепарации, газоконденсатной смеси и определения содержания конденсата в жидкости, в том числе объемными методами, для подсчета запасов газа и конденсата, а также эксплуатационных характеристик газовых и газоконденсатных скважин на любой стадии их освоения с требуемой надежностью и безопасностью при минимальных затратах времени на подготовку к выполнению исследований, в том числе на удаленных объектах.

Техническая проблема решается путем создания технического решения, обеспечивающего достижение технического результата, который заключается в расширении технологических возможностей установки путем введения дополнительных линий и узлов, а также путем обеспечения возможности проведения технологического процесса на исследуемой скважине без применения дополнительного оборудования, не входящего в состав установки.

Указанный технический результат достигается тем, что известная установка содержит сепаратор и емкость для сбора жидкости, конструктивно объединенные в единую конструкцию, линии входа газоконденсатной смеси, замера газа, замера жидкости, дренажа, при этом линии замера газа и жидкости выполнены с возможностью подсоединения к шлейфу, линия замера газа выполнена с возможностью подключения к трубопроводу на факел, оборудована средством для определения расхода газа, регулятором расхода газа, емкость для сбора жидкости имеет тарированные отметки, снабжена узлом отбора проб жидкости, датчиком уровня и тарированными по уровню визуальными указателями уровня раздела сред и уровня жидкости, линия замера жидкости оборудована счетчиком жидкости, регулирующим отсечным клапаном и выполнена с возможностью соединения через запорную арматуру с линией дренажа, новым является то, что сепаратор оснащен предохранительно-сбросным клапаном, введены линия ввода метанола и обводная линия, линия ввода метанола выполнена с возможностью соединения через клапан обратный с линией входа газоконденсатной смеси и оборудована расходной емкостью, насосом высокого давления, расходомером, обводная линия выполнена с возможностью соединения через запорную арматуру с линией входа газоконденсатной смеси и выполнена с возможностью подсоединения к шлейфу, причем линия входа газоконденсатной смеси оборудована двумя параллельными узлами редуцирования, на каждый из которых установлены запорная арматура и дроссель, линия замера газа оборудована двумя параллельными узлами замера расхода газа, на каждый из которых установлены запорная арматура и средство для определения расхода газа, в качестве указанного средства использован счетчик газа вихревой, линии замера газа и жидкости оборудованы устройством отбора проб, указанное выше оборудование представляет собой технологический блок, который смонтирован и закреплен на средстве передвижения.

Существует вариант, в котором указанное средство передвижения представляет собой автомобильный прицеп-шасси.

Существует также вариант, в котором указанное средство передвижения представляет собой тракторный прицеп-шасси.

Возможен вариант, в котором указанное средство передвижения представляет собой автомобильный полуприцеп.

Возможен также вариант, в котором указанное средство передвижения представляет собой сани с дышлом.

На фиг. 1 изображена установка мобильная для исследования и освоения скважин.

На фиг. 2 приведена схема технологического блока.

Установка мобильная для исследования и освоения скважин (фиг. 1) содержит технологический блок 1, смонтированный на несущей раме и закрепленный на раме средства передвижения 2. Причем средство передвижения 2 выполнено с возможностью сцепления с механическим транспортным средством через сцепное устройство (не показано).

Технологический блок 1 (фиг. 2) содержит сепаратор 3 и емкость для сбора жидкости 4, конструктивно объединенные в единую конструкцию патрубками для перетока жидкой фазы. Технологический блок 1 оборудован линиями входа газоконденсатной смеси 5, ввода метанола 6, замера газа 7, замера жидкости 8, дренажа 9, обводной линией 10, а также оборудован трубопроводом возврата газа и жидкости в шлейф 11 и трубопроводом на факел 12.

Линия входа газоконденсатной смеси 5 оборудована двумя параллельными узлами редуцирования 13 и 14, а также запорной арматурой 15. Узел редуцирования 13 оборудован дросселем 16, например, со сменными штуцерами и запорной арматурой 17, 18. Узел редуцирования 14 оборудован дросселем 19, например, с линейной характеристикой и запорной арматурой 20,21.

Линия ввода метанола 6 выполнена с возможностью соединения через клапан обратный 22 с линией входа газоконденсатной смеси 5 и оборудована расходной емкостью 23, насосом высокого давления 24, расходомером 25.

Линия замера газа 7 оборудована двумя параллельными узлами замера расхода газа 26 и 27, регулятором расхода газа 28, устройством отбора проб 29. Узел замера расхода газа 26 оборудован счетчиком газа вихревым 30, который рассчитан на малую производительность, и запорной арматурой 31, 32. Узел замера расхода газа 27 оборудован счетчиком газа вихревым 33, который рассчитан на большую производительность, и запорной арматурой 34, 35. Линия замера газа 7 через запорную арматуру 36, например отсечной кран, соединена с трубопроводом возврата газа и жидкости в шлейф 11 и при соответствующем положении запорно-регулирующей арматуры 37 с трубопроводом на факел 12.

Линия замера жидкости 8 оборудована устройством отбора проб 38, счетчиком жидкости 39, регулирующим отсечным клапаном 40, выполненным, например, с электроприводом. Линия замера жидкости 8 выполнена с возможностью соединения через запорную арматуру 41 с трубопроводом возврата газа и жидкости в шлейф 11, а также выполнена с возможностью подключения к линии дренажа 9 для сброса жидкости в емкость накопительную (не показано) через регулирующий отсечной клапан 42.

Обводная линия 10, рассчитанная на высокое давление рабочей среды, выполнена с возможностью соединения через запорную арматуру 43 с линией входа газоконденсатной смеси 5 и выполнена с возможностью подсоединения к трубопроводу возврата газа и жидкости в шлейф 11 при закрытой запорной арматуре 15 и 36.

Сепаратор 3 оборудован предохранительно-сбросным клапаном 44. Для определения свойств жидкости в соответствии с тарированными объемами емкость для сбора жидкости 4 оборудована узлом отбора проб жидкости 45. В качестве узла отбора проб жидкости 45 применены стандартные средства.

Для обеспечения осуществления визуального контроля на емкость для сбора жидкости 4 нанесены тарированные отметки уровней объема жидкой фазы в емкости. Емкость для сбора жидкости 4 снабжена датчиком уровня 46, который может быть установлен в корпусе или в выносной камере (не показана), и разнесенными по высоте емкости тарированными указателями уровня: визуальный указатель уровня 47 (показывает уровень жидкости) и указатель уровня раздела сред 48 (конденсата и пластовой воды).

В качестве средств КИПиА применены стандартные средства, используемые в данной области техники, трубопроводные линии обвязки соединены между собой известными способами, например посредством фланцевых соединений или быстроразъемных соединений.

Технологический блок 1 смонтирован на несущей раме и закреплен на раме средства передвижения 2, при этом используют типовые в автомобильном транспорте способы крепления, например посредством болтовых соединений. В качестве средства передвижения 2 могут быть использованы, например, автомобильный прицеп-шасси или тракторный прицеп-шасси, или автомобильный полуприцеп, или сани с дышлом. Средство передвижения 2 выполнено с возможностью сцепления с механическим транспортным средством, например, в качестве которого может быть использован грузовой автомобиль.

Технологический блок 1 подсоединяется трубопроводами к исследуемой скважине посредством быстроразъемных соединений.

Управление и контроль работы установки осуществляют с помощью системы автоматического управления, которая расположена, например, в операторном блоке (не показано). Электрооборудование может работать от автономного источника электропитания.

Для удобства технического обслуживания на установке предусмотрена лестница, например, откидная или съемная (не обозначено).

Работа технологического блока 1 может осуществляться в трех режимах:

1. Работа в шлейф

Продукция из исследуемой скважины поступает на линию входа газоконденсатной смеси 5. При необходимости в газоконденсатную смесь через линию ввода метанола 6 подается метанол, а именно метанол из расходной емкости 23 самотеком поступает на вход насоса высокого давления 24 и далее с выхода насоса высокого давления 24 с давлением, превышающим рабочее давление поступающей среды, через расходомер 25 и клапан обратный 22 подается в линию входа газоконденсатной смеси 5, оборудованной узлами редуцирования 13 и 14, где она редуцируется дросселем 16 или 19 соответственно до давления исследования в сепараторе 3. Далее рабочая среда поступает в сепаратор 3. В сепараторе 3 от газоконденсатной смеси отделяются механические примеси и жидкая фаза, которые стекают в емкость для сбора жидкости 4. Поток газа поступает на счетчик газа вихревой 30 или 33 (в зависимости от дебита скважины). Затем газ редуцируется на регуляторе расхода газа 28 до давления в шлейфе и подается на выход через запорную арматуру 36, например отсечной кран в трубопровод возврата газа и жидкости в шлейф 11. Контроль наполнения емкости для сбора жидкости 4 отслеживают по датчику уровня 46 и по визуальному указателю уровня 47. Постоянный номинальный уровень жидкой фазы в емкости для сбора жидкости 4 поддерживают регулирующим отсечным клапаном 40 выполненным, например, с электроприводом. Замер расхода жидкой фазы производится счетчиком жидкости 39. Затем жидкость через запорную арматуру 41 подается по трубопроводу возврата газа и жидкости в шлейф 11, смешиваясь при этом с газом. Отбор проб производят в контейнеры (не показано) при помощи устройств отбора проб 29, 38.

При аварийной ситуации, в случае повышения давления в сепараторе 3 выше заданного, автоматически срабатывает предохранительно-сбросной клапан 44. Избыточное давление сбрасывается на свечу рассеивания, установленную за пределами рабочей площадки установки.

2. Работа на факельную горелку

Продукция из исследуемой скважины поступает на линию входа газоконденсатной смеси 5. При необходимости в газоконденсатную смесь через линию ввода метанола 6 подается метанол, а именно, метанол из расходной емкости 23 самотеком поступает на вход насоса высокого давления 24 и далее с выхода насоса высокого давления 24 с давлением, превышающим рабочее давление поступающей среды, через расходомер 25 и клапан обратный 22 подается в линию входа газоконденсатной смеси 5, оборудованной узлами редуцирования 13 и 14, где она редуцируется дросселем 16 или 19 соответственно до давления исследования в сепараторе 3. Далее рабочая среда поступает в сепаратор 3. В сепараторе 3 от газоконденсатной смеси отделяются механические примеси и жидкая фаза, которые стекают в емкость для сбора жидкости 4. Поток газа поступает на счетчик газа вихревой 30 или 33 (в зависимости от дебита скважины), при этом расход газа задается регулятором расхода газа 28. После этого газ сбрасывается по трубопроводу на факел 12 через запорно-регулирующую арматуру 37. Жидкая фаза копится в емкости для сбора жидкости 4, после накопления мерного объема сбрасывается по линии дренажа 9 в емкость накопительную (не показано) через регулирующий отсечной клапан 42. Отбор проб производят в контейнеры (не показано) при помощи вентилей узла отбора проб жидкости 45 и устройства отбора проб 29.

При аварийной ситуации, в случае повышения давления в сепараторе 3 выше заданного, автоматически срабатывает предохранительно-сбросной клапан 44. Избыточное давление сбрасывается на свечу рассеивания, установленную за пределами рабочей площадки установки.

3. Работа по обводной линии

Продукция из исследуемой скважины поступает на линию входа газоконденсатной смеси 5 и затем через запорную арматуру 43 поступает в трубопровод возврата газа и жидкости в шлейф 11 при закрытой запорной арматуре 15 и 36 в обход сепаратора 3, линий замера газа 7 и замера жидкости 8.

Размещение технологического блока на средстве передвижения, которое выполнено с возможностью сцепления с механическим транспортным средством обеспечивает высокую мобильность установки для перемещения по различным месторождениям, в том числе на удаленные объекты, без применения грузоподъемного оборудования.

Наличие узлов редуцирования и обводной линии обеспечивает подключение установки непосредственно к исследуемой скважине, позволяет провести редуцирование перед замером на установке до необходимого давления замера и при необходимости пустить рабочую среду из скважины по трубопроводу возврата газа и жидкости в шлейф в обход сепаратора, линий замера газа и замера жидкости.

Наличие узлов замера расхода газа оборудованных счетчиками газа вихревыми, которые рассчитаны на разную производительность, обеспечивают возможность проведения исследований скважин в большом диапазоне значений дебита по газу без выполнения работ по замене первичного преобразователя расхода газа.

Замеры газа и жидкости можно осуществить как без их утилизации с последующим возвратом газожидкостной смеси в шлейф, так и с утилизацией газа на факел и сброса жидкой фазы в емкость накопительную.

Установка выполнена в полной заводской готовности, что позволяет эксплуатировать установку без осуществления капитальных затрат на подготовку к выполнению исследований, без применения дополнительного устройства, а именно передвижного парогенератора для подачи теплоносителя, в заявленной установке применена линия ввода метанола для предупреждения процесса гидратообразования в потоке рабочей среды. Одной установкой можно проводить исследования скважин от исследовательских и находящихся в запуске до постоянно работающих с разделением продукции скважины на составляющие фазы для их анализа, определения добывных возможностей и принятия решений по оптимизации их использования.

Таким образом, заявляемая конструкция установки позволяет расширить арсенал технических средств, предназначенных для исследования и освоения скважин, обеспечивает гибкость применения установки за счет расширения технологических возможностей, подключение к исследуемым скважинам с различной степенью оснащенности, сокращение времени на подготовку к выполнению исследований и перевода установки в транспортное положение для смены исследуемой скважины.