Мобильный комплекс для обеспечения круглогодичных исследований нефтегазовых скважин

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, в частности к проведению работ по длительному исследованию скважин в условиях автономии, и может быть использовано в процессах изучения новых месторождений в отсутствии сопутствующей инфраструктуры.

Известен мобильный комплекс сепарации и перекачки нефти, содержащий сепарационно-измерительный блок, включающий входной сепаратор, гидроциклон, установленный на вводе продукции скважин в сепаратор, подогреватель нефти, расходомер на жидкостной линии, насосный блок, блок управления и дренажные линии, емкость сбора конденсата, блок накопительной емкости, блок дизельной электростанции и блок факельного хозяйства, включающий блок розжига, факел, блок управления факелом и факельный сепаратор, при этом все блоки связаны между собой межблочными технологическими линиями (RU 112642, опубликовано 28.07.2011).

К недостаткам известного комплекса можно отнести наличие подземных емкостей, отсутствие линии, соединяющей скважину с накопительной емкостью.

Работой по исследованию скважин на новых геологоразведочных месторождениях является длительная отработка скважины на различных режимах эксплуатации. Способы длительного (от полугода) исследования скважин с промысловой подготовкой продукции и отгрузкой ее автомобильным транспортом широко применяются в нефтегазовой промышленности. В условиях автономии данные исследования ограничены зимним периодом времени, в рамках которого возможен вывоз продукции. Применение метода накопления и хранения продукции скважин имеет ряд ограничений, связанных в первую очередь со сложностью прогнозирования объемов возможной добычи при освоении скважин до начала самих исследований, что влечет при недостатке объемов хранения и невозможности выполнения исследований в полном объеме, а чаще всего необходимость проведения повторных исследований. Применение текущих технологий ограничено либо зимним сезоном, либо содержит существенные риски по недополучению геологической информации.

Задача, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка мобильного комплекса для исследований, позволяющего в условиях автономности обеспечить выполнение круглогодичных исследований нефтегазовых скважин вне зависимости от ожидаемых объемов добычи продукции скважин путем расширения функциональных возможностей комплекса, позволяющих в период пробной эксплуатации, разведки как с «колес» подготавливать продукцию на скважине, так и утилизировать ее при отсутствии возможности вывоза или закачки в пласт в период с обеспечением улучшения экологической обстановки на месторождении.

Поставленная задача достигается тем, что мобильный комплекс для обеспечения круглогодичных исследований нефтегазовых скважин, характеризуется тем, что содержит модуль тестового сепаратора и учета продукции скважины, подключенный к трубопроводной линии продукции скважин, поступающей с устья исследуемой скважины, модуль накопительной емкости с насосами откачки, модуль распределения газа, блок факельного хозяйства, состоящий из факельной совмещенной установки для утилизации газа и факельной установки утилизации нефти с воздушным компрессором подачи воздуха, дизель-электростанцию, при этом между собой указанные модули и блоки обвязаны между собой технологическими линиями продукции скважины, нефти, газа, сжатого воздуха, оборудованными запорной и запорно-регулирующей арматурой, в указанный модуль тестового сепаратора и учета продукции скважины входит мерная емкость, обеспечивающая измерение объемного расхода продукции, вход которой соединен жидкостной транспортной линией нефти с выходом тестового сепаратора, а выход соединен с линией подачи нефти в накопительную емкость и линией замера дебита нефти, связанной линией подачи отсепарированной нефти с факельной установкой утилизации нефти, на которой расположен массовый расходомер, и трубопроводной линией продукции скважин для подачи ее в модуль накопительной емкости, кроме того, на линии продукции скважины могут быть установлены подогреватель и узел подачи реагента, при этом трубопроводы указанных технологических линий могут быть выполнены с антикоррозийной защитой наружной поверхности, с электрообогревом и теплоизоляцией и соединены между собой посредством быстросъемных соединений труб и кабелей, также возможно использование в качестве резервуара для хранения нефти эластичных резервуаров, а для транспортировки блоков и модулей мобильного комплекса использован двухосный прицеп шасси, причем каждый из блоков и модулей мобильного комплекса может быть снабжен несущей рамой.

Наличие в мобильном комплексе основных функциональных элементов: тестового сепаратора для приема скважинного флюида и сепарации попутного нефтяного газа, емкости накопительная для хранения продукции скважины, факельной установки для утилизации газа, факельной установки для утилизации нефти с компрессорами подачи воздуха, дизель-генераторов для обеспечения процесса электроэнергией с резервуарами хранения топлива, а также вспомогательных модулей: вагон-операторная, модуль обеспечения бытовых условий обслуживающего персонала (вагон-дома, сауна, столовая, санитарный узел), - обеспечивает выполнение требуемых исследований.

Применение модульности при реализации комплекса дает возможность доукомплектования и расширения функционала комплекса, возможно осуществление подачи требуемых реагентов, подогрева продукции скважин, налива в автоцистерны.

Дополнительная функция комплекса - мобильность обеспечивается за счет реализации модулей на шасси. Реализация данной функции позволяет в ограниченный период времени осуществить мобилизацию, развертывание комплекса и запуск его в работу.

Предложенное решение по формированию модульного комплекса для эксплуатации скважин в процессе исследования с функцией утилизации продукции скважин позволяет решить важную проблему круглогодичного геологического изучения нефтегазовых скважин в условиях отсутствия сопутствующей инфраструктуры (автономности).

Преимущества мобильного комплекса: гибкая система подбора параметров и состава комплекса, заводское изготовление блоков, возможность использования комплекса в природоохранной зоне, возможность массового замера жидкости.

Заявляемый мобильный комплекс обеспечивает эксплуатацию скважины, а именно: проведение исследовательских работ с использованием сепарационного (тестовых сепаратор) и измерительного блоков (мерная емкость, расходомер), определение добывочных возможностей скважины, выбор по объективным результатам полученных фактических замеров очередности подключения к нефтесборной системе месторождения.

Технологическая обвязка мобильного комплекса обеспечивает прием продукции скважин, ее нагрев, сепарацию, временное хранение сырой нефти, отгрузку отсепарированной сырой нефти в автобойлеры либо последующую утилизацию невостребованной сырой нефти в период проведения плановых работ по обслуживанию оборудования и в период невозможности вывоза продукции с территории месторождения.

Изобретение поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 представлена компоновочная схема мобильного модуля (как пример одного из возможных вариантов), на фиг. 2 - технологическая схема модулей комплекса.

Мобильный комплекс подключен трубопроводной линией 1 (Фиг. 1) продукции скважин, к устью 2 исследуемой скважины для обеспечения круглогодичных исследований нефтегазовых скважин, содержит модуль тестового сепаратора 3 и учета продукции скважины, модуль накопительной емкости 4 с насосами откачки 5, модуль распределения газа 6, блок факельного хозяйства, состоящий из факельной совмещенной установки 7 для утилизации газа и факельной установки утилизации нефти 8 с воздушным компрессором 9 подачи воздуха, при этом в качестве факельной установки утилизации нефти использована факельная установка с бездымной утилизацией. Дизель-генераторы 10 обеспечивают технологические процессы электроэнергией. Функционально модули и блоки соединены между собой посредством межблочных технологический линий - трубопроводов транспорта: продукции скважины (нефтегазовой смеси) - трубопроводной линией 1, нефти - 11, газа - 12, сжатого воздуха - 13. Выполнение межблочных трубопроводы предусмотрены с антикоррозийной защитой наружной поверхности с электрообогревом и теплоизоляцией с быстросъемными соединениями труб и кабелей, что позволяет их использовать круглогодично. Предусмотрена надземная прокладка межблочных трубопроводов на несгораемых переносных опорах. В модуль тестового сепаратора 3 и учета продукции скважины входит мерная емкость 14 (Фиг. 2), обеспечивающая измерение объемного расхода продукции. Вход мерной емкости 14 соединен жидкостной транспортной линией нефти с выходом тестового сепаратора 3, снабженного линиями дренажа и пропарки, а выход соединен линией подачи нефти в накопительную емкость 15 и линией замера дебита нефти с массовым расходомером 16, связанной линией подачи 17 отсепарированной нефти с факельной установкой утилизации нефти 8 и трубопроводной линией продукции скважин для подачи ее в накопительную емкость 15. Тестовый сепаратор 3 и мерная емкость 14 оборудованы линиями дренажа и пропарки. В зависимости от климатических условий возможно оборудование трубопроводной линии 1 путевым подогревателем 18 и узлом подачи реагента (не показан на фиг.). В качестве резервуара для хранения топлива дизель-генераторов 10 возможно применение эластичных резервуаров 19 (Фиг. 2), например, мягких емкостей. Для транспортировки блоков и модулей мобильного комплекса используются двухосные прицепы шасси, причем каждый из блоков и модулей мобильного комплекса может быть снабжен несущей рамой. Мобильный комплекс может быть дополнен вспомогательными модулями: модулем обеспечения бытовых условий - жилой модуль 20 обслуживающего персонала (вагон-дома, сауна, столовая, санитарный узел) и вагон-операторная 21, в котором может располагаться блок управления технологическими процессами.

Мобильность блочно-модульного оборудования возможно обеспечить за счет использования двухосного прицепа шасси или транспортировки на самостоятельной несущей раме для перевозки по промысловым дорогам любым колесным транспортом.

В качестве тестового сепаратора 3 используют, например, горизонтальный сепаратор типа НГС - 6,3-1200, снабженный соответствующей запорной, запорно-регулируемой и предохрательной арматурой, линиями дренажа и пропарки.

В качестве подогревателя 18 используют, например, путевой подогреватель с блоком подготовки топливного газа.

Возможно оборудование накопительной емкости 15 насосом откачки с подачей до 25 м3/час, напором до 25 м, трубопроводной обвязкой, запорной арматурой, лестницей, комплектом площадок обслуживания, теплообменным устройством.

В качестве эластичных резервуаров 19 возможно применение емкостей, которые изготавливаются из композитных эластоматериалов, компактные оболочки которых удобны для транспортирования. При разворачивании на месторождении они представляют собой резервуары, например, объемом до 100 м3, исключающие контакт продуктов хранения внутри герметичной оболочки, что значительно улучшает экологическую обстановку.

В качестве факельной установки 8 применяется факельная установка с бездымной утилизацией, что также улучшает экологические показатели окружающей среды.

Описание рабочего процесса

Продукция исследуемой скважины 2 по трубопроводной линии 1 поступает в тестовый сепаратор 3, где проходит через фильтр для очистки от механических примесей (не показан на фиг.). Технологической схемой предусматривается возможность дозированной подачи реагента из узла дозирования реагента в трубопровод линии продукции скважин на тестовый сепаратор 3, а также подключение путевого подогревателя 18 для нагрева продукции. В тестовом сепараторе 3 происходит разделение газа и жидкости. Газ, выделившийся в тестовом сепараторе 3, поступает в модуль распределения газа 6, где отделяется от капельной жидкости и направляется на горизонтальную факельную установку 7 по газовому коллектору высокого давления. Также часть выделившегося газа из тестового сепаратора 3 подается на дежурную горелку факельной установки утилизации нефти 8 и может подаваться в блок подготовки топливного газа подогревателя 18. Для защиты тестового сепаратора 3 от превышения давления устанавливают предохранительный клапан, например, СППК4Р 50-16, Р_у=1,6 МПа. Сброс газа с предохранительного клапана предусматривается на факельную установку 7 в газовый коллектор высокого давления. Сепарированная жидкая продукция (нефть) скважин из тестового сепаратора 3 поступает в накопительную емкость 15 для хранения ее при атмосферном давлении. При необходимости возможен подогрев нефти в путевом подогревателе 18 до требуемой температуры путем нагрева от промежуточного теплоносителя. Далее из накопительной емкости 15 продукция откачивается насосом на горизонтальную факельную установку для утилизации 8. Утилизация осуществляется за счет пневматического распыления горючей жидкости посредством сжатого воздуха. Для обеспечения потребностей модуля в сжатом воздухе в составе комплекса присутствует воздушный компрессор 9.

Таким образом, заявляемый мобильный комплекс для исследования и освоения нефтегазодобывающих скважин обеспечивает измерения дебита нефти при различных давлениях и газовом факторе до 100 м³/м³. Сбор нефти и воды после измерений производится в локальную автономную систему сбора нефти, накопительные емкости для вывоза нефти, при этом при необходимости обеспечивается утилизация на факельной установке бездымного сжигания нефти, утилизация попутного газа предусматривается на факел.