Пристрій підготовки продукції газової свердловини до вимірювання

Реферат: Пристрій підготовки продукції газової свердловини до вимірювання включає сепараційний блок із вертикально орієнтованим газовим сепаратором для розділення продукції газової свердловини на очищений природний газ придатний до вимірювання, рідку фазу та механічні домішки, а також накопичувачем для рідкої фази. Накопичувач для рідкої фази виконаний з можливістю розділення рідкої фази на воду та вуглеводневий конденсат. UA 75603 U (12) UA 75603 U UA 75603 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до газової промисловості, зокрема до пристроїв для підготовки до вимірювання природного газу, а також вуглеводневого конденсату та супутньо-пластової води, що надходять зі свердловини. Комерційне вимірювання природного газу безпосередньо зі свердловини звичайними засобами вимірювання витрати газу не вирішується у зв'язку з тим, що вимоги приладів та методик вимірювання газу до якості вимірюваного середовища вище ніж якість газу, який надходить зі свердловини. У газі, що надходить безпосередньо зі свердловини, присутні механічні домішки (пісок, глина), крапельна волога (вода, вуглеводневий конденсат), наявність яких неприпустима при вимірюванні кількості газу. На сьогоднішній день стандартна технологія підготовки газу до вимірювання, яка використовується у промисловості, являє собою збирання газу з деякої території, на якій розташовується певна кількість свердловин (звичайно не менше десяти), сепарацію цього газу, зокрема, відділення механічних домішок та вологи, додаткове осушування (застосовується для великих пристроїв комплексної підготовки газу) шляхом редукування із пониженням температури, видаленням вологи із наступним збільшенням тиску. Лише після цього ставляться вимірювальні вузли. Проте така технологія, пристрої та обладнання, що застосовуються в ній, є доцільними на великих родовищах, в той час як при розробці малих родовищ використання зазначених пристроїв стає економічно невигідним. Таким чином актуальною є проблема створення блочного компактного пристрою підготовки продукції газової свердловини до вимірювання промислового виготовлення, який: - дозволив би стаціонарно здійснювати вимірювання природного газу та/або вуглеводневого конденсату, та/або супутньопластової води безпосередньо зі свердловини; - мінімально вимагав присутність обслуговуючого персоналу; - використання якого було б економічно вигідним на невеликих родовищах; - мав високу будівельну готовність для скорочення часу монтажу та вводу в експлуатацію безпосередньо на об'єкті. Відомий рухомий пристрій безперервного вимірювання та трифазової сепарації на одиночній свердловині (патент Китаю на корисну модель №2216142, опубл. 27.12.1995, МПК Е21В 47/00), який встановлюється на транспортний засіб та включає трифазовий сепаратор із вертикально орієнтованою та горизонтально орієнтованою ємностями. Однак, даний пристрій спрямований на розділення газорідинної суміші на нафту та газ із супутнім зневоднюванням суміші та очищенням газу та призначений для короткочасних вимірів газу, вуглеводневого конденсату або нафти та супутньопластової води з метою обстеження та вивчення параметрів свердловини, що забезпечене відповідними конструктивними особливостями пристрою, зумовлені його призначенням. Найбільш близьким до рішення, що заявляється, за своїми суттєвими ознаками, технічним результатом, який досягається, і прийнятим за прототип є термодинамічний сепаратор та спосіб підготовки природного газу (патент РФ на винахід №2353764, опубл. 27.04.2009, МПК Е21В43/34), який включає сепараційний блок із вертикально орієнтованим газовим сепаратором для відділення газу від рідкої фази та механічних домішок та накопичувачем для рідкої фази. При цьому накопичувач для рідкої фази виконаний горизонтально орієнтованим та призначений для збирання та часткового дегазування рідкої фази. Пристрій додатково включає термодинамічний сепаратор, після якого підготовлений газ подається споживачу. Недоліком даного пристрою є порівняно більш складна конструкція, зумовлена наявністю додаткових конструктивних елементів, які є надлишковими для вирішення проблеми, яка викладена вище, що в свою чергу збільшують його собівартість. В основу корисної моделі поставлена задача створення такого пристрою підготовки продукції газової свердловини до вимірювання, який завдяки оптимальній блочній конструкції поряд із високою якістю підготовки природного газу до вимірювання, шляхом його очищення від залпової, крапельної вологи та механічних домішок, та можливістю встановлення пристрою безпосередньо після видобування їх зі свердловини забезпечить накопичення рідкої фази, отриманої у процесі очищення природного газу, розділення її на воду та вуглеводневий конденсат, з наступним комерційним виміром, і при цьому буде економічно вигідним, надійним та компактним. Поставлена задача вирішується тим, що пристрій підготовки продукції газової свердловини до вимірювання включає сепараційний блок із вертикально орієнтованим газовим сепаратором для розділення продукції газової свердловини на очищений природний газ придатний до вимірювання, рідку фазу та механічні домішки, а також накопичувачем для рідкої фази. При цьому, згідно корисної моделі, накопичувач для рідкої фази виконаний з можливістю розділення рідкої фази на воду та вуглеводневий конденсат. 1 UA 75603 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У переважному варіанті виконання, вертикально орієнтований газовий сепаратор включає зону попередньої сепарації та зону сепарації із сепараційним елементом. Також переважно накопичувач для рідкої фази виконаний у вигляді горизонтально орієнтованої ємності із вертикальною перегородкою, яка утворює дві поєднані зверху камери: конденсатну та водо-конденсатну. Причому конденсатна камера з'єднана із засобами відведення та вимірювання вуглеводневого конденсату, а водо-конденсатна камера з'єднана із засобами відведення та вимірювання води. У переважному варіанті виконання пристрій виконаний блочним із можливістю встановлення безпосередньо на шлейфі свердловини. Така реалізація пристрою, при якій сепараційний блок виконаний із вертикально орієнтованим газовим сепаратором для розділення продукції газової свердловини на очищений природний газ придатний до вимірювання, рідку фазу та механічні домішки, а також накопичувачем для рідкої фази, виконаним переважно у вигляді горизонтально орієнтованої ємності, дозволяє ефективно розділяти газ, рідку фазу та механічні домішки за рахунок того, що газ та рідка фаза відділяються при русі газу вгору, а рідкої фази та механічних домішок - вниз, після чого рідка фаза розшаровується при повільному русі у горизонтальному напрямку. До того ж виконання вертикально орієнтованого газового сепаратору та накопичувача для рідкої фази у вигляді окремих апаратів, об'єднаних у єдиний блок дозволяє зменшити загальні габарити пристрою, забезпечує можливість встановлення пристрою безпосередньо на шлейфі свердловини, а також можливість окремо підбирати розміри газового сепаратору та накопичувача для рідкої фази в залежності від характеристик свердловини (її дебіту, робочого тиску, газоконденсатної характеристики тощо), що позитивно відзначається як на якості підготовки продукції газової свердловини до вимірювання в цілому, так і на зменшенні собівартості пристрою. Також поєднання вертикального газового сепаратору із накопичувачем для рідкої фази дозволяє уникнути додаткової лінії відводу газу дегазації. Виконання вертикально орієнтованого газового сепаратору із зоною попередньої сепарації дозволяє уникнути ушкодження сепараційного елементу, що знаходиться в основній зоні сепарації, та прориву рідкої фази на вихід сепаратора в моменти надходження залпових викидів рідини зі свердловини, що мають місце при експлуатації свердловин. Виконання накопичувача для рідкої фази у вигляді горизонтально орієнтованої ємності із вертикальною перегородкою, яка утворює дві поєднані зверху камери: конденсатну та водоконденсатну, дозволяє здійснювати ефективне розділення рідкої фази на воду та вуглеводневий конденсат, які через засоби відведення та вимірювання відводяться з пристрою та поряд із видобутком газу додатково отримувати цінну для виробництва продуктів нафтохімії сировину - вуглеводневий конденсат. Корисна модель, що заявляється, пояснюється за допомогою креслення, де зображена загальна схема пристрою підготовки продукції газової свердловини до вимірювання. Пристрій 1 підготовки продукції газової свердловини до вимірювання включає сепараційний блок із вертикально орієнтованим газовим сепаратором 2 для розділення продукції газової свердловини на очищений природний газ придатний до вимірювання, рідку фазу та механічні домішки, а також накопичувачем 3 для рідкої фази. Згідно корисної моделі накопичувач 3 для рідкої фази виконаний з можливістю розділення рідкої фази на воду та вуглеводневий конденсат. Вертикально орієнтований газовий сепаратор 2 включає зону попередньої сепарації 4 та зону сепарації 5 із сепараційним елементом 6. Накопичувач 3 для рідкої фази виконаний, наприклад, у вигляді горизонтально орієнтованої ємності із вертикальною перегородкою 7, яка утворює дві поєднані зверху камери: конденсатну 8 та водо-конденсатну 9. Конденсатна камера 8 з'єднана із засобами 10 відведення та вимірювання вуглеводневого конденсату, а водоконденсатна камера 9 з'єднана із засобами 11 відведення та вимірювання води. Пристрій 1 виконаний блочним із можливістю встановлення безпосередньо на шлейфі свердловини (не показаний). Пристрій працює в такий спосіб. Встановлюють пристрій 1 підготовки продукції газової свердловини до вимірювання на об'єкті видобутку природного газу, зокрема безпосередньо на шлейфі свердловини. Газ із свердловини підводять до сепараційного блоку на вхід 12 вертикально орієнтованого газового сепаратора 2, де розділяють продукцію газової свердловини на очищений природний газ придатний до вимірювання, рідку фазу та механічні домішки. При цьому продукцію газової свердловини підводять спочатку до зони попередньої сепарації 4, де відділяють з газового потоку залпові викиди рідини та механічні домішки, після чого вона потрапляє до зони сепарації 5, де за допомогою сепараційного елемента 6, який підбирається для кожної інсталяції окремо, звільнюють газ від крапельної вологи. Після чого очищений від рідкої фази та механічних 2 UA 75603 U 5 10 15 20 25 30 35 40 домішок газ через вихід 13 направляють на блок вимірювання газу (не показаний), виконаний, наприклад, на основі вимірювальної діафрагми із встановленими на ній контрольновимірювальними приладами та автоматичним обчислювачем або іншого придатного засобу. Рідка фаза під дією сили тяжіння направляється у накопичувач 3 у вигляді, наприклад, горизонтально орієнтованої ємності, де здійснюється її розшарування на воду та вуглеводневий конденсат. При цьому механічні домішки випадають у осад. Верхній шар конденсату перетікає через вертикальну перегородку 7 у накопичувачі 3 у конденсатну камеру 8, який звідти періодично (по заповненню) зливають через засоби 10 відведення та вимірювання вуглеводневого конденсату у вигляді контрольно-вимірювальних приладів та виконавчих механізмів. Воду з водо-конденсатної камери 9 також по заповненню відводять з нижньої частини пристрою через засоби 11 відведення та вимірювання води у вигляді контрольновимірювальних приладів та виконавчих механізмів. Механічні домішки періодично видаляють за допомогою механічного чищення пристрою. Керування виконавчими механізмами сепараційного блоку на основі визначених алгоритмів здійснюють контролерним блоком у вигляді шафи (не показана), який збирає та накопичує дані від вимірювальних елементів про кількість газу, що пройшов, вуглеводневого конденсату та води, та передає дані у системи збирання даних вищого рівня. Таким чином, корисна модель поряд із високою якістю підготовки природного газу до вимірювання, шляхом його очищення від залпової, крапельної вологи та механічних домішок, та можливістю встановлення пристрою безпосередньо після видобування їх зі свердловини забезпечує накопичення рідкої фази, отриманої у процесі очищення природного газу, розділення її на воду та вуглеводневий конденсат, з наступним комерційним виміром, і при цьому є економічно вигідною, надійною та компактною. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Пристрій підготовки продукції газової свердловини до вимірювання, що включає сепараційний блок із вертикально орієнтованим газовим сепаратором для розділення продукції газової свердловини на очищений природний газ придатний до вимірювання, рідку фазу та механічні домішки, а також накопичувачем для рідкої фази, який відрізняється тим, що накопичувач для рідкої фази виконаний з можливістю розділення рідкої фази на воду та вуглеводневий конденсат. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що вертикально орієнтований газовий сепаратор включає зону попередньої сепарації та зону сепарації із сепараційним елементом. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що накопичувач для рідкої фази виконаний у вигляді горизонтально орієнтованої ємності із вертикальною перегородкою, яка утворює дві поєднані зверху камери: конденсатну та водо-конденсатну. 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що конденсатна камера з'єднана із засобами відведення та вимірювання вуглеводневого конденсату. 5. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що водо-конденсатна камера з'єднана із засобами відведення та вимірювання води. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що виконаний блочним із можливістю встановлення безпосередньо на шлейфі свердловини. 3 UA 75603 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4