Метод за измерване на добива на нефтени и газови кладенци - Патент България 2578065 - Александър Борисов
Изобретението се отнася до методи за измерване на продукцията от нефтени и газови кладенци. Техническият резултат е подобряване на точността на измерванията. Методът за измерване на производството на нефтени и газови кладенци включва разделяне на производствения поток на газ и течност, непрекъснато измерване на масовия дебит и плътност на течността с разходомер тип Кориолис с вграден плътномер, измерване на процента вода в течността с вграден влагомер, измерване на обемния дебит на газ. Отделянето на основната част от свободния газ от течността се извършва непрекъснато чрез предварително вземане на проби от газ с помощта на устройство под формата на наклонен тръбен газов сепаратор без измервателен резервоар, след което газът преминава през капков сепаратор в отделения газ под формата на капков сепаратор и след това се измерва обемният поток на газа. 1 з.п. ф-лия, 1 ил.
Чертежи към патент България 2578065
Техническото решение се отнася до областта на добива на нефт и газ, а именно да се определи съдържанието на вода, нефт и газ в добива на кладенци.
В петролната промишленост за измерване на производството на кладенци се използват както сепарационни, така и неразделящи измервателни инсталации. Сепарационните уреди за измерване на покомпонентния поток (нефт, газ и вода) са най-разпространените както в България, така и по света. Изпълняват се по класическите схеми на трифазни или двуфазни нефтени измервателни уреди.
В България широко се използват автоматизирани групови измервателни устройства (AGMS), които осигуряват последователно измерване на добива на група кладенци, свързани към двуфазен сепаратор за разделяне на добива от измервания кладенец на газ и течносткомпоненти. По правило тези инсталации са оборудвани с турбинни измервателни уреди за измерване на обемния дебит на течността, а периодичното вземане на проби се използва за измерване на плътността и съдържанието на вода в производството на кладенци, последвано от техния анализ в лабораторията. Въпреки това през последните години специализираните измервателни системи за регистриране на продукцията от кладенци, оборудвани с вграден измервател на плътност (тип Кориолис, гама-лъчение и др.), воден разрез (капацитивен, микровълнов, инфрачервен и др.) И други параметри на сместа нефт-вода-газ, както и оборудвани с контролери, които позволяват изчисляване на масовия (обемен) дебит на нефт, вода и др. в реално време, станаха по-широко разпространени. Такива системи постепенно заменят традиционните методи за измерване, базирани на лабораторен анализ на масови проби.
В устройството съгласно патент RU 2168011, за да се намали грешката на измерване, причинена от наличието на свободен газ в сместа, при изпразване на разделителната камера в нея се поддържа постоянно налягане с помощта на източник на сгъстен въздух, което позволява да се изключи допълнително освобождаване на газ, разтворен в масло от масло, но не и да се намали ефектът върху точността на измерване на свободния газ, оставащ в маслото.
В устройството съгласно патент RU 2270981 ефектът на свободния газ върху измерените стойности на плътността и обводнеността се взема предвид поради факта, че стойността на обводнеността се определя чрез решаване на набор от уравнения в контролера, а едно от уравненията на системата включва като променливи обемните фракции на водата, нефта и свободния газ, както и измерените стойности на плътността на сместа, водата, нефта и свободния газ, а другото уравнение на системата е някаква уникална функция за определен тип влагомер, съответстваща на действителностойностите на водоотрязването, измерени с влагомер.
Описаните технически решения не могат да работят нормално в условия на големи газови фактори (до 50% обемни свободен газ). По правило за измервания с приемлива грешка са необходими газово-течни сепаратори с различни конструкции, което значително увеличава цената на измервателната инсталация.
Предложеният метод за измерване на многофазния дебит на добива на кладенец е структурно и технологично различен от методите за измерване на дебита на дебита на кладенец на подобни устройства, тъй като потокът от нефтена и газова смес се разделя на газов компонент (частично отделяне на свободен газ, освободен от нефта при работни термобарични условия) и течен компонент с незначителна фракция свободен газ.
Отделянето на по-голямата част от свободния газ се извършва с помощта на наклонен газов сепаратор, като тази по-голямата част от свободния газ се измерва с обемен газомер. За да се подобри точността на измерване на обемния дебит на газа в системата за вземане на газови проби, е предвидено устройство за отделяне на капещата течност, по-специално елиминатор на капки.
В предложеното техническо решение тези недостатъци на прототипа са отстранени - измерванията се извършват непрекъснато в един режим, като по този начин се елиминира цикличната грешка на измерване, а също така се премахва необходимостта от измервателен резервоар.
Съгласно изобретението, метод за измерване на производството на нефтени и газови кладенци включва разделяне на производствения поток на газ и течност, непрекъснато измерване на масовия поток и плътността на течността с разходомер от тип Кориолис с вграден плътномер, измерване на процента вода в течността с вграден влагомер, измерване на обемния дебит на газа, характеризиращ се с това, че за подобряване на точността на измерванескорост на потока на течност и газ, отделянето на основната част от свободния газ от течността се извършва непрекъснато чрез предварителен подбор на газ с помощта на предварителен подбор на газ (поз. 15, фиг. 1) под формата на наклонен тръбен газов сепаратор (подобен на описания в прототипа), но без измервателен резервоар, след което газът преминава през капковия сепаратор в отделения газ под формата на капкоотделител и след това се измерва обемният дебит на газа. Това осигурява намаляване на съдържанието на свободен газ в течната част на потока нефт и газ до ниво от 5%, при което измерването на дебита на течността с масомер от тип Кориолис се извършва с грешка от 1-1,5%, приемливо за повечето схеми за измерване на възстановими въглеводороди. Като масомер може да се използва контрамасометър от типа на Invensys-Foxboro Coriolis или подобен, като се използва цифрова обработка на сигнала, което прави възможно частично елиминиране на ефекта от свободните газови мехурчета.
По време на процеса на измерване се измерват следните параметри:
- MS - маса на смес газ-течност (с част от свободния газ):
- c - плътност на сместа газ-течност;
- W - обемна обводненост на сместа газ-течност;
- Qgsv - обемен поток (обем) на свободен газ;
- Рр - работно налягане на измерваната среда;
- Tr - работна температура на измерваната среда.
За да се подобри точността на изчисляване на дебита на кладенците, в контролера се въвеждат специални програми, които могат да вземат предвид влиянието на свободния и разтворения газ при термобарични условия [1].
На първия етап се изчислява плътността на течната фаза w, като се вземат предвид данните за плътностите на масло (nd), вода (w) и газ (g), намалени до работни условия, както и като се вземе предвид специфичният обем газ Gy, разтворен в масло вусловията на труд:
След това, като се използват стойностите на Mc и c, измерени в масомера, се изчисляват обемът и масата на свободния газ ( и MGf), преминали през масомера, и се определя масовият дебит на течната фаза на сместа Mf, преминала през масомера:
Получената стойност на Mw направи възможно изчисляването на масовия дебит на маслото Mn, без да се взема предвид водата.
Общият обемен дебит на свободния газ, намален до стандартни условия, преминаващ през измервателната инсталация, се определя чрез сумиране на показанията на газомера (в газопровода) и изчисления обем на свободния газ в течността, преминал през масомера, като се вземат предвид наляганията и температурите в газопровода и течността.
Новостта на техническото решение се състои във факта, че в свързаното устройство за разделяне на газ е монтиран разходомер на газ със сепаратор на капкова течност, а в линията за течност е монтиран разходомер от тип Кориолис, способен да измерва скоростта на потока на течност, съдържаща свободен газ, и влагомер на потока, работещ в широк диапазон на смесване на вода. Информационните изходи на датчиците за поток и преобразувателите са свързани към многоканалния вход на микроконтролера, в който е реализирана програмата за отчитане на нефтения газ, запушен и разтворен в течността. Методът осигурява по-добри показатели за точност и по-високи потребителски свойства в сравнение с известните технически решения.
Общата функционална схема на предложения метод за измерване на производството на нефтени и газови кладенци е показана на фиг. 1 (хидравлична схема на метода за измерване) и включва следните действия: разделяне на дебита на сондажа на газ и течност (фиг. 1, т. 15), измерване на масовия дебит и плътността на течността чрез масов разходомер тип Кориолис с вграден плътомер (фиг. 1, т. 2),измерване на процента вода в течността с вграден влагомер (фиг. 1, поз. 18), докато отделянето на по-голямата част от свободния газ от течността се извършва с помощта на устройство за предварителен подбор на газ под формата на наклонен тръбен газов сепаратор, след това газът преминава през капков течен сепаратор под формата на елиминатор на капки (фиг. 1, поз. 4) и след това се измерва обемният поток на газа (фиг. 1, поз. 3). На фиг. 1 поз. 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 са сферични кранове; поз. 12 - клапан-регулатор, с помощта на който регулират (настройват) потока газ в газопровода, минимизирайки проникването на капеща течност в него, автоматичен, свързан към газомера поз. 3; поз. 1 - показващ манометър; поз. 13 - тръба с диаметър 80 mm; поз. 14 - входен филтър; поз. 16 - температурен датчик; поз. 17 - сензор за диференциално налягане.
Полевите тестове на измервателния уред по предложения метод потвърдиха ефективността на предложеното техническо решение.
[1] A.A. Гончаров, В.М. Полторацки, М.А. Слепян. Относно възможността за отчитане на запушен и разтворен газ в AGZU при измерване с помощта на инсталацията KTS-IU. - STJ "Автоматизация, телемеханизация и комуникация в нефтената индустрия". М., АД ВНИИОЕНГ, 2009, № 4, стр. 21-24.
ИСК
1. Метод за измерване на производството на нефтени и газови кладенци, включващ разделяне на производствения поток на газ и течност, непрекъснато измерване на масовия поток и плътността на течността с разходомер от тип Кориолис с вграден плътномер, измерване на процента вода в течността с вграден влагомер, измерване на обемния дебит на газ, характеризиращ се с това, че за да се повиши точността на измерване скоростта на потока на течността и газа, отделянето на основната част от свободния газ от течносттасе извършва непрекъснато чрез предварително вземане на проби от газ с помощта на устройство под формата на наклонен тръбен газов сепаратор без измервателен резервоар, след което газът преминава през капков сепаратор в отделения газ под формата на капков сепаратор и след това се измерва обемният поток на газа.
2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че се използва контролер с внедрена програма за определяне на газ, разтворен и запушен в нефт, за да се подобри точността на измерване на нефт и газ.