книги / Оборудование для добычи нефти и газа

и замеряют высоту пустого пространства от уровня до крыши. Замер заключается в определении высоты наполнения мерни­ ка за какой-то промежуток времени. На рейке и рулетке нане­ сены деления в сантиметрах. Для каждого мерника имеется калибровочная таблица объемов жидкости в зависимости от уровня излива. После замера нефть направляется в сборный коллектор насосом (при напорной системе сбора).

Количество газа измеряют специальными устройствами и приборами на выкиде газовой линии после газосепаратора.

Групповая сепарационно-замерная установка самотечной системы (ГСЗУ) обслуживает несколько скважин. Она состоит из газосепаратора, мерника, распределительной батареи (гре­ бенки) и трубопроводов.

Продукция из скважин (фонтанных, газлифтных, насосных) направляется в распределительную батарею. При включении одной скважины на замер, продукция всех других скважин сме­ шивается и поступает в сборный коллектор без замера.

Замер осуществляется аналогично замеру в индивидуаль­ ной сепарационно-замерной установке. Поступившая в сбор­ ный коллектор продукция остальных скважин направляется последовательно в газосепаратор первой и второй ступеней, при этом возможен отбор газа из каждой ступени сепарации. Нефть из сепаратора второй ступени поступает в сборный

коллектор.

Для измерения небольшого дебита скважин при малых ли­ нейных давления* в системе сбора продукции может использо­ ваться замерный трап, который оборудован замерными стекла­ ми и рейкой. По уровню нефти в стеклянной трубке судят о

дебите скважиныГрупповая сепврвцнонно-звмерная установка системы Ба-

роняна — Везирпва состоит из замерного трапа, распредели­ тельной батареи, манифольда и аппаратуры. Продукция сква­ жины направляется в газосепаратор для отделения газа от не­ фти. При выходе из газосепаратора газ смешивается с нефтью и по единому трубопроводу поступает на сепарацию. Количе­ ство нефти замеряют ПРИ помощи замерных стекол, монтируе­ мых на газосепзратоРе>а количество газа — приборами на га­ зовой линии посде сепаратора. Продукция остальных скважин при этом, минуя ГСЗУ, направляется на сепарацию.

В современных напорных герметизированных системах сбо­ ра и транспорта продукции скважины используют автоматизи­ рованные сепарационно-замерные установки АСЗГУ (типов ЗУГ, «Спутник», АГЗУ и т.п.).

Продукция нефтедобывающих скважин подается на замер­ ную установку типа «Спутник», на которой проводится перио­ дический замер объема жидкости, подаваемой скважиной, оп­ ределяются процентное содержание воды в жидкости и количе­ ство свободного газа. Запроектированы и применяются установ­ ки типа «Спутник-A», «Спутник-В», «Спутник-540» и «Спутник- Б40—24». Рассмотрим работу установки «Спутник-Б40» (рис. 8.6).

Он предназначен для автоматического переключения сква­ жин на замер по заданной программе и автоматического изме­ рения дебита скважин. На «Спутнике-Б40» установлен автома­ тический влагомер нефти, непрерывно определяющий процен­ тное содержание воды в потоке нефти; автоматически при по­ мощи турбинного расходомера (вертушки) 15 измеряется коли­ чество выделившегося из нефти в гидроциклоне свободного газа. Турбинный расходомер жидкости ТОР 1-50 в «Спутнике-Б40» установлен ниже уровня жидкости в технологической емкости гидроциклонного сепаратора.

При помощи «Спутника-Б40», так же как «Спутника-Б» и «Спутника-А», можно измерять раздельно дебиты обводнен­ ных и необводненных скважин. Для этого поступают следую­ щим образом. Если, например, 2 скважины (см. рис. 8.6) об­ воднил ись, а остальные 12 скважин, подключенных к «Спут­ нику», подают чистую нефть, то вручную перекрывают специ­ альные обратные клапаны 7 и продукция обводненных сква­ жин по обводной линии через задвижки 12 направляется в сбор­ ный коллектор 8. Продукция скважин, подающих чистую нефть, направляется в емкость многоходового переключателя скважин ПСМ, из которого она поступает в сборный коллектор 6, а далее в коллектор безводной нефти 23.

Жидкость любой скважины, поставленной на замер, направ­ ляется через роторный переключатель скважин 4 в гидроцик­ лонный сепаратор 13. На выходе газа из сепаратора установлен регулятор перепада давления 14, поддерживающий постоянный перепад между сепаратором и расходомером газа 15. Постоян­ ный перепад давления передается золотниковыми механизма-

Рис. 8.6. Принципиальная схема «Спутника-Б40».

1 — обратные клапаны; 2 — задвижки; 3 — переключатель скважин мно­ гоходовой ПСМ; 4 — роторный переключатель скважин; 5 — замерная линия; 6 — общая линия; 7 — отсекатели; 8 — коллектор обводненной нефти; 9 и 12 — задвижки (закрытые); 10, 11 — задвижки (открытые); 13 — гидроциклонный сепаратор; 14 — регулятор перепада давления; 15— расходомер газа; 16 и 16а — золотники; 17— поплавок; 18— расхо­ домер жидкости; 19 — поршневой клапан; 20 — влагомер; 21 — гидро­ привод; 22 — электродвигатель; 23 — коллектор безводной нефти; т — выкидные линии от скважин

ми 16 и 16а, от которых также передается постоянный перепад

на поршневой клапан 19.

Количество жидкости измеряется по скважинам следующим образом. Когда поплавок 77 уровнемера находится в крайнем нижнем положении, верхняя вилка поплавкового механизма нажимает на верхний выступ золотника, в результате чего по­ вышенное давление от регулятора 14 передается на правою часть поршневого клапана 19 и прикрывает его; подача жидкости прекращается и турбинный расходомер 18 перестает работать. С этого момента уровень жидкости в сепараторе повышается. Как только уровень жидкости в сепараторе достигнет крайнего верхнего положения и нижняя вилка поплавкового механизма

нажмет на выступ золотника 16а, повышенное давление от ре­ гулятора 14 действует на левую часть поршневого клапана 19 и открывает его; начинается течение жидкости в системе, и тур­ бинный расходомер 18 отсчитывает количество прошедшей че­ рез него жидкости [13].

Для определения процента обводненности нефти на «Спут­ нике» установлен влагомер 20, через который пропускается вся продукция скважины.

Разработан также «Спутник-Б40-24, который отличается от «Спутника-Б40» лишь числом подключаемых скважин — к нему можно подключить не 14, а 24 скважины. Все остальные дан­ ные этого «Спутника» такие же, как и «Спутника-Б40».

Установки «Спутник-A» и «Спутник-В» менее совершенны. Но в «Спутнике-В» применен объемный замер подачи сква­ жинной жидкости. Он дает более точные результаты, чем замер с помощью турбинного расходомера, если в нефти нет большо­ го содержания парафина. При значительном содержании пара­ фина он откладывается в тарированной емкости замерного ус­ тройства и снижает точность замеров.

Параметры установок типа «Спутник» приведены в табл. 8.2. Рассмотрим устройство многоходового переключателя сква­ жин «Спутника-Б40» 3, 4 (рис. 8.7). Переключатель предназна­ чен для автоматического или ручного перевода продукции сква­

жин в замерный сепаратор.

Переключатель состоит из стального корпуса 7 с выходны­ ми патрубками 2, крышки 3 с замерным патрубком 4, поворот­ ного патрубка 13 с подвижной кареткой 15 и валом 7, поршне­ вого привода с храповым механизмом и датчиком положения. Подвижная каретка (см. рис. 8.7, б) состоит из корпуса 21, ка­ ретки 18, роликов 17, посаженных на специальных осях 22, и резинового уплотнения 19, зажатого между корпусом 21 и ка­ реткой 18. Подвижная каретка может перемещаться в поворот­ ном патрубке. Пружина 20 обеспечивает прижатие каретки к корпусу. На внутренней цилиндрической поверхности корпуса имеются две параллельные кольцевые канавки с выточками против каждого входного отверстия. По этим канавкам пере­ мещаются ролики подвижной каретки. Глубина канавки и вы­ точек выбрана таким образом, что при перемещении роликов по канавке между резиновым уплотнением 19 и корпусом пе-

реключателя образуется зазор, а при попадании роликов в вы­ точки уплотнение прижимается к корпусу пружиной 20, обес­ печивая герметичность замерного канала. Герметичность под­ вижного соединения каретки и поворотного патрубка достига­ ется резиновым уплотняющим кольцом 16 (см. рис. 8.7, а). Поршневой привод 10 с храповым механизмом служит для обес­ печения автоматического переключения скважин и состоит из литого чугунного корпуса 6, закрепленного на крышке пере­ ключателя, силового цилиндра с поршнем, пружиной и зубча­ той рейкой, составляющей одно целое со штоком поршня.

Внутри корпуса привода, на валу поворотного патрубка, установлены храповик 5 на шпонке 12 и свободно сидящая шестерня 11. Шестерня прижимается к храповику пружиной 9 и взаимодействует с зубчатой рейкой привода. Храповик 5 и шестерня 11 имеют торцевые зубья со скосами, что обеспечи­ вает одностороннее зацепление при их взаимном повороте. При подаче импульса давления от гидропривода в полость силового цилиндра поршень со штоком будет перемещаться и поворачивать шестерню, а вместе с ней и храповик с валом

16 15

Рис. 8.7. Схема многоходового переключателя скважин.

а — конструкция переключателя; б — детали подвижной каретки

переключателя. При снятии давления жидкость из силового цилиндра будет выдавливаться поршнем. Рейка и шестерня будут перемещаться в обратном направлении к исходному положению. Храповик с валом при этом перемещаться не бу­ дет. Герметичность в местах соединения силового цилиндра и крышки, а также в подвижном соединении цилиндра и порш­ ня обеспечивается резиновыми уплотнительными кольцами. Датчик положения переключателя ПСМ-1М служит для конт­ роля за процессом переключения, а также позволяет дистанци­ онно устанавливать необходимую скважину на замер. Корпус привода закрыт крышкой 8.

Переключатель ПСМ-Ш работает следующим образом. По сиг­ налу от реле времени включается гидропривод, и в силовой цилиндр переключателя подается жидкость под давлением.

этих условиях. В нормальных условиях эксплуатации перепады давления в уплотнении каретки не превышают 0,1 МПа.

С целью ремонта и замены износившихся детплей может проводиться разборка переключателя. Наиболее быстрому из­ носу в переключателе подвержены резиновые уплотнения. Раз­ борка проводится с помощью съемника, который присоединя­ ется к подводящему патрубку и фиксирует своим винтом пово­ ротный патрубок в центральном положении, как это указано пунктиром (14 на рис. 8.7, а). После фиксации поворотного патрубка последовательно снимают крышку датчика положе­ ния и его кулачки, корпус поршневого привода и храповое ус­ тройство, крышку переключателя и затем освобождают пово­ ротный патрубок с кареткой. Сборка переключателя проводит­ ся в обратном порядке.

В последние годы многие фирмы, в частности — конверси­ онные, проводят большие работы в области создания и выпус­ ка оборудования для замера дебита продукции скважин.Напри­ мер, установка измерительная мобильная УЗМ (разработчик — ИПФ «Сибнефтеавтоматика») предназначена для измерения в автоматическом и ручном режимах количества жидкости, не­ фти и газа, добываемых из нефтяных скважин. В основе рабо­ ты установки заложен гидростатический метод измерения мас­ сы продукции нефтяных скважин, основанный на зависимости гидростатического давления столба жидкости от плотности. Основным элементом для реализации данного метода является датчик перепада давления, что обеспечивает высокую надеж­ ность работы установки, точность, а также упрощает метроло­ гическое обеспечение, так как не требуются громоздкие и энер­ гоемкие стенды. Одним из достоинств замерной установки яв­ ляется возможность проводить замеры как на низкодебитных, так и на высокодебитных скважинах.Установка состоит из двух блоков (технологического блока, блока контроля и управления), смонтированных на прицепе-шасси, что позволяет транспор­ тировать ее по месторождению и подключать к скважинам для выполнения измерений. В блоке контроля и управления разме­ щается аппаратура управления и рабочее место оператора. Ото­ пление блоков — при помощи электрообогревателей.

Установка сертифицирована органами Госгортехнадзора РФ как средство измерения, сертификат №0000435.

Предел допускаемой основной относительной погрешности установки при измерении, %, не более:

Кроме мобильной установки выпускается и стационарная установка УЗ, которая имеет аналогичные технические харак­ теристики, но может работать на кусте скважин, в связи с чем установка дополнительно оборудована устройством переклю­ чателя скважинных манифольдов.

Достаточно широкое распространение на нефтяных промыс­ лах получили счетчики для измерения дебита скважин типа СКЖ, разработанные НПО «НТЭС» (Татарстан).

Счетчики СКЖ предназначены для измерения при постоян­ ных и переменных расходах массового расхода, общей массы вещества. Счетчики СКЖ измеряют расход в тоннах за сутки, а общую накопленную массу — в килограммах. В качестве изме­ ряемой среды может быть жидкость, газожидкостная смесь, например, поступающая из нефтяных скважин, растворы раз­ личных веществ, в том числе пульпы с мелкодисперсными ча­ стицами, сжиженные газы. При измерении счетчиком массы жидкости в составе газожидкостной смеси в большинстве слу­ чаев не требуется предварительного разделения ее на жидкость и газ. Счетчики устанавливаются на устье добывающей сква­ жины, на групповой замерной установке, на узле сбора и под­ готовки нефти, в системах контроля и регулирования техноло­ гических процессов. Счетчик состоит из камерного преобразо­ вателя расхода (КПР) и блока вычислителя массы БЭСКЖ. КПР счетчика СКЖ состоит из корпуса и, в зависимости от типо­ размера, одного или двух блоков измерительных.

Блоки измерительные имеют взрывозащищенное исполне­ ние с уровнем взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболоч­ ка» и могут эксплуатироваться во взрывоопасных условиях. Они имеют нормируемые метрологические характеристики, их кон­ струкция унифицирована под все корпуса КПР, что позволяет с минимальными затратами производить замену измеритель­ ной части КНР в процессе проверки его метрологических ха­ рактеристик или ремонта. Для измерения одновременно двух потоков жидкости в газожидкостной смеси рационально ис­ пользовать счетчик СКЖ, имеющий индекс модификации «Д». При этом в одном из потоков допускается отсутствие газовой фазы.

Для работы счетчика необходимо присутствие в его корпусе свободного газа. Поэтому счетчик наиболее подходит для из­ мерения веществ, содержащих в своем составе попутный газ, способный выделяться в корпусе счетчика. Технические харак­ теристики счетчиков представлены в табл. 8.3.

Информация о расходе жидкости, накопленной массе жид­ кости, прошедшей через камерный преобразователь расхода, наличие нештатных ситуаций при работе счетчика, обраба­ тывается, накапливается и выдается на дисплей или во вне­ шнюю сеть в блоке вычислителя массы. Вычислитель массы имеет три исполнения, имеющих обозначение: БЭСКЖ-2, БЭСКЖ -2М и БЭСКЖ-2МС. Два исполнения вычислителя имеют индикатор для отображения информации, а одно испол­ нение (БЭСКЖ-2МС) его не имеет, вместо него служит уст­ ройство считывания информации, позволяющее считывать на­ копленную информацию на вычислителе, а затем просмот­ реть ее на ПК. Вычислитель выдает нормирУемЬ1й импульс­ ный выходной сигнал для передачи информации в систему телеметрии, а также имеет интерфейс RS-232 и RS-485, что позволяет легко встраивать его в любые системы автомати­ зированного контроля и управления. Исполнение вычисли­ телей БЭСКЖ -2 М и БЭСКЖ -2МС имеют архив истории работы счетчика, часовой — глубиной До 7 суток, и суточ­ ной — глубиной до 3 месяцев. Основная относительная по­ грешность преобразования числа входных импульсов в мас­ совое число по каждому каналу у вычислИтбЛей составляет не более ± 0 , 1 %.