EA025513B1

EA025513B1 - Газоуловитель

Info

Publication number: EA025513B1
Application number: EA201391110A
Authority: EA
Inventors: Перри Хэни
Original assignee: ГЭС ТРЭП, ЭлЭлСи
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2012-02-12
Publication date: 2016-12-30
Also published as: AU2012217968A1; US20120325025A1; EP2675543A1; EA201391110A1; CA2827711C; WO2012112403A1; CA2827711A1; US8720287B2; MX2013009500A; EP2675543A4; BR112013021008A2

Abstract

Газоуловитель представляет собой устройство для сбора пластовых газов из потока жидкости в нефтяной скважине. Газы освобождаются из жидкости по мере ее прохождения по выкидной трубе. Газ, проходящий в трубе, удаляется для испытания при перемешивании перемешивающей трубой (19), которая перемешивает поток жидкости, освобождая дополнительные газы, которые затем отделяются, от потока жидкости, когда они входят в перемешивающую трубу (19) через сборочное отверстие (23) в нижней части перемешивающей трубы (19), проходят через трубу (19) и слив (61), содержащий одну или несколько труб, предназначенных для удаления любой жидкости, которая выходит с газами. Газоуловитель не затрудняет поток обломков выбуренной горной породы в линии возврата буровой жидкости, допуская поток обломков вокруг перемешивающей трубы (19) при отделении газа и удалении его из выкидной трубы и из газоуловителя для анализа.

Description

Изобретение относится к сбору пластовых газов при бурении нефтяных скважин.

Предпосылки изобретения

В нефте- и газодобывающей промышленности всегда проводили сбор данных о пластовом газе и обломках выбуренной горной породы, рассматривая их как одно целое. В нефте- и газодобывающих программах бурения существует два различных применения. Первое применение в бурении представляет собой сбор пластовых газов и обломков во время направления буровой жидкости в запасные баки. Второе применение в бурении представляет собой сбор пластовых газов и обломков во время направления бурового раствора в стальные баки.

Традиционная конфигурация начинается в устье скважины. От устья скважины проложена линия возврата, по которой буровая жидкость отводится от ствола скважины. Линия возврата обычно составляет 160 или 225 мм (шесть или восемь дюймов) в диаметре. Линия возврата проходит от устья скважины к стальным и запасным бакам, где находятся управляющие клапана, которые управляют направлением буровой жидкости или в запасные баки, или в стальные баки. Запасные баки расположены вдали от ствола скважины и за стальными баками. Буровая жидкость из устья скважины несет пластовые газы и обломки выбуренной горной породы от ствола скважины или к запасным бакам, или к стальным бакам. Обломки выбуренной горной породы сбрасываются в запасные баки, откуда они не могут снова попасть в бурильную систему. Пластовые газы или освобождаются в атмосферу, или сжигаются. Буровая жидкость затем циркулирует в стволе скважины, где процесс перезапускается.

Первая бурильная фаза - вода/запасные баки - в начале бурильной программы, буровая жидкость представляет собой или пресную воду, или пластовую воду. Буровая жидкость обходит стальные баки и выходит в запасные баки, которые расположены за стальными баками. Запасные баки представляют собой грунтовые шурфы в форме подковы и под небольшим углом. Это позволяет устранять обломки выбуренной горной породы из жидкости. Жидкость течет к другому концу подковы, где она засасывается обратно в ствол скважины. Линия возврата представляет собой открытую систему, так что в линии возврата отсутствует давление. Линия возврата заполнена приблизительно на половину буровой жидкостью. Буровая жидкость представляет собой смесь пластовых газов и обломков выбуренной горной породы. Верхняя половина линии возврата заполнена пластовыми газами.

Современная практика в промышленности заключается в том, что 60 мм (или двухдюймовую) линию вставляют в поток бурового раствора, отводя его в пробоотборник бурового шлама, который установлен около конца линии возврата буровой жидкости и установлен достаточно низко относительно источника бурового раствора, так что жидкость легко течет в пробоотборник горной породы.

Пробоотборник бурового шлама представляет собой прямоугольный ящик со сдвигающейся дверью спереди. Пробоотборник бурового шлама выполнен для захвата обломков выбуренной горной породы, а также удержания достаточно буровой жидкости для перемешивателя для мониторинга пластового газа. Его ширина должна быть достаточно большой для обеспечения установки перемешивающей установки пробоотборника внутри, и длина должна быть достаточно большой, чтобы не препятствовать сбору обломков выбуренной горной породы, которые подлежат анализу. Он также должен быть достаточно крепким, чтобы выдерживать вибрацию, создаваемую мотором перемешивателя, а также совместный вес перемешивающей установки и мотора. Сдвигающаяся дверь содержит ручку, обрезанную вдоль ее верхнего края. Ручка предназначена для того, чтобы позволять избыточной жидкости вытекать из пробоотборника в запасные баки, а не через края или конец пробоотборника. Сдвигающаяся дверь также применяется для обеспечения вымывания обломков выбуренной горной породы в запасные баки после выполнения забора проб, так чтобы следующая проба, отобранная на глубине десяти футов, могла быть захвачена в пробоотборник.

Перемешивающая установка пробоотборника представляет собой стальную установку высотой около метра (три или четыре фута), в которую установлен мотор перемешивателя. Установка содержит входной и выходной проем, который позволяет буровой жидкости входить в перемешивающую установку и выходить из нее. На перемешивающей установке установлен взрывобезопасный электрический мотор перемешивателя, который вращает лопатки, которые прикреплены к вращающемуся валу мотора. Всасывающее отверстие выполнено в перемешивающей установке для обеспечения отсасывания пластовых газов из перемешивающей установки для анализа.

Вторая бурильная фаза - загущение бурового раствора/стальные баки - в определенный момент бурильного процесса бригады начнут загущение бурового раствора, термин, применяемый в нефте- и газодобывающей промышленности для описания процесса добавления химикатов в буровую жидкость для регулирования свойств бурового раствора. С этого момента буровая жидкость называется буровым раствором. Как только была сделана установка о начале загущения бурового раствора, в линии возврата буровой жидкости включаются два клапана, и поток отводится от запасных баков в стальные баки. Затем химикаты смешиваются для начала процесса загущения бурового раствора. Буровой раствор направляется в стальные баки для: 1) начала процесса загущения бурового раствора; 2) предотвращения потери ценного бурового раствора; 3) поддержания, регулирования и изменения свойств бурового раствора; 4) защиты ствола скважины; 5) предотвращения или потери циркуляции.

- 1 025513

В течение второй фазы, при которой применяют буровой раствор, перемешивающая установка расположена внутри отстойника, расположенного спереди вибросита. Линия возврата буровой жидкости входит в отстойник в его основании. Буровой раствор заполняет отстойник, в то время как буровой раствор перетекает через передний край в вибросито. Вибросито содержит сетки и очень быстро вибрирует. Буровой раствор и обломки выбуренной горной породы попадают на сетки. Вибрация вибросита позволяет буровому раствору падать через сетки в стальные баки, оставляя обломки выбуренной горной породы на сетках. Буровой раствор перемешивается повторно и всасывается обратно в ствол скважины. Обломки выбуренной горной породы перемещаются посредством вибрации к концу вибросита, где они падают на желоб. Пробы обломков выбуренной горной породы собирают с желоба для исследования. Пластовые газы собирают в отстойнике для контроля. Остаток обломков выбуренной горной породы смывают с желоба в запасные баки.

Согласно традиционному способу происходит высвобождение газов, заключенных в буровой жидкости, которая собирается в пробоотборнике, и только эти газы. Пробоотборник должен быть удален, когда бурение начинает процесс загущения бурового раствора. Газ в верхней половине линии возврата буровой жидкости просто выходит в атмосферу и никогда не анализируется. Обломки выбуренной горной породы заполняют пробоотборник бурового шлама, закупоривая отверстие в основании опоры перемешивателя, и вызывают неправильные показания пластового газа. Конечный результат является таким, что пластовые газы или вообще не могут контролироваться, или имеют очень неточные показания. В традиционном способе также применяют мотор перемешивателя, который вибрирует, ржавеет и требует электрического питания при установке на открытом воздухе. В таких условиях потеря питания или пораженный ржавчиной мотор делают систему отбора проб непригодной к эксплуатации.

В нефтедобывающей промышленности должна присутствовать возможность более эффективного отбора проб газов, выходящих из скважины вместе с буровой жидкостью.

Краткое описание изобретения

Изобретение допускает сбор пластовых газов посредством помещения перемешивающей трубы непосредственно в линию возврата буровой жидкости; отверстие трубы обрезано под углом так, что газ в верхней части линии возврата буровой жидкости (где буровая жидкость отсутствует) будет собираться и также анализироваться, вместе с газом, освобожденным из буровой жидкости посредством перемешивания. Перемешивающая труба представляет собой препятствие в потоке жидкости, но допускает течение обломков выбуренной горной породы вокруг перемешивающей трубы и на выход в пробоотборник. Пластовые газы в линии возврата жидкости проходят через трубу и доставляются для анализа. Дополнительный трубопровод добавлен к конструкции для гарантирования того, что выход жидкости потока из трубы ограничен, даже при необычно высоких уровнях потока. Поток газов продолжается, пока поддерживается циркуляция жидкости. Электричество или движущиеся части не применяются, исключая проблемы, связанные с поржавевшими моторами и электроснабжением.

Краткое описание графических материалов

Типичные варианты осуществления газоуловителя изложены на фигурах ниже.

Фиг. 1 - покомпонентный ортогональный вид перемешивающей трубы с факультативным шаровым клапаном.

Фиг. 2 - вид в плане слива, короткого патрубка, расширительной камеры, собирающего колпачка, длинного патрубка.

Подробное описание изобретения

Аспекты настоящего изобретения раскрыты в следующем описании и сопутствующих фигурах, относящихся к определенным вариантам осуществления изобретения. Специалисты в данной области техники определят то, что альтернативные варианты осуществления могут быть реализованы без отхода от сути или объема формулы изобретения. Дополнительно, описание и фигуры, приведенные здесь, должны рассматриваться только в качестве примеров. Может быть оценено то, что примерные варианты осуществления, описанные в настоящем описании, содержат описания, относящиеся к определенным размерам, формам, или типам материала; однако способы, устройства и системы, описанные в настоящем описании, не ограничены этими частными размерами, формами и типами материалов. Наоборот, может быть понятно то, что любые необходимые материалы могут использоваться для создания способов, устройств и систем для достижения любых желаемых результатов. Дополнительно, хорошо известные элементы примерных вариантов осуществления изобретения не будут рассматриваться детально или будут опущены, чтобы не затруднять понимание значимых деталей изобретения.

Используемое здесь слово примерный означает служащий примером, частным случаем или иллюстрацией. Варианты осуществления, описанные здесь, являются неограничивающими, а только примерными. Должно быть понятно, что описанные варианты осуществления не обязательно должны быть истолкованы как предпочтительные или преимущественные по сравнению с другими вариантами осуществления. Например, в описании ниже рассматривается РУС, общепринятое сокращение для поливинилхлорида, распространенный термопластичный полимер, применяемый для выполнения изобретения, однако может быть применено много других материалов.

- 2 025513

Как показано на фиг. 1 и 2, газоуловитель обычно изготавливают с применением 2 РУС трубопровода, при этом он содержит перемешивающую трубу 19 и собирающий колпачок 21. Факультативные компоненты включают шаровой клапан 31, короткий патрубок 41, длинный патрубок 51, слив 61 и расширительную газовую камеру 71 при необходимости. Каждый компонент рассматривается ниже.

Как показано на фиг. 1, сборочный узел перемешивающей трубы содержит два охватываемых ниппеля 13, 15 с муфтой 17 между ними и перемешивающую трубу 19, прикрепленную к нижнему ниппелю 13. На фиг. 1 использован шаровой клапан 31. Как показано на фигурах, перемешивающая труба 19 является участком трубы, обрезанным до длинны, близкой к внутреннему диаметру линии возврата буровой жидкости, и обрезанным под углом, который делает сборочное отверстие 23 перемешивающей трубы внутри трубы линии возврата настолько большим, насколько это возможно, проходя в поток жидкости через трубу линии возврата, но не сталкиваясь с противоположной внутренней стороной трубы линии возврата при установленной перемешивающей трубе 19. Угол определен длинной трубы. Перемешивающая труба 19 обрезана и прикреплена к ниппелю 13, который монтируется на стенку линии возврата жидкости. Перемешивающая труба 19 установлена со сборочным отверстием 23, выполненным под углом, таким образом, что оно обращено к потоку буровой жидкости или раствора, так что когда жидкость достигает перемешивающей трубы 19, жидкость перемешивается, и газ выпускается из материала потока. Этот газ увеличивает количество газов, уже присутствующих в линии возврата, которые текут в сборочное отверстие 23, проходят через перемешивающую трубу 19 в собирающий колпачок 23 (фиг. 2) и затем проходят через пробоотборную трубку 27 (фиг. 2) в испытательное оборудование, которое анализирует газ.

Как показано на фиг. 2, собирающий колпачок 21 представляет собой двухдюймовый РУС колпачок с резьбой с зазубренным переходником 25 шланга, закрученным в его центр. Гибкая пробоотборная трубка 27 насажена на переходник 25. Пластовые газы проходят из газоуловителя через пробоотборную трубку 27 в испытательное устройство (не является частью изобретения).

Как показано на фиг. 1, факультативный шаровой клапан 31 может быть установлен на перемешивающей трубе 19 для удобства операторов, но это не является обязательным для изобретения.

Как показано на фиг. 2, факультативный короткий патрубок 41, содержащий отрезок РУС трубы с охватываемым ниппелем, закрепленным на одном конце, и охватывающим ниппелем на другом, может быть установлен между перемешивающей трубой 19 и собирающим колпачком 21, чтобы препятствовать буровой жидкости, которая в противном случае может быть втянута в собирающий колпачок 21, или применен между перемешивающей трубой 19 и узлом в сборе слива 61. Фактическая длина трубы может изменяться до любой требуемой длины для предотвращения попадания жидкости в собирающий колпачок 21.

Как показано на фиг. 2, слив 61 представляет собой сборочный узел из РУС трубы, устанавливаемый на верхнее отверстие перемешивающей трубы 19. Его назначение заключается в том, чтобы дополнительно позволить газам в буровой жидкости отделяться от жидкости внутри перемешивающей трубы, предотвратить забивание собирающего колпачка 21 буровой жидкостью и обеспечить выход жидкости из перемешивающей трубы 19. Он может быть сконструирован различными способами, но в данном случае выполнен из РУС тройника 63 с муфтовыми концами, собирающего колпачка 21, установленного на боковое отверстие, и соединения с основной линией тройника 63, соединенного с перемешивающей трубой 19 через ниппель 69 с изгибом 45° на одной стороне, и выпускным путем буровой жидкости, в котором жидкость течет через тройник 63 с муфтовыми концами, колено 65, выпускной ниппель 67 с изгибом 45° и факультативную выходную трубу длинного патрубка 51 для бурового раствора, установленную на другой стороне.

Показанная на фиг. 2 расширительная газовая камера 71 является отрезком факультативного компонента трубы, помещаемым между тройником 63 узла 61 слива в сборе и собирающим колпачком 21 для уменьшения опасности того, что буровой раствор может быть втянут в собирающий колпачок 21.

Показанный на фиг. 2 факультативный длинный патрубок 51 представляет собой дополняющий отрезок трубы, применяемый в качестве удлинения конца слива, прикрепленный к свободному концу охватываемого ниппеля с изгибом 45° для предотвращения разбрызгивания бурового раствора, когда буровой раствор направляется в отстойник. Он также применяется в пробоотборнике для предотвращения разбрызгивания бурового раствора при захвате образцов породы во время шунтирования отстойника.

Изобретение может быть реализовано в виде различных конфигураций. Частное рассмотрение и описание, приведенное выше, не предназначено для ограничения описания изобретения, и в нем смоделирован только один вариант осуществления в качестве изобретения.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Устройство для сбора проб газа из линии для жидкости, по которой протекает смесь жидкостей и газов, отличающееся тем, что содержит:

а) перемешивающую трубу - трубу, установленную перпендикулярно стенке линии для жидкости, в которой внутренний конец трубы обрезан под углом и по длине с целью размещения внутри диаметра

- 3 025513 трубы, при этом установленная труба расположена так, что она направлена на поток жидкости;

b) охватываемый ниппель - охватываемый ниппель, который прикреплен к перемешивающей трубе и который ввинчен в линию для жидкости, фиксируя перемешивающую трубу;

c) собирающий колпачок - колпачок с резьбой с установленным в его центре переходником шланга, который установлен в верхней части перемешивающей трубы.
2. Устройство по п.1 с дополнительным сборочным узлом слива, содержащее:

a) ниппель с изгибом 45°, установленный в верхней части перемешивающей трубы;

b) тройник, установленный с отверстием основной линии тройника, соединенным с верхней частью ниппеля с изгибом 45°, и собирающим колпачком, установленным на центральное отверстие тройника, и при этом тройник расположен настолько вертикально, насколько это возможно;

c) колено с изгибом 90°, установленное одним концом в верхнем отверстии тройника и другим концом, направленным вниз, насколько это возможно;

ά) выпускной ниппель с изгибом 45°, установленный в колено с изгибом 90° так, что он направляет выпуск в направлении, требуемом оператору.
3. Устройство по п.1, в котором дополнительный отрезок трубы установлен между перемешивающей трубой и собирающим колпачком, поднимая вертикальную высшую точку собирающего колпачка над линией жидкости.
4. Устройство по п.1, в котором шаровой клапан подключен между перемешивающей трубой и собирающим колпачком.
5. Устройство по п.2, в котором дополнительный отрезок трубы добавлен после выпускного ниппеля с изгибом 45°, опуская высшую точку, в которой освобождается любая выпускаемая жидкость.
6. Устройство по п.2, в котором дополнительный отрезок трубы добавлен между тройником слива и собирающим колпачком.
7. Способ сбора проб газа из смеси жидкости и газа в линии возврата буровой жидкости, в котором:

a) обрезают участок трубы под углом на одном конце;

b) устанавливают ниппель в обрезанную трубу;

c) закручивают охватываемый ниппель в отверстие в канале с резьбой в линии возврата так, чтобы обрезанная труба была направлена в поток материалов;

ά) закрепляют колпачок трубы на верхнем конце трубного узла; е) устанавливают зазубренный переходник шланга в центр колпачка трубы;

ί) прикрепляют один конец пробоотборной трубки к колпачку трубы, а другой конец к испытательному анализирующему оборудованию.
8. Способ по п.7, в котором дополнительно устанавливают шаровый клапан между охватываемым ниппелем и колпачком трубы.
9. Способ по п.7, в котором дополнительно устанавливают дополнительный отрезок трубы для поднятия колпачка трубы выше по отношению к линии возврата.
10. Способ сбора проб газа из смеси жидкости и газа в линии возврата буровой жидкости, в котором:

a) обрезают участок трубы под углом на одном конце;

b) устанавливают необрезанный под углом конец трубы в охватываемый ниппель;

c) закручивают охватываемый ниппель в отверстие в канале с резьбой в линии возврата так, что обрезанный под углом конец обрезанной трубы проходит в линию возврата для отбора проб, при этом трубу поворачивают так, чтобы отверстие, образованное обрезанием под углом, было направлено в поток материалов;

ά) прикрепляют ниппель с изгибом 45° к верхней части охватываемого ниппеля снаружи линии возврата;

е) устанавливают отверстие основной линии тройника на ниппель с изгибом 45°; с тройником, направленным настолько вертикально, насколько возможно;

ί) устанавливают колпачок на боковое отверстие тройника; д) устанавливают зазубренный переходник шланга в центр колпачка трубы;

1ι) устанавливают колено с изгибом 90° в верхнее отверстие основной линии тройника, направляя свободный конец колена вниз насколько возможно;

ί) прикрепляют охватываемый ниппель с изгибом 45° к колену с изгибом 90°, направляя ниппель так, что он направляет выпуск из трубы в направлении, требуемом оператору;

_() прикрепляют один конец пробоотборной трубки к зазубренному переходнику шланга в колпачке трубы, а другой конец - к испытательному анализирующему оборудованию;

k) добавляют дополнительный отрезок трубы между боковым отверстием тройника и колпачком трубы в случае, если поток материала через линию возврата поднимается и может забить пробоотборную трубку;

l) добавляют дополнительный отрезок трубы к направляющему выпуск охватываемому ниппелю с изгибом 45° и размещают его для направления выпуска в требуемое место, если выпускной поток не попадает туда, куда требуется оператору.