RU130036U1 - Станция перекачки и сепарации многофазной смеси - Google Patents

Abstract

1. Станция перекачки и сепарации многофазной смеси, которая содержит коллектор, шурфовые насосные установки, гидроструйные насосы, сепаратор, измерительную установку, дренажную емкость, выходной напорный трубопровод, запорные элементы, обратные клапаны, предохранительный клапан, кран с контролем протечек, а также пункты подключения тарировочно-поверочной установки, при этом выход коллектора через соответствующие последовательно включенные запорный элемент и обратный клапан гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса, выход каждой шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом соответствующего гидроструйного насоса, выход каждого гидроструйного насоса через соответствующие последовательно включенные запорный элемент и обратный клапан гидравлически связан с входом сепаратора, гидравлически связанным, в свою очередь, через соответствующий запорный элемент с выходом коллектора и через другой соответствующий запорный элемент с входом дренажной емкости, первый выход сепаратора гидравлически связан через последовательно включенные запорные элементы и кран с контролем протечек с входом измерительной установки и через предохранительный клапан - с входом дренажной емкости, второй выход сепаратора гидравлически связан через соответствующий запорный элемент с входами шурфовых насосных установок и через другой соответствующий запорный элемент с входом дренажной емкости, выход которой через соответствующие последовательно включенные обратный клапан и запорный элемент гидравлически связан с входом коллектора, выход измерительной установки гидравлич

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к области нефтедобычи, в частности к внутрипромысловому сбору и транспортированию водогазонефтяной продукции нефтяных скважин при однотрубном транспортировании на центральный пункт сбора и подготовки нефти. Также полезная модель может быть использовано и в других отраслях народного хозяйства для перекачки и транспортирования многофазных смесей.

Уровень техники

Известна установка для сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, включающая сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти и насосную установку, размещенную между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом. Насосная установка выполнена с применением многофазного штангового насоса, закрепленного на насосно-компрессорной трубе (НКТ) и установленного в зумпфе, оборудованном трубой большого диаметра с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце. Боковой отвод зумпфа, сообщающийся с межтрубным пространством, соединен с сетью сборных трубопроводов через расширительную камеру, а боковой отвод устьевого оборудования - линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью НКТ, соединен с напорным трубопроводом через эжектор, который посредством газовой линии соединен с газовым пространством расширительной камеры. В качестве привода многофазного штангового насоса применен станок-качалка, полированный шток которого соединен со штоком штангового насоса (патент RU №2160866, кл. F17D 1/00 от 1999 г.).

Признаки, являющиеся общими для известного и заявленного технических решений, заключаются в наличии шурфовой насосной станции, гидроструйного насоса и выходного напорного трубопровода.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в том, что известная установка не обеспечивает стабильного и постоянного режима транспортирования водогазонефтяной смеси из скважин с высоким дебитом, а также с высоким газовым фактором и большим содержанием мехпримесей, т.к. используемый для транспортирования штанговый насос, пропускающий через себя всю транспортируемую жидкость, имеет ограниченную производительность, определяемую возможностями станка-качалки. При этом такой насос может перекачивать жидкость только с малым газовым фактором. Поэтому для обеспечения надежной эксплуатации в известной установке всегда требуется дополнительно устанавливать буферную емкость, что делает установку малопроизводительной, громоздкой и неудобной в эксплуатации. Кроме того, поскольку известная установка содержит две ступени перекачки (последовательно штанговым насосом и струйным насосом), то в случае выхода из строя одной из ступеней перекачки полностью прекращается транспортирование продукции скважин, останавливаются сами скважины, и для повторного запуска установки требуются, помимо дополнительных материальных затрат, еще и дополнительные затраты времени, что приводит к удорожанию процесса транспортирования, а также к его дискретному режиму, в результате чего возможны частые выходы оборудования из строя. Также известная установка не позволяет оснастить ее дистанционным управлением, т.к. при ее работе невозможно выделить какой-либо единый контрольный показатель, характеризующий работу установки в целом. Этот недостаток усложняет процесс эксплуатации всей известной установки. Еще одним недостатком этой установки является необходимость перекачки через штанговый насос всего объема продукции нефтяных скважин, что приводит к неоправданно высокому расходу электроэнергии и повышенному износу оборудования.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, которая содержит сеть сборных трубопроводов от скважин, напорный трубопровод до установки подготовки нефти, эжектор, насос, закрепленный на насосно-компрессорной трубе и размещенный в зумпфе, который оборудован трубой с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце, отвод межтрубного пространства зумпфа, линейный отвод устьевого оборудования, сообщающийся с внутренней полостью насосно-компрессорной трубы, сепарационную установку, имеющую отводы газоводонефтяной и водонефтяной продукции сепарации, при этом эжектор размещен между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом, патрубок ввода транспортируемой жидкости в эжектор связан с сетью сборных трубопроводов, сопло эжектора через линейный отвод устьевого оборудования связано с полостью насосно-компрессорной трубы, а диффузор эжектора - с входом сепарационной установки, отвод газоводонефтяной продукции сепарации соединен с напорным трубопроводом, а отвод водонефтяной продукции сепарации соединен посредством байпасного трубопровода с отводом межтрубного пространства зумпфа, при этом в качестве насоса система содержит электроцентробежный насос (Патент RU №2236639 С1, М.кл. F17D 1/00, опубликовано 20.09.2004).

Признаки известного устройства, совпадающие с существенными признаками заявленной полезной модели, заключаются в наличии коллектора (в прототипе это патрубок), сепаратора, выходного напорного трубопровода, шурфовой насосной установки (в прототипе это зумпф, труба с заглушкой, насосно-компрессорная труба, межтрубное пространство, электроцентробежный насос, устьевое оборудование, боковой отвод, линейный отвод), гидроструйного насоса (в прототипе это эжектор с соплом и диффузором); при этом выход коллектора гидравлически связан с пассивным входом гидроструйного насоса, выход шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом гидроструйного насоса, один выход сепаратора гидравлически связан с входом шурфовой насосной установки, выход гидроструйного насоса гидравлически связан с входом сепаратора.

Причина, препятствующая получению технического результата, который обеспечивается полезной моделью, заключается в возможности несанкционированного возвратного движения жидкости, отсутствие измерений основных параметров продукции, поступающей в выходной напорный трубопровод, в сложности проведения ремонтных работ.

Раскрытие изобретения

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности и долговечности работы станции перекачки и сепарации многофазной смеси.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в том, что становится невозможным несанкционированное возвратное движение газожидкостного потока, направляемого из гидроструйного насоса в сепаратор, осуществляется измерение параметров жидкости, поступающей в выходной напорный трубопровод, имеется возможность сброса жидкости из устройств станции в дренажную емкость для проведения ремонта и технического обслуживания устройств станции.

Достигается технический результат тем, что станция перекачки и сепарации многофазной смеси содержит коллектор, шурфовые насосные установки, гидроструйные насосы, сепаратор, измерительную установку, дренажную емкость, выходной напорный трубопровод, запорные элементы, обратные клапаны, предохранительный клапан, кран с контролем протечек, а также пункты подключения тарировочно-поверочной установки, при этом выход коллектора через соответствующие последовательно включенные запорный элемент и обратный клапан гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса, выход каждой шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом соответствующего гидроструйного насоса, выход каждого гидроструйного насоса через соответствующие последовательно включенные запорный элемент и обратный клапан гидравлически связан с входом сепаратора, гидравлически связанным в свою очередь через соответствующий запорный элемент с выходом коллектора и через другой соответствующий запорный элемент с входом дренажной емкости, первый выход сепаратора гидравлически связан через последовательно включенные запорные элементы и кран с контролем протечек с входом измерительной установки и через предохранительный клапан с входом дренажной емкости, второй выход сепаратора гидравлически связан через соответствующий запорный элемент с входами шурфовых насосных установок и через другой соответствующий запорный элемент с входом дренажной емкости, выход которой через соответствующие последовательно включенные обратный клапан и запорный элемент гидравлически связан с входом коллектора, выход измерительной установки гидравлически связан через соответствующий запорный элемент с выходным напорным трубопроводом и через другой соответствующий запорный элемент и кран с контролем протечек - с входом измерительной установки, а вход и выход крана с контролем протечек через соответствующие запорные элементы гидравлически связаны с пунктами для подключения тарировочно-поверочной установки.

Достигается технический результат также тем, что каждая шурфовая насосная установка снабжена запорным элементом, предназначенным для выпуска газа из установки в дренажную емкость.

Новые признаки заявленной полезной модели заключаются в том, что станция содержит дополнительные шурфовые насосные установки, дополнительные гидроструйные насосы, измерительную установку, дренажную емкость, запорные элементы, обратные клапаны, предохранительный клапан, кран с контролем протечек, пункты подключения тарировочно-поверочной установки, а также упомянутые выше гидравлические связи между этими конструктивными элементами.

Краткое описание чертежей

На прилагаемой фигуре показана функциональная схема одного из вариантов конкретного выполнения заявленной станции перекачки и сепарации многофазной смеси.

Осуществление полезной модели

Станция перекачки и сепарации многофазной смеси содержит коллектор 1, шурфовые насосные установки 2, 3, 4 гидроструйные насосы 5, 6, 7, сепаратор 8, измерительную установку 9, дренажную емкость 10, выходной напорный трубопровод 11, факельную линию 12, пункты 13 подключения тарировочно-поверочной установки, запорные элементы 14-38, обратные клапаны 39-45, предохранительный клапан 46, кран 47 с контролем протечек.

Выход коллектора 1 гидравлически связан с пассивными входами гидроструйных насосов 5, 6, 7 через соответствующие пары последовательно соединенных запорных элементов и обратных клапанов (соответственно 24, 40; 25, 41; 26, 42). Кроме того, выход коллектора 1 через запорные элементы 27, 20 гидравлически связан с входом сепаратора 8 байпасной линией (используемой в случае направления перекачиваемой нефтегазовой смеси с газозамерной установки непосредственно в сепаратор 8, минуя гидроструйные насосы 5, 6, 7), а через упомянутые запорные элементы и запорный элемент 21 - с входом дренажной емкости 10.

Выход шурфовой насосной установки 2 гидравлически связан с активным входом гидроструйного насоса 5, выход шурфовой насосной установки 3 гидравлически связан с активным входом гидроструйного насоса 6, а выход шурфовой насосной установки 4 гидравлически связан с активным входом гидроструйного насоса 7. Кроме того, шурфовые насосные установки 2, 3, 4 снабжены соответствующими запорными элементами 15, 16, 19, предназначенными для выпуска газа из межтрубных пространств этих установок в дренажную емкость 10.

Выходы гидроструйных насосов 5, 6, 7 через соответствующие пары последовательно соединенных запорных элементов и обратных клапанов (соответственно 23, 39; 28, 43; 29, 44) и общий запорный элемент 20 гидравлически связаны с входом сепаратора 8.

Первый выход сепаратора 8 (выход, являющийся верхним конструктивно и на прилагаемой фигуре) через запорные элементы 31, 32 и кран 47 с контролем протечек гидравлически связан с входом измерительной установки 9 «ИЗНА-Массомер-Е-2500-2-01», выход которой через запорные элементы 36, 37 гидравлически связан с выходным напорным трубопроводом 11. Кроме того, выход измерительной установки 9 через запорные элементы 36, 30, 32 и кран 47 гидравлически связан с входом измерительной установки 9. Вход и выход крана 47 с контролем протечек через соответствующие запорные элементы 34, 35 гидравлически связаны с пунктами 13 для подключения тарировочно-поверочной установки (данная установка не показана).

Второй выход сепаратора 8 (выход, являющийся нижним конструктивно и на прилагаемой фигуре) через запорный элемент 33 и соответствующие запорные элементы 14, 17, 18 гидравлически связан с входами шурфовых насосных установок 2, 3, 4.

Кроме того, указанный первый выход сепаратора 8 через предохранительный клапан 46 гидравлически связан с входом дренажной емкости 10.

Выход дренажной емкости 10 через последовательно соединенные обратный клапан 45 и запорный элемент 22 гидравлически связан с входом коллектора 1. Кроме того, предусмотрен сброс газа из дренажной емкости 10 на факельную линию 12.

Каждая шурфовая насосная установка (2, 3, 4) представляет собой зумпф, оборудованный трубой с заглушкой на нижнем конце и устьевым оборудованием на верхнем конце. В указанной трубе расположена насосно-компрессорная труба, соединенная с устьевым оборудованием. При этом межтрубное пространство является входом шурфовой насосной установки. В зумпфе также установлен электроцентробежный насос, который закреплен на насосно-компрессорной трубе, верхний конец которой соединен с устьевым оборудованием. При этом внутреннее пространство насосно-компрессорной трубы является выходом шурфовой насосной установки (конструктивные элементы шуфровой насосной установки не показаны).

Каждый гидроструйный насос (5, 6, 7) представляет собой эжектор, включающий сопло, камеру смешения и диффузор (не показаны). Гидроструйный насос предназначен для перемешивания струи рабочей (т.е. активной жидкости) с потоком подсасываемой, т.е. пассивной среды и последующего совместного их транспортирования (эффект Вентури).

Измерительная установка 9 предназначена для измерения основных параметров газа и жидкости, поступающих в выходной напорный трубопровод 11, и содержит датчики давления и уровня, счетчики жидкости и газа, влагомер и регулятор давления (перечисленные конструктивные элементы не показаны).

Работа станции заключается в следующем.

Многофазная газоводонефтяная продукция нефтяных скважин через газозамерные установки (нефтяные скважины и газозамерные установки не показаны) подается на входы коллектора 1. На вход коллектора также подается водонефтяная смесь из дренажной емкости 10 через обратный клапан 45 и открытый запорный элемент 22. С выхода коллектора 1 газоводонефтяная смесь через соответствующие открытые запорные элемент 24, 25, 26 и соответствующие обратные клапаны 40, 41, 42 поступает на пассивные входы гидроструйных насосов 5, 6, 7. При этом на активные входы гидроструйных насосов 5, 6, 7 поступает водонефтяная смесь с выходов соответствующих шурфовых насосных установок 2, 3, 4. С выходов гидроструйных насосов 5, 6, 7 через соответствующие открытые запорные элементы 23, 28, 29, 20 и соответствующие обратные клапаны 39, 43, 44 газоводонефтяная продукция поступает на вход сепаратора 8. В сепараторе 8 происходит разделение газоводонефтяной продукции на газоводонефтяную фракцию, в которой преобладает газ (первый, т.е. верхний выход), и водонефтяную фракцию (второй, т.е. нижний выход). Газоводонефтяная фракция с первого выхода сепаратора 8 поступает через открытые запорные элементы 31, 32 и кран 47 на вход измерительной установки 9 и далее через открытые запорные элементы 36 и 37 в выходной напорный трубопровод 11. Далее по напорному трубопроводу 11 газоводонефтяная фракция подается либо на установку подготовки нефти, либо на вход следующей станции перекачки и сепарации многофазной смеси. Водонефтяная фракция со второго выхода сепаратора 8 поступает через открытые запорные элементы 33, 14, 17, 18 на входы шурфовых насосных установок 2, 3, 4. С выходов шурфовых насосных установок 2, 3, 4 водонефтяная фракция (рабочая жидкость) поступает в соответствующие гидроструйные насосы 5, 6, 7. При этом в процессе работы станции запорные элементы 15, 16, 19, 27, 21, 38 закрыты.

В случае остановки станции по причине образования в ее гидравлической системе газовой пробки, нарушающей нормальную работу центробежного насоса шурфовой насосной установки 2, 3, 4, открывают запорные элемент 15, 16, 19 и сбрасывают газ в дренажную емкость 10. В эту же емкость через предохранительный клапан 46 сбрасывают жидкость из сепаратора 8 при превышении давления в сепараторе заданного уровня, а также при остановке сепаратора 8 осуществляют дренаж с его входа через запорный элемент 21 и с его второго выхода через запорный элемент 38.

При заполнении дренажной емкости 10 производят откачку жидкости полупогружным насосом через обратный клапан 45 и открытый запорный элемент 22 в коллектор 1. Предусмотрена возможность откачки жидкости из дренажной емкости 10 через быстросъемное соединение в автоцистерны. Контроль уровня жидкости в дренажной емкости производят уровнемером с токовым выходом и датчиком верхнего уровня, а давление на выкиде насоса емкости 10 контролируют электроконтактным манометром. При заполнении дренажной емкости 10 до максимального уровня 1,6 м подается сигнал, а при опорожнении емкости до минимального уровня 0,3 м подается сигнал и отключается насос емкости.

Claims (2)

1. Станция перекачки и сепарации многофазной смеси, которая содержит коллектор, шурфовые насосные установки, гидроструйные насосы, сепаратор, измерительную установку, дренажную емкость, выходной напорный трубопровод, запорные элементы, обратные клапаны, предохранительный клапан, кран с контролем протечек, а также пункты подключения тарировочно-поверочной установки, при этом выход коллектора через соответствующие последовательно включенные запорный элемент и обратный клапан гидравлически связан с пассивным входом каждого гидроструйного насоса, выход каждой шурфовой насосной установки гидравлически связан с активным входом соответствующего гидроструйного насоса, выход каждого гидроструйного насоса через соответствующие последовательно включенные запорный элемент и обратный клапан гидравлически связан с входом сепаратора, гидравлически связанным, в свою очередь, через соответствующий запорный элемент с выходом коллектора и через другой соответствующий запорный элемент с входом дренажной емкости, первый выход сепаратора гидравлически связан через последовательно включенные запорные элементы и кран с контролем протечек с входом измерительной установки и через предохранительный клапан - с входом дренажной емкости, второй выход сепаратора гидравлически связан через соответствующий запорный элемент с входами шурфовых насосных установок и через другой соответствующий запорный элемент с входом дренажной емкости, выход которой через соответствующие последовательно включенные обратный клапан и запорный элемент гидравлически связан с входом коллектора, выход измерительной установки гидравлически связан через соответствующий запорный элемент с выходным напорным трубопроводом и через другой соответствующий запорный элемент и кран с контролем протечек - с входом измерительной установки, а вход и выход крана с контролем протечек через соответствующие запорные элементы гидравлически связаны с пунктами для подключения тарировочно-поверочной установки.

2. Станция по п.1, в которой каждая шурфовая насосная установка снабжена запорным элементом, предназначенным для выпуска газа из установки в дренажную емкость.

Images