RU135390U1

RU135390U1 - SYSTEM OF COLLECTION AND TRANSPORTATION OF OIL WELL PRODUCTS

Info

Publication number: RU135390U1
Application number: RU2013121859/06U
Authority: RU
Inventors: Геннадий Владимирович Окулов
Original assignee: Геннадий Владимирович Окулов
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-12-10

Abstract

1. Система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, включающая сеть сборных трубопроводов скважин, трубопровод подачи продукции нефтяных скважин, эжектор, соединенную с ним сепарационную установку с линией отвода продукции сепарации на силовой блок, размещенный в шурфе и включающий соединенные последовательно снизу вверх погружной электродвигатель, электроцентробежный насос и насосно-компрессорные трубы НКТ, внутренняя полость которых гидравлически соединена с эжектором, отличающаяся тем, что трубопровод подачи продукции нефтяных скважин дополнительно содержит узел предварительного отбора газа, который снабжен линией отвода отделившегося газа и линией отвода дегазированной скважинной жидкости, при этом эжектор выполнен в виде двухступенчатого струйного аппарата, первая ступень которого состоит из водожидкостного насоса, состоящего из сопла, приемной камеры и камеры смешения, вторая ступень - из газожидкостного насоса, состоящего из сопла, соединенного с камерой смешения водожидкостного насоса, приемной камеры, камеры смешения и диффузора, причем линия отвода отделившегося газа с узла предварительного отбора газа соединена с приемной камерой газожидкостного насоса, а линия отвода дегазированной скважинной жидкости соединена с приемной камерой водожидкостного насоса, которая в свою очередь гидравлически соединена с полостью НКТ шурфа через сопло этого насоса, при этом в качестве сепарационной установки система содержит нефтегазовый сепаратор со сбросом воды, выполненный с возможностью разделения поступающего в него потока жидкости с выхода второй ступени струйного насоса на г1. A system for collecting and transporting oil well products, including a network of prefabricated well pipelines, a pipeline for supplying oil well products, an ejector, a separation unit connected to it with a separation line to the power unit located in a pit and including a submersible electric motor connected in series from bottom to top, electric centrifugal pump and tubing tubing, the inner cavity of which is hydraulically connected to the ejector, characterized in that the product supply pipe The oil well well further comprises a gas pre-sampling unit, which is equipped with a line for discharging the separated gas and a line for discharging the degassed well fluid, the ejector being made in the form of a two-stage jet apparatus, the first stage of which consists of a water-liquid pump consisting of a nozzle, a receiving chamber and a mixing chamber , the second stage - from a gas-liquid pump, consisting of a nozzle connected to a mixing chamber of a water-liquid pump, a receiving chamber, a mixing chamber and a diffuser, and l the line for removing the separated gas from the gas pre-sampling unit is connected to the receiving chamber of the gas-liquid pump, and the line for removing the degassed well fluid is connected to the receiving chamber of the liquid-liquid pump, which in turn is hydraulically connected to the borehole tubing through the nozzle of this pump, and as a separation unit the system comprises an oil and gas separator with water discharge, configured to separate the liquid flow entering it from the outlet of the second stage of the jet pump into g

Description

Полезная модель относится к области нефтегазодобывающей промышленности, а именно, к внутрипромысловому оборудованию для сбора и транспорта продукции нефтяных скважин.The utility model relates to the field of the oil and gas industry, namely, to field equipment for collecting and transporting oil well products.

Известна система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин (Патент РФ №2236639), содержащая линию доставки газожидкостной смеси, эжектор, содержащий сопло, приемную камеру и диффузор, трубную сепарационную установку (трубный делитель фаз), которая содержит отвод газосодержащей продукции сепарации, связанный с напорным трубопроводом, и отвод газожидкостной продукции сепарации, связанный посредством байпасной линии с силовым блоком, выполненным в виде электроцентробежного насоса, размещенного в обсаженной обсадной трубой с заглушкой на нижнем конце зумпфе и закрепленного на насосно-компрессорной трубе НКТ, полость которой гидравлически соединена через линейный отвод устьевого оборудования зумпфа с соплом эжектора, а межтрубное пространство зумпфа соединено посредством байпасной линии с отводом газожидкостной продукции сепарации, при этом диффузор эжектора связан с входом сепарационной установки.A known system for collecting and transporting oil well products (RF Patent No. 2236639), comprising a gas-liquid mixture delivery line, an ejector containing a nozzle, a receiving chamber and a diffuser, a pipe separation unit (pipe phase divider), which contains a discharge of gas-containing separation products associated with a pressure head the pipeline, and the removal of gas-liquid separation products, connected through a bypass line to the power unit, made in the form of an electric centrifugal pump, placed in a cased casing with zag with an eye at the lower end of the sump and a tubing fixed to the tubing, the cavity of which is hydraulically connected through a linear outlet of the wellhead equipment of the sump to the ejector nozzle, and the annulus of the sump is connected by a bypass line to the outlet of the gas-liquid separation product, while the ejector diffuser is connected to the separation inlet installation.

Указанная известная система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин обеспечивает подачу газожидкостной смеси от скважин через автоматизированные групповые замерные установки на прием эжектора, далее на трубный делитель фаз, где происходит разделение смеси на газосодержащую и газожидкостную части. Газосодержащая часть отводится в напорный трубопровод в систему транспорта на установку предварительной подготовки нефти (УППН), а газожидкостная часть - на прием электроцентробежного насоса, закрепленного на насосно-компрессорной трубе и установленного в зумпфе (колодце).The specified known system for collecting and transporting oil well products provides gas-liquid mixture from the wells through automated group metering stations to receive an ejector, then to a pipe phase divider, where the mixture is separated into gas-containing and gas-liquid parts. The gas-containing part is discharged into the pressure pipe into the transport system to the oil pre-treatment unit (UPPN), and the gas-liquid part to the reception of an electric centrifugal pump mounted on the tubing and installed in the sump (well).

Газожидкостная смесь, являющаяся рабочей жидкостью, под давлением, развиваемым насосом, поступает на сопло эжектора, который обеспечивает всасывание продукции скважин, смешение с рабочей жидкостью и сжатие смеси до давления сепарации и транспортировки продукции.The gas-liquid mixture, which is the working fluid, under the pressure developed by the pump, enters the nozzle of the ejector, which ensures the suction of well products, mixing with the working fluid and compressing the mixture to the pressure of separation and transportation of the product.

Недостатком указанной системы является то, что:The disadvantage of this system is that:

во-первых, водогазонефтяная смесь от добывающих скважин поступает на эжектор с колебаниями рабочего давления, в связи с образованием газовых пробок в нефтегазосборном коллекторе, и это отрицательно влияет на устойчивую работу струйного аппарата (эжектора). Чередования газовых пробок и водонефтяного потока в трубопроводе также вызывают колебания рабочего давления на выходе из струйного аппарата, т.к. расчет геометрических параметров струйного аппарата рассчитан из условия «постоянного массового расхода», поступающей водогазонефтяной смеси на вход струйного аппарата;firstly, the water-gas-oil mixture from the producing wells enters the ejector with fluctuations in the working pressure, due to the formation of gas plugs in the oil and gas collection manifold, and this negatively affects the stable operation of the jet apparatus (ejector). Alternations of gas plugs and oil-water flow in the pipeline also cause fluctuations in the working pressure at the outlet of the jet apparatus, as calculation of the geometric parameters of the inkjet apparatus is calculated from the condition of "constant mass flow", the incoming gas-oil mixture to the input of the inkjet apparatus;

во-вторых, применение в данной установке трубного сепаратора гравитационного типа показало низкую эффективность сепарации газа, т.к. на выходе из струйного аппарата происходит колебания рабочего давления, за счет прохождения газовых пробок, и данные колебания отрицательно влияют на эффективность работы данного трубного сепаратора. На выходе из сепаратора дегазированная жидкость (рабочая жидкость), поступающая на прием электроцентробежного насоса в шурфе, представляет собой неоднородный поток, т.к. происходит «прорыв» газовой фазы;secondly, the use of a gravity-type pipe separator in this installation showed low gas separation efficiency, since at the outlet of the jet apparatus, fluctuations in the working pressure occur due to the passage of gas plugs, and these oscillations adversely affect the efficiency of this tube separator. At the outlet of the separator, the degassed liquid (working fluid) supplied to the reception of the electric centrifugal pump in the pit is a non-uniform flow, because there is a "breakthrough" of the gas phase;

в-третьих, из-за неоднородного потока рабочей жидкости, электроцентробежный насос не обеспечивает расчетные параметры для работы струйного аппарата (эжектора), т.к. плотность рабочей жидкости периодически изменяется, из-за наличия в ней газовой фазы, и эжектор будет работать с отклонением от расчетных характеристик.thirdly, due to the heterogeneous flow of the working fluid, the electric centrifugal pump does not provide the calculated parameters for the operation of the jet apparatus (ejector), because the density of the working fluid changes periodically, due to the presence of a gas phase in it, and the ejector will work with a deviation from the calculated characteristics.

Данные выводы подтверждает периодический шум и вибрации при работе данных эжекторных установок на объектах нефтедобычи.These findings are confirmed by periodic noise and vibration during operation of these ejector installations at oil production facilities.

Наиболее близким решением к предлагаемой полезной модели по технической сущности является система транспортирования водогазонефтяной смеси на промысле (Патент РФ №2402715), содержащая линию подвода продукции со скважин с двумя трубными отводами для подачи газонасыщенного потока в эжектор, связанный с сепарационной установкой и силовым блоком системой трубопроводов. Трубные отводы обеспечивают разделение поступающей со скважин в эжектор газожидкостной смеси на пассивный газонасыщенный поток и пассивную жидкостно-газовую среду, при этом пассивный газонасыщенный поток поступает во внутренний ступенчатый канал полой цилиндрической трубки, установленной соосно внутри сопла эжектора и образующей своей наружной поверхностью и внутренней поверхностью сопла вдоль всей его длины кольцевое сопло переменного сечения, в которое поступает активный поток оборотной водонефтяной смеси, подаваемый с сепарационной установки электроцентробежным насосом через внутренний канал насосно-компрессорной трубы силового блока. Технический результат - повышение производительности установкиThe closest solution to the proposed utility model in technical essence is a system for transporting gas and oil mixture in the field (RF Patent No. 2402715), containing a line for supplying products from wells with two pipe bends for supplying a gas-saturated stream to the ejector associated with the separation unit and the power unit piping system . Pipe bends provide separation of the gas-liquid mixture coming from the wells into the ejector into a passive gas-saturated stream and a passive liquid-gas medium, while the passive gas-saturated stream enters the internal step channel of the hollow cylindrical tube installed coaxially inside the ejector nozzle and forming its outer surface and inner surface of the nozzle along its entire length, an annular nozzle of variable cross-section, into which an active stream of a circulating oil-water mixture enters, is supplied from a separator onnoy installation with an electric pump via the internal passageway of the tubing of the power unit. EFFECT: increased installation productivity

В данной известной системе эжектор конструктивно представляет собой «гидроструйный насос с двухповерхностной струей», который был предложен и испытан Г.Е. Мускевичем (Мускевич Т.Е. Гидравлические исследования и расчет водоструйных аппаратов гидроэлеваторов. Автореф. дис… канд. техн. Наук. М.: Моск. гидромелиорат. ин-т, 1971, 20 с). Недостатком данной установки является то, что сложность конструкции и расчета геометрических параметров данного гидроструйного насоса обусловлена тем, что рабочая струя кольцевого сопла, за счет двух активных поверхностей, должна увлекать эжектируемые (пассивные) среды в разных агрегативных состояниях - водонефтяной поток и газонасыщенную среду. Методические подходы при расчетах струйных насосов для однородных жидкостей и жидкостно-газовых струйных насосов имеют свои принципиальные особенности.In this known system, an ejector is structurally a “hydro-jet pump with a two-surface jet”, which was proposed and tested by G.E. Muskevich (T. Muskevich, Hydraulic studies and calculation of water-jet devices for hydraulic elevators. Abstract. Thesis ... Candidate of Technical Science. M.: Moscow. Hydromeliorate. Institute, 1971, 20 s). The disadvantage of this installation is that the complexity of the design and calculation of the geometric parameters of this waterjet pump is due to the fact that the working jet of the annular nozzle, due to two active surfaces, should entrain the ejected (passive) media in different aggregate states - oil-water flow and gas-saturated medium. Methodological approaches in the calculation of jet pumps for homogeneous liquids and liquid-gas jet pumps have their own fundamental features.

Следует обратить внимание, что при движении продукции скважин по нефтесборному коллектору образуется чередование газовых пробок и водонефтяной эмульсии, которое отрицательно влияет на устойчивую работу предложенного «трубного отвода», обеспечивающего разделение поступающей со скважин в эжектор газожидкостной смеси - на пассивный газонасыщенный поток и пассивную жидкостно-газовую среду. В результате не обеспечивается расчетный массовый расход эжектируемых потоков, поэтому в результате - неустойчивая работа эжектора.It should be noted that when the production of wells moves along the oil collector, an alternation of gas plugs and oil-water emulsion is formed, which negatively affects the stable operation of the proposed “pipe outlet”, which separates the gas-liquid mixture coming from the wells into an ejector — into a passive gas-saturated stream and a passive liquid- gas environment. As a result, the calculated mass flow rate of the ejected flows is not provided, therefore, as a result, the unstable operation of the ejector.

Применение в данной установке трубного сепаратора гравитационного типа на практике показало низкую эффективность сепарации газа, т.к. за счет прохождения газовых пробок на выходе из УБС дегазированная жидкость (рабочая жидкость) представляет собой неоднородный поток и происходит «вспенивание» водонефтяной эмульсии. В результате плотность рабочей жидкости периодически изменяется, из-за наличия в ней газовой фазы, и эжектор, а значит вся известная система, работает с отклонением от расчетных характеристик.The use of a gravity-type tube separator in this installation in practice has shown low gas separation efficiency, since due to the passage of gas plugs at the outlet of the UBS, the degassed liquid (working fluid) is a non-uniform flow and foaming of the oil-water emulsion occurs. As a result, the density of the working fluid changes periodically, due to the presence of a gas phase in it, and the ejector, which means the entire known system, works with a deviation from the calculated characteristics.

Технический результат, достигаемый предлагаемой полезной моделью, заключается в повышении эффективности работы системы за счет обеспечения стабильной работы струйного аппарата с одновременным поддержанием им в процессе работы расчетных характеристик.The technical result achieved by the proposed utility model is to increase the efficiency of the system by ensuring the stable operation of the inkjet apparatus while maintaining its calculated characteristics during operation.

Указанный технический результат достигается предлагаемой системой сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин, включающей сеть сборных трубопроводов скважин, трубопровод подачи продукции нефтяных скважин, эжектор, соединенную с ним сепарационную установку с линией отвода продукции сепарации на силовой блок, размещенный в шурфе и включающий соединенные последовательно снизу вверх погружной электродвигатель, электроцентробежный насос и насосно-компрессорные трубы НКТ, внутренняя полость которых гидравлически соединена с эжектором, при этом новым является то, что трубопровод подачи продукции нефтяных скважин дополнительно содержит узел предварительного отбора газа, который снабжен линией отвода отделившегося газа и линией отвода дегазированной скважинной жидкости, при этом эжектор выполнен в виде двухступенчатого струйного аппарата, первая ступень которого состоит из водожидкостного насоса, состоящего из сопла, приемной камеры и камеры смешения, вторая ступень - из газожидкостного насоса, состоящего из сопла, соединенного с камерой смешения водожидкостного насоса, приемной камеры, камеры смешения и диффузора, причем линия отвода отделившегося газа с узла предварительного отбора газа соединена с приемной камерой газожидкостного насоса, а линия отвода дегазированной скважинной жидкости соединена с приемной камерой водожидкостного насоса, которая в свою очередь гидравлически соединена с полостью НКТ шурфа через сопло этого насоса, при этом в качестве сепарационной установки система содержит нефтегазовый сепаратор со сбросом воды, выполненный с возможностью разделения поступающего в него потока жидкости с выхода второй ступени струйного насоса на газоводонефтяную смесь, отводимую в транспортный трубопровод, и на отделившуюся воду с малым содержанием нефти, отводимую на силовой блок.The specified technical result is achieved by the proposed system for collecting and transporting oil well products, including a network of prefabricated well pipelines, a pipeline for supplying oil well products, an ejector, a separation unit connected to it with a separation line for the separation of products to a power unit located in a pit and including connected in series from bottom to top submersible electric motor, electric centrifugal pump and tubing tubing, the internal cavity of which is hydraulically connected to while the new one is that the oil well production pipeline additionally contains a gas pre-sampling unit, which is equipped with a separated gas exhaust line and a degassed well liquid exhaust line, the ejector being made in the form of a two-stage jet apparatus, the first stage of which consists of a water-liquid a pump consisting of a nozzle, a receiving chamber and a mixing chamber, the second stage of a gas-liquid pump consisting of a nozzle connected to the mixing chamber water-liquid a pump, a receiving chamber, a mixing chamber and a diffuser, the exhaust gas withdrawal line from the gas pre-sampling unit being connected to the gas-liquid pump receiving chamber, and the degassed well fluid discharge line connected to the receiving chamber of the liquid-liquid pump, which in turn is hydraulically connected to the tubing cavity pit through the nozzle of this pump, while the system contains an oil and gas separator with water discharge, which is capable of separating the incoming liquid flow from the second stage of the jet pump to the gas-oil mixture discharged into the transport pipeline and to the separated water with a low oil content discharged to the power unit.

Трубопровод подачи продукции нефтяных скважин дополнительно оборудован блоком ввода химического реагента, преимущественно, деэмульгатора и/или ингибитора коррозии.The pipeline for supplying oil well products is additionally equipped with a chemical reagent input unit, mainly a demulsifier and / or corrosion inhibitor.

В качестве нефтегазового сепаратора система содержит сепаратор, включающий корпус, внутри которого, по ходу движения потока жидкости с выхода второй ступени струйного насоса, размещены депульсатор циклонного типа, два распределительно-коалесцирующих устройства и коалесцирующая насадка кассетного типа, установленная между указанными устройствами.As an oil and gas separator, the system contains a separator, including a housing, inside which, in the direction of the fluid flow from the outlet of the second stage of the jet pump, a cyclone-type depulsator, two distribution-coalescing devices, and a cassette-type coalescing nozzle installed between these devices are placed.

Поставленный технический результат достигается за счет следующего.The technical result is achieved due to the following.

Благодаря тому, что предлагаемая система оборудована узлом предварительного отбора газа, осуществляется сепарация газа. Кроме того, указанный узел еще и выполняет роль пробкоуловителя. В результате отделившаяся в указанном узле водонефтяная жидкость поступает по линии отвода в приемную камеру первой ступени струйного насоса без газовой фазы и с постоянным расходом. А газовая фаза из узла предварительного отбора отводится по отдельной линии в приемную камеру второй ступени струйного насоса. Часть газа может быть использована для собственных нужд.Due to the fact that the proposed system is equipped with a preliminary gas extraction unit, gas is separated. In addition, this node also acts as a cork trap. As a result, the oil-water liquid separated in the indicated assembly enters through the discharge line into the receiving chamber of the first stage of the jet pump without a gas phase and with a constant flow rate. And the gas phase from the preliminary selection unit is diverted in a separate line to the receiving chamber of the second stage of the jet pump. Part of the gas can be used for own needs.

Наличие в заявляемой системе узла предварительного отбора газа обусловлено тем, что это стандартно выпускаемый аппарат с достаточными технологическими возможностями для отделения газа из продукции скважин.The presence in the inventive system of a preliminary gas sampling unit is due to the fact that it is a standardly produced apparatus with sufficient technological capabilities for separating gas from well products.

В заявляемой системе эжектор представляет собой двухступенчатый струйный аппарат (двухступенчатый струйный аппарат представляет собой сочетание последовательно установленных струйных насосов-ступеней, объединенных между собой потоком одной и той же высоконапорной (эжектирующей) жидкости), состоящий из ступеней водожидкостного и газожидкостного насосов, в результате чего обеспечиваются оптимальные транспортные потоки разделенных фракций: водонефтяной жидкости и газа. Это позволяет провести расчет основных геометрических параметров струйных насосов с большей точностью и надежностью, что обеспечит, наряду со стабильной работой струйного аппарата, еще и поддержание в процессе работы ступенями насоса расчетных характеристик. Это обеспечит высокую эффективность работы всей системы в целом.In the inventive system, the ejector is a two-stage jet apparatus (a two-stage jet apparatus is a combination of sequentially installed jet pumps-stages, interconnected by the flow of the same high-pressure (ejection) liquid), consisting of stages of water-liquid and gas-liquid pumps, as a result of which they are provided optimal transport flows of the separated fractions: oil-water liquid and gas. This allows you to calculate the basic geometric parameters of jet pumps with greater accuracy and reliability, which will ensure, along with the stable operation of the jet apparatus, also maintaining the calculated characteristics during operation of the pump stages. This will ensure high overall performance of the entire system.

Конструкция водожидкостного и газожидкостного насосов выполняются и рассчитываются индивидуально, в соответствии с физико-химическими характеристиками и объемами транспортируемого многофазного потока скважинной жидкости.The design of water-liquid and gas-liquid pumps are performed and calculated individually, in accordance with the physicochemical characteristics and volumes of the transported multiphase flow of the well fluid.

Отличительной особенностью заявляемой системы является то, что в результате гидравлических и конструктивных расчетов ступенчатого струйного аппарата моделируется и определяется сочетание ступеней струйных насосов - с центральным соплом и/или кольцевым соплом. Характер распределения осевых скоростей в камерах смешения ступеней струйных аппаратов с кольцевым и центральным соплами различен. На начальном участке камеры смешения струйного насоса с кольцевым соплом происходит возрастание, а не падение осевой скорости, что предоставляет дополнительные технические возможности струйного насоса.A distinctive feature of the claimed system is that, as a result of hydraulic and structural calculations of a stepped jet apparatus, a combination of stages of jet pumps is modeled and determined with a central nozzle and / or an annular nozzle. The nature of the distribution of axial velocities in the mixing chambers of the steps of the jet apparatus with the annular and central nozzles is different. At the initial section of the mixing chamber of the jet pump with the annular nozzle, an increase, rather than a drop in axial speed, occurs, which provides additional technical capabilities of the jet pump.

Отличительной особенностью предлагаемой системы также является наличие на трубопроводе, после второй ступени струйного аппарата, нефтегазового сепаратора, выполненного с возможностью разделения поступающего в него потока на газоводонефтяную смесь, отводимую в транспортный трубопровод, и на отделившуюся воду с малым содержанием нефти, отводимую на силовой блок. Указанная вода выполняет роль рабочей жидкости (рабочего агента) для силового насоса в шурфе и ступенчатого струйного аппарата. Причем следует отметить, что используется не частично дегазированная водонефтяная эмульсия (как в прототипе и аналоге), а отделившаяся пластовая вода с небольшим количеством нефти. Отсутствие газа в этой воде будет обеспечивать стабильную работу двухступенчатого струйного аппарата без влияния газовых пробок.A distinctive feature of the proposed system is also the presence on the pipeline, after the second stage of the jet apparatus, of an oil and gas separator configured to separate the flow entering it into a gas-oil mixture discharged into the transport pipeline and into separated water with a low oil content discharged to the power unit. The specified water acts as a working fluid (working agent) for the power pump in the pit and a stepped jet apparatus. Moreover, it should be noted that not partially degassed water-oil emulsion is used (as in the prototype and analogue), but the separated formation water with a small amount of oil. The lack of gas in this water will ensure the stable operation of a two-stage jet apparatus without the influence of gas plugs.

Технические параметры силового насоса, устанавливаемого в шурфе, определяются исходя из расчетных характеристик двухступенчатого струйного аппарата. Установленный в шурфе электроцентробежный насос (силовой насос) предназначен для формирования в двухступенчатом струйном аппарате рабочего (эжектирующего) потока жидкости, чтобы обеспечить эжектируемый эффект струйного аппарата. Для этого внутренняя полость насосно-компрессорной трубы, на которой закреплен насос, связана с соплом указанного струйного аппарата посредством линейного отвода в устьевом оборудовании шурфа. Погружной электроцентробежный насос обеспечивает подачу на сопло первой ступени струйного аппарата (водожидкостный насос) постоянного объема рабочей жидкости и под постоянным нужным давлением. В результате выходящий из сопла водожидкостного насоса с большой скоростью поток рабочей жидкости вызывает разрежение в камере смешения первой ступени струйного аппарата, тем самым, обеспечивая подсос продукции скважин в постоянном режиме, независимо от дебита скважин и газосодержания, а также наличия мехпримесей в продукции скважин. Смесь, состоящая из рабочей жидкости и увлекаемой ей перекачиваемой дегазированной скважинной жидкости, в диффузоре второй ступени струйного аппарата уменьшает скорость и повышает давление до необходимой величины для обеспечения доставки жидкости в нефтегазовый сепаратор со сбросом воды и далее - в напорный трубопровод. Все это позволяет создать стабильный и надежный режим транспортирования продукции как низко-, так и высокодебитных скважин.The technical parameters of the power pump installed in the pit are determined based on the design characteristics of a two-stage jet apparatus. An electric centrifugal pump (power pump) installed in a pit is designed to form a working (ejecting) fluid flow in a two-stage jet apparatus to provide an ejected effect of the jet apparatus. For this, the internal cavity of the tubing, on which the pump is fixed, is connected to the nozzle of the specified jet apparatus by means of a linear outlet in the wellhead well equipment. The submersible electric centrifugal pump provides a constant volume of working fluid and a constant desired pressure to the nozzle of the first stage of the jet apparatus (water-liquid pump). As a result, the flow of the working fluid emerging from the nozzle of the water-liquid pump with high speed causes a rarefaction in the mixing chamber of the first stage of the jet apparatus, thereby ensuring the suction of well products in a constant mode, regardless of the flow rate of the wells and gas content, as well as the presence of solids in the well production. The mixture, consisting of the working fluid and the pumped out degassed well fluid, in the diffuser of the second stage of the jet apparatus reduces the speed and increases the pressure to the required value to ensure fluid delivery to the oil and gas separator with water discharge and then to the pressure pipe. All this allows you to create a stable and reliable mode of transportation of production of both low- and high-yield wells.

Нефтегазовый сепаратор, обеспечивающий сброс воды, выполняется и подбирается в соответствии с физико-химическими характеристиками и объемами транспортируемого многофазного потока скважинной жидкости. Один из предложенных вариантов конструкции нефтегазового сепаратора, включающий корпус, внутри которого, по ходу движения потока с выхода второй ступени струйного аппарата, размещены депульсатор циклонного типа, два распределительно-коалесцирующих устройства и коалесцирующая насадка кассетного типа, установленная между указанными устройствами, выполнен на базе отработанной усовершенствованной конструкции нефтегазовых сепараторов со сбросом воды. Но также могут быть использованы и другие виды конструкций нефтегазовых сепараторов со сбросом воды (НГСВ), например, выпускаемые такими предприятиями как ООО «Салаватнефтемаш» (г.Салават, республика Башкортостан), ООО "Нефтехиммаш Оборудование" (г.Орск), ООО Производственная корпорация "Химмаш" (г.Пенза) и др.The oil and gas separator that provides the discharge of water is performed and selected in accordance with the physicochemical characteristics and volumes of the transported multiphase flow of the well fluid. One of the proposed design options for the oil and gas separator, including a housing, inside which, in the direction of the flow from the exit of the second stage of the jet apparatus, a cyclone-type depulsator, two distribution-coalescing devices, and a cassette-type coalescing nozzle installed between these devices are installed, based on the spent advanced design of oil and gas separators with water discharge. But other types of designs of oil and gas separators with water discharge (NGSV) can also be used, for example, produced by such enterprises as Salavatneftemash LLC (Salavat, Bashkortostan Republic), Neftekhimmash Oborudovanie LLC (Orsk), Production LLC Khimmash Corporation (Penza), etc.

Дополнительно предоставляется возможность использования отделившегося попутного нефтяного газа после узла предварительного отбора газа на собственные нужды (выработка электроэнергии, поставка потребителям и др.), что способствует уменьшению объема газовой фазы в общем потоке транспортируемой водогазовой смеси.In addition, it is possible to use the separated associated petroleum gas after the preliminary gas extraction unit for own needs (electricity generation, supply to consumers, etc.), which helps to reduce the volume of the gas phase in the total flow of the transported gas mixture.

Предлагаемая система сбора и транспортирования продукции нефтяных скважин иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана принципиальная схема системы; на фиг.2 - один из вариантов конструкции нефтегазового сепаратора со сбросом воды.The proposed system for collecting and transporting oil well products is illustrated by drawings, where Fig. 1 shows a schematic diagram of a system; figure 2 is one of the design options for oil and gas separator with water discharge.

Предлагаемая система содержит сеть сборных трубопроводов 1 от добывающих скважин 2 и замерных установок 3, соединенных с трубопроводом 4 подачи продукции нефтяных скважин, обеспечивающим транспорт многофазной продукции нефтяных скважин до узла 5 предварительного отбора газа. Последний оборудован линией 6 отвода отделившегося газа и линией 7 отвода дегазированной скважинной жидкости.The proposed system contains a network of prefabricated pipelines 1 from production wells 2 and metering units 3 connected to a pipeline 4 for supplying oil products, providing transport of multiphase oil products to node 5 for preliminary gas selection. The latter is equipped with a line 6 for separating the separated gas and a line 7 for removing the degassed well fluid.

В технологическую схему заявляемой системы также входит двухступенчатый струйный аппарат, первая ступень которого состоит из водожидкостного насоса 8, а вторая ступень состоит из газожидкостного насоса 9. При этом первая ступень - водожидкостный насос 8 состоит из сопла 10, приемной камеры 11 и камеры 12 смешения, а вторая ступень - газожидкостный насос 9 состоит из сопла 13, соединенного с камерой 12 смешения водожидкостного насоса 8, приемной камеры 14, камеры 15 смешения и диффузора 16. Линия 6 отвода отделившегося газа с узла 5 предварительного отбора соединена с приемной камерой 14 газожидкостного насоса 9, а линия 7 отвода дегазированной скважинной жидкости соединена с приемной камерой 11 водожидкостного насоса 8. Причем сопло 10 указанного насоса 8, гидравлически соединено с полостью 17 НКТ 18 шурфа 19.The technological scheme of the inventive system also includes a two-stage jet apparatus, the first stage of which consists of a liquid-liquid pump 8, and the second stage consists of a gas-liquid pump 9. In this case, the first stage - a liquid-liquid pump 8 consists of a nozzle 10, a receiving chamber 11 and a mixing chamber 12, and the second stage, the gas-liquid pump 9, consists of a nozzle 13 connected to the mixing chamber 12 of the water-liquid pump 8, the receiving chamber 14, the mixing chamber 15 and the diffuser 16. The line 6 for separating the separated gas from the preliminary discharge unit 5 The ora is connected to the receiving chamber 14 of the gas-liquid pump 9, and the line 7 for drainage of the degassed well fluid is connected to the receiving chamber 11 of the liquid-liquid pump 8. Moreover, the nozzle 10 of the indicated pump 8 is hydraulically connected to the cavity 17 of the tubing 18 of the pit 19.

В шурфе 19 расположен силовой блок, состоящий из соединенных последовательно снизу вверх погружного электродвигателя 20, электроцентробежного насоса 21 и насосно-компрессорные трубы НКТ 18, внутренняя полость которых гидравлически соединена с соплом 10 первой ступени 8 струйного аппарата.In the pit 19 there is a power unit, consisting of a submersible electric motor 20 connected in series from the bottom up, an electric centrifugal pump 21, and tubing tubing 18, the inner cavity of which is hydraulically connected to the nozzle 10 of the first stage 8 of the jet apparatus.

Предлагаемая система также содержит нефтегазовый сепаратор 22 со сбросом воды, соединенный трубопроводом 23 со второй ступенью 9 струйного аппарата. Указанный сепаратор 22 предназначен для разделения проходящего через него потока жидкости на газоводонефтяную смесь и пластовую воду с незначительным содержанием нефти. Далее газоводонефтяная смесь поступает в транспортный трубопровод 24, и затем через узел регулирования с узлом учета (на чертеже не показаны) - в нефтегазосборный коллектор системы сбора и транспорта нефти на дожимную насосную станцию или на установку подготовки нефти. Отделившаяся пластовая вода с незначительным содержанием нефти по трубопроводу 25 поступает в межтрубное пространство 26 шурфа 19 на прием силового насоса 21 в качестве рабочей жидкости.The proposed system also contains an oil and gas separator 22 with water discharge, connected by a pipe 23 to the second stage 9 of the jet apparatus. The specified separator 22 is designed to separate the fluid flow passing through it into a gas-oil mixture and produced water with a low oil content. Further, the gas-oil mixture enters the transport pipeline 24, and then through the control unit with the metering unit (not shown in the drawing) - to the oil and gas collector of the oil collection and transportation system to the booster pump station or to the oil treatment unit. Separated produced water with a low oil content through pipeline 25 enters the annulus 26 of the pit 19 to receive the power pump 21 as the working fluid.

Работа предлагаемой системы осуществляется следующим образом. Многофазная продукция добывающих нефтяных скважин 2 через групповые замерные установки 3 по сети сборных трубопроводов 1 поступает по трубопроводу 4 в узел 5 предварительного обора газа, где происходит сепарация газа. Указанный узел 5 также выполняет роль пробкоуловителя, т.е. обеспечивает «выравнивание» гидравлических колебаний и пульсаций в трубопроводе системы транспорта продукции скважин от прохождения (чередования) газовых пробок и водонефтяной жидкости. Трубопровод 4 может быть дополнительно оборудован, например, блоком 27 ввода химического реагента (деэмульгатора, ингибитора коррозии).The work of the proposed system is as follows. Multiphase production of producing oil wells 2 through group metering units 3 through a network of prefabricated pipelines 1 enters through line 4 to the gas pre-knot 5, where gas is separated. The specified node 5 also acts as a trap, i.e. provides “alignment” of hydraulic vibrations and pulsations in the pipeline of the well production transport system from the passage (alternation) of gas plugs and oil-water fluid. The pipeline 4 can be additionally equipped, for example, with a chemical reagent (demulsifier, corrosion inhibitor) input unit 27.

Дегазированная скважинная жидкость посредством линии 7 подается на прием водожидкостного насоса 8. А отсепарированный газ отводится по линии 6 на прием газожидкостного насоса 9.Degassed borehole fluid through line 7 is supplied to receive a water-liquid pump 8. And the separated gas is discharged through line 6 to receive a gas-liquid pump 9.

Рабочая жидкость с силового насоса 21 по полости 17 НКТ 18 подается в сопло 10 первой ступени - водожидкостного насоса 8.The working fluid from the power pump 21 through the cavity 17 of the tubing 18 is supplied to the nozzle 10 of the first stage - a water-liquid pump 8.

Установленный в шурфе 19 электроцентробежный насос (ЭЦН) предназначен для формирования в водожидкостном насосе 8 рабочего (эжектирующего) потока жидкости, чтобы обеспечить эжектируемый эффект струйного аппарата. Для этого предлагается внутреннюю полость насосно-компрессорной трубы 18, на которой закреплен насос, связать с соплом 10 водожидкостного насоса 8 посредством линейного отвода в устьевом оборудовании. Погружной электроцентробежный насос обеспечивает подачу на сопло 10 водожидкостного насоса 8 постоянного объема рабочей жидкости и под постоянным нужным давлением.An electric centrifugal pump (ESP) installed in pit 19 is designed to form a working (ejecting) fluid flow in a water-liquid pump 8 to provide an ejected effect of the jet apparatus. To do this, it is proposed that the internal cavity of the tubing 18, on which the pump is fixed, be connected to the nozzle 10 of the water-liquid pump 8 by means of a linear outlet in the wellhead equipment. Submersible electric centrifugal pump provides a constant volume of working fluid and constant pressure to the nozzle 10 of the water-liquid pump 8.

В результате, выходящий из сопла 10 с большой скоростью рабочий поток вызывает разрежение в камере смешения 12 водожидкостного насоса 8, тем самым, обеспечивая подсос дегазированной скважинной жидкости из трубопровода 7 в постоянном режиме, независимо от дебита скважин и газосодержания, а также наличия мехпримесей в продукции скважин.As a result, the working stream exiting the nozzle 10 at a high speed causes a rarefaction in the mixing chamber 12 of the water-liquid pump 8, thereby ensuring the supply of degassed well fluid from the pipeline 7 in a constant mode, regardless of the flow rate of the wells and gas content, as well as the presence of solids in the product wells.

При использовании цилиндрической камеры смешения 12 процесс перемешивания рабочей и пассивной дегазированной скважинной жидкостей и выравнивания скоростей жидкости по длине камеры сопровождается некоторым повышением гидростатического давления. Образовавшийся при перемешивании обоих потоков в камере смешения 12 общий поток с увеличенными характеристиками (расход рабочей и эжектируемой жидкостей, скоростью и давлением) через сопло 13 поступает в камеру смешения 15 ступени газожидкостного насоса 9, куда подводится газ после узла 5 предварительного отбора газа. Ступень водожидкостного насоса 8 не имеет диффузора, который предназначается для снижения скорости жидкости, а, следовательно, и давления, до значений, допустимых для экономического транспортирования ее по трубопроводу до объектов подготовки.When using a cylindrical mixing chamber 12, the process of mixing the working and passive degassed downhole fluids and equalizing the fluid velocities along the length of the chamber is accompanied by some increase in hydrostatic pressure. The total flow formed by mixing both flows in the mixing chamber 12 with increased characteristics (flow rate of the working and ejected liquids, speed and pressure) through the nozzle 13 enters the mixing chamber 15 of the stage of the gas-liquid pump 9, where gas is supplied after the gas pre-assembly 5. The stage of the water-liquid pump 8 does not have a diffuser, which is designed to reduce the speed of the liquid, and, consequently, the pressure, to values acceptable for the economic transportation of it through the pipeline to the objects of preparation.

Смесь, состоящая из рабочей жидкости и увлекаемой ей перекачиваемой дегазированной скважинной жидкости, вызывает разрежение в камере смешения 15 газожидкостного насоса 9, тем самым, обеспечивая подсос газа поступающего от узла 5 предварительного отбора газа по трубопроводу 6 в постоянном режиме.A mixture consisting of a working fluid and a pumped out degassed well fluid entrained in it causes a rarefaction in the mixing chamber 15 of the gas-liquid pump 9, thereby ensuring gas suction from the preliminary gas sampling unit 5 through the pipeline 6 in a constant mode.

В диффузоре газожидкостного насоса 9 происходит уменьшение скорости до необходимой величины для обеспечения доставки жидкости в нефтегазовый сепаратор 22 со сбросом воды и далее - в транспортный трубопровод 24. Все это позволяет создать стабильный и надежный режим транспортирования продукции как низко-, так и высокодебитных скважин. При этом газовый фактор продукции скважин вообще не накладывает ограничения на работу предлагаемой системы, благодаря предложенному подключению ступенчатого гидроструйного аппарата, а также благодаря тому, что на прием ЭЦН всегда будет подаваться в качестве рабочей жидкости пластовая вода с незначительным содержанием нефти, поступающая с нефтегазового сепаратора 22 со сбросом воды.In the diffuser of the gas-liquid pump 9, the speed decreases to the required value to ensure the delivery of fluid to the oil and gas separator 22 with water discharge and then to the transport pipeline 24. All this allows you to create a stable and reliable mode of transportation of production of both low- and high-yield wells. At the same time, the gas factor of well production does not impose any restrictions on the operation of the proposed system, due to the proposed connection of a stepped hydro-jet apparatus, and also because formation water with a low oil content will always be supplied to the ESP as a working fluid from the oil and gas separator 22 with water discharge.

Благодаря предложенному подсоединению двухступенчатого струйного аппарата между сетью сборных трубопроводов и напорным трубопроводом, а также благодаря введению нефтегазового сепаратора со сбросом воды на линии напорного трубопровода, обеспечивается надежная работа системы без остановки скважин и без остановки процесса транспортирования, даже при отключении ЭЦН, так как образуется проточная система от скважин до напорного трубопровода.Thanks to the proposed connection of a two-stage jet apparatus between the network of prefabricated pipelines and the pressure pipe, as well as the introduction of an oil and gas separator with water discharge on the pressure pipe line, the system ensures reliable operation without stopping the wells and without stopping the transportation process, even when the ESP is switched off, as flow system from wells to pressure piping.

После второй ступени 9 струйного аппарата водогазонефтяная жидкость направляется по трубопроводу 23 (он является напорным) в нефтегазовый сепаратор 22, который предназначен для разделения проходящего через него потока водогазонефтяной жидкости на газоводонефтяную смесь и пластовую воду с незначительным содержанием нефти. Далее отделившаяся газоводонефтяная смесь поступает в транспортный трубопровод 24, и затем - в нефтегазосборный коллектор системы сбора и транспорта нефти на ДНС или на УПН. Отделившаяся пластовая вода с незначительным содержанием нефти (не более 5-15% масс.) по трубопроводу 25 поступает в межтрубное пространство 26 шурфа 19 на прием силового насоса 21 в качестве рабочей жидкости.After the second stage 9 of the jet apparatus, the gas-oil-water liquid is sent through a pipeline 23 (it is pressure head) to the oil and gas separator 22, which is designed to separate the flow of water-gas-oil liquid passing through it into a gas-oil mixture and produced water with a low oil content. Next, the separated gas-oil mixture enters the transport pipeline 24, and then to the oil and gas collector of the oil collection and transportation system at the pump station or at the oil treatment unit. The separated formation water with an insignificant oil content (not more than 5-15% of the mass.) Through the pipeline 25 enters the annulus 26 of the pit 19 to receive the power pump 21 as a working fluid.

В качестве нефтегазового сепаратора со сбросом воды может быть использован, например, сепаратор конструкции, изображенной на фиг.2. Этот сепаратор содержит корпус 28, внутри которого, по ходу движения потока с выхода второй ступени 9 струйного аппарата, размещены депульсатор 29 циклонного типа, два распределительно-коалесцирующих устройства 30, 31 и коалесцирующая насадка 32 кассетного типа, установленная между указанными устройствами 30 и 31. Также сепаратор имеет патрубок 33 ввода отделившейся газоводонефтяной смеси в транспортный трубопровод 24 и патрубок 34 вывода отделившейся пластовой воды в трубопровод 25. Работает такой сепаратор следующим образом. Водогазонефтяная жидкость поступает в нефтегазовый сепаратор 22 со сбросом воды через депульсатор 29 циклонного типа, предназначенный для эффективного разделения поступающего потока на газоводонефтяную смесь, направляемую в верхнюю часть сосуда, и водонефтяной поток, направляемый в нижнюю часть.As an oil and gas separator with water discharge, for example, a separator of the structure shown in FIG. 2 can be used. This separator comprises a housing 28, inside of which, in the direction of flow from the exit of the second stage 9 of the jet apparatus, a cyclone-type depulsator 29, two distribution-coalescing devices 30, 31, and a cassette-type coalescing nozzle 32 are installed between these devices 30 and 31. The separator also has a pipe 33 for introducing the separated gas-oil mixture into the transport pipeline 24 and a pipe 34 for outputting the separated formation water into the pipeline 25. Such a separator works as follows. The water-gas-oil liquid enters the oil and gas separator 22 with the discharge of water through the cyclone-type depulsator 29, designed to effectively separate the incoming stream into the gas-oil mixture directed to the upper part of the vessel and the oil-water stream directed to the lower part.

Газоводонефтяная смесь после депульсатора 29 циклонного типа направляется в верхней части сосуда к патрубку 33 ввода смеси в транспортный трубопровод 24. А водонефтяной поток направляется через распределительно-коалесцирующие устройства 30, 31 и коалесцирующую насадку 32 кассетного типа для осуществления процесса разделения фаз в системе нефть-вода.The gas-oil mixture after the cyclone-type depulsator 29 is directed in the upper part of the vessel to the mixture inlet pipe 33 into the transport pipe 24. And the oil-water stream is directed through the distribution-coalescing devices 30, 31 and the cartridge-type coalescing nozzle 32 for carrying out the phase separation process in the oil-water system .

Отличительной особенностью трехфазной сепарации является образование дисперсной зоны между слоями нефти и воды. Дисперсная зона является нестабильной и, в течение определенного времени, за счет процессов коалесценции, происходит постепенный переход диспергированных капелек жидкости в непрерывную фазу. За счет этого происходит частичное «размывание» дисперсной зоны, что, в конечном счете, приводит к полному разделению фаз в системе нефть-вода. В результате разделения нефть, в верхней части дисперсной зоны, направляется совместно с газоводонефтяной смесью к патрубку 33 ввода смеси в транспортный трубопровод 24, а вода, в нижней части дисперсной зоны, поступает в патрубок 34 вывода отделившейся пластовой воды в трубопровод 25 и далее в межтрубное пространство 26 шурфа 19.A distinctive feature of three-phase separation is the formation of a dispersed zone between the layers of oil and water. The dispersed zone is unstable and, over a period of time, due to coalescence processes, a gradual transition of the dispersed liquid droplets into the continuous phase occurs. Due to this, there is a partial “erosion” of the dispersed zone, which, ultimately, leads to complete phase separation in the oil-water system. As a result of the separation, oil, in the upper part of the dispersed zone, is sent together with the gas-oil mixture to the mixture inlet pipe 33 to the transport pipe 24, and water, in the lower part of the dispersed zone, enters the separated formation water outlet pipe 34 into the pipeline 25 and then into the annular pit space 26 19.

Коалесцирующие устройства помещают в сепаратор для увеличения диаметра частиц дисперсной фазы, в результате чего увеличивается скорость их осаждения и уменьшается время, необходимое для разделения фаз в системе нефть-вода. Таким образом, с помощью этих устройств также можно уменьшить размеры сепаратора.Coalescing devices are placed in a separator to increase the particle diameter of the dispersed phase, as a result of which their deposition rate increases and the time required for phase separation in the oil-water system decreases. Thus, using these devices it is also possible to reduce the size of the separator.

Однако объем притязаний не ограничивается указанным примером конструкции нефтегазового сепаратора. Возможны и другие варианты.However, the scope of claims is not limited to this example of the design of an oil and gas separator. Other options are possible.

Таким образом, предлагаемая система сбора и транспорта продукции нефтяных скважин обеспечивает высокую эффективность работы.Thus, the proposed system for collecting and transporting oil well products provides high work efficiency.

Claims

1. A system for collecting and transporting oil well products, including a network of prefabricated well pipelines, a pipeline for supplying oil well products, an ejector, a separation unit connected to it with a separation line to the power unit located in a pit and including a submersible electric motor connected in series from bottom to top, electric centrifugal pump and tubing tubing, the inner cavity of which is hydraulically connected to the ejector, characterized in that the product supply pipe The oil well well further comprises a gas pre-sampling unit, which is equipped with a line for discharging the separated gas and a line for discharging the degassed well fluid, the ejector being made in the form of a two-stage jet apparatus, the first stage of which consists of a water-liquid pump consisting of a nozzle, a receiving chamber and a mixing chamber , the second stage - from a gas-liquid pump, consisting of a nozzle connected to a mixing chamber of a water-liquid pump, a receiving chamber, a mixing chamber and a diffuser, and l the line for removing the separated gas from the gas pre-sampling unit is connected to the receiving chamber of the gas-liquid pump, and the line for removing the degassed well fluid is connected to the receiving chamber of the liquid-liquid pump, which in turn is hydraulically connected to the borehole tubing through the nozzle of this pump, and as a separation unit the system comprises an oil and gas separator with water discharge, configured to separate the liquid flow entering it from the outlet of the second stage of the jet pump into g the oil-water mixture discharged into the transport pipeline and to the separated water with a low oil content discharged to the power unit.

2. The system according to claim 1, characterized in that the pipeline for supplying oil well products is additionally equipped with an input unit for a chemical reagent, mainly a demulsifier and / or corrosion inhibitor.

3. The system according to claim 1, characterized in that as an oil and gas separator, the system comprises a separator comprising a housing, inside which, in the direction of the fluid flow from the exit of the second stage of the jet pump, a cyclone type depulsator, two distribution-coalescing devices and coalescing are placed cassette-type nozzle installed between these devices.