RU211056U1

RU211056U1 - DEVICE FOR MAINTAINING STABLE COMBUSTION OF THE FLARE OF A GAS WELL BUSH

Info

Publication number: RU211056U1
Application number: RU2021139406U
Authority: RU
Inventors: Данил Игоревич Алексеев; Виталий Андреевич Московец; Артур Альмирович Галездинов; Марат Наилевич Шарипов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Газпром добыча Уренгой"
Filing date: 2021-12-27
Publication date: 2022-05-18

Abstract

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способу поддержания стабильного горения факела при отработках скважин на горизонтальную факельную установку куста газовых скважин. Устройство содержит цилиндрический стакан, в полость которого вмонтирован патрубок, связанный через игольчатый вентиль и штуцер с диафрагменным измерителем критического течения, имеющим сменные стальные шайбы, которые используются для регулирования давления отработки скважин. Штуцер для поддержания стабильного горения факела устанавливается на расстоянии 30-40 см от шайбы.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular, to a method for maintaining stable combustion of the torch during well development at a horizontal flare unit of a gas well cluster. The device contains a cylindrical cup, in the cavity of which a branch pipe is mounted, connected through a needle valve and a fitting with a diaphragm critical flow meter having replaceable steel washers, which are used to regulate the well production pressure. The fitting to maintain stable combustion of the torch is installed at a distance of 30-40 cm from the washer.

Устройство снижает негативное воздействие на окружающую среду и позволяет снизить риски гидратообразования факельного коллектора при затухании факела. 3 ил.

The device reduces the negative impact on the environment and reduces the risks of hydrate formation in the flare collector during flare attenuation. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к способу поддержания стабильного горения факела при отработках скважин на горизонтальную факельную установку куста газовых скважин.The utility model relates to the oil and gas industry, in particular, to a method for maintaining stable combustion of the torch during well development at a horizontal flare unit of a gas well cluster.

Продувка и утилизация горючих газов и технологических горючих жидкостей на горизонтальную факельную установку позволяет предотвратить загрязнение окружающей среды и дает возможность осуществлять эффективную эксплуатацию скважин и газосборных коллекторов. Кроме того, на факел направляют горючие газы при необходимости остановки и пуске оборудования в работу, при проведении ремонта скважин, а также в аварийных случаях.Blowing and disposal of flammable gases and process flammable liquids to a horizontal flare plant helps prevent environmental pollution and makes it possible to efficiently operate wells and gas collection headers. In addition, combustible gases are directed to the torch when it is necessary to stop and start up the equipment, during well repair, as well as in emergency cases.

В процессе отработки газовых скважин и продувок на горизонтальных факельных установках (ГФУ) кустов газовых скважин (КГС) происходит многократный вынос жидкости большого объема. Каждый раз после выноса жидкости происходит затухание факела, вследствие чего работы по розжигу факела проводятся повторно. Затухание факела приводит к образованию гидратов и ледяных пробок в факельном коллекторе вследствие охлаждения факельной линии, а также загрязнению окружающей среды. Также при затухании факела увеличивается трудоемкость для персонала, проводящего работы по розжигу, ввиду отсутствия устройств для автоматического дистанционного розжига и контроля горения горизонтальной факельной установки.During the development of gas wells and blowdowns at horizontal flare units (HFCs) of gas well clusters (GGS), there is a multiple removal of a large volume of liquid. Each time after the removal of the liquid, the flare is attenuated, as a result of which the work on igniting the torch is carried out again. Flare attenuation leads to the formation of hydrates and ice plugs in the flare header due to cooling of the flare line, as well as environmental pollution. Also, when the flare is attenuated, the labor intensity for the personnel carrying out the ignition work increases, due to the lack of devices for automatic remote ignition and control of the combustion of the horizontal flare installation.

Из области техники известен оголовок факельной установки [патент РФ на изобретение №2344345, F23D 14/20, F23Q 9/08, опубликовано 20.01.2009], содержащий факельный наконечник, дежурную горелку, камеру розжига дежурной горелки, электрический запальник и электроды розжига электрического запальника. Электрический запальник расположен между факельным наконечником и дежурной горелкой таким образом, что оси факельного наконечника, электрического запальника и дежурной горелки расположены в одной плоскости, причем искровой промежуток электрического запальника размещен в упомянутой плоскости выше нижней точки пересечения продолжения образующих конусов диффузоров факельного наконечника и дежурной горелки, при этом искровой промежуток располагается в границах конусов распыла факельного наконечника и дежурной горелки, а ось электрического запальника расположена между осями наконечника факельного оголовка и дежурной горелки.The head of the flare unit is known from the field of technology [RF patent for the invention No. 2344345, F23D 14/20, F23Q 9/08, published on January 20, 2009], containing a flare tip, a pilot burner, an ignition chamber for a pilot burner, an electric igniter and ignition electrodes for an electric igniter . The electric igniter is located between the flare tip and the pilot burner in such a way that the axes of the flare tip, the electric igniter and the pilot burner are located in the same plane, and the spark gap of the electric igniter is located in the mentioned plane above the lower point of intersection of the continuation of the cones of the diffusers of the flare tip and the pilot burner, in this case, the spark gap is located within the boundaries of the spray cones of the flare tip and the pilot burner, and the axis of the electric igniter is located between the axes of the tip of the flare head and the pilot burner.

Недостатком данного устройства является высокая металлоемкость, невозможность применения при отсутствии электрической сети, высокая стоимость оборудования и монтажных работ.The disadvantage of this device is the high metal content, the inability to use in the absence of an electrical network, the high cost of equipment and installation work.

Известна горизонтальная факельная установка АГГ, предназначенная для сжигания газа с наличием жидкости со скважин шлейфов, содержащая блок редуцирования и подготовки топливного газа для запальной и дежурной горелки, комплект кабелей до устройства горелочного (кабель термопары контроля пламени и кабель свечи зажигания), блок управления факелом, в том числе модели с АСУ на базе современного контроллера с возможностью управления из системы АСУ ТП. Установка мобильна, с малой массой блоков, может обслуживать большое количество скважин и с системой автономного розжига (с аккумуляторным блоком розжига) - для скважин и кустов без подвода электроэнергии [http://petrocoming.ru, дата обращения 01.11.2021].Known horizontal flare plant AGG, designed for burning gas with the presence of liquid from the wells of the loops, containing a unit for reducing and preparing fuel gas for the pilot and pilot burners, a set of cables to the burner device (cable flame control thermocouple and spark plug cable), a torch control unit, including models with automated control systems based on a modern controller with the ability to control from the automated process control system. The installation is mobile, with a small mass of blocks, can serve a large number of wells and with an autonomous ignition system (with a battery ignition unit) - for wells and clusters without power supply [http://petrocoming.ru, accessed 01.11.2021].

Недостатком установки, несмотря на возможность работы на кустах без подвода электроэнергии, является применение аккумуляторного блока розжига при отрицательных температурах в условиях Крайнего Севера, высокая стоимость оборудования и монтажных работ, а также его технического обслуживания, учитывая массовое применение на кустах газовых и газоконденсатных скважин.The disadvantage of the installation, despite the possibility of working on pads without power supply, is the use of a battery ignition unit at low temperatures in the Far North, the high cost of equipment and installation work, as well as its maintenance, given the massive use of gas and gas condensate wells on pads.

Известно устройство для дистанционного розжига углеводородных газов на факеле [патент РФ на полезную модель №180424, МПК F23Q 21/00, опубликовано 13.06.2018]. Данное устройство состоит из быстросъемного хомута для крепления к факельной линии, электродов розжига, системы кнопок запуска, блока пуска розжига, набора соединяющих кабелей: (220; 24; 12 В), высоковольтного защищенного кабеля.A device for remote ignition of hydrocarbon gases in a torch is known [RF patent for utility model No. 180424, IPC F23Q 21/00, published on 06/13/2018]. This device consists of a quick-release clamp for fastening to a flare line, ignition electrodes, a system of start buttons, an ignition start unit, a set of connecting cables: (220; 24; 12 V), a high-voltage protected cable.

Недостатком указанного технического решения является возможность срыва пламени и незапуска устройства с кнопки при отрицательных температурах, тем самым может произойти утечка утилизируемого продукта в атмосферу. Другим недостатком устройства является невозможность его применения при отсутствии электрической сети.The disadvantage of this technical solution is the possibility of flame failure and failure to start the device from the button at low temperatures, thereby leaking the utilized product into the atmosphere. Another disadvantage of the device is the impossibility of its use in the absence of an electrical network.

Задачей полезной модели является создание простого устройства для поддержания стабильного горения горизонтальной факельной установки при проведении работ по отработке скважины.The objective of the utility model is to create a simple device for maintaining stable combustion of a horizontal flare plant during well development.

Указанная задача решается тем, что устройство для поддержания стабильного горения факела куста газовых скважин выполнено в виде цилиндрического стакана глубиной, выбираемой из размерного интервала 50-120 мм, и диаметром, выбираемым из размерного интервала 100-160 мм, а в полость стакана вмонтирован патрубок, связанный через игольчатый вентиль и штуцер с диафрагменным измерителем критического течения, подключаемым к факельной линии.This problem is solved by the fact that the device for maintaining stable combustion of the torch of a cluster of gas wells is made in the form of a cylindrical cup with a depth selected from the size range of 50-120 mm and a diameter selected from the size range of 100-160 mm, and a branch pipe is mounted in the cavity of the cup, connected through a needle valve and a fitting to a diaphragm critical current meter connected to the flare line.

Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в снижении негативного воздействия на окружающую среду, а также риска гидратообразования факельного коллектора при затухании факела.The technical result achieved in the implementation of this utility model is to reduce the negative impact on the environment, as well as the risk of hydrate formation in the flare collector when the flare is attenuated.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в разрезе, на фиг. 2 - фото цилиндрического стакана с вмонтированным патрубком, на фиг. 3 представлена технологическая схема использования устройства.The utility model is illustrated by drawings, where in Fig. 1 shows the proposed device in section, Fig. 2 - photo of a cylindrical glass with a built-in pipe, in Fig. 3 shows the technological scheme of using the device.

Устройство на фиг. 1 содержит цилиндрический стакан 1, в полость которого вмонтирован патрубок 2. Патрубок 2 связан через игольчатый вентиль 3 и штуцер 4 с диафрагменным измерителем критического течения (ДИКТ) 5, имеющим сменные стальные шайбы 6 различных диаметров, которые используются для регулирования давления отработки скважин. Шайба 6 создает препятствие для свободного выхода жидкости, тем самым способствует образованию пачки воды на выходе из ДИКТ 5. Штуцер 4 для поддержания стабильного горения факела устанавливается на определенном расстоянии от шайбы 6, например 30-40 см. На таком расстоянии пачка воды не собирается, в результате чего в стакан 1 поступает газовая смесь с незначительным содержанием жидкости, что позволяет пламени гореть непрерывно. Глубина и диаметр стакана подобраны опытным путем. Оптимальная глубина стакана составляет 50-120 мм, диаметр - 100-160 мм. Такие габариты в сочетании с цилиндрической формой стакана обеспечивают направленный поток среды. При увеличении глубины стакана увеличивается размер устройства, что создает дополнительные трудности при монтаже. Кроме того, происходит затухание пламени в самом стакане из-за нехватки кислорода.The device in FIG. 1 contains a cylindrical cup 1, into the cavity of which a branch pipe 2 is mounted. The branch pipe 2 is connected through a needle valve 3 and a fitting 4 with a diaphragm critical current meter (CCT) 5, which has replaceable steel washers 6 of different diameters, which are used to regulate the pressure of well development. Washer 6 creates an obstacle to the free exit of liquid, thereby contributing to the formation of a pack of water at the outlet of DICT 5. To maintain stable combustion of the torch, fitting 4 is installed at a certain distance from washer 6, for example, 30-40 cm. At this distance, a pack of water is not collected, as a result, a gas mixture with a low liquid content enters the glass 1, which allows the flame to burn continuously. The depth and diameter of the glass are selected empirically. The optimal depth of the glass is 50-120 mm, diameter - 100-160 mm. Such dimensions, in combination with the cylindrical shape of the glass, provide a directed flow of the medium. With an increase in the depth of the glass, the size of the device increases, which creates additional difficulties during installation. In addition, there is an attenuation of the flame in the glass itself due to a lack of oxygen.

Устройство в технологической схеме (фиг. 3) работает следующим образом. На обвязке скважины 7 закрывается шлейфовая задвижка 8, закрывается вентиль 9 подачи метанола и открывается факельная задвижка 10. Далее на конец ДИКТ 5 устанавливается прувер с шайбой 6, а в игольчатый вентиль 3 ДИКТ ввинчивается стакан 1 с патрубком 2. Производится плавное открытие задвижки факельной концевой 11 и игольчатого вентиля 3, тем самым начинается продувка скважины 7 на амбар 12 ГФУ. Производится розжиг обоих газовых потоков. Поток природного газа со скважины 7 направляется по факельной линии 13, проходит через ДИКТ 5 и прувер с шайбой 6 на последующее сжигание в амбаре 12. Через открытый вентиль 3 в стакан 1 направляется поток газовой смеси без жидкости. При обильном выносе жидкости со скважины 7 проходное сечение шайбы 6 заполняется водой, происходит затухание факела, но за счет непрерывного горения в стакане 1 создается разрежение и происходит самопроизвольное воспламенение газовой смеси в области выхода основного потока выдуваемого газа.The device in the flow diagram (Fig. 3) works as follows. On the well piping 7, the loop valve 8 is closed, the methanol supply valve 9 is closed and the flare valve 10 is opened. 11 and the needle valve 3, thereby starting the blowing of the well 7 to the HFC barn 12. Both gas streams are ignited. The flow of natural gas from well 7 is directed through the flare line 13, passes through the DCT 5 and the prover with a washer 6 for subsequent combustion in the barn 12. Through the open valve 3, the flow of the gas mixture without liquid is directed into the glass 1. With abundant removal of liquid from well 7, the passage section of washer 6 is filled with water, the flame is attenuated, but due to continuous combustion in glass 1, rarefaction is created and spontaneous ignition of the gas mixture occurs in the outlet area of the main flow of blown gas.

Таким образом факел ГФУ КГС при потухании загорается сразу после выноса обильной пачки жидкости.Thus, the torch of HFU KGS, when extinguished, ignites immediately after the removal of a plentiful pack of liquid.

В ноябре 2020 года на предприятии ООО «Газпром добыча Уренгой» на кусту №92 газового промысла №9 были проведены испытания предлагаемого устройства.In November 2020, the proposed device was tested at the well pad No. 92 of gas field No. 9 at Gazprom dobycha Urengoy LLC.

Устройство показало свою эффективность в части снижения негативного воздействия на окружающую среду и позволило снизить риски гидратообразования факельного коллектора при затухании факела. Предлагаемое устройство отличается простотой монтажа и эксплуатации, мобильно и не требует значительных материальных затрат на изготовление.The device proved to be effective in terms of reducing the negative impact on the environment and made it possible to reduce the risks of hydrate formation in the flare collector during flare attenuation. The proposed device is easy to install and operate, mobile and does not require significant material costs for manufacturing.

Claims

A device for maintaining stable combustion of a torch of a gas well cluster, characterized in that it is made in the form of a cylindrical cup with a depth selected from a size range of 50-120 mm and a diameter selected from a size range of 100-160 mm, and a branch pipe connected to through a needle valve and a fitting with a critical flow diaphragm meter connected to the flare line.