RU2121077C1 - Booster pump-and-compressor plant - Google Patents
Booster pump-and-compressor plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2121077C1 RU2121077C1 RU97115164A RU97115164A RU2121077C1 RU 2121077 C1 RU2121077 C1 RU 2121077C1 RU 97115164 A RU97115164 A RU 97115164A RU 97115164 A RU97115164 A RU 97115164A RU 2121077 C1 RU2121077 C1 RU 2121077C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- booster pump
- pipe
- pressure
- valve
- Prior art date
Links
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, может найти применение для выполнения с соблюдением пожаровзрывобезопасных условий ряда технологических внутрискважинных операций, таких как вызов и интенсификация притока флюида в нефтяных и газовых скважинах, испытание эксплуатационных колонн на герметичность понижением уровня, цементирование с использованием пеноцементов, вскрытие продуктивных пластов с использованием газожидкостных смесей, пенокислотная обработка призабойной зоны и т.п. Кроме того, установка может быть использована при опрессовке газонефтепромыслового оборудования и трубопроводов и в некоторых других случаях, когда в процессе работы требуется создание взрывобезопасной среды. The invention relates to the field of construction and operation of oil and gas wells and, in particular, can find application for performing a number of technological downhole operations, such as calling and intensifying fluid flow in oil and gas wells, and testing production cords for tightness by lowering the level of fire and explosion safety conditions , cementing with the use of foam cements, opening of reservoirs using gas-liquid mixtures, foam acid treatment with bottom hole zone, etc. In addition, the installation can be used for pressure testing of gas and oilfield equipment and pipelines and in some other cases, when the operation requires the creation of an explosion-proof environment.
Способы и оборудование для приготовления и нагнетания инертных газовых и газоводяных смесей применяются в мировой нефтегазовой промышленности более тридцати лет. Инертные газовые смеси (в частности, азотно-воздушные) хорошо зарекомендовали себя при вторичных методах эксплуатации нефтяных и газовых скважин; цементировании скважин, когда требуется легкий, но прочный цемент в пластах с естественной трещиноватостью; при опорожнении скважин для искусственного вызова притока флюида; при вскрытии пластов с использованием газожидкостных смесей; при пенокислотной обработке призабойной зоны и в ряде других случаев. Methods and equipment for the preparation and injection of inert gas and gas-water mixtures have been used in the world oil and gas industry for more than thirty years. Inert gas mixtures (in particular, nitrogen-air) have proven themselves in the secondary methods of operating oil and gas wells; well cementing when light but strong cement is required in formations with natural fracturing; when emptying wells for artificially inducing fluid flow; at the opening of formations using gas-liquid mixtures; during foam acid treatment of the bottomhole zone and in a number of other cases.
Известна установка для приготовления и нагнетания инертной (азотно-воздушной) газовой смеси, предусматривающая размещение на платформе транспортного средства резервуара с жидким азотом при температуре - 195,6oC, транспортировку его к месту использования, перекачивание жидкого азота при давлении до 10,5 МПа и выше, нагрев его до температуры около 22oC для превращения жидкого азота в газ и нагнетания его в скважину под требуемым давлением (до 45,5 МПа). Эта установка включает транспортное средство, резервуар с жидким азотом, устройство для преобразования жидкого азота в газ, включающее систему подвода тепла от транспортного двигателя автомобиля, дополнительное устройство для нагнетания газообразного азота к потребителю (например, в скважину) (см. каталог фирмы Stewart and Stevenson Inc. США за 1993 г, стр. 2754 - установка марки Model NC-181). Применение этой установки позволяет избежать использования открытого пламени вблизи нефтяной или газовой скважины.A known installation for the preparation and injection of an inert (nitrogen-air) gas mixture, providing for the placement on the vehicle platform of a tank with liquid nitrogen at a temperature of 195.6 o C, transporting it to the place of use, pumping liquid nitrogen at a pressure of up to 10.5 MPa and above, heating it to a temperature of about 22 o C to convert liquid nitrogen into gas and inject it into the well under the required pressure (up to 45.5 MPa). This installation includes a vehicle, a tank with liquid nitrogen, a device for converting liquid nitrogen into gas, including a heat supply system from a vehicle’s vehicle engine, and an additional device for pumping nitrogen gas to a consumer (for example, into a well) (see the Stewart and Stevenson catalog Inc. USA for 1993, p. 2754 - installation of the brand Model NC-181). The use of this installation avoids the use of an open flame near an oil or gas well.
Однако недостатками этой установки является сложность конструкции установки (наличие резервуара с жидким азотом, устройство для преобразования жидкого азота в газ, перекачивающих устройств для жидкого и газообразного азота и пр.), а также опасность работы с жидким азотом (требуются специальные костюмы для операторов) и необходимость в сети заправочных станций жидким азотом, потери жидкого азота от испарения при транспортировке. However, the disadvantages of this installation are the complexity of the installation design (the presence of a tank with liquid nitrogen, a device for converting liquid nitrogen into gas, pumping devices for liquid and gaseous nitrogen, etc.), as well as the danger of working with liquid nitrogen (special suits for operators are required) and the need for a network of gas stations with liquid nitrogen, the loss of liquid nitrogen from evaporation during transportation.
Из предшествующего уровня техники известно также техническое решение, согласно которому получение газообразной азотно-воздушной смеси осуществляется с помощью мембранного аппарата, в котором мембраны выполнены из кремнийорганического полимера, например поливинилтриметилсилана (см. патент СССР N 346851, кл. C 01 B 13/02, 1972 г). The technical solution is also known from the prior art, according to which a gaseous nitrogen-air mixture is produced using a membrane apparatus in which the membranes are made of an organosilicon polymer, for example polyvinyltrimethylsilane (see USSR patent N 346851, class C 01 B 13/02, 1972 g).
Известна также некриогенная установка для приготовления и нагнетания газообразных азотно-воздушных смесей, применяющая указанную (т.н. "мембранную") технологию для приготовления азотно-воздушной смеси из атмосферного воздуха (см. Каталог фирмы Stewart and Stevenson Inc. (США) за 1993 г, стр. 2755 - установка марки Model NT 96 HPM). A non-cryogenic installation for the preparation and injection of gaseous nitrogen-air mixtures is also known, using the indicated (so-called "membrane") technology for the preparation of a nitrogen-air mixture from atmospheric air (see the Stewart and Stevenson Inc. (USA) catalog for 1993 g, p. 2755 - installation of the Model NT 96 HPM brand).
Азотно-воздушную смесь на этой установке получают от блока приготовления и нагнетания газообразной азотно-воздушной смеси, содержащего воздушный компрессор низкого давления с системой привода, мембранный аппарат, соединенный с этим компрессором и служащий для сепарации воздуха, и дожимной компрессор, сообщенный с напорным трубопроводом. The nitrogen-air mixture in this installation is obtained from the preparation and injection unit of a gaseous nitrogen-air mixture containing a low-pressure air compressor with a drive system, a membrane unit connected to this compressor and serving for air separation, and a booster compressor in communication with the pressure pipe.
"Мембранная" технология позволяет получать пожаровзрывобезопасную азотно-воздушную смесь с содержанием азота от 88% до 97% и через нагнетательный трубопровод подавать его к объекту потребления под требуемым давлением. The “membrane” technology makes it possible to obtain a fire-explosion-proof nitrogen-air mixture with a nitrogen content of 88% to 97% and to deliver it through the discharge pipeline to the consumer at the required pressure.
На основе "мембранной" технологии разработана отечественная бустерная насосно-компрессорная азотная установка УБНКА-9/160, которая может быть принята за прототип заявляемого технического решения. Based on the "membrane" technology, a domestic booster pump-compressor nitrogen unit UBNKA-9/160 was developed, which can be taken as a prototype of the claimed technical solution.
Азотная установка УБНКА-9/160 состоит из двух агрегатов, связанных между собой напорным трубопроводом:
- компрессорно-мембранного агрегата УКМ-9/15 и
- насосно-бустерного газового агрегата УБ14-125-25-Г.The nitrogen installation UBNKA-9/160 consists of two units interconnected by a pressure pipeline:
- compressor and membrane unit UKM-9/15 and
- pump and booster gas unit UB14-125-25-G.
Компрессорно-мембранный агрегат УКМ-9/15 предназначен для обеднения воздуха кислородом до взрывобезопасной в контакте с углеводородной средой концентрации и подачи полученной инертной смеси под давлением 1,5 МПа на прием насосно-бустерного агрегата. Агрегат УКМ-9/15 включает оппозитный трехступенчатый компрессор с приводом от двигателя шасси и замкнутой системой охлаждения и газоразделительный мембранный блок, в котором поданный от компрессора воздух теряет через молекулярный фильтр (кремнийорганическую мембрану) обогащенную кислородом часть и тем самым обогащается азотом до взрывобезопасной в контакте с углеводородной средой концентрации, образуя инертную азотно-воздушную смесь. The compressor-membrane unit UKM-9/15 is designed to deplete air with oxygen to an explosion-proof concentration in contact with a hydrocarbon medium and supply the resulting inert mixture under a pressure of 1.5 MPa to receive a booster unit. The UKM-9/15 unit includes an opposed three-stage compressor driven by a chassis engine and a closed cooling system and a gas separation membrane unit in which the air supplied from the compressor loses an oxygen-enriched part through a molecular filter (organosilicon membrane) and is thereby enriched with nitrogen to explosion-proof in contact with a hydrocarbon concentration medium, forming an inert nitrogen-air mixture.
Насосно-бустерный агрегат установки предназначен для приема и нагнетания инертной азотно-воздушной смеси в скважину или на другой объект под требуемым давлением (до 20 МПа и выше). Этот агрегат включает поршневой насос марки 14Т с приводом от двигателя транспортного средства, оснащенный для нагнетания газов и газожидкостных смесей бустерным устройством, и дозировочный насос производительностью до 320 л/мин и давлением до 10 МПа с приводом от двигателя транспортного средства. Этот насос обвязан на приеме с мерной емкостью установки, а на выкиде - с бустерным насосом. The booster pump unit is designed to receive and pump an inert nitrogen-air mixture into a well or another object at the required pressure (up to 20 MPa and above). This unit includes a 14T piston pump driven by a vehicle engine, equipped with a booster device for injecting gases and gas-liquid mixtures, and a metering pump with a capacity of up to 320 l / min and a pressure of up to 10 MPa driven by a vehicle engine. This pump is tied at the reception with the measured capacity of the installation, and on the outcrop with a booster pump.
В процессе работы установки приводимый двигателем транспортного средства компрессорно-мембранный агрегат вырабатывает взрывобезопасную в контакте с углеводородной средой азотно-воздушную смесь и под давлением 1,5 МПа по напорному трубопроводу подает ее в насосно-бустерный агрегат. В последнем, при работе дозировочного и бустерного насосов, давление указанной смеси повышается до требуемой соответствующей технологической операции величины и по нагнетательному трубопроводу бустерного насоса смесь направляется к потребителю. During the operation of the installation, the compressor-membrane unit driven by the vehicle engine generates a nitrogen-air mixture that is explosion-proof in contact with the hydrocarbon medium and, at a pressure of 1.5 MPa, delivers it to the pump and booster unit via a pressure pipe. In the latter, during the operation of the metering and booster pumps, the pressure of the specified mixture rises to the value required by the corresponding technological operation and the mixture is sent to the consumer via the discharge pipe of the booster pump.
Недостатком прототипа является сложность самого заложенного в нем способа получения инертной газовой смеси поскольку для его осуществления необходим мембранный аппарат, мембраны которого выполнены из кремнийорганического полимера. Это приводит к усложнению конструкции установки (наличие трехступенчатого сухого компрессора, газоразделительного мембранного блока и т.д.). The disadvantage of the prototype is the complexity of the inherent in it method of producing an inert gas mixture since it requires a membrane apparatus, the membranes of which are made of organosilicon polymer. This leads to a complication of the design of the installation (the presence of a three-stage dry compressor, gas separation membrane unit, etc.).
Кроме того, установка не приспособлена к работе с независимыми источниками инертных газовых смесей (например, с источниками попутного газа при давлении менее 0,5-0,8 МПа, который зачастую просто сжигается на промысле в факельных установках, ухудшая экологическую обстановку в районе добычи углеводородов). In addition, the installation is not suitable for working with independent sources of inert gas mixtures (for example, with sources of associated gas at a pressure of less than 0.5-0.8 MPa, which is often simply burned in the field in flare plants, worsening the environmental situation in the hydrocarbon production area )
В связи с изложенным, основной технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является упрощение конструкции бустерной насосно-компрессионной установки и расширение ее технологических возможностей при улучшении экологической обстановки на месте работы. In connection with the above, the main technical problem to which the invention is directed is to simplify the design of the booster pump and compression unit and expand its technological capabilities while improving the environmental situation at the place of work.
Для решения поставленной технической задачи бустерная насосно-компрессионная установка для приготовления и нагнетания инертных газовых и газоводяных смесей, преимущественно для работ на нефтяных и газовых скважинах, включает двигатель внутреннего сгорания, снабженный выхлопным патрубком, напорный трубопровод и бустерный насос с приемной трубой, газовым коллектором и нагнетательным трубопроводом. To solve the technical problem, a booster pump and compression unit for the preparation and injection of inert gas and gas-water mixtures, mainly for work in oil and gas wells, includes an internal combustion engine equipped with an exhaust pipe, a pressure pipe and a booster pump with a receiving pipe, gas manifold and discharge pipe.
Характерной особенностью заявляемой установки является то, что напорный трубопровод одним концом через обратный клапан и первую задвижку сообщен с выхлопным патрубком двигателя внутреннего сгорания, а другим концом - через вторую задвижку - с приемной трубой бустерного насоса. При этом между указанным выхлопным патрубком и бустерным насосом в напорный трубопровод встроены устройство для прямого впрыска воды и устройство для промежуточного повышения давления газоводяной смеси, выполненное, например, в виде двухвинтового многофазного насоса. A characteristic feature of the claimed installation is that the pressure pipe at one end through the check valve and the first valve is in communication with the exhaust pipe of the internal combustion engine, and at the other end, through the second valve, with the receiving pipe of the booster pump. Moreover, between the specified exhaust pipe and the booster pump, a device for direct water injection and a device for intermediate pressure increase of the gas-water mixture are built in the pressure pipe, made, for example, in the form of a twin-screw multiphase pump.
Кроме того, напорный трубопровод снабжен первым ответвлением, соединенным с ним перед устройством для прямого впрыска воды между указанными первой задвижкой и обратным клапаном и сообщенным через третью задвижку с независимым источником попутного газа низкого давления, и вторым ответвлением, сообщающим через четвертую задвижку газовый коллектор бустерного насоса с независимым источником попутного газа высокого давления. In addition, the pressure pipeline is equipped with a first branch connected to it in front of the device for direct water injection between the first valve and the non-return valve and communicated through the third valve with an independent source of low-pressure associated gas, and a second branch communicating through the fourth valve the gas manifold of the booster pump with an independent source of high-pressure associated gas.
При этом в нагнетательный трубопровод бустерного насоса встроен газожидкостный сепаратор, жидкостное отверстие которого через пятую задвижку сообщено с последовательно установленными промежуточной и приемной емкостями, причем последняя сообщена двумя отдельными трубопроводами соответственно с приемной трубой бустерного насоса и с подпорным насосом. Нагнетательная линия подпорного насоса сообщена отдельным трубопроводом через шестую задвижку с устройством для прямого впрыска воды и обводным трубопроводом через седьмую задвижку - с приемной трубой бустерного насоса. At the same time, a gas-liquid separator is built into the discharge pipeline of the booster pump, the liquid opening of which is connected through the fifth valve with successively installed intermediate and receiving tanks, the latter being connected by two separate pipelines, respectively, to the receiving pipe of the booster pump and to the booster pump. The discharge line of the booster pump is communicated by a separate pipeline through a sixth valve with a device for direct water injection and a bypass pipe through a seventh valve with a receiving pipe of the booster pump.
Возможность осуществления предлагаемого изобретения доказывается отечественной и зарубежной практикой использования в газонефтедобывающей промышленности способов приготовления и нагнетания инертных газовых смесей, реализованных в ряде специализированных установок. The possibility of implementing the invention is proved by domestic and foreign practice of using in the gas and oil industry the methods of preparation and injection of inert gas mixtures, implemented in a number of specialized plants.
Технические признаки, являющиеся отличительными для заявляемой установки, могут быть реализованы с помощью средств, используемых в различных областях техники (двигатели внутреннего сгорания, напорные трубопроводы, задвижки, устройства для промежуточного повышения давления газоводяных смесей, бустерные насосы, сепараторы и т.д.). Technical features that are distinctive for the claimed installation can be implemented using tools used in various fields of technology (internal combustion engines, pressure pipelines, valves, devices for intermediate pressure increase of gas-water mixtures, booster pumps, separators, etc.).
Отличительные признаки, отраженные в формуле изобретения, необходимы для его осуществления и достаточны поскольку обеспечивают решение поставленной задачи - упрощение бустерной насосно-компрессионной установки для приготовления и нагнетания инертных газовых и газоводяных смесей и расширение ее технологических возможностей. Кроме того, применение заявляемой установки улучшает экологическую обстановку на месте работы, т.к. атмосферный воздух в этом случае не загрязняется выхлопными газами приводного двигателя внутреннего сгорания или (в ряде случаев) продуктами сгорания от сжигаемого в факелах попутного газа. Distinctive features reflected in the claims are necessary for its implementation and are sufficient because they provide a solution to the problem - simplification of the booster pump and compression unit for the preparation and injection of inert gas and gas-water mixtures and the expansion of its technological capabilities. In addition, the use of the inventive installation improves the environmental situation at the place of work, because the atmospheric air in this case is not polluted by the exhaust gases of the internal combustion engine or (in some cases) by combustion products from associated gas flared.
В дальнейшем изобретение поясняется примером его выполнения, схематически изображенным на прилагаемом чертеже, где показана принципиальная схема бустерной насосно-компрессионной установки в соответствии с предлагаемым изображением. The invention is further illustrated by an example of its implementation, schematically depicted in the attached drawing, which shows a schematic diagram of a booster pump and compression unit in accordance with the proposed image.
Бустерная насосно-компрессионная установка для приготовления и нагнетания инертных газовых смесей и газоводяных смесей, преимущественно для работ на нефтяных и газовых промыслах, включает приводной двигатель внутреннего сгорания 1 (см. чертеж). В качестве приводного двигателя может использоваться карбюраторный двигатель, выхлопной газ которого имеет минимальное содержание кислорода (менее 4%), что удовлетворяет требованиям пожаровзрывобезопасности при проведении указанных видов работ. Однако предлагаемое изобретение не ограничивается применением двигателей только карбюраторного типа. В качестве приводного двигателя может быть использован и дизельный двигатель, например быстроходный дизель ЯМЗ-238 с турбонаддувом, выхлопной газ которого может содержать до 12% кислорода, что превышает согласованную с Госгортехнадзором РФ безопасную норму в 10%. Для снижения содержания кислорода в этом случае необходимо понизить коэффициент избытка воздуха, т.е. установить ограничительные шайбы на воздушных заборных патрубках, идущих от воздушных фильтров. Размер проходного сечения ограничительных шайб следует выбирать по показаниям газоанализатора - требуемому содержанию кислорода. (Такой способ снижения содержания кислорода в выхлопном газе общеизвестен из практики использования приводных дизельных двигателей и не является характерной особенностью предлагаемого изобретения). В качестве двигателя 1 может быть использован приводной двигатель транспортного средства, на котором смонтирована установка или отдельный двигатель т.н. "палубного" расположения. The booster pump-compression installation for the preparation and injection of inert gas mixtures and gas-water mixtures, mainly for work in the oil and gas fields, includes a drive internal combustion engine 1 (see drawing). As a drive engine, a carburetor engine can be used, the exhaust gas of which has a minimum oxygen content (less than 4%), which meets the requirements of fire and explosion safety when carrying out these types of work. However, the present invention is not limited to the use of carburetor type engines only. A diesel engine can also be used as a driving engine, for example, a YaMZ-238 high-speed turbocharged diesel engine, the exhaust gas of which can contain up to 12% oxygen, which exceeds the safe rate of 10% agreed with the State Technical Supervision Service of the Russian Federation. To reduce the oxygen content in this case, it is necessary to lower the coefficient of excess air, i.e. install restrictive washers on air intake pipes coming from air filters. The bore size of the restriction washers should be selected according to the readings of the gas analyzer - the required oxygen content. (This method of reducing the oxygen content in the exhaust gas is well known from the practice of using drive diesel engines and is not a characteristic feature of the invention). As the engine 1 can be used the drive engine of the vehicle on which the installation is mounted or a separate engine of the so-called "deck" location.
Приводной двигатель 1 снабжен главной коробкой перемены передач 2, соединенной с раздаточной коробкой 3, которая, в свою очередь соединена с коробкой отбора мощности 4. Последняя карданным валом 5 соединена с навесным редуктором 6 бустерного насоса 7, являющегося второй ступенью каскада нагнетания. Конструкции редуктора 6 и бустерного насоса 7 общеизвестны и не являются объектами предлагаемого изобретения. Поэтому они не описываются подробно. Отметим лишь, что бустерный насос в его нижней части имеет приемную трубу, служащую для входа в насос жидкости, газовый коллектор в его верхней части с отверстием для подачи в него газа и нагнетательный трубопровод, служащий для подачи инертных смесей к объекту потребления. Такой насос описан, например, в авт.св. СССР N 714044, кл. F 04 B 23/10, 1980 г. В качестве бустерного насоса (в его реальном воплощении) может быть использован, например, отечественный трехплунжерный насос марки 14Т2БК, выпускаемый в настоящее время ЗАО НПАК "РАНКО". Кроме того, коробка отбора мощности 4 соединена с первичным валом коробки перемены передач 8, которая в свою очередь соединена клиноременной передачей 9 с приводной частью двухвинтового многофазного насоса 10, являющегося первой ступенью каскада повышения давления. В качестве насоса 10 может быть использован, например, насос марки МР2-180 фирмы Ingersoll Dresser Pumps, обеспечивающий нагнетание 6 м/мин выхлопного газа с повышением его давления от 0,1 МПа до 1,5 МПа при расходе воды 60 л/мин. Навесной редуктор 6 соединен с коленчатым валом 11 бустерного насоса 7. На противоположном от редуктора 6 конце коленчатого вала 11 насажен шкив 12 клиноременной передачи 13 для привода подпорного насоса 14. В качестве этого насоса может быть использован буровой насос НБ-320/10, выпускаемый в настоящее время Феодосийским заводом "Геотехника". The drive motor 1 is equipped with a main gearbox 2 connected to the transfer case 3, which, in turn, is connected to the power take-off 4. The last driveshaft 5 is connected to the mounted gearbox 6 of the booster pump 7, which is the second stage of the pressure cascade. The design of the gearbox 6 and the booster pump 7 are well known and are not the objects of the invention. Therefore, they are not described in detail. We only note that the booster pump in its lower part has a receiving pipe that serves to enter the liquid pump, a gas manifold in its upper part with an opening for supplying gas to it and a discharge pipe that serves to supply inert mixtures to the consumer. Such a pump is described, for example, in ed. USSR N 714044, class F 04 B 23/10, 1980. As a booster pump (in its actual embodiment), for example, a domestic 14T2BK three-plunger pump, currently manufactured by Ranko NPAK, can be used. In addition, the power take-off 4 is connected to the input shaft of the gearbox 8, which in turn is connected by a V-belt transmission 9 to the drive part of a twin-screw multiphase pump 10, which is the first stage of the pressure increase cascade. As a pump 10, for example, an MP2-180 brand pump from Ingersoll Dresser Pumps can be used, which provides for the injection of 6 m / min of exhaust gas with an increase in its pressure from 0.1 MPa to 1.5 MPa at a water flow rate of 60 l / min. The mounted gearbox 6 is connected to the crankshaft 11 of the booster pump 7. At the opposite end of the crankshaft 11 to the gearbox 6 is a pulley 12 of the V-belt transmission 13 for driving the booster pump 14. As this pump, the NB-320/10 mud pump manufactured in present Feodosia plant "Geotechnics".
Приводной двигатель внутреннего сгорания 1 снабжен выхлопной трубой 15, которая через задвижку 16 сообщена с напорным трубопроводом 17. В последний последовательно встроены устройство 18 для прямого впрыска воды от подпорного насоса 14 в поток выхлопного газа, играющее т.о. роль водяного холодильника, и указанное выше устройство 10 для промежуточного повышения давления образующейся в результате впрыска воды газоводяной смеси, например двухвинтовой многофазный насос. The drive internal combustion engine 1 is equipped with an exhaust pipe 15, which is connected through a valve 16 to the pressure pipe 17. The device 18 for directly injecting water from the booster pump 14 into the exhaust gas flow, which is playing the role of a water cooler, and the aforementioned device 10 for intermediate increasing the pressure of a gas-water mixture resulting from the injection of water, for example a twin-screw multiphase pump.
Устройство 18 может быть выполнено, например, в виде спрейера (оросителя), обеспечивающего как можно большую площадь контакта подаваемой воды и выхлопного газа. Напорный трубопровод 17 снабжен ответвлением 19, соединенным через задвижку 20 и быстроразъемное соединение 21 (известного типа) с внешним источником попутного газа относительно низкого давления (от 0,2 МПа до 0,8 МПа). Между задвижкой 16 и устройством 18 в напорном трубопроводе 17 установлен газоанализатор кислорода 22, табло которого вынесено на пульт управления установкой (не показан). Датчик газоанализатора входит составной частью в систему автоматического контроля, обеспечивающего сигнализацию и отключение двигателя внутреннего сгорания при превышении установочного содержания кислорода (эта система не показана, т.к. не является объектом настоящего предполагаемого изобретения). The device 18 can be performed, for example, in the form of a sprayer (sprinkler), providing as large a contact area of the supplied water and exhaust gas. The pressure pipe 17 is equipped with a branch 19 connected through a valve 20 and a quick disconnect connection 21 (of a known type) with an external source of associated gas of relatively low pressure (from 0.2 MPa to 0.8 MPa). Between the valve 16 and the device 18 in the pressure pipe 17, an oxygen gas analyzer 22 is installed, the display of which is placed on the control panel of the installation (not shown). The gas analyzer sensor is part of an automatic control system that provides an alarm and shuts down the internal combustion engine when the set oxygen content is exceeded (this system is not shown, because it is not the object of the present alleged invention).
Устройство 10 (двухвинтовой многофазный насос) своим выходом сообщен с межступенчатым газожидкостным сепаратором 23 известного типа, водяной выход которого через задвижку 24 сообщен с приемной трубой бустерного насоса 7, а газовый выход - через задвижку 25 сообщен с ответвлением 26 напорного трубопровода 17, сообщенным одним концом через задвижку 27 и быстроразъемное соединение 28 с внешним источником инертного газа относительно высокого (более 0,8 МПа) давления (не показан), а другим концом - с газовым коллектором 29 бустерного насоса 7. Нагнетательная линия бустерного насоса 7 является частью напорного трубопровода 17 и через концевой газожидкостный сепаратор 30 сообщена с потребителем, например с устьевым оборудованием скважины (не показано). Газожидкостный сепаратор 30 через задвижку 31, промежуточную емкость 32 и приемную емкость (мерный бак) 33 сообщен через обратный клапан 34 с приемной трубой бустерного насоса 7. При этом в трубопровод 35, который сообщает приемную емкость 33 с приемной трубой бустерного насоса 7, встроено ответвление 36, сообщающееся с подпорным насосом 14, и после обратного клапана 34 встроены обводной трубопровод 37 нагнетательной линии 40 подпорного насоса 14 и задвижка 38. The device 10 (twin-screw multiphase pump) is connected with an interstage gas-liquid separator 23 of a known type through its outlet, the water outlet of which through the valve 24 is connected to the receiving pipe of the booster pump 7, and the gas outlet is connected through the valve 25 with a branch 26 of the pressure pipe 17, communicated at one end through a valve 27 and a quick coupler 28 with an external source of inert gas of a relatively high (over 0.8 MPa) pressure (not shown), and at the other end - with the gas manifold 29 of the booster pump 7. Blower The line of the booster pump 7 is part of the pressure pipe 17 and is connected with the consumer through the end gas-liquid separator 30, for example, with wellhead equipment (not shown). The gas-liquid separator 30 through the valve 31, the intermediate tank 32 and the receiving tank (measuring tank) 33 is communicated through a check valve 34 with the receiving pipe of the booster pump 7. In this case, a branch is built into the pipe 35, which communicates the receiving tank 33 with the receiving pipe of the booster pump 7. 36, communicating with the booster pump 14, and after the check valve 34, a bypass pipe 37 of the discharge line 40 of the booster pump 14 and a gate valve 38 are integrated.
Посредством отдельного трубопровода 43 через задвижку 39 нагнетательный трубопровод 40 подпорного насоса 14 сообщен с устройством для прямого впрыска воды 18. Выхлопной трубопровод 15 на конце снабжен концевым обратным клапаном 41. Перед устройством для прямого впрыска воды 18 в напорном трубопроводе 17 установлен обратный клапан 42. Through a separate pipe 43 through the valve 39, the discharge pipe 40 of the booster pump 14 is in communication with the device for direct injection of water 18. The exhaust pipe 15 at the end is equipped with an end check valve 41. Before the device for direct injection of water 18, the check valve 42 is installed in the pressure pipe 17.
Работа заявленной бустерной насосно-компрессорной установки осуществляется следующим образом. The claimed booster tubing installation is as follows.
В режиме использования выхлопного газа при работе двигателя внутреннего сгорания 1 выхлопной газ поступает в выхлопную трубу 15. Обратный клапан 41 на свободном конце выхлопной трубы служит для предотвращения подсасывания атмосферного воздуха и для сброса излишнего объема выхлопного газа. Задвижка 16 при этом открыта, а задвижка 20 на ответвлении 19 закрыта, в результате чего выхлопной газ поступает в напорный трубопровод 17. Содержание кислорода в выхлопном газе при этом контролируется газоанализатором 22. От двигателя 1 вращающий момент через главную коробку перемены передач 2, раздаточную коробку 3 и коробку отбора мощности 4 передается с одной стороны через коробку перемены передач 8 и клиноременную передачу 9 к приводной части двухвинтового многофазного насоса 10, а с другой стороны через карданный вал 5, навесной редуктор 6, коленчатый вал 11 бустерного насоса 7 и клиноременную передачу 13 - к приводной части подпорного насоса 14. Последний по трубопроводу 35 и ответвлению 36 засасывает воду из приемной емкости 33 и по нагнетательной линии 40 при закрытой задвижке 38 и открытой задвижке 39 подает ее в устройство 18 для прямого впрыска в поток выхлопного газа в напорном трубопроводе 17. В результате впрыска воды происходит охлаждение выхлопного газа и образование газоводяной смеси, поступающей в двухвинтовой многофазный насос 10. При этом обратный клапан 42 предотвращает попадание воды от устройства 18 в двигатель внутреннего сгорания. Насос 10 обеспечивает нагнетание 6 м/мин газоводяной смеси, повышая ее давление с 0,1 МПа до 1,5 Мпа при расходе воды 60 л/мин. Газоводяная смесь на выходе из насоса 10 направляется в межступенчатый газожидкостный сепаратор 23, откуда газ поступает при открытой задвижке 25 и закрытой задвижке 27 в газовый коллектор 29 бустерного насоса 7, а вода при открытой задвижке 24 - в приемную трубу бустерного насоса 7. Последний выполняет роль второй ступени повышения давления и дожимает газоводяную смесь с давления 1,5 МПа до конечного давления, которое при плунжерах насоса 7 диаметром 140 мм ограничивается величиной 25 МПа. In the exhaust gas use mode when the internal combustion engine 1 is operating, the exhaust gas enters the exhaust pipe 15. The check valve 41 at the free end of the exhaust pipe serves to prevent aspiration of atmospheric air and to discharge excess exhaust gas. The valve 16 is open, and the valve 20 on the branch 19 is closed, as a result of which the exhaust gas enters the pressure pipe 17. The oxygen content in the exhaust gas is controlled by the gas analyzer 22. From the engine 1, the torque through the main gearbox 2, transfer case 3 and the power take-off box 4 is transmitted on the one hand through the gearbox 8 and the V-belt transmission 9 to the drive part of the twin-screw multiphase pump 10, and on the other hand through the driveshaft 5, the mounted gearbox 6, the crankshaft 11 of the booster pump 7 and the V-belt drive 13 - to the drive part of the booster pump 14. The latter draws water through the pipe 35 and branch 36 from the receiving tank 33 and through the discharge line 40 with the shutter 38 closed and the shutter 39 open, feeds it into the device 18 for direct injection into the exhaust gas stream in the pressure pipe 17. As a result of the water injection, the exhaust gas is cooled and a gas-water mixture flows into the twin-screw multiphase pump 10. In this case, the check valve 42 prevents pop danie water from device 18 to the combustion engine. The pump 10 provides for the injection of 6 m / min gas-water mixture, increasing its pressure from 0.1 MPa to 1.5 MPa with a water flow of 60 l / min. The gas-water mixture at the outlet of the pump 10 is sent to the interstage gas-liquid separator 23, from where the gas enters with the open valve 25 and the closed valve 27 into the gas manifold 29 of the booster pump 7, and water with the open valve 24 - into the receiving pipe of the booster pump 7. The latter acts as the second stage of pressure increase and pressurizes the gas-water mixture from a pressure of 1.5 MPa to a final pressure, which is limited to 25 MPa when the plungers of pump 7 with a diameter of 140 mm.
В зависимости от требования технологии газоводяная смесь по нагнетательному трубопроводу бустерного насоса 7, являющуюся концевой частью напорного трубопровода 17, направляется либо непосредственно к объекту потребления, либо в концевой газожидкостный сепаратор 30, из которого газ уходит к объекту потребления, а вода при открытой задвижке 31 через промежуточную емкость 32, или минуя ее, возвращается в приемную емкость 33 и т.о. к потребителю газ направляется без капельной влаги. Depending on the requirements of the technology, the gas-water mixture through the discharge pipe of the booster pump 7, which is the end part of the pressure pipe 17, is directed either directly to the consumer, or to the terminal gas-liquid separator 30, from which the gas leaves to the consumer, and water with the open valve 31 through the intermediate tank 32, or bypassing it, returns to the receiving tank 33, and so on. gas is directed to the consumer without drip moisture.
В режиме работы с попутным газом относительно низкого давления (0,2-0,8 МПа), часто присутствующего на промысле и сжигаемого в факелах из-за невозможности одноступенчатого сжатия до необходимого давления (только бустерным насосом), установка функционирует следующим образом. Задвижка 16 закрывается и выхлопной газ через обратный клапан 41 на конце выхлопной трубы 15 сбрасывается в атмосферу. Источник попутного газа подсоединяется к напорному трубопроводу 17 посредством быстроразъемного соединения 21. Задвижка 20 при этом открыта. Через обратный клапан 42 и устройство 18 попутный газ поступает (вместе с впрыскнутой в него из устройства 18 водой) в двухвинтовой многофазный насос 10. In the mode of operation with associated gas of relatively low pressure (0.2-0.8 MPa), often present in the field and flared because of the impossibility of one-stage compression to the required pressure (only by a booster pump), the installation operates as follows. The valve 16 closes and the exhaust gas through the check valve 41 at the end of the exhaust pipe 15 is discharged into the atmosphere. A source of associated gas is connected to the pressure pipe 17 by means of a quick-connect connection 21. The valve 20 is open. Through the check valve 42 and the device 18, the associated gas enters (together with the water injected into it from the device 18) into the twin-screw multiphase pump 10.
Поскольку температура попутного газа мало отличается от температуры нагнетаемой подпорным насосом 14 (при открытой задвижке 39 и закрытой задвижке 38) воды, то устройство для прямого впрыска воды 18 играет роль простого смесителя газа с водой, необходимой для уплотнения свободных зазоров двухвинтового насоса 10. Since the temperature of the associated gas does not differ much from the temperature of the water pumped by the booster pump 14 (with the gate valve 39 open and the gate valve 38 closed), the direct water injection device 18 acts as a simple gas and water mixer, necessary to seal the free gaps of the twin-screw pump 10.
Дальнейший путь газоводяной смеси аналогичен описанному выше при работе установки в режиме использования выхлопного газа. При этом в промежуточной емкости 32 происходит дегазирование воды от так называемого "газа выветривания", который был растворен в воде под давлением нагнетания. The further route of the gas-water mixture is similar to that described above when the unit is operating in the exhaust gas use mode. At the same time, in the intermediate tank 32, water is degassed from the so-called “weathering gas”, which was dissolved in water under the discharge pressure.
В режиме работы с использованием попутного газа относительно высокого давления (более 0,8 МПа) для подачи инертной газовой смеси к потребителю не требуется двуступенчатое нагнетание. В этом случае задвижка 27 открыта, а быстроразъемное соединение 28 сообщает источник попутного газа с газовым коллектором бустерного насоса 7. При этом задвижки 24, 25, 20 и 16 закрыты и выхлопной газ при работе двигателя 1 сбрасывается в атмосферу. Насос 10 отключен. Задвижка 39 закрыта, а задвижка 38 открыта и т.о. нагнетательная линия 40 подпорного насоса 14 сообщена с приемной трубой бустерного насоса 7. В подпорный насос 14 вода поступает из емкости 33 через трубопровод 36. Приемная труба бустерного насоса 7 и емкость 33 защищены от повышенного давления на приеме бустерного насоса 7 обратным клапаном 34. In operation using associated gas of relatively high pressure (more than 0.8 MPa), two-stage injection is not required to supply an inert gas mixture to the consumer. In this case, the valve 27 is open, and the quick coupler 28 communicates a source of associated gas with the gas manifold of the booster pump 7. Moreover, the valves 24, 25, 20 and 16 are closed and the exhaust gas is discharged into the atmosphere when the engine 1 is running. Pump 10 is turned off. The valve 39 is closed, and the valve 38 is open, and so on. the discharge line 40 of the booster pump 14 is in communication with the intake pipe of the booster pump 7. Water enters the booster pump 14 from the tank 33 through a conduit 36. The intake pipe of the booster pump 7 and the tank 33 are protected against increased pressure at the intake of the booster pump 7 by a check valve 34.
Как и в предыдущем случае, инертный газ поступает по нагнетательному трубопроводу бустерного насоса 7 либо напрямую к объекту потребления, либо через концевой сепаратор 30. As in the previous case, the inert gas flows through the discharge line of the booster pump 7 either directly to the consumer, or through the end separator 30.
В режиме нагнетания промысловых жидкостей с помощью бустерной насосно-компрессионной установки нагнетание их производят при перекрытых задвижках 24, 25 и 27. При этом насосы 10 и 14 отключены. In the mode of pumping field fluids using a booster pump and compression unit, they are pumped with shut-off valves 24, 25 and 27. At the same time, pumps 10 and 14 are turned off.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97115164A RU2121077C1 (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Booster pump-and-compressor plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97115164A RU2121077C1 (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Booster pump-and-compressor plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2121077C1 true RU2121077C1 (en) | 1998-10-27 |
| RU97115164A RU97115164A (en) | 1999-02-27 |
Family
ID=20197054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97115164A RU2121077C1 (en) | 1997-09-12 | 1997-09-12 | Booster pump-and-compressor plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2121077C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178973U1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-04-24 | Владимир Алексеевич Попов | INSTALLATION PUMP UNIVERSAL |
| CN112066258A (en) * | 2020-09-29 | 2020-12-11 | 陕西星辰石油科技有限责任公司 | Oil well associated gas recovery supercharging device |
-
1997
- 1997-09-12 RU RU97115164A patent/RU2121077C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Установка самоходная базовая УБ 14-125-25-Г. Техническое описание. Инструкция по эксплуатации. - М.: РАНКО, 1996. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU178973U1 (en) * | 2018-01-09 | 2018-04-24 | Владимир Алексеевич Попов | INSTALLATION PUMP UNIVERSAL |
| CN112066258A (en) * | 2020-09-29 | 2020-12-11 | 陕西星辰石油科技有限责任公司 | Oil well associated gas recovery supercharging device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101395340B (en) | Liquified petroleum gas fracturing system | |
| EA030629B1 (en) | System for fracturing a formation | |
| CN101449025A (en) | Well servicing combination unit | |
| US20090151927A1 (en) | Combined nitrogen generation system and well servicing fluid system in one power unit apparatus | |
| CN108019190A (en) | A kind of totally-enclosed mixes defeated decompression circulation gas lift system | |
| CN207750066U (en) | A kind of totally-enclosed mixes defeated decompression cycle gas lift system | |
| CN112648536A (en) | Fluid infusion type oil-gas mixed transportation device | |
| US5340382A (en) | Acid gas absorption process | |
| RU2121077C1 (en) | Booster pump-and-compressor plant | |
| CN209782232U (en) | Compression device for realizing gas-liquid mixed transportation system | |
| US20080115933A1 (en) | Method and apparatus for maintaining or restoring a decreasing production from a hydrocarbon or gas well | |
| CN110761752B (en) | Natural gas wellhead air extraction pressurization method and device | |
| CN214369322U (en) | Fluid infusion type oil-gas mixed transportation device | |
| CN214292644U (en) | Water cutting device driven by explosion-proof diesel engine | |
| RU2521183C1 (en) | Station for transfer and separation of polyphase mix | |
| CN106089153A (en) | The method and device of high pressure passive gas well mouth Automatic Dosing | |
| CN210343320U (en) | Device for realizing mixed transportation and recovery of sleeve gas by multiphase compression | |
| RU2119096C1 (en) | Plant for preparation and delivery of inert gas mixtures | |
| RU36708U1 (en) | UNIVERSAL PLANT FOR WATER-GAS INFLUENCE ON THE PLAST | |
| CN1417515A (en) | Oil Well gas-liquid mixed conveyor | |
| RU95121686A (en) | OIL PRODUCTION SYSTEM | |
| RU129190U1 (en) | MULTI-PHASE MIXTURE TRANSMISSION AND SEPARATION STATION | |
| CN114427385A (en) | Gas lift oil production gas injection pressure system and method for reducing gas lift oil production gas injection pressure | |
| CN110318711A (en) | A kind of fluid-discharge method and device of the oil/gas well of low yield containing liquid | |
| RU2107799C1 (en) | Off-shore drilling platform |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090913 |