RU2313695C2 - Boost pump-compressor plant - Google Patents
Boost pump-compressor plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313695C2 RU2313695C2 RU2005139108/06A RU2005139108A RU2313695C2 RU 2313695 C2 RU2313695 C2 RU 2313695C2 RU 2005139108/06 A RU2005139108/06 A RU 2005139108/06A RU 2005139108 A RU2005139108 A RU 2005139108A RU 2313695 C2 RU2313695 C2 RU 2313695C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- liquid
- pipeline
- working fluid
- pump
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к бустерным насосно-компрессорным машинам, предназначенным для использования в процессе добычи углеводородов для нагнетания технологических жидкостей, газов и многофазных сред при вторичных методах увеличения нефтеотдачи пластов.The invention relates to the oil industry, namely to booster tubing machines intended for use in the hydrocarbon production process for pumping process fluids, gases and multiphase media with secondary methods of increasing oil recovery.
Известна бустерная насосно-компрессорная установка для нагнетания газожидкостных смесей (патент РФ №2151911, кл. F04В 23/06, 1977).Known booster tubing for pumping gas-liquid mixtures (RF patent No. 2151911, CL F04V 23/06, 1977).
Эта установка включает насос объемного вытеснения, например плунжерный, который состоит из нескольких секций с компрессионными камерами, привод известного типа, питающий коллектор, сообщенный с баком для рабочей жидкости, трубопроводную линию подачи газа в бустерные камеры и выкидную трубопроводную обвязку, сообщенную с бустерными камерами и с потребителем. В процессе работы установки при выполнении насосом такта всасывания рабочая жидкость из питающего коллектора (в данном случае понятие "питающий коллектор" включает трубопровод, арматуру и питающий насос) поступает в рабочую камеру насоса и при выполнении такта нагнетания вытесняется в компрессионную камеру, где сжимает подаваемый в нее от внешнего источника газ, и через выкидную трубопроводную обвязку подает газожидкостную смесь к потребителю (к устью скважины).This installation includes a volume displacement pump, for example a plunger pump, which consists of several sections with compression chambers, a drive of a known type, a supply manifold in communication with the working fluid tank, a pipeline for supplying gas to the booster chambers, and a discharge piping connected to the booster chambers and with the consumer. During the operation of the installation, when the pump performs the suction stroke, the working fluid from the supply manifold (in this case, the term “supply manifold” includes a pipeline, valves and a feed pump) enters the working chamber of the pump and, when the discharge stroke is performed, is displaced into the compression chamber, where it compresses gas from an external source, and through a flow line piping supplies a gas-liquid mixture to the consumer (to the wellhead).
Одним из достоинств известной бустерной насосно-компрессорной установки является возможность нагнетания одной и той же установкой как технологических жидкостей (в этом случае она работает как обычная насосная установка), так и газов и газожидкостных смесей (в этом случае она является дожимающей - т.е. доводит давление подаваемого потребителю газа или газожидкостной смеси примерно до 40 МПа, обеспечивая высокую степень сжатия).One of the advantages of the well-known booster pump-compressor installation is the possibility of pumping the same installation of both process liquids (in this case, it works like a conventional pump installation), as well as gases and gas-liquid mixtures (in this case it is booster - i.e. adjusts the pressure of the gas or gas-liquid mixture supplied to the consumer to approximately 40 MPa, providing a high compression ratio).
Однако преимущество бустерной насосно-компрессорной установки, заключающееся в обеспечении высокой степени сжатия газожидкостной смеси в компрессионной камере, утрачивается, если по условиям закачки нужно свести к минимуму процент объемного содержания воды в подаваемой потребителю (в пласт) порции газа (не более 1-2%).However, the advantage of a booster tubing installation, which consists in ensuring a high degree of compression of the gas-liquid mixture in the compression chamber, is lost if, according to the injection conditions, it is necessary to minimize the percentage of the volumetric water content in the portion of gas supplied to the consumer (into the reservoir) (not more than 1-2% )
Известна также бустерная насосно-компрессорная установка, включающая насос объемного заполнения с компрессионными камерами, привод, коллектор с питательным насосом, сообщенным с баком для рабочей жидкости, трубопроводную линию подачи газа в компрессионные камеры, выкидную трубопроводную обвязку, сообщенную с компрессионными камерами и потребителем (скважиной для газового заводнения), блок отделения рабочей жидкости, установленный в выкидной трубопроводной обвязке с устройством для отвода жидкости, сообщенным с баком для рабочей жидкости (Патент РФ №2251630, кл. F04B 23/06, 2003).A booster tubing installation is also known, including a volumetric filling pump with compression chambers, a drive, a collector with a feed pump in communication with the working fluid tank, a gas supply line to the compression chambers, a flow line piping connected to the compression chambers and the consumer (well for gas flooding), a unit for separating a working fluid installed in a flow line piping with a device for draining the fluid in communication with the tank for the working fluid spine (RF patent №2251630, cl. F04B 23/06, 2003).
Данная установка, принятая нами за прототип, решает задачу снижения объемного содержания жидкости в газожидкостной смеси до 2 и менее процентов.This installation, which we adopted as a prototype, solves the problem of reducing the volumetric liquid content in a gas-liquid mixture to 2 percent or less.
Главным недостатком указанной установки является высокая погрешность измерения расхода отведенной жидкости непосредственно после блока отделения рабочей жидкости, т.к. замеряемая среда является двухфазной - жидкость и растворенный в ней под высоким давлением газ.The main disadvantage of this installation is the high error of measuring the flow rate of the diverted fluid immediately after the separation unit of the working fluid, because the medium being measured is two-phase — liquid and gas dissolved in it under high pressure.
Задачей изобретения является повышение надежности и точности определения объемного содержания жидкости в закачиваемой газожидкостной смеси.The objective of the invention is to increase the reliability and accuracy of determining the volumetric liquid content in the injected gas-liquid mixture.
Указанная задача решается тем, что в бустерной насосно-компрессорной установке, включающей насос объемного заполнения с компрессионными камерами, привод, коллектор с питательным насосом, сообщенным с баком для рабочей жидкости, трубопроводную линию подачи газа в компрессионные камеры, выкидную трубопроводную обвязку, сообщенную с компрессионными камерами и потребителем, блок отделения рабочей жидкости, установленный в выкидной трубопроводной обвязке с устройством для отвода жидкости, сообщенным с баком для рабочей жидкости, согласно изобретению бак для рабочей жидкости выполнен двухъемкостным, в виде приемного бака для отведенной жидкости и расходного бака рабочей жидкости, соединенных трубопроводом с установленными в его нижней части расходомером отводимой жидкости, регулирующим и запорным вентилями, а в коллекторе на выходе питательного насоса установлен расходомер питательной жидкости, при этом выход трубопровода из приемного бака для отведенной жидкости расположен выше основания приемного бака и входа в бак для рабочей жидкости, а выход трубопровода из бака для рабочей жидкости расположен выше входа в питательный насос, причем приемный бак для отведенной жидкости снабжен трубопроводом для отвода выделившегося газа.This problem is solved in that in a booster pump and compressor installation, including a volumetric filling pump with compression chambers, a drive, a collector with a feed pump in communication with the working fluid tank, a pipeline for supplying gas to the compression chambers, a flow line piping connected with compression cameras and consumer, the unit for separating the working fluid installed in the flow pipe piping with a device for draining the fluid in communication with the tank for the working fluid, according to of the invention, the tank for the working fluid is made two-capacitive, in the form of a receiving tank for the diverted fluid and a supply tank of the working fluid, connected by a pipe to the outlet fluid flow meter, control and shutoff valves installed in its lower part, and a nutrient fluid flow meter installed in the manifold at the outlet of the feed pump, wherein the outlet of the pipeline from the receiving tank for the discharged liquid is located above the base of the receiving tank and the entrance to the tank for the working fluid, and the exit of the pipeline from the tank for the working fluid is located above the inlet to the feed pump, and the receiving tank for the discharged fluid is equipped with a pipeline for discharging the released gas.
Такое выполнение бустерной насосно-компрессорной установки позволяет реализовать надежное и высокоточное определение объемного содержания жидкости в закачиваемой газожидкостной смеси.This embodiment of the booster tubing installation allows for reliable and high-precision determination of the volumetric liquid content in the injected gas-liquid mixture.
На чертеже приведена схема бустерной насосно-компрессорной установки.The drawing shows a diagram of a booster tubing installation.
Бустерная насосно-компрессорная установка включает в себя насос объемного заполнения 1 с компрессионными камерами 2, привод 3, коллектор 4 с питательным насосом 5, трубопроводную линию 6 подачи газа в компрессионные камеры, выкидную трубопроводную обвязку 7, потребитель (нагнетательную скважину) 8, устройство для отвода жидкости 9, сообщенное трубопроводом 10 с баком для рабочей жидкости, который выполнен двухъемкостным в виде приемного бака 11 для отведенной жидкости и расходного бака 12, соединенных между собой трубопроводом 13, а выход расходного бака соединен трубопроводом 14 с питательным насосом. В трубопроводе 13 и участке трубопровода 4 между насосом объемного заполнения 1 и питательным насосом 5 установлены расходомеры 15 - для замера расхода питательной воды и 16 - для замера расхода отведенной воды. В верхней части приемного бака установлен трубопровод 17 для отвода выделившегося из отведенной жидкости газа. На участке трубопровода 13 между расходомером 15 и расходным баком 12 установлены регулирующий 18 и запорный 19 вентили. Выход А трубопровода 13 расположен выше основания Б приемного бака 11 и уровня В входа трубопровода в бак для рабочей жидкости. Выход Г трубопровода 14 из расходного бака расположен выше уровня Д входа в питательный насос.The booster pump-compressor installation includes a volume pump 1 with compression chambers 2, a drive 3, a collector 4 with a feed pump 5, a pipeline line 6 for supplying gas to the compression chambers, a flow line piping 7, a consumer (injection well) 8, a device for liquid outlet 9, communicated by pipeline 10 with a tank for the working fluid, which is made two-capacity in the form of a receiving tank 11 for the diverted liquid and the supply tank 12, interconnected by a pipe 13, and the output flow th tank 14 connected through a duct with a feed pump. In the pipeline 13 and the pipeline section 4 between the volumetric filling pump 1 and the feed pump 5, flow meters 15 are installed for measuring the flow rate of feed water and 16 for measuring the flow rate of the withdrawn water. A pipe 17 is installed in the upper part of the receiving tank to discharge the gas released from the discharged liquid. In the section of the pipeline 13 between the flow meter 15 and the flow tank 12, control 18 and shut-off valves 19 are installed. The output A of the pipeline 13 is located above the base B of the receiving tank 11 and the level B of the inlet of the pipeline into the tank for the working fluid. The output G of the pipeline 14 from the supply tank is located above the level D of the entrance to the feed pump.
Бустерная насосно-компрессорная установка работает следующим образом. После включения установки образовавшаяся газожидкостная смесь (ГЖС) под высоким давлением (до 40,0 МПа) и с высоким - порядка 10% - объемным содержанием жидкости поступает в устройство для отвода жидкости 9, из которого "осушенная" ГЖС поступает к потребителю (в нагнетательную скважину) 8, а отведенная жидкость подается в приемный бак 11. В приемном баке из жидкости выделяется растворенный газ и отводится через трубопровод 17. В исходном состоянии приемный бак заполнен рабочей жидкостью до уровня среза А трубопровода 13, и поэтому отведенная жидкость в полном объеме поступает по трубопроводу 13 через открытый запорный и настроенный регулировочный вентили в расходный бак 12. В процессе перелива происходит замер расхода отводимой жидкости с помощью расходомера 16. Из расходного бака 12 рабочая жидкость поступает в питательный насос 5. Процентное объемное содержание жидкости-Q в подаваемой потребителю ГЖС определяется по следующей зависимости:Booster tubing installation works as follows. After the installation is turned on, the resulting gas-liquid mixture (GHS) under high pressure (up to 40.0 MPa) and with a high volume content of about 10% enters the liquid discharge device 9, from which the “drained” GHS enters the consumer (in the discharge well) 8, and the discharged liquid is supplied to the receiving tank 11. In the receiving tank, dissolved gas is released from the liquid and discharged through the pipe 17. In the initial state, the receiving tank is filled with the working fluid to the cutoff level A of the pipe 13, and therefore the discharged liquid в fully flows through pipeline 13 through an open shut-off and tuned control valve to a supply tank 12. During the overflow, the discharge fluid is measured using a flow meter 16. From the supply tank 12, the working fluid enters the feed pump 5. The percentage volumetric liquid content Q in the GHS supplied to the consumer is determined by the following relationship:
Wж - объем жидкости в подаваемой ГЖС;Wzh - the volume of fluid in the supplied GHS;
Wг - объем газа в подаваемой ГЖС (с учетом давления в ГЖС);Wg is the volume of gas in the supplied GHS (taking into account the pressure in the GHS);
Gп - расход питательной жидкости (показание расходомера 15);Gp - flow rate of the nutrient fluid (flow meter reading 15);
Gож - расход отведенной жидкости (показание расходомера 16);Go - the flow rate of the diverted fluid (flow meter reading 16);
Т - время.T is time.
С учетом необходимости получения точных значений Q, т.к. по условиям нагнетания в скважину величина Q не должна превышать 2%, в установке должны применяться расходомеры с высокой точностью показаний во всем диапазоне измерений. Для реализации измерений, имеющих место в практике газового заводнения, уровень расхода питательной жидкости составляет до 10-12 л/мин, при этом реальный замеряемый уровень расхода отведенной жидкости может составлять от 2 до 12 л/мин. В максимальной степени удовлетворяющими этим условиям являются вихревые расходомеры серии DY, т.к. используемая технология SSP (спектральная обработка сигнала) обеспечивает высокую точность и стабильность измерений, недостижимую для других типов расходомеров. Качественное измерение в этих датчиках достигается в случае создания равномерного однофазного потока, который может быть создан в случае подачи жидкости с определенным подпором давления на поток жидкости, протекающий через расходомер. Однако при малых расходах протекание жидкости через расходомер происходит по существу без подпора давлением. Фактическая величина подпора давления - ΔР, создаваемая столбом жидкости и рассчитанная по формуле (3) с учетом фактического проходного сечения расходомера, для расходов 2-12 л/мин составляет (0,12-6.8)×10-3 атм, что соответствует величине подпорного столба жидкости h от 1 до 70 мм.Given the need to obtain accurate values of Q, because under the conditions of injection into the well, the Q value should not exceed 2%, flowmeters with high accuracy of readings in the entire measurement range should be used in the installation. To implement the measurements that take place in the practice of gas flooding, the flow rate of the nutrient fluid is up to 10-12 l / min, while the real measured level of flow of the withdrawn fluid can be from 2 to 12 l / min. DY series vortex meters are the most satisfying of these conditions, as the used SSP (spectral signal processing) technology provides high accuracy and stability of measurements, unattainable for other types of flow meters. Qualitative measurement in these sensors is achieved in the case of creating a uniform single-phase flow, which can be created in the case of fluid supply with a certain pressure back-up to the fluid flow flowing through the flow meter. However, at low flow rates, fluid flow through the flowmeter occurs substantially without pressure back up. The actual value of the pressure head - ΔР, created by the liquid column and calculated by the formula (3) taking into account the actual flow area of the flow meter, for flow rates of 2-12 l / min is (0.12-6.8) × 10 -3 atm, which corresponds to liquid column h from 1 to 70 mm.
μ - коэффициент расхода (= 0,7-0,8);μ - flow coefficient (= 0.7-0.8);
F - площадь сечения (для датчика минимальная площадь = 1,76 см2);F is the cross-sectional area (for the sensor, the minimum area = 1.76 cm 2 );
g=9,81 м/с2;g = 9.81 m / s 2 ;
γ - объемный вес жидкости (1 г/см2).γ is the volumetric weight of the liquid (1 g / cm 2 ).
Для создания подпора давления, обеспечивающего нормальную работу расходомера с сохранением остальных условий его функционирования, на трубопроводе между расходомером отведенной жидкости и входом в бак для рабочей жидкости установлены регулирующий 18 и запорный 19 вентили. При уменьшении площади сечения в регулирующем вентиле, установленном в трубопроводе после расходомера, создается подпор давления на входящем в расходомер потоке жидкости. Устойчивая работа расходомера осуществляется при минимальной величине избыточного давления (10-15)×10-3 атм, что соответствует величине подпорного столба жидкости h=100-150 мм. Начальная высота столба жидкости в вертикальной части трубопровода технологически обеспечивается запорным вентилем 19 с предварительным закрытием этого вентиля, заполнением трубопровода жидкостью и его открытием после начала работы установки. Таким образом, регулирующий вентиль 18 настраивается на обеспечение минимальной величины подпорного давления (10-15)×10-3 атм для минимального расхода жидкости. В случае увеличения расхода высота столба жидкости в трубопроводе будет автоматически увеличиваться с достижением максимальной величины для максимального расхода; следовательно, высота Н трубопровода 13, соединяющего приемный бак для отведенной жидкости с баком для рабочей жидкости, должна быть не менее этой величины. Величина Н определяется на основе формулы (3) с учетом соотношения ΔР=HP1L-1, где Н - фактическая величина столба жидкости в трубопроводе, L - высота столба жидкости, соответствующая атмосферному давлению, а Р1 - величина атмосферного давления.To create a pressure backup that ensures the normal operation of the flowmeter while maintaining the remaining conditions of its functioning, control 18 and shut-off valves 19 are installed on the pipeline between the diverted fluid flow meter and the inlet to the working fluid tank. By reducing the cross-sectional area in the control valve installed in the pipeline after the flow meter, pressure is created at the liquid flow entering the flow meter. Stable operation of the flowmeter is carried out at a minimum excess pressure of (10-15) × 10 -3 atm, which corresponds to the value of the retaining column of liquid h = 100-150 mm. The initial height of the liquid column in the vertical part of the pipeline is technologically provided by a shut-off valve 19 with preliminary closing of this valve, filling the pipeline with liquid and opening it after the installation starts. Thus, the control valve 18 is configured to provide a minimum retaining pressure of (10-15) × 10 -3 atm for a minimum flow rate. If the flow rate increases, the height of the liquid column in the pipeline will automatically increase with reaching the maximum value for the maximum flow rate; therefore, the height H of the pipe 13 connecting the receiving tank for the diverted fluid to the tank for the working fluid must be not less than this value. The value of H is determined on the basis of formula (3), taking into account the ratio ΔP = HP 1 L -1 , where H is the actual value of the liquid column in the pipeline, L is the height of the liquid column corresponding to atmospheric pressure, and P 1 is the value of atmospheric pressure.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет решить задачу высокоточного замера отделяемой жидкости в условиях малых расходов и наличия растворенного газа на выходе из водоотделителя бустерной насосно-компрессорной установки.Thus, the proposed technical solution allows to solve the problem of high-precision measurement of the separated liquid at low flow rates and the presence of dissolved gas at the outlet of the water separator of the booster tubing installation.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005139108/06A RU2313695C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Boost pump-compressor plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005139108/06A RU2313695C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Boost pump-compressor plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005139108A RU2005139108A (en) | 2007-06-27 |
| RU2313695C2 true RU2313695C2 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=38314945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005139108/06A RU2313695C2 (en) | 2005-12-15 | 2005-12-15 | Boost pump-compressor plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2313695C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202419B2 (en) | 2006-08-10 | 2012-06-19 | Aquis Wasser-Luft-Systeme Gmbh, Lindau, Zweigniederlassung Rebstein | Tank |
-
2005
- 2005-12-15 RU RU2005139108/06A patent/RU2313695C2/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8202419B2 (en) | 2006-08-10 | 2012-06-19 | Aquis Wasser-Luft-Systeme Gmbh, Lindau, Zweigniederlassung Rebstein | Tank |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005139108A (en) | 2007-06-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105909536A (en) | Gas-liquid two-phase flow performance testing system and method for centrifugal pump | |
| RU2439316C2 (en) | Measurement method of oil and associated gas flow rates in oil wells | |
| RU76070U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING OIL WELL PRODUCTS | |
| RU2009112210A (en) | METHOD FOR PREPARING AND MEASURING DEBIT OF OIL WELL PRODUCTS AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (OPTIONS) | |
| CN216952632U (en) | Multifunctional integrated system for metering and conveying oil gas on oil well site | |
| CN201373817Y (en) | Oil gas constant pressure airtight sampling and sample introduction device | |
| RU2313695C2 (en) | Boost pump-compressor plant | |
| RU2500883C2 (en) | Installation for water-alternated-gas injection to oil formation | |
| RU166252U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING PHASE PERMEABILITY | |
| CN108387292A (en) | Gas well three phase metering separation control system and oil-water interfaces metering method | |
| CN109839154B (en) | Oil well metering system and method | |
| CN209385266U (en) | Unidirectional repairing metering valve | |
| CN203452767U (en) | Automatic metering device for oil well tipping bucket | |
| RU2793784C1 (en) | Method for operating a group of oil wells | |
| RU54623U1 (en) | MOBILE MEASURING INSTALLATION | |
| CN106382216B (en) | A kind of pump cavitation-preventive closed-type flow lift performance test methods | |
| RU2700748C2 (en) | Oil production system | |
| RU2459953C1 (en) | Method for determination of gas flow rate and gas factor of wells product | |
| RU77341U1 (en) | Near mouth phase separator (gas, oil, water) for an injection well during interwell pumping | |
| RU2779520C1 (en) | Method for measuring well production with low gas content | |
| RU2355883C2 (en) | Method of assessment of well yield | |
| RU2798181C1 (en) | Method for measuring multi-phase product of an oil well | |
| CN110439509A (en) | A kind of gas well automatic filling hydrate inhibitor system and its automatic filling method | |
| RU130036U1 (en) | MULTI-PHASE MIXTURE TRANSMISSION AND SEPARATION STATION | |
| RU2386030C1 (en) | Method of measurement of production output of wells |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20200914 |