RU2799026C1 - Method and device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells - Google Patents

Method and device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells Download PDF

Info

Publication number
RU2799026C1
RU2799026C1 RU2022112173A RU2022112173A RU2799026C1 RU 2799026 C1 RU2799026 C1 RU 2799026C1 RU 2022112173 A RU2022112173 A RU 2022112173A RU 2022112173 A RU2022112173 A RU 2022112173A RU 2799026 C1 RU2799026 C1 RU 2799026C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
liquid
experimental
pressure
wells
Prior art date
Application number
RU2022112173A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Александрович Плосков
Валерий Васильевич Вобликов
Владимир Игоревич Шулятиков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ"
Application granted granted Critical
Publication of RU2799026C1 publication Critical patent/RU2799026C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: operation of gas, gas condensate and oil wells. A stand for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells, consists of an experimental string, divided into sections using profile elements, a casing, a device for introducing an experimental mixture into the string and removing it from it, a separator, a supply and control unit for liquid flow rate, gas flow supply and control unit, gas-liquid mixture temperature control and adjustment unit, coolant temperature control and adjustment unit, gas and liquid flow meters, gas supply pipeline to the experimental string, liquid supply pipeline to the string, gas circulation devices, filter element, a block for monitoring and adjusting the set pressure in the device, pressure sensors at the inlet and outlet of the experimental string, a pipe for draining liquid from the stand, shutoff equipment, a pipeline for supplying liquid to the stand, as well as pressure and temperature sensors for measuring pressure losses along the length of the experimental string.
EFFECT: method for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells, consists in that the experimental string is set in the required position, the required gas and liquid flow rates are set, the gas-liquid flow is injected into the experimental string, the gas-liquid mixture is circulated in a closed cycle, control the characteristics of the gas-liquid mixture and maintain them at a given level, change the pressure and temperature along the experimental string and at the end of the specified period of time evaluate the pressure loss in the experimental string as the difference between the pressure values at the inlet and outlet of the experimental string.
6 cl, 1 dwg

Description

Группа изобретений относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применена при эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин.The group of inventions relates to the oil and gas industry and can be used in the operation of gas, gas condensate and oil wells.

Из уровня техники известна 3D модель стенда для экспериментального исследования динамических характеристик рукавов высокого давления (РВД) -«Стенд для экспериментального исследования динамических характеристик гибких трубопроводов», В.П. Пурдик, М.Ю. Поздняков, Журнал «Науковi працi ВНТУ», 2013, №1.From the prior art, a 3D model of a stand for experimental study of the dynamic characteristics of high-pressure hoses (HPR) is known - “Bench for experimental study of the dynamic characteristics of flexible pipelines”, V.P. Purdik, M.Yu. Pozdnyakov, Journal of Science Practice VNTU, 2013, No. 1.

Недостатками данного аналога являются:The disadvantages of this analogue are:

1. Невозможность исследований трубопроводов, имеющий разный профиль (восходящий, нисходящий, комбинированный).1. The impossibility of studying pipelines that have a different profile (ascending, descending, combined).

2. Отсутствует возможность моделирования движения смесей в испытуемой трубе.2. There is no possibility of modeling the movement of mixtures in the tested pipe.

Из уровня техники известен стенд для исследований нестационарных процессов в напорных трубопроводах гидротранспортных систем - авторское свидетельство на изобретение №965919.The prior art stands for the study of non-stationary processes in the pressure pipelines of hydrotransport systems - copyright certificate for the invention No. 965919.

Недостатками данного аналога являются:The disadvantages of this analogue are:

1. Отсутствует возможность проведения исследований с большим содержанием газовой фазы в потоке.1. There is no possibility of conducting studies with a high content of the gas phase in the flow.

2. Невозможность исследований трубопроводов, имеющий разный профиль (восходящий, нисходящий, комбинированный).2. The impossibility of studying pipelines that have a different profile (ascending, descending, combined).

Из уровня техники известен стенд для исследования динамики газонасыщенных и двухфазных газожидкостных потоков в рельефных трубопроводах - патент РФ на изобретение №2018800.From the prior art, a stand is known for studying the dynamics of gas-saturated and two-phase gas-liquid flows in relief pipelines - RF patent for invention No. 2018800.

Из уровня техники известен гидродинамический стенд моделирования работы горизонтальных нефтегазовых скважин - патент РФ на полезную модель №134579.From the prior art, a hydrodynamic stand for simulating the operation of horizontal oil and gas wells is known - RF patent for utility model No. 134579.

Наиболее близким к предполагаемому решению является стенд для моделирования процессов течения наклонно-направленных газожидкостных потоков - патент РФ на изобретение №2641337.The closest to the proposed solution is a stand for modeling the processes of flow of obliquely directed gas-liquid flows - RF patent for invention No. 2641337.

Недостатками данных аналогов являются:The disadvantages of these analogues are:

1. Отсутствует возможность поддержания постоянной температуры газожидкостной смеси на входе в экспериментальные колонны (при длительной работе стенда температура ГЖС смеси будет постоянно повышаться вследствие работы оборудования) и постоянного давления, что негативно сказывается на результатах экспериментов.1. There is no possibility of maintaining a constant temperature of the gas-liquid mixture at the inlet to the experimental columns (during the long-term operation of the stand, the temperature of the gas-liquid mixture will constantly increase due to the operation of the equipment) and constant pressure, which negatively affects the results of the experiments.

Заявляемое техническое решение отличается от аналога тем, что:The proposed technical solution differs from the analogue in that:

1. Дает возможность поддержания постоянной температуры газожидкостной смеси на входе в экспериментальные колонны.1. Makes it possible to maintain a constant temperature of the gas-liquid mixture at the inlet to the experimental columns.

2. Дает возможность поддержания постоянного давления газожидкостной смеси на входе в экспериментальные колонны.2. It makes it possible to maintain a constant pressure of the gas-liquid mixture at the inlet to the experimental columns.

3. Позволяет избежать влияния окружающей среды на результаты эксперимента.3. Allows you to avoid the influence of the environment on the results of the experiment.

Целью изобретения является повышение качества проведения исследований газожидкостных потоков.The aim of the invention is to improve the quality of the study of gas-liquid flows.

Технический результат изобретений заключается в повышении качества проведения исследований газожидкостных потоков, за счет повышения точности проведения экспериментов путем контроля и поддержания во время эксперимента температуры газожидкостной смеси в заданном диапазоне на входе в экспериментальные колонны, а также в расширении функциональных возможностей, за счет обеспечения возможности визуализации с улучшенным качеством происходящих в объеме и по длине колонны труб и трубопровода процессов.The technical result of the inventions is to improve the quality of the study of gas-liquid flows, by improving the accuracy of the experiments by monitoring and maintaining during the experiment the temperature of the gas-liquid mixture in a given range at the inlet to the experimental columns, as well as expanding the functionality, by providing the possibility of visualization with improved quality of the processes occurring in the volume and along the length of the pipe string and pipeline.

Устройство (стенд) для исследований движения газожидкостных смесей в скважинах, а также шлейфах и трубопроводах от скважин (фигура 1) состоит из:A device (stand) for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as loops and pipelines from wells (figure 1) consists of:

- экспериментальной колонны (1), разделенной на различное количество участков, соединенных между собой при помощи профильных элементов (2), позволяющих моделировать разнопрофильные участки (восходящие и нисходящие);- experimental column (1), divided into a different number of sections, interconnected by means of profile elements (2), which allow modeling different sections (ascending and descending);

- кожуха (3), образующего полость между экспериментальной колонной и кожухом для создания условий циркуляции газа с целью избежать влияния окружающей среды и поддержания постоянной температуры в полости. Кожух может быть выполнен из мягкого (гибкого) теплоизоляционного материала, например, K-Flex;- casing (3), forming a cavity between the experimental column and the casing to create conditions for gas circulation in order to avoid the influence of the environment and maintain a constant temperature in the cavity. The casing can be made of soft (flexible) heat-insulating material, for example, K-Flex;

- устройства ввода (4) в колонну и отвода (5) из экспериментальной колонны газожидкостной смеси. При этом в устройстве ввода (4) создаются условия для барботирования жидкости потоком газа, подаваемым в экспериментальную колонну;- devices for input (4) into the column and removal (5) from the experimental column of the gas-liquid mixture. At the same time, conditions are created in the input device (4) for bubbling the liquid with a gas stream supplied to the experimental column;

- сепаратора (6) для разделения газожидкостной смеси;- separator (6) for separating the gas-liquid mixture;

- узла подачи и регулирования расхода жидкости (7);- unit for supplying and controlling the flow of liquid (7);

- узла подачи и регулирования расхода газа (8), состоящего из устройства (15) для циркуляции газа (компрессора), трубопроводов подачи (21) и сброса (22) газа высокого давления, регулирующих клапанов (23) и (24);- a gas flow supply and control unit (8), consisting of a device (15) for gas circulation (compressor), high-pressure gas supply (21) and discharge (22) pipelines, control valves (23) and (24);

- узла контроля и регулирования температуры газожидкостной смеси (9), состоящего из теплообменника (29), нагревателя (31) или охладителя в зависимости от характера теплообмена (требуется нагревать или охлаждать), устройства циркуляции теплоносителя (33), который может быть представлен в виде насоса или компрессора (в зависимости от природы теплоносителя - жидкий или газовый), блока контроля и регулирования температуры газа в экспериментальной колонне (35) (блок управления (регулятор температуры) может быть, например, регулятором температуры (терморегулятор) TZN4 или регулятором температуры RT-820M и др.), датчика температуры (37);- a unit for monitoring and regulating the temperature of the gas-liquid mixture (9), consisting of a heat exchanger (29), a heater (31) or a cooler, depending on the nature of the heat exchange (it is required to heat or cool), a coolant circulation device (33), which can be presented in the form pump or compressor (depending on the nature of the coolant - liquid or gas), a unit for monitoring and regulating the temperature of the gas in the experimental column (35) (the control unit (temperature controller) can be, for example, a temperature controller (thermostat) TZN4 or a temperature controller RT- 820M and others), temperature sensor (37);

- узла контроля и регулирования температуры теплоносителя (10) в кожухе, состоящего из теплообменника (30), нагревателя (32) или охладителя в зависимости от характера теплообмена (требуется нагревать или охлаждать), устройства циркуляции теплоносителя (34), который может быть представлен в виде насоса или компрессора (в зависимости от природы теплоносителя - жидкий или газовый), блока контроля и регулирования температуры газа в кожухе (36) (регулятор температуры может быть, например, регулятором температуры (терморегулятор) TZN4 или регулятором температуры RT-820M и др.), датчика температуры (38);- unit for monitoring and regulating the temperature of the heat carrier (10) in the casing, consisting of a heat exchanger (30), a heater (32) or a cooler, depending on the nature of the heat exchange (it is required to heat or cool), a heat carrier circulation device (34), which can be presented in in the form of a pump or compressor (depending on the nature of the coolant - liquid or gas), a gas temperature control and regulation unit in the casing (36) (the temperature controller can be, for example, a temperature controller (thermostat) TZN4 or a temperature controller RT-820M, etc. ), temperature sensor (38);

- расходомера жидкости (12);- liquid flow meter (12);

- трубопровода подачи газа (13) в экспериментальную колонну;- gas supply pipeline (13) to the experimental column;

- трубопровода подачи жидкости (14) в экспериментальную колонну;- liquid supply pipeline (14) to the experimental column;

- устройства (15) и (16) для циркуляции газа (компрессора);- devices (15) and (16) for gas circulation (compressor);

- фильтрующего элемента (17) с целью недопущения попадания частиц в устройство для циркуляции газа (15);- a filter element (17) to prevent particles from entering the gas circulation device (15);

- блока контроля и регулирования (поддержания) заданного давления в стенде (18);- block of control and regulation (maintenance) of the set pressure in the stand (18);

- датчиков давления на входе (19) и выходе (20) экспериментальной колонны;- pressure sensors at the inlet (19) and outlet (20) of the experimental column;

- патрубка для слива жидкости из стенда (25);- pipe for draining liquid from the stand (25);

- запорной арматуры (26), (28), (39), (40);- stop valves (26), (28), (39), (40);

- трубопровода подачи жидкости в стенд (27);- pipeline for supplying liquid to the stand (27);

- датчиков давления и температуры для измерения потерь давления по длине экспериментальной колонны (на схеме не указаны).- pressure and temperature sensors for measuring pressure losses along the length of the experimental column (not shown in the diagram).

Исследование движения газожидкостных смесей заключается в том, что экспериментальную колонну устанавливают в требуемом положении, задают необходимый расход газа и жидкости, нагнетают газожидкостной поток в экспериментальную колонну, затем обеспечивают циркуляцию газожидкостной смеси по замкнутому циклу, контролируют характеристики газожидкостной смеси и поддерживают их на заданном уровне, изменяют давление и температуру вдоль экспериментальной колонны, и в конце заданного периода времени оценивают потери давления в экспериментальной колонне как разность величин давления на входе и на выходе экспериментальной колонны.The study of the movement of gas-liquid mixtures consists in the fact that the experimental column is set in the required position, the required gas and liquid flow rates are set, the gas-liquid flow is injected into the experimental column, then the gas-liquid mixture is circulated in a closed cycle, the characteristics of the gas-liquid mixture are controlled and maintained at a given level, changing the pressure and temperature along the experimental column, and at the end of a predetermined period of time, the pressure loss in the experimental column is estimated as the difference between the pressure values at the inlet and outlet of the experimental column.

Соединительные элементы могут быть выполнены как в виде жесткой конструкции, так и в виде гибкой конструкции (например, с использованием рукавов высокого давления - РВД). Соединение между участком колонны и соединительным элементом может осуществляться, например, при помощи резьбового, фланцевого соединений или посредством использования быстроразъемных соединений. Крепление колонн может осуществляться, например, к различным металлоконструкциям, либо при помощи подпорных элементов (подставок). Экспериментальная колонна может располагаться как в горизонтальном положении (для проведения исследований различных режимов работы трубопроводов и шлейфов), а также в вертикальном и наклонном положении (для проведения исследований различных режимов работы скважин).The connecting elements can be made both in the form of a rigid structure and in the form of a flexible structure (for example, using high-pressure hoses - HPH). The connection between the section of the column and the connecting element can be carried out, for example, by means of threaded, flanged connections or by using quick couplings. Columns can be fastened, for example, to various metal structures, or with the help of retaining elements (pedestals). The experimental string can be placed both in a horizontal position (to conduct studies of various operating modes of pipelines and loops), as well as in a vertical and inclined position (to conduct studies of various operating modes of wells).

Жидкость, поступающая в систему стенда, подается либо из резервуара (емкости), либо напрямую из линии трубопровода холодной воды (система холодного водоснабжения). Поэтому температура поступающей жидкости может различаться на десятки градусов (особенно характерна разница температур между периодами «лето-зима»; в большинстве случаев необходимо производить, нагрев газожидкостной смеси). В связи с этим возникает необходимость контроля и поддержания температуры газожидкостной смеси в пределах, заданных по условиям эксперимента. При этом в ходе экспериментов температура газожидкостной смеси может изменяться ввиду процессов, связанных с трением.The fluid entering the bench system is supplied either from a reservoir (tank) or directly from the cold water pipeline line (cold water supply system). Therefore, the temperature of the incoming liquid can vary by tens of degrees (the temperature difference between the “summer-winter” periods is especially characteristic; in most cases, it is necessary to heat the gas-liquid mixture). In this regard, it becomes necessary to control and maintain the temperature of the gas-liquid mixture within the limits specified by the experimental conditions. In this case, during the experiments, the temperature of the gas-liquid mixture can change due to the processes associated with friction.

Устройство для исследований движения газожидкостных смесей в скважинах, а также шлейфах и трубопроводах от скважин (см. фиг. ) отличается от аналогов тем, что в нем имеются:A device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as loops and pipelines from wells (see Fig. ) differs from analogues in that it contains:

- кожух (3), образующий полость между экспериментальной колонной и кожухом для создания условий циркуляции газа с целью избежать влияния окружающей среды и поддержания постоянной температуры в полости;- casing (3), forming a cavity between the experimental column and the casing to create conditions for gas circulation in order to avoid the influence of the environment and maintain a constant temperature in the cavity;

- узел контроля и регулирования температуры газожидкостной смеси (9);- unit for monitoring and regulating the temperature of the gas-liquid mixture (9);

- узел контроля и регулирования температуры теплоносителя в кожухе (10);- unit for monitoring and regulating the temperature of the coolant in the casing (10);

- блока контроля и регулирования (поддержания) заданного давления в стенде - (18) (блок управления (регулятор давления) может быть представлен, например, типами РДСГ, РДГБ, РДГД, РГДК, РД и др.)- a control and regulation unit (maintenance) of a given pressure in the stand - (18) (a control unit (pressure regulator) can be represented, for example, by types RDSG, RDGB, RDGD, RGDK, RD, etc.)

Устройство работает следующим образом. Перед сборкой системы узлы проходят проверку на прочность (должны иметься документация, подтверждающая проведение гидроиспытаний). Монтируют (устанавливают) экспериментальную колонну необходимой протяженности, требуемого профиля (нисходящий, восходящий, комбинированный), который создается посредством профильных элементов (2), и в требуемом положении (вертикально, наклонно или горизонтально). Монтируют кожух (3) и подсоединяют технологические линии (трубопроводы) согласно схеме (при этом для удобства монтажа соединительные трубопроводы могут быть выполнены из гибких трубопроводов на быстроразъемных соединениях). Закрывают запорную арматуру (40) и открывают запорную арматуру (39). Стенд подключают к источнику газа высокого давления трубопроводом подачи газа в стенд (21).The device works as follows. Before assembling the system, the units are tested for strength (documentation must be available confirming the hydrotesting). Mount (set) the experimental column of the required length, the required profile (descending, ascending, combined), which is created by profile elements (2), and in the desired position (vertically, obliquely or horizontally). The casing (3) is mounted and the process lines (pipelines) are connected according to the diagram (for ease of installation, the connecting pipelines can be made of flexible pipelines on quick couplings). Close the stop valve (40) and open the stop valve (39). The stand is connected to a high-pressure gas source by a gas supply pipeline to the stand (21).

В блок управления (18) задается установленное значение давления необходимое для эксперимента на входе в экспериментальную колонну (1) либо на выходе из нее. Блок управления (18) опрашивает один из датчиков давления (19) либо (20) и в случае расхождения между заданным значением давления и измеренным на величину, превышающую заданный интервал, подает управляющее воздействие на регулирующий клапан (23) на открытие. В стенд начинает нагнетаться газ. С заданным интервалом времени блок управления (18) опрашивает один из датчиков (19) или (20) и при достижении заданного значения в стенде отправляет управляющее воздействие на регулирующий клапан (24) на закрытие. Таким образом в автоматическом режиме происходит работа поддержания заданного значения давления во время работы стенда, при котором происходит измерение давления газа в системе стенда. В случае отклонения измеренного значения давления газа от давления, заданного по условиям эксперимента, блок управления (18) создает управляющее воздействие на регулирующий клапан (23), который осуществляет открытие и нагнетание газа в стенд, либо на регулирующий клапан (24), который осуществляет открытие и сброс газа из стенда. Тем самым значение давления в системе стенда поддерживается в диапазоне, заданном по условиям эксперимента. Регулирующее воздействие, например, может быть электрическим или пневматическим.The control unit (18) is set to the set value of pressure required for the experiment at the inlet to the experimental column (1) or at the outlet of it. The control unit (18) interrogates one of the pressure sensors (19) or (20) and in case of a discrepancy between the set pressure value and the measured one by an amount exceeding the specified interval, it applies a control action to the control valve (23) to open. Gas starts to flow into the stand. With a given time interval, the control unit (18) interrogates one of the sensors (19) or (20) and, when the set value is reached in the stand, sends a control action to the control valve (24) to close. Thus, in automatic mode, the work of maintaining the set pressure value during the operation of the bench takes place, at which the gas pressure in the bench system is measured. If the measured value of the gas pressure deviates from the pressure specified according to the conditions of the experiment, the control unit (18) creates a control action on the control valve (23), which opens and pumps gas into the stand, or on the control valve (24), which opens and discharge of gas from the stand. Thus, the pressure value in the system of the stand is maintained in the range specified by the conditions of the experiment. The control action, for example, can be electrical or pneumatic.

После того, как давление газа в стенде достигнет заданного значения, включают в работу компрессор (15), при этом газ из сепаратора (6) всасывается в компрессор (15), а затем подается через прибор измерения расхода газа (11) и устройство ввода в колонну газожидкостной смеси (4). Газ, поступивший в экспериментальную колонну (1), движется по ней и через устройство (5) отвода газожидкостной смеси из колонны по трубопроводу поступает в сепаратор (6), а затем в компрессор (15). Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду в замкнутом цикле.After the gas pressure in the stand reaches the set value, the compressor (15) is switched on, while the gas from the separator (6) is sucked into the compressor (15), and then fed through the gas flow measurement device (11) and the inlet device into the column of gas-liquid mixture (4). The gas entering the experimental column (1) moves through it and through the device (5) for removing the gas-liquid mixture from the column through the pipeline enters the separator (6), and then into the compressor (15). The gas filling the stand begins to circulate around the stand in a closed cycle.

Необходимое количество жидкости подают в узел подачи и регулирования расхода жидкости (7) по трубопроводу подачи жидкости в стенд (27), путем открытия запорной арматуры (28). После этого запорная арматура (28) закрывается. Далее жидкость через прибор измерения расхода жидкости (12) поступает в устройство ввода в колонну газожидкостной смеси (4), в котором жидкость смешивается с газом (барботируется) и газожидкостная смесь под действием напора газа движется по колонне (1). Достигнув конца экспериментальной колонны (1), газожидкостная смесь поступает сначала в устройство отвода газожидкостной смеси (5), а затем по соединительному трубопроводу поступает в сепаратор (6). В зависимости от цели эксперимента испытания могут проводиться только с жидкостью или с жидкостью, содержащей механические примеси (например, песок). Механические примеси добавляют на входе в экспериментальную колонну вместе с жидкостью с целью имитации движения трехфазной смеси (газ - вода - песок). В таком случае в составе узла подачи и регулирования жидкости используется специальный насосный агрегат, например, G15XDBGHFECA.The required amount of liquid is supplied to the unit for supplying and controlling the flow of liquid (7) through the pipeline for supplying liquid to the stand (27) by opening the shutoff valve (28). After that, the shut-off valve (28) closes. Further, the liquid through the device for measuring the liquid flow (12) enters the device for introducing the gas-liquid mixture into the column (4), in which the liquid is mixed with gas (bubbling) and the gas-liquid mixture moves through the column (1) under the action of gas pressure. Having reached the end of the experimental column (1), the gas-liquid mixture first enters the gas-liquid mixture outlet device (5), and then enters the separator (6) through the connecting pipeline. Depending on the purpose of the experiment, tests can be carried out only with a liquid or with a liquid containing mechanical impurities (for example, sand). Mechanical impurities are added at the entrance to the experimental column along with the liquid in order to simulate the movement of a three-phase mixture (gas - water - sand). In this case, a special pumping unit is used as part of the fluid supply and control unit, for example, G15XDBGHFECA.

В сепараторе жидкость отделяется от газа и стекает по трубопроводу (14) в узел подачи и регулирования расхода жидкости (7), а газ по трубопроводу (13) в компрессор (15). При этом на трубопроводе (13) может быть дополнительно установлен фильтрующий элемент (17), с целью снижения рисков попадания частиц в компрессор (15). Таким образом, жидкость циркулирует по замкнутому циклу.In the separator, the liquid is separated from the gas and flows down through the pipeline (14) to the liquid supply and control unit (7), and the gas through the pipeline (13) to the compressor (15). At the same time, a filter element (17) can be additionally installed on the pipeline (13) in order to reduce the risk of particles entering the compressor (15). Thus, the liquid circulates in a closed cycle.

При этом в автоматическом режиме происходит работа узла контроля и поддержания температуры газожидкостной смеси (9), в котором происходит измерение температуры газа, поступающего в экспериментальную колонну (1), посредством датчика температуры (37), и передача этого значения в блок управления (35). В случае отклонения измеренного значения температуры от температуры, заданной по условиям эксперимента, блок управления (35) создает управляющее воздействие на устройство циркуляции теплоносителя (33), который осуществляет циркуляцию теплоносителя из нагревателя (или холодильной камеры) (31) в теплообменник (29) и обратно. Тем самым за счет теплообмена между теплоносителем и газом в корпусе теплообменника (29) температура поддерживается в диапазоне, заданном по условиям эксперимента. В роли теплоносителя может выступать воздух, вода и прочее. При достижении температуры выше заданной на установленную величину, блок управления (35) создает управляющее воздействие на устройство циркуляции теплоносителя (33), который прекращает циркуляцию теплоносителя из нагревателя (или холодильной камеры) (31) в теплообменник (29) и обратно. Таким образом, за счет создания и прекращения циркуляции теплоносителя температура поддерживается в заданном диапазоне.In this case, the unit for monitoring and maintaining the temperature of the gas-liquid mixture (9) operates in automatic mode, in which the temperature of the gas entering the experimental column (1) is measured by means of a temperature sensor (37), and this value is transmitted to the control unit (35) . If the measured temperature value deviates from the temperature set according to the conditions of the experiment, the control unit (35) creates a control action on the coolant circulation device (33), which circulates the coolant from the heater (or refrigeration chamber) (31) to the heat exchanger (29) and back. Thus, due to the heat exchange between the coolant and the gas in the heat exchanger housing (29), the temperature is maintained in the range specified by the experimental conditions. The coolant can be air, water, etc. When the temperature is higher than the set value by the set value, the control unit (35) creates a control action on the heat carrier circulation device (33), which stops the heat carrier circulation from the heater (or refrigeration chamber) (31) to the heat exchanger (29) and back. Thus, due to the creation and termination of the circulation of the coolant, the temperature is maintained within the specified range.

Точно таким же образом работает блок контроля и регулирования температуры теплоносителя (10) в кожухе (3) с целью обеспечить условия, позволяющие исключить влияния окружающего воздуха на результаты эксперимента. Учитывая, что экспериментальная колонна имеет протяженную длину (десятки метров и более), она располагается на открытом воздухе, где окружающая среда оказывает влияние на процессы теплопередачи. Особенно это актуально в ветреную погоду и холодное время года. Поэтому целесообразно разобщить сообщение поверхности труб с окружающей средой, посредством создания полости, в котором поддерживается заданная температура.The block for monitoring and regulating the temperature of the coolant (10) in the casing (3) works in exactly the same way in order to provide conditions that allow excluding the influence of ambient air on the results of the experiment. Given that the experimental column has an extended length (tens of meters or more), it is located in the open air, where the environment affects the heat transfer processes. This is especially true in windy weather and the cold season. Therefore, it is advisable to separate the communication of the pipe surface with the environment by creating a cavity in which a given temperature is maintained.

После окончания эксперимента газ выпускается из стенда по трубопроводу сброса газа из стенда (22), посредством открытия регулирующего клапана (24), жидкость сливается через сливной патрубок (25) с запорным устройством (26), находящиеся на входе в экспериментальную колонну - устройстве ввода в колонну газожидкостной смеси (4).After the end of the experiment, the gas is released from the stand through the gas discharge pipeline from the stand (22), by opening the control valve (24), the liquid is drained through the drain pipe (25) with a shut-off device (26) located at the inlet to the experimental column - the input device to the column of gas-liquid mixture (4).

При этом, учитывая сложный профиль колонны, часть жидкости может остаться в отдельных участках экспериментальной колонны (1). Для этого производится «осушка» узлов экспериментальной колонны (1) стенда посредством циркуляции газа через экспериментальную колонну (1) в атмосферу. Для этого закрывают запорную арматуру (39) и открывают запорную арматуру (40) и (26) и регулирующий клапан (23). Газ по трубопроводу подачи газа высокого давления (21) через компрессор (15) поступает в устройство отвода газожидкостной смеси (5), откуда часть газа проходит через экспериментальную колонну (1) и по патрубку для слива жидкости (25) выдувается в атмосферу, а другая часть поступает в сепаратор (6) и нагнетается обратно в компрессор (15). Таким образом, «продувают» узлы и трубопроводы стенда «с конца к началу» от оставшейся жидкости в течение 10-20 минут. Т.к. часть газа циркулирует по замкнутому циклу, это способствует повышению температуры воздуха, что приводит к более интенсивному поглощению жидкости с внутренней поверхности стенда. После этого отключают компрессор (15), закрывают запорные устройства (26), (40) и регулирующий клапан (23) и открывают запорное устройство (39).In this case, taking into account the complex profile of the column, part of the liquid may remain in certain sections of the experimental column (1). To do this, the nodes of the experimental column (1) of the stand are “dryed” by circulating gas through the experimental column (1) into the atmosphere. To do this, close the shut-off valve (39) and open the shut-off valve (40) and (26) and the control valve (23). Gas through the high-pressure gas supply pipeline (21) through the compressor (15) enters the gas-liquid mixture removal device (5), from where part of the gas passes through the experimental column (1) and is blown out into the atmosphere through the liquid drain pipe (25), and the rest part enters the separator (6) and is forced back into the compressor (15). Thus, the units and pipelines of the stand are “purged from the end to the beginning” from the remaining liquid for 10-20 minutes. Because part of the gas circulates in a closed cycle, this contributes to an increase in air temperature, which leads to a more intensive absorption of liquid from the inner surface of the stand. After that, the compressor (15) is switched off, the shut-off devices (26), (40) and the control valve (23) are closed, and the shut-off device (39) is opened.

Во время проведения конкретного эксперимента измеряют давления в заданных участках колоны (1) манометрами или дифференциальными манометрами. Выполнив требуемые измерения, меняют технологические параметры режима работы стенда: давление, расходы газа - с помощью компрессора (15), и жидкости - с помощью узла подачи и регулирования расхода жидкости (7) или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны в систему утилизации.During a specific experiment, pressures are measured in given sections of the column (1) with pressure gauges or differential pressure gauges. Having performed the required measurements, the technological parameters of the stand operation mode are changed: pressure, gas flow rates - using the compressor (15), and liquid - using the fluid supply and control unit (7) or stop the stand operation by removing the liquid from the column to the disposal system.

Claims (7)

1. Устройство для исследования движения газожидкостных смесей в скважинах, а также шлейфах и трубопроводах от скважин - стенд, характеризуется тем, что состоит из экспериментальной колонны, заключенной в кожух, и разделенной на различное количество участков, которые соединены при помощи профильных элементов; устройства ввода в колонну и отвода из нее газожидкостной смеси; сепаратора; узла подачи и регулирования расхода жидкости; узла подачи и регулирования расхода газа, состоящего из устройства для циркуляции газа, трубопроводов подачи и сброса газа, регулирующих клапанов; узла контроля и регулирования температуры газожидкостной смеси, состоящего из теплообменника, в зависимости от характера теплообмена нагревателя или охладителя, устройства циркуляции теплоносителя, блока контроля и регулировки температуры газа и датчика температуры; узла контроля и регулировки температуры теплоносителя, состоящего из теплообменника, в зависимости от характера теплообмена нагревателя или охладителя, устройства циркуляции теплоносителя, блока контроля и регулировки температуры газа в кожухе и датчика температуры; расходомеров газа и жидкости; трубопровода подачи газа в экспериментальную колонну; трубопровода подачи жидкости в колонну; устройства для циркуляции газа; фильтрующего элемента; блока контроля и регулирования заданного давления в устройстве; датчиков давления на входе и выходе экспериментальной колонны; патрубка для слива жидкости из стенда; запорной аппаратуры; трубопровода подачи жидкости в стенд; а также датчиков давления и температуры для измерения потерь давления по длине экспериментальной колонны.1. A device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as loops and pipelines from wells - a stand, is characterized by the fact that it consists of an experimental column enclosed in a casing and divided into a different number of sections that are connected using profile elements; devices for input into the column and removal from it of the gas-liquid mixture; separator; node for supplying and regulating the flow of liquid; gas supply and control unit, consisting of a gas circulation device, gas supply and discharge pipelines, control valves; a unit for monitoring and regulating the temperature of the gas-liquid mixture, consisting of a heat exchanger, depending on the nature of the heat exchange of the heater or cooler, a heat carrier circulation device, a gas temperature control and adjustment unit and a temperature sensor; unit for monitoring and adjusting the temperature of the coolant, consisting of a heat exchanger, depending on the nature of the heat exchange of the heater or cooler, a coolant circulation device, a unit for monitoring and adjusting the gas temperature in the casing and a temperature sensor; gas and liquid flow meters; gas supply pipeline to the experimental column; pipeline for supplying liquid to the column; devices for gas circulation; filter element; block of control and regulation of the set pressure in the device; pressure sensors at the inlet and outlet of the experimental column; pipe for draining liquid from the stand; locking equipment; pipeline for supplying liquid to the stand; as well as pressure and temperature sensors for measuring pressure losses along the length of the experimental column. 2. Устройство п. 1, отличающееся тем, что соединительные элементы выполнены из гибкого материала.2. The device of claim 1, characterized in that the connecting elements are made of a flexible material. 3. Способ для исследования движения газожидкостных смесей в скважинах, а также шлейфах и трубопроводах от скважин, заключающийся в том, что экспериментальную колонну устанавливают в требуемом положении, задают необходимый расход газа и жидкости, нагнетают газожидкостной поток в экспериментальную колонну, обеспечивают циркуляцию газожидкостной смеси по замкнутому циклу, контролируют характеристики газожидкостной смеси и поддерживают их на заданном уровне, изменяют давление и температуру вдоль экспериментальной колонны и в конце заданного периода времени оценивают потери давления в экспериментальной колонне как разность величин давления на входе и на выходе экспериментальной колонны.3. A method for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as loops and pipelines from wells, which consists in the fact that the experimental column is set in the required position, the required gas and liquid flow rates are set, the gas-liquid flow is injected into the experimental column, the gas-liquid mixture is circulated along closed cycle, control the characteristics of the gas-liquid mixture and maintain them at a given level, change the pressure and temperature along the experimental column and at the end of a given period of time evaluate the pressure loss in the experimental column as the difference between the pressure values at the inlet and outlet of the experimental column. 4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что экспериментальную колонну устанавливают в вертикальном положении.4. The method according to p. 3, characterized in that the experimental column is installed in a vertical position. 5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что экспериментальную колонну устанавливают в горизонтальном положении.5. The method according to p. 3, characterized in that the experimental column is installed in a horizontal position. 6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что экспериментальную колонну устанавливают в наклонном положении.6. The method according to p. 3, characterized in that the experimental column is installed in an inclined position. 7. Способ по п. 3, отличающийся тем, что в зависимости от цели эксперимента на вход вместе с жидкостью в экспериментальную колонну дополнительно подают механические примеси, например песок, с целью имитации движения трехфазной смеси газ - вода - песок.7. The method according to claim 3, characterized in that, depending on the purpose of the experiment, mechanical impurities, such as sand, are additionally fed into the experimental column along with the liquid in order to simulate the movement of a three-phase gas-water-sand mixture.
RU2022112173A 2022-05-04 Method and device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells RU2799026C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2799026C1 true RU2799026C1 (en) 2023-07-03

Family

ID=

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150721A (en) * 1978-01-11 1979-04-24 Norwood William L Gas well controller system
US5287752A (en) * 1991-04-26 1994-02-22 Shell Oil Company Measurment of gas and liquid flowrates and watercut of multiphase mixtures of oil, water and gas
RU119803U1 (en) * 2012-04-24 2012-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS
RU2485302C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Stimulation method of formation fluid influx from well
RU133194U1 (en) * 2013-03-12 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" STAND FOR RESEARCH OF GAS-HYDRODYNAMIC PROCESSES
RU2515622C2 (en) * 2012-09-13 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation
RU2558570C1 (en) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Gas-liquid flow studying
RU2641337C1 (en) * 2017-02-03 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Stand for simulating process of inclined-directed gas-liquid flows
RU2647175C1 (en) * 2017-06-21 2018-03-14 Акционерное общество "РИМЕРА" (АО "РИМЕРА") Method of gas-separators testing on gas-liquid mixtures and bench for its implementation

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150721A (en) * 1978-01-11 1979-04-24 Norwood William L Gas well controller system
US5287752A (en) * 1991-04-26 1994-02-22 Shell Oil Company Measurment of gas and liquid flowrates and watercut of multiphase mixtures of oil, water and gas
RU2485302C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина Stimulation method of formation fluid influx from well
RU119803U1 (en) * 2012-04-24 2012-08-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS
RU2515622C2 (en) * 2012-09-13 2014-05-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation
RU133194U1 (en) * 2013-03-12 2013-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" STAND FOR RESEARCH OF GAS-HYDRODYNAMIC PROCESSES
RU2558570C1 (en) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Gas-liquid flow studying
RU2641337C1 (en) * 2017-02-03 2018-01-17 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Stand for simulating process of inclined-directed gas-liquid flows
RU2647175C1 (en) * 2017-06-21 2018-03-14 Акционерное общество "РИМЕРА" (АО "РИМЕРА") Method of gas-separators testing on gas-liquid mixtures and bench for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2604463C1 (en) Method of submersible oil pumps gas separators testing and test bench to implement this method
CN111638156A (en) Wall sticking test device and wall sticking test method for gas-dissolved oil-water mixed liquid
RU2678712C1 (en) Stand for study of liquid flow in pipeline
RU2799026C1 (en) Method and device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells
RU2641337C1 (en) Stand for simulating process of inclined-directed gas-liquid flows
CN103335938A (en) Pipe conveying medium multi-flow-velocity corrosion determination apparatus and determination method thereof
CN110411738A (en) A kind of modularization valve traffic flow resistance test macro and test method
WO2021087798A1 (en) Penetration erosion test device for centrifuge
CN114354471B (en) Device and method for spray corrosion test
RU118354U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS
RU2331861C2 (en) Method of dipping centrifugal gas separator tests and stand for its implementation
RU155020U1 (en) INSTALLATION FOR MEASURING THE DEBIT OF OIL WELL PRODUCTS
CN107543141B (en) Steam generator analogue body water supply system and control method during increasing temperature and pressure
RU133194U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF GAS-HYDRODYNAMIC PROCESSES
CN215065703U (en) Pipeline flow erosion corrosion test device simulates
RU131078U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS
RU48581U1 (en) INSTALLATION FOR MODELING NATURAL CONDITIONS FOR WORKING GAS, GAS-CONDENSATE AND OIL DEPOSITS
RU48580U1 (en) STAND FOR RESEARCHING THE CONDITIONS OF LIFT LIFT USING GAS FROM GAS, GAS-CONDENSATE AND OIL DEPOSITS
CN211235427U (en) A infiltration erosion test device for centrifuge
RU158539U1 (en) STAND TEMPERATURE REGULATOR FOR RESEARCH OF LIQUID LIFT USING GAS
RU216849U1 (en) DOUBLE-LOOP COOLING UNIT OF THE STAND FOR DETERMINING THE DEGREE OF AGGRESSIVENESS OF FORMATION FLUID AND PROTECTIVE PROPERTIES OF THE CORROSION INHIBITOR
CN113702224A (en) Natural gas pipeline inner wall erosion corrosion experimental device and method
RU2671013C1 (en) Method and installation for measuring liquid and gas components of oil, gas and gas-condensate wells
RU2784588C1 (en) Stand for studying the characteristics of pump and ejector systems using exhaust gases
RU129553U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS