RU48580U1

RU48580U1 - STAND FOR RESEARCHING THE CONDITIONS OF LIFT LIFT USING GAS FROM GAS, GAS-CONDENSATE AND OIL DEPOSITS

Info

Publication number: RU48580U1
Application number: RU2005114079/22U
Authority: RU
Inventors: В.И. Шулятиков; И.В. Шулятиков
Priority date: 2005-05-12
Filing date: 2005-05-12
Publication date: 2005-10-27

Abstract

Полезная модель направлена на обеспечение исследований условий подъема жидкости не только воздухом, но и другими газами, расширения области применения стенда при высоких рабочих давлениях, больших расходах газа (воздуха), повышения достоверности результатов измерений технологических параметров процессов подъема жидкости по вертикальным колонам труб в реальных газожидкостных условиях конкретных месторождений, уменьшение энергетических затрат на эксплуатацию стенда. Указанный технический результат достигается благодаря тому, что в стенде для изучения условий подъема газа и жидкости по колоннам труб, состоящем из одной или нескольких колонн труб различного диаметра, узла подачи и регулирования расхода жидкости, средств подачи и регулирования расхода газа, включающих компрессор, устройств ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, имеющего выходы для жидкости и газа сепаратора, приборов измерения расхода газа и жидкости, установленных между устройством ввода в колонну газожидкостной смеси и компрессором и узлом подачи и регулирования расхода жидкости соответственно, приборов измерения давления в колонне труб и средств отвода жидкости и газа из установки, выход сепаратора для жидкости гидравлически соединен с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через узел подачи и регулирования расхода жидкости, выход сепаратора для газа соединен с устройством ввода в колонну газожидкостной смеси через средство подачи и регулирования расхода газа, которое снабжено патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа.The utility model is aimed at providing studies of the conditions for raising the liquid not only with air, but also with other gases, expanding the scope of the test bench at high working pressures, high gas (air) consumption, increasing the reliability of the measurement results of technological parameters of the processes of lifting the liquid along the vertical pipe columns in real gas-liquid conditions of specific deposits, reduction of energy costs for the operation of the stand. The specified technical result is achieved due to the fact that in the test bench for studying the conditions of gas and liquid lifting along the pipe columns, consisting of one or several pipe columns of various diameters, a supply and control unit for liquid flow, means for supplying and regulating gas flow, including a compressor, input devices into the column and discharge from the column of a gas-liquid mixture having outlets for a liquid and a gas separator, gas and liquid flow meter installed between the device for introducing a gas-liquid column into the column mixture and the compressor and the unit for supplying and regulating the flow of liquid, respectively, pressure measuring instruments in the pipe string and means for removing liquid and gas from the installation, the output of the liquid separator is hydraulically connected to the input device to the column of the gas-liquid mixture through the unit for supplying and regulating the liquid flow, separator output for gas is connected to a device for introducing a gas-liquid mixture into the column through a gas supply and control means, which is equipped with a gas overpressure pipe and a discharge pipe and gas.

Description

Полезная модель относится к области нефтегазодобычи и может быть использована для исследования процессов подъема газа и жидкости по вертикальным или наклонным колоннам труб с использованием различных технологических и технических решений (например, газлифта, плунжерного лифта, комбигазлифта, различных погружных насосных агрегатов).The utility model relates to the field of oil and gas production and can be used to study the processes of gas and liquid lifting along vertical or inclined pipe columns using various technological and technical solutions (for example, gas lift, plunger lift, combigas lift, various submersible pump units).

Известна конструкция экспериментальной установки для изучения условий подъема газа и жидкости по вертикальным колоннам труб (Коротаев Ю.П. Избранные труды. М., Недра, 1996, с.35-39).A known design of an experimental setup for studying the conditions of gas and liquid lifting along vertical pipe columns (Korotaev Yu.P. Selected works. M., Nedra, 1996, p. 35-39).

Установка состоит из одной или нескольких колонн труб различного диаметра, средства подачи и регулирования расхода газа, включающего компрессор, узла подачи и регулирования расхода жидкости, устройств ввода в колонну и отвода из колонны смеси газа и жидкости, имеющего выходы для газа и жидкости сепаратора, приборов измерения давления, разности давлений на входе и выходе колонны труб, измерения расхода газа и жидкости, а также средства отвода жидкости и газа из установки.The installation consists of one or several columns of pipes of various diameters, means for supplying and regulating the flow of gas, including a compressor, a unit for supplying and regulating the flow of liquids, devices for introducing into the column and withdrawing from the column a mixture of gas and liquid, which has outlets for gas and liquid separator, devices measuring pressure, the pressure difference at the inlet and outlet of the pipe string, measuring the flow of gas and liquid, as well as means for removing liquid and gas from the installation.

Недостатком известной установки является то, что пропущенный через колонну труб и сепаратор газ сбрасывается в атмосферу, в связи, с чем в этой установке невозможно исследовать особенности подъема жидкости реальными углеводородными газами.A disadvantage of the known installation is that the gas passed through the pipe string and the separator is discharged into the atmosphere, and therefore it is impossible to investigate the features of liquid lifting by real hydrocarbon gases in this installation.

Кроме этого для создания необходимого для исследований расхода и давления забираемого из атмосферы воздуха требуется использовать компрессор большой мощности и производительности с большим коэффициентом сжатия. Воздух после сжатия нагревается и его требуется охлаждать в специальном теплообменнике. После прохождения по In addition, in order to create the flow rate and pressure of air drawn from the atmosphere necessary for research, it is required to use a compressor of high power and performance with a large compression ratio. After compression, the air heats up and needs to be cooled in a special heat exchanger. After going through

вертикальной колонне труб и через сепаратор воздух выпускается в атмосферу. В результате установку невозможно использовать при больших давлениях и больших расходах газа (воздуха). Процесс подъема газожидкостной смеси в установке сопровождается большой пульсацией давления, в результате чего измерить инструментальными средствами истинные потери давления на подъем газожидкостной смеси не представляется возможным. Результаты множества измерений обрабатываются математическими методами, а в качестве конечного значения используется среднее значение множества измерений за продолжительный период времени. Полученное усредненное значение измерений не в полной мере отражает физические явления, происходящие во время процесса подъема жидкости газом. В результате приходится использовать осредненные показания измерений, в составе которых присутствуют систематические погрешности (ошибки), причины которых невозможно учесть математическими методами. В результате физические процессы, сопровождающие подъем газожидкостной смеси, остаются до конца неизвестными.vertical pipe string and through the separator air is discharged into the atmosphere. As a result, the installation cannot be used at high pressures and high gas (air) consumption. The process of lifting a gas-liquid mixture in the installation is accompanied by a large pressure pulsation, as a result of which it is not possible to measure the true pressure loss by lifting a gas-liquid mixture. The results of multiple measurements are processed by mathematical methods, and the average value of the multiple measurements over a long period of time is used as the final value. The obtained averaged measurement value does not fully reflect the physical phenomena that occur during the process of raising a liquid by a gas. As a result, it is necessary to use the averaged measurement readings, which contain systematic errors (errors), the causes of which cannot be taken into account by mathematical methods. As a result, the physical processes accompanying the rise of the gas-liquid mixture remain completely unknown.

При создании настоящей полезной модели решались технические задачи обеспечение исследований условий подъема жидкости не только воздухом, но и другими газами, расширения области применения установки при высоких рабочих давлениях, больших расходах газа (воздуха), повышения достоверности результатов измерений технологических параметров процессов подъема жидкости по вертикальным колонам труб в реальных газожидкостных условиях конкретных месторождений, уменьшение энергетических затрат на эксплуатацию стенда.When creating this utility model, technical problems were solved providing studies of the conditions for raising the liquid not only with air, but also with other gases, expanding the scope of the installation at high working pressures, high gas (air) consumption, increasing the reliability of the measurement results of technological parameters of liquid lifting along vertical columns pipes in real gas-liquid conditions of specific fields, reducing energy costs for the operation of the stand.

Поставленные технические задачи решаются тем, что экспериментальная установка для изучения условий подъема газа и жидкости по колоннам труб, состоящая из одной или нескольких колонн труб различного диаметра, узла подачи и регулирования расхода жидкости, средства подачи и регулирования расхода газа, включающего компрессор, The stated technical problems are solved by the fact that the experimental installation for studying the conditions of gas and liquid lifting along pipe columns, consisting of one or several pipe columns of various diameters, a supply and control unit for liquid flow, a means for supplying and regulating gas flow, including a compressor,

устройств ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, имеющего выходы для жидкости и газа сепаратора, средств отвода жидкости и газа из установки, согласно полезной модели выход сепаратора для жидкости гидравлически соединен с устройством ввода в колонну смеси газа и жидкости через узел подачи и регулирования расхода жидкости, выход сепаратора для газа соединен со входом средства подачи и регулирования расхода газа трубопроводом, который снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа.devices for introducing into the column and discharging from the column a gas-liquid mixture having outlets for liquid and gas separator, means for discharging liquid and gas from the installation, according to a utility model, the output of the separator for liquid is hydraulically connected to the device for introducing gas and liquid mixture into the column through the supply and control unit liquid flow, the output of the gas separator is connected to the inlet of the means for supplying and regulating the gas flow by a pipeline, which is equipped with a pipe for excess gas pressure and a pipe for gas discharge.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена схема экспериментальной установки - стенда.The utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a diagram of an experimental setup - a stand.

Предлагаемый стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, газоконденсатных и нефтяных месторождений состоит из одной или нескольких колонн труб 1, установленных вертикально и состоящих из набора труб различного диаметра, средства подачи и регулирования расхода газа 2, узла подачи и регулирования расхода жидкости 3 (может быть выполнен в виде насоса), устройств ввода в колонну газожидкостной смеси 4 и отвода из колонны этой смеси 5. В устройстве ввода в колонну газожидкостной смеси 4 производится смешивание газа и жидкости.The proposed stand for studying the conditions of liquid lifting using gas from wells in gas, gas condensate and oil fields consists of one or several pipe columns 1 mounted vertically and consisting of a set of pipes of various diameters, means for supplying and regulating the flow of gas 2, a unit for supplying and regulating the flow liquid 3 (can be made in the form of a pump), input devices into the column of the gas-liquid mixture 4 and discharge from the column of this mixture 5. In the input device into the column of the gas-liquid mixture 4 is made mixing gas and liquid.

Стенд снабжен не сообщающимся с атмосферой сепаратором 6, имеющего выходы для жидкости и газа, при этом выход для газа из сепаратора 6 соединен с входом средства подачи и регулирования расхода газа 2 трубопроводом 7, а выход для жидкости - с узлом подачи и регулирования расхода жидкости 3 трубопроводом 8.The stand is equipped with a separator 6, which does not communicate with the atmosphere, with outlets for liquid and gas, while the outlet for gas from the separator 6 is connected to the inlet of the means for supplying and regulating the flow of gas 2 by a pipe 7, and the outlet for liquid is connected to the node for supplying and regulating the flow of liquid 3 pipeline 8.

Средство подачи и регулирования расхода газа 2 содержит компрессор 9, патрубок подачи избыточного давления газа 10 и патрубок сброса газа 11, снабженные запорно-регулирующими устройствами 12 и 13. Для полного удаления жидкости и газа из установки устройство ввода в колонну газожидкостной смеси 4 снабжено сливным патрубком с запорным устройством 14.The means for supplying and regulating the flow of gas 2 comprises a compressor 9, a nozzle for supplying excess gas pressure 10 and a nozzle for discharging gas 11, equipped with shut-off and regulating devices 12 and 13. For the complete removal of liquid and gas from the installation, the input device to the gas-liquid mixture column 4 is equipped with a drain nozzle with locking device 14.

Стенд содержит приборы (условно не показаны) измерения давления газожидкостной смеси в колонне труб 1, а также приборы измерения расхода газа и жидкости (условно не показаны), установленные между устройством ввода в колонну газожидкостной смеси 4 и компрессором 9 и узлом подачи и регулирования расхода жидкости 3 соответственно.The stand contains instruments (not shown conventionally) for measuring the pressure of the gas-liquid mixture in the pipe string 1, as well as gas and liquid flow measuring devices (not shown conventionally) installed between the device for introducing the gas-liquid mixture into the column 4 and the compressor 9 and the unit for supplying and regulating the flow of liquid 3 respectively.

Предлагаемый стенд работает следующим образом.The proposed stand works as follows.

Стенд подключают к источнику газа высокого давления патрубком подачи избыточного давления газа 10. Затем открывают запорно-регулирующее устройство 12 и при закрытых запорно-регулирующем устройстве 13 и запорном устройстве 14 заполняют все устройства стенда газом до заданного давления. Величину давления контролируют по показаниям приборов измерения давления на входе в колонну труб или на выходе из колонны труб, установленных на нижнем и верхнем концах колонны или в другом участке колонны 1. После того, как давление газа в стенде достигнет заданного значения, включают в работу компрессор 9, при этом газ из сепаратора 6 всасывается в компрессор 9, а затем подается через прибор измерения расхода газа и устройство ввода в колонну газожидкостной смеси 4 в нижнюю часть колоны 1. Газ поступивший в колонну 1, поднимается по колонне верх и через устройство 5 отвода газожидкостной смеси из колонны по трубопроводу поступает в сепаратор 6, а затем в компрессор 9. Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду в замкнутом цикле.The stand is connected to a high-pressure gas source by a pipe for supplying excess gas pressure 10. Then, the shut-off and control device 12 is opened and, when the shut-off-control device 13 and shut-off device 14 are closed, fill all the stand devices with gas to a predetermined pressure. The pressure value is controlled by the readings of pressure measuring instruments at the inlet to the pipe string or at the output from the pipe string installed at the lower and upper ends of the pipe or in another section of the pipe 1. After the gas pressure in the bench reaches a predetermined value, the compressor is switched on 9, while the gas from the separator 6 is sucked into the compressor 9, and then fed through a gas flow meter and an input device into the column of gas-liquid mixture 4 into the lower part of column 1. The gas entering column 1 rises through the column into p and removal device 5 through the gas-liquid mixture from the column via line 6 into the separator and then to the compressor 9. The gas filling the stand, the stand begins to circulate in a closed cycle.

Жидкость подают в узел подачи и регулирования расхода жидкости 3, а затем в устройство ввода в колонну газожидкостной смеси 4, в котором жидкость смешивается с газом и газожидкостная смесь под действием напора газа поднимается по колонне труб 1. Достигнув верха колонны труб 1, газожидкостная смесь по соединительному трубопроводу поступает в сепаратор 6.The liquid is fed to the supply and control unit for the flow of liquid 3, and then to the input device into the column of gas-liquid mixture 4, in which the liquid is mixed with gas and the gas-liquid mixture rises along the pipe string 1 under the influence of gas pressure. Having reached the top of the pipe string 1, the gas-liquid mixture the connecting pipe enters the separator 6.

В сепараторе жидкость отделяется от газа и стекает по трубопроводу 7 в узел подачи и регулирования расхода жидкости 3, а газ по трубопроводу 8 в компрессор 9.In the separator, the liquid is separated from the gas and flows through the pipe 7 to the supply and control unit for the flow of liquid 3, and the gas through the pipe 8 to the compressor 9.

После окончания эксперимента жидкость сливается через сливной патрубок с запорным устройством 14.After the experiment, the liquid is drained through the drain pipe with a locking device 14.

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 9, и жидкости - с помощью насоса или прекращают работу стенда, удалив жидкость из колонны в систему утилизации.During a specific experiment, pressure is measured in predetermined sections of column 1 by pressure gauges or differential pressure gauges. Having performed the required measurements, the technological parameters of the operating mode of the stand are changed: pressure, gas flow rates - with the help of compressor 9, and liquids - with the help of a pump or the stand is stopped by removing liquid from the column into the disposal system.

Результаты измерений технологических параметров процессов подъема газа и жидкости, полученные с использованием стенда позволяют определять с высокой достоверностью и точностью численные значения коэффициентов гидравлического сопротивления лифтовых колонн в условиях близких к условиям в реальных скважинах (давления, температуры, расходов газа и жидкости, состава рабочей среды), проводить сравнительную оценку и выбор эффективных технологий для эксплуатации скважин, назначать оптимальный режим эксплуатации скважин, выбирать и обосновывать конструкции скважин на этапе проектирования.The results of measurements of the technological parameters of the processes of gas and liquid lifting obtained using the test bench make it possible to determine with high reliability and accuracy the numerical values of the hydraulic resistance coefficients of the lift columns under conditions close to the conditions in real wells (pressure, temperature, gas and liquid flow rates, composition of the working medium) , conduct a comparative assessment and selection of effective technologies for the operation of wells, determine the optimal mode of operation of wells, choose and justify pull out well designs at the design stage.

Claims

An experimental setup for studying the conditions for raising gas and liquid through pipe columns, consisting of one or several pipe columns of various diameters, a supply and control unit for liquid flow, means for supplying and regulating gas flow, including a compressor, input devices into the column and discharge of the gas-liquid mixture from the column having exits for the separator liquid and gas, gas and liquid flow rate measuring instruments installed between the device for introducing the gas-liquid mixture into the column and the compressor and the supply and control unit the flow rate of the liquid, respectively, pressure measuring instruments in the pipe string and means for removing liquid and gas from the installation, characterized in that the output of the liquid separator is hydraulically connected to the input device of the gas-liquid mixture through the supply and control of the liquid flow, the output of the gas separator is connected with a device for introducing a gas-liquid mixture into the column through a gas supply and control means, which is equipped with a gas overpressure pipe and a gas discharge pipe.