HU202978B - Device for metering yield of an oil well - Google Patents

Description

A találmány tárgya olajkúthozam-mérő berendezés olajkutak, folyadék- és gázhozamának folyamatos mérésére.

Az olajmező gazdaságos művelésének előfeltétele a tervszerű kitermelés. Ésszerű kitermelési terv csak a feltárás során a szénhidrogén-tárolóról szerzett mérési tapasztalatok alapján állítható össze. A terv elkészítéséhez ismerni kell a szénhidrogén-tároló jellemzőit, amelyek közül leglényegesebb az olajkút hozama. Az olajkúthozamra vonatkozó megfelelő információ az olajkutak egyedi, folyamatos mérése útján nyerhető. A kúthozam és más paraméterek folyamatos mérése tehát általánosan felmerülő igény.

Az olajkúthozam mérésével szemben támasztott legfontosabb követelmények az alábbiak:

- folyamatos mérés

- kis ellenállás

- nagy megbízhatóság

- felügyelet nélküli üzemeltethetőség

- viszonylag alacsony ráfordítás.

A fenti követelmények kielégítését célzó olajkúthozam-mérók ismertek. Általánosan elterjedtek a csoportos kúthozammérök, amelyeket gyűjtóállomásokon, kútbokrokon vagy fúrószigeteken állítanak fel. A csoportos kúthozaramérők működésének alapelve, hogy a kút hozamát kétfázisú szeparálás utján folyadékra és gázra, vagy háromfázisú szeparálás útján olajra, vízre és gázra választják szét. Az olajkútból felhozott folyadék-gáz-elegyet ennek megfelelően kétfázisú vagy háromfázisú szeparátorral választják szét. Kétfázisú szeparálás esetén a folyadék- és gázösszetevök szétválasztása után külön mérőeszközzel határozzák meg a folyadék olajés víztartalmát.

A kitermelt elegy egyes alkotóira vonatkozó hozamot folyamatos hozamméréssel, térfogatméréssel (köbözéssel) vagy tömegméréssel határozzák meg. A kúthozammérés pontosságát az alkalmazott mérőeszközök, mérési eljárások és mérési időtartam határozzák meg.

A jelenleg használt kúthozammérőkról jó áttekintést ad például L. J. Lazovszkij, S. M. Szmotrickij: .Automatizacija izmerénja produkci nyeftjanik szkvazsin’ című szakmunkája.

A fenti tanulmány nem említi azt az ugyancsak elterjedt módszert, amelynek lényege, hogy a gyüjtóállomáson két, egy nagyobb és egy kisebb teljesítményű háromfázisú mérőszeparátort üzemeltetnek. A nagyobb mérőszeparátor a gyüjtóállomásra bekötött összes olajkút együttes hozamát méri folyamatosan, a kisebb mérőszeparátor pedig az egyes kutak hozamát külön-külön, időszakosan méri. A megoldás hiányossága tehát, hogy az egyes kutak önálló, folyamatos mérését nem teszi lehetővé.

A 2 179 156 sz. UK szabadalmi leírásból olyan kúthozammérő ismerhető meg, amely a folyamatos mérést a szeparátor kiküszöbölésével igyekszik megoldani. Amint a dokumentumból kitűnik, a berendezés kisméretű szeparátort tartalmaz, a szeparátor teljes kiküszöbölése tehát itt sem megoldott.

A folyamatos és megbízható olajkúthozam-mérésre irányuló kísérletek - amint az a szakirodalomból kitűnik - jelenleg is a szeparátorok kiiktatását, szeparátor nélküli kúthozammérés megvalósítását célozzák. A célkitűzést realizáló gyakorlatban is alkalmazható megoldást ismertető publikációt azonban nem ismerünk.

A találmánnyal célunk folyamatos kúthozammérést biztosító, nagy megbízhatóságú kis áramlási ellenállást képviselő és felügyelet nélkül üzemeltethető olajkúthozam-méró megvalósítása, amely alacsony ráfordítással realizálható.

A kitűzött feladat megoldására olyan olajkúthozam-mérö berendezést építettünk ki, amelynek az olajkútból kitermelt folyadék-gáz-elegyet szállító belépőcsonkra csatlakozó kétfázisú szeparátora, a szeparátor folyadékkivezetésére csatlakozó folyadékhozam-méróje és azzal összekapcsolt víztartalom-méróje, a szeparátor gázkivezetésére csatlakozó gázhozammérője, valamint a folyadékhozam-mérő, illetve a viztartalommérő és a gázhozammérő folyadék-, illetve gázkivezetésére csatlakozó ke verője van, ahol a találmány szerint a berendezést egyesített folyadékszint- és nyomásszabályozóved láttuk el, amely a folyadékszintet érzékelő úszóból és az úszóval együtt mozgó kényszerkapcsolatban lévő tolattyúkból épül fel, amely tolatytyúk a szeparátor utáni gázkivezetésbe és folyadékkivezetésbe azok kiömlő keresztmetszetét szabályozóan vannak beépítve.

A folyadékszint- és nyomásszabályozó közvetlenül a szeparátorhoz kapcsolódhat, de elrendezhető a szeparátoron kívül, a folyadékhozam-mérő, illetve a viztartalom-mérö és a gázhozammérő utáni szakaszon is.

Folyadékhozam-mérőként és gázhozam-méróként előnyösen mérőperemeket alkalmazunk, amelynek előnye, hogy mozgó elemet nem tartalmaz, kielégítő pontosságú és megbízható ipari mérőeszköz, amelynek mérési tartománya tág határok között változtatható.

A kiválasztott folyadékkomponens víztartalmának meghatározására ugyancsak önmagában ismert mérőeszközt, például közvetlen víztartalom-mérő eszközt, vagy a víztartalmat más fizikai paraméter alapján számítással meghatározó közvetett mérőeszközt használunk.

A találmány szerinti berendezés működését célszerűen mikroprocesszoros számító/ /vezérlőegység irányítja, amely a kapott mérési értékek alapján elvégzi a szükséges számításokat, központi utasítások fogadására alkalmas, és ezek alapján az olajkút szaka3

HU 202978 Β szos kitermelését megadott program szerint folyamatosan vezérli.

A találmányt a továbbiakban a rajz alapján ismertetjük. A rajzon: az 1-4. ábrákon a találmány szerinti olajkúthozam-méró berendezés példakénti kiviteli alakjainak blokkvázlatait tüntettük fel.

Amint a rajzból kitűnik, a találmány szerinti berendezésnek kétfázisú 3 szeparátora van, amelybe az olajkútból nyert folyadék-gáz-elegy 1 elzárószerelvényen és 2 tangenciális belépőcsonkon keresztül érkezik. A 3 szeparátorban a gáz perditó elemmel ellátott 5 cseppleválasztóba jut. Az 5 cseppleválasztóból a leválasztott folyadék 6 vezetéken keresztül a 3 szeparátor 13 alsó folyadékterébe csurog. A gáz a találmány szerinti egyesített folyadékszint- és nyomásszabályozó 19 tolattyúja által szabályozott réseken keresztül a 3 szeparátor 7 gázkivezető csonkjába áramlik, ahonnan 8 áramlásrendezön, 9 gázhozammérön (előnyösen mérőperemen) és 10 visszacsapószelepen keresztül 11 keverőbe áramlik. A gázt szállító vezetékben 22 hófokérzékeló van beépítve.

A folyadék-gáz-elegyból kiválasztott folyadék a 3 szeparátor 13 alsó folyadékterében gyűlik össze. Innen a folyadék az egyesített folyadékszint- és nyomásszabályozó 20 tolattyúja által szabályozott réseken ét 14 kilépőcsonkon és 15 áramlásrendezőn keresztül 16 folyadékhozam-méróbe (előnyösen méröperembe) áramlik. A 16 folyadékhozam-mérőből a folyadék 17 víztartalom-mérőn áramlik keresztül, ahonnan 18 visszacsapószelepen át a 11 keveróbe jut. A 11 keverőben a folyadék és a gáz újra összekeveredik, és az elegy 12 elzárószerelvényen keresztül a rajzon külön nem jelölt kollektorba áramlik.

Az egyesített folyadékszint- és nyomásszabályozó 19 és.20 tolattyúi az ugyancsak a szeparátorba beépített 21 úszóval (1-2. ábrák) együtt mozgó kényszerkapcsolatban vannak.

A berendezés 23 mikroprocesszoros számitó/vezérlóegységgel rendelkezik, amely kétirányú vezérlő jelkapcsolatban van a 9 gázhozammérővel, a 16 folyadékhozam-mérővel, a 17 víztartalom-mérővel és a 22 hőfokérzékelővel, valamint az 1 és 12 elzárószerelvényekkel.

A találmány szerinti berendezés az egyesített folyadékszint- és nyomásszabályozó 3 szeparátoron kívüli elrendezésével is megvalósítható (3-4. ábrák). Ez esetben a 21 úszó külön függőleges szerelvényben van elrendezve, amelybe felülről a gázt szállító vezeték 9 gázhozamméró utáni szakasza, alulról pedig a folyadékot szállító vezeték 16 folyadékhozam-mérő utáni szakasza csatlakozik be. A függőlegesen álló helyzetű szerelvényben van elrendezve továbbá a 21 úszóval együtt mozgó kényszerkapcsolatban lévő gázáramlást szabályzó 19 tolattyú és folyadékáramlást szabályzó 20 tolattyú is. A 19 tolattyú a szerelvény felső kivezető csonkjához, a 20 tolattyú pedig a szerelvény alsó kivezető csonkjához kapcsolódik, azok kiömlő keresztmetszetét szabályozóan. A felső kivezető csonk gázszállító vezetékszakaszon, az alsó kivezető csonk pedig folyadékszállitó vezetékszakaszon keresztül a 11 keveróbe csatlakozik, amelyben a gáz és a folyadék újra keveredik, és az elegy a 12 elzárószerelvényen keresztül a rajzon nem jelölt kollektorba áramlik.

A találmány szerinti berendezés víztartalom-mérő nélkül is megvalósítható, amint azt a 2. és 4. ábrák szerinti változatok mutatják.

A találmány szerinti berendezés a következőképpen működik:

A szállítandó folyadék-gáz-elegy folyadék- és gázösszetevőjének folyamatos elvezetését a 3 szeparátorban - illetve a külön szerelvényben - elrendezett 21 úszóval mechanikus kapcsolatban lévő 19 és 20 tolatytyúk biztosítják. A folyadékszint emelkedése esetén a 21 úszó is emelkedik, megemeli a 20 tolattyút, amely ezáltal megnöveli a folyadék kiömlő keresztmetszetét. Ezzel egyidejűleg a gáz kiömlő keresztmetszetét szabályozó 19 tolattyú a kiömlő keresztmetszetet leszűkíti (fojtja), aminek hatására a 3 szeparátor gázterének nyomása megnövekszik (1-2. ábrák). A 19 és 20 tolattyúk fenti működésének együttes hatására a megnövekedett folyadékáram a 14 kilépöcsonkon keresztül távozik a 3 szeparátorból.

Ha a folyadékszint a 3 szeparátorban csökken, az úszó lefelé mozdul el, ennek hatására a 19 tolattyú a gázkivezetés kiömlő keresztmetszetét nyitja, a 20 tolattyú pedig a folyadékkivezetés kiömlő keresztmetszetét fojtja. Ennek eredményeként beáll az új egyensúlyi állapot. A szállítórendszer tehát önmagát szabályozza.

Az olajküthozam megszűnése esetén a 10 és 18 visszacsapó szelepek megakadályozzák a kollektorból történő visszaáramlást. A kitermelés megindításakor a berendezés külső beavatkozás nélkül automatikusan újraindul.

A 23 számitó/vezérlóegység alkalmas programozásával a találmány szerinti olajkúthozam-mérő berendezés alkalmas a szakaszos kőolajkitermelés vezérlésére és mérésére. Legegyszerűbb lehetőség az előre megadott időprogram szerinti vezérlés. Ez esetben a számitó/vezérlóegység előre meghatározott időprogram szerint indítja vagy leállítja a rendszer szivattyúit, gázliftes kitermelésnél nyitja vagy zárja a gázadagoló szelepet és vezérli a rendszer kitermelésben részt vevő eszközeit. Az 1 elzáró szerelvényt ilyen vezérlés esetén célszerű távműködtetésű szerelvényként kialakítani.

A szakaszos kőolajkitermelés vezérlésének egy másik lehetséges módja, hogy például egy adott alsó hozamérték elérése esetén a számitó/vezérlóegység leállítja a kiterme-3HU 202978 B lést, és csak meghatározott idő eltelte után inditja újra.

A találmány szerinti berendezés a gázliftes kitermelés optimalizására is alkalmas.

Ez esetben a kútba adagolt gáz mérése fe- 5 lesleges, mivel az olajkúthozam-mérő a gázhozam folyamatos mérését biztosítja.

A találmány szerinti olajkúthozam-mérő berendezés folyamatos mérést tesz lehetővé, és biztosítja a rendszer rendellenes működé- 10 sének azonnali észlelését.

A folyamatos szabályozáshoz sem a folyadék, sem a gázfázisban nem igényel segédenergiát. A szabályozott üzemet áramkimaradás esetén is fenntartja. Külső beavat- 15 kozásra az áramkimaradás megszűnte után sincs szükség.

A berendezésen belüli nyomásesés viszonylag alacsony, mindenkor a pillanatnyi hozamnak felel meg. 20

A berendezés működtetése kezelést és állandó felügyeletet nem igényel. Szerkezeti felépítése egyszerű, megvalósítása viszonylag alacsony ráfordítást igényel.

A folyamatos mérésnek köszönhetően a 25 szakaszos mérési módszereknél jelentkező mérési hibával nem kell számolni.

Claims (4)

1. ) Olajkúthozam-mérő berendezés, amelynek az olajkútból származó folyadék-gáz-elegyet szállító belépőcsonkra csatlakozó kétfázisú szeparátora, a szeparátor folyadékkivezetésére csatlakozó folyadékhozaminérője és azzal összekapcsolt víztartalom-mérője, a szeparátor gázkivezetésére csatlakozó gázhozammérője, valamint a víztartalom-mérő és a gá2hozainmérő folyadék-, ill. gázki vezetésére csatlakozó keverője van, azzal jellemezve, hogy egyesített folyadékszint- és nyomásszabályozóval van ellátva, amely folyadékszintet érzékelő úszóból (21) és az úszóval (21) együttműködő kényszerkapcsolatban lévő tolattyúkból (19, 20) épül fel, amely tolattyúk (19, 20) a szeparátor (3) utáni gázkivezetésbe és folyadékkivezetésbe azok kiömlő keresztmetszetét szabályozóan vannak beépítve.

2. ) Az 1. igénypont szerint olajkúthozam-mérő berendezés, azzal jellemezve, hogy a folyadékszint- és nyomásszabályozó közvetlenül a szeparátorhoz (3) kapcsolódik, úgy, hogy a gázkivezetés kiömlő keresztmetszetét szabályozó tolattyü (19) a szeparátor (3) gázkivezető csonkjára (7) csatlakozik.

3. ) Az 1. igénypont szerinti olajkúthozam-mérő berendezés, azzal jellemezve, hogy a folyadékszint- és nyomásszabályozó a szeparátoron (3) kívül, a folyadékhozam-méró (16), ill. a víztartalommérö (17) és a gázhozam-mérő (9) után van elrendezve.

4. ) Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti olajkúthozam-mérő berendezés, azzal jellemezve, hogy a folyadékhozam-méró (16) és a gázhozammérő (9) mérópe rémként van kialakítva.