×
17.06.2023
223.018.814f

Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области измерения расходов газов и может использоваться в газовых и нефтяных областях промышленности, а также в областях науки и техники, имеющих дело с газами - в авиации, криогенной технике, химической, металлургической отраслях промышленности и др. В устройстве для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом согласно изобретению в качестве источников сигналов, подлежащих последующей обработке с целью определения времени корреляции, используются два одинаковых объемных резонатора дециметрового диапазона, устанавливаемых на определенном расстоянии один от другого и возбуждаемых на частоте где - резонансная частота резонатора, а сдвиг определяется по соотношению, где Q - добротность резонатора, причем величины и Q определяются в присутствии газожидкостного потока. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности определения расхода, измеряемого корреляционным методом, и исключение резких выбросов в определении скорости потока. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области измерения расходов газов и может использоваться в газовых и нефтяных областях промышленности, а также в областях науки и техники, имеющих дело с газами - в авиации, криогенной технике, химической, металлургической промышленности и др.

Существует большое количество расходомеров, используемых для измерения расходов природных и нефтяных газов добывающей газовой промышленности на разных стадиях технологического процесса от момента добычи газа из скважины, затем подготовки к транспорту, в процессе самой транспортировки и до поступления его на предприятия, утилизирующие этот газ. Это, прежде всего, расходомеры с использованием сужающего устройства - диафрагмы или сопла (в том числе, сопла Вентури); расходомеры с использованием нанесения тепловых меток - термоаненометры; корреляционные расходомеры; расходомеры с использованием эффекта Доплера; ультразвуковые расходомеры и др. [1].

Однако не все они одинаково хорошо подходят для измерения продуктов добычи скважины, проводимых геологической службой добывающего предприятия, в частности, газа, непосредственно поступающего из скважины. Это связано с тем, что газ, являющийся главным компонентом продукта добычи скважины, почти всегда содержит в себе капли жидкости - воды или конденсата (пентана, гексана, гептана и других высших углеводородов). При этом поток не является чисто газовым: он содержит жидкость. Объем занимаемой жидкости, как правило, не превышает 5%, но ее масса сравнима с массой газа. Это обстоятельство делает либо не подходящим большинство средств измерений, либо приводит к возрастанию погрешности результатов измерений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению измерителем расхода является расходомер MPFM 1900 VI фирмы Roxar [3], выбранный за прототип. В нем используется корреляционный измеритель скорости потока, при котором берутся сигналы с двух однотипных емкостных датчиков, разнесенных по длине измерительной секции на некоторое расстояние Сигналы с этих датчиков подаются на электронный блок, который, с помощью математических процедур, анализирует эти сигналы и определяет время корреляции τ, после чего скорость потока (в месте, где установлены зонды) находится по соотношению:

Практика применения корреляционных измерений показывает, что во многих случаях погрешность измерения расхода не превышает 4%, но нередки случаи, когда погрешность может многократно возрастать [2].

Это связано с двумя физическими обстоятельствами. Во-первых, датчики сигналов, по которым затем определяется корреляционная функция, расположены вблизи стенки трубопровода и измеряют скорость газа именно там. Скорость газа у стенки заметно ниже средней скорости потока. Кроме того, она зависит от профиля скорости, то есть, от функции распределения скорости по радиусу v=v0⋅ϕ(r), где v0 - скорость на оси трубы, r - текущая координата. А функция ϕ(r), в свою очередь, сама зависит от числа Рейнольдса Re, в которое входят, в частности, средняя скорость потока и вязкость. Так, при малых числах Re (Re<2000) поток является ламинарным и функция ϕ(r) представляет собой параболу; при больших Re {Re>2000) профиль скорости является трапецеидальным и градиент скорости у стенки сильно возрастает.

Во-вторых, это связано с тем, что емкостные датчики (или датчики проводимости) являются, по существу, локальными и при наличии в газе капельной жидкости могут значительно завышать величину г, так как сколько-нибудь крупная капля всегда движется со скоростью заметно медленнее скорости газа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение погрешности определения расхода, измеряемого корреляционным методом, и исключение резких выбросов в определении скорости потока.

Технический результат достигается тем, что в качестве источников сигналов, подлежащих последующей обработке с целью определения времени корреляции, используются два одинаковых объемных резонатора дециметрового диапазона, устанавливаемых на определенном расстоянии друг от друга и возбуждаемых на частоте f1=fo+Δfo, где fo - резонансная частота резонатора, величина Δfo находится из соотношения, , где Q - нагруженная добротность резонатора, причем величины fo и Q определяются в присутствии газожидкостного потока.

Технический результат достигается также тем, что весь объем резонатора, за исключением проходного отверстия, заполняется диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью (ε>>1) и малым тангенсом угла потерь (tgβ~10-4).

На фигуре 1 изображено устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом. На ней показаны: 1 - силовой корпус измерительной секции расходомера; 2, 3 - первый и второй СВЧ резонаторы; 4, 5 - диэлектрики, заполняющие первый и второй резонаторы; 6 - газожидкостный поток; 7 - СВЧ генератор, управляемый по программе; 8, 9 - элементы связи, возбуждающие первый и второй резонаторы; 10, 11 - элементы связи, принимающие сигналы с первого и второго резонаторов; 12, 13 - детекторы сигналов с первого и второго резонаторов; 14 - блок задержки; 15 - блок корреляционной обработки сигналов; 16 - блок вычисления расхода, индикации и передачи данных на верхний уровень; 17 - блок управления частотой СВЧ генератора 7; 18 - блок вывода сигнала на дисплей компьютера.

На фигуре 2 показана дисперсионная характеристика резонатора - сигнал с детектора Ug при изменении частоты СВЧ резонатора ƒ и частота ƒ1, соответствующая половинной мощности - т.А.

На фигуре 3 показан закон измерения частоты СВЧ генератора во времени. В течение времени от ti до 6 частота генератора не меняется и равна значению ƒ1.

На фигуре 4 и фигуре 5 показаны в относительных единицах сигналы с детекторов первого резонатора (Ug1) и второго резонатора (Ug2) в зависимости от времени в промежутке между t1 и t2;. на фигуре 4 - в расходомере, заполненном газожидкостной смесью в отсутствие скорости потока; на фигуре 5 - в движущемся потоке.

Работа устройства происходит следующим образом.

При заполнении трубопровода 1 газожидкостной смесью 6 снимается дисперсионная характеристика резонатора (фиг.3 ) и устанавливаются характерные размеры частотного диапазона, в котором должна будет свипироваться частота СВЧ генератора 7, определяются резонансная частота резонатора в рабочих условиях ƒo и частота, соответствующая величине половинной мощности ƒ1. Эти данные вводятся в блок 17, вырабатывающий напряжение, управляющее частотой СВЧ генератора 7.

СВЧ генератор 7 вырабатывает напряжение с частотой, изменяющейся по трапецеидальному периодическому закону (фиг. 3), причем времена t1 и t2, определяющие временную длину верхней полки трапеции, т.е. время, когда частота ƒ=ƒ1=const, определяются оператором из физических соображений.

Сигналы с детекторов 10 и 11 резонаторов 2 и 3 поступают на блок обработки сигналов 15 (сигнал с первого резонатора 2 поступает через блок регулируемой задержки 14), на котором определяется время корреляции (τ=t4-t3 на фигуре 5), после чего в блоке 16 определяется скорость потока газожидкостной смеси и вычисляется расход газа (с учетом небольшой поправки на разницу между скоростью газа и скоростью газожидкостной смеси). Поступившая информация с блока 16 выводится на дисплей компьютера через блок 18.

Литература

1. Кремлевский П.П. Расходомер и счетчики количества вещества / П.П. Кремлевский // Справочник. Книга 2. - С.П.б.: Политехника, 2004 - 412 с.

2. Эволюция измерения многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией / [Э. Тоски и др.] // Нефть и Капитал. Технологии ТЭК [Электронный ресурс]. - 2003 - декабрь - Режим доступа: http:/www.oilcapital.ru/

3. Roxar Multiphase meter MPFM 1900 VI // Roxar maximum reservoir performance [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.emerson.com/documents/automation/product-data-sheet-multiphase-meter-mpfin 1900vi-topside-roxar-en-927026.pdf

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-2 of 2 items.
20.04.2023
№223.018.4e80

Устройство для приведения расходов продуктов добычи газоконденсатных скважин, измеряемых многофазным расходомером, от рабочих условий к стандартным

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в газовых и нефтяных областях промышленности. Устройство для приведения расходов продуктов добычи газоконденсатных скважин, измеряемых многофазным расходомером, от рабочих условий к стандартным содержит зонд для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793153
Дата охранного документа: 29.03.2023
21.05.2023
№223.018.68cb

Устройство для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата в потоке продуктов добычи газоконденсатных скважин

Изобретение относится к области измерения продуктов добычи газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин и может использоваться в газовых и нефтяных областях промышленности для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата без разделения их в сепараторе....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794953
Дата охранного документа: 26.04.2023
Showing 1-9 of 9 items.
27.03.2013
№216.012.3171

Способ оперативного определения коэффициента сжимаемости газов и их смесей

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано на замерных узлах газодобывающих и газотранспортных предприятий, при проведении исследований физических свойств газов и их смесей (в частности, топливных природных и попутных нефтяных) и в других случаях, где необходимо...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478195
Дата охранного документа: 27.03.2013
29.03.2019
№219.016.ef14

Способ и устройство измерения расхода газожидкостного потока

Изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при измерении расхода природного газа, добываемого на газоконденсатных месторождениях и содержащего жидкую углеводородную фазу в капельном или аэрозольном виде. Сущность: устройство состоит из блока управления частотой,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002286546
Дата охранного документа: 27.10.2006
29.03.2019
№219.016.f214

Измерительная секция расходомера газожидкостного потока

Изобретение может найти применение при эксплуатации газовых скважин, на установках комплексной или предварительной подготовки газа для определения водогазового и конденсатогазового факторов (ВГФ, КГФ), характеризующих количество воды и углеводородного конденсата в продуктах добычи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002386929
Дата охранного документа: 20.04.2010
18.05.2019
№219.017.5885

Способ определения влажности природного газа после гликолевой осушки

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к измерению влажности газов, в частности, природных, содержащих высокий уровень технологических примесных компонентов - компрессорного масла, паров осушающих спиртов (гликолей), высших углеводородов. Техническим результатом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002361196
Дата охранного документа: 10.07.2009
10.07.2019
№219.017.aa8a

Способ и устройство определения объемных долей жидкого углеводородного конденсата и воды в потоке газожидкостной смеси природного газа

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано на скважинах или участках первичной переработки газа. Технический результат - возможность определения объемных долей жидкого углеводородного конденсата и воды в потоке газожидкостной смеси природного газа. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002289808
Дата охранного документа: 20.12.2006
13.07.2019
№219.017.b3a7

Устройство для измерения объемной доли жидкой фазы в потоке газожидкостной смеси природного газа

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения объемной доли жидкости в потоке газожидкостной смеси (ГЖС) в рабочих условиях. Устройство содержит блок управления частотой, микроволновый генератор, делитель мощности, измерительный микроволновый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002397479
Дата охранного документа: 20.08.2010
14.07.2019
№219.017.b4b8

Способ оперативного определения объемного содержания жидкой фазы в газожидкостном потоке и устройство для его осуществления

Способ оперативного определения объемного содержания жидкой фазы в газожидкостном потоке заключается в изокинетическом отборе пробы из газопровода, отсечке фильтром жидкой фазы и последующем измерении ее объемной доли при фиксированном объемном расходе газожидкостной смеси. При этом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002445581
Дата охранного документа: 20.03.2012
20.04.2023
№223.018.4e80

Устройство для приведения расходов продуктов добычи газоконденсатных скважин, измеряемых многофазным расходомером, от рабочих условий к стандартным

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в газовых и нефтяных областях промышленности. Устройство для приведения расходов продуктов добычи газоконденсатных скважин, измеряемых многофазным расходомером, от рабочих условий к стандартным содержит зонд для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002793153
Дата охранного документа: 29.03.2023
21.05.2023
№223.018.68cb

Устройство для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата в потоке продуктов добычи газоконденсатных скважин

Изобретение относится к области измерения продуктов добычи газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин и может использоваться в газовых и нефтяных областях промышленности для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата без разделения их в сепараторе....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002794953
Дата охранного документа: 26.04.2023
+ добавить свой РИД