УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН Российский патент 1996 года по МПК E21B47/00 

Изобретение относится к нефтеперерабатывающей промышленности и может быть использовано для измерения объема жидкости, свободного газа и обводненности продукции скважин при исследовании скважин. Объемы извлекаемых из пласта нефти, газа и воды являются основными показателями работы нефтеперерабатывающих скважин.

Известна замерная установка дебитометр типа ДПН, содержащая мерную емкость, переключающий клапан, электромагниты, микропереключатель и вторичный прибор для регистрации дебита (расхода) жидкости [1]
Недостатком этого технического средства является низкая надежность установки из-за сложного конструктивного выполнения, наличия электромеханического переключающего клапана, срабатывающего от датчиков предельного уровня командной системы управления переключающим клапаном.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для измерения продукции нефтяных скважин, содержащее цилиндрическую емкость, внутри которой расположены сепарационная камера с сепарирующей головкой и приемным патрубком и измерительная камера с сепарирующей головкой и приемным патрубком и измерительная камера с датчиком гидростатического давления и щелевым измерителем расхода, а между сепарационной и измерительной камерами размещена дополнительная камера, которая соединяется с измерительной с помощью сифонной трубы [2]
Недостатком этого устройства является низкая точность и узкая функциональная возможность. Большая погрешность возникает из-за технологических отключений при обработке щели, малой величины гидростатического давления и периодической откачки жидкости путем перекрытия выхода газа из емкости. Кроме того, такая конструкция устройства имеет большую инерционность по газу и не позволяет измерять количество газа и воды в продукции скважин.

Целью технического решения является расширение функциональной возможности и обеспечение измерения количества нефти, воды и газа, повышение надежности и точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что измерительная емкость выполнена в виде двух идентичных измерительных цилиндров, сообщенных в верхней и нижней части трубопроводами и снабженных датчиками верхнего и нижнего уровней, а сепарационная емкость выполнена в виде отдельного блока, один выход которого сообщен с трубопроводом, соединяющим измерительные цилиндры в верхней части, а другой через переключатель потока с трубопроводом, соединяющим измерительные цилиндры в нижней части.

Выполнение измерительной емкости в виде идентичных цилиндров, сообщенных в верхней и нижней части с трубопроводами, дает возможность свободному перетоку газа.

Снабжение измерительных цилиндров датчиками верхнего и нижнего уровней, в качестве которых использованы диафрагменные дифференциальные манометры, повышает надежность работы установки и точность измерения.

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка содержит две идентичные измерительные емкости 1 и 2, верхние части которых сообщены между собой трубопроводом 3, а нижние части трубопроводами 4 и 5 с переключателем 6 потока, соединяющимся с выходной магистралью 7, с входной магистралью 8 через перемычку 9 с вентилем 10 и с нижней частью сепаратора 11 через перемычку 12 с вентилем 13. В трубопроводе перед переключателем потока установлен датчик температуры 14 измеряемой среды, а на трубопроводе 3 установлен манометр 28. Сепаратор 11 сообщен с трубопроводом 3 через вентиль 16 и входной магистралью 8 через вентиль 17, а также снабжен регулятором 15 уровня.

На измерительных емкостях 1 и 2 установлены датчики верхнего уровня 18 и 19 и нижнего уровня 20 и 21. В качестве датчиков уровня использованы преобразователи гидростатического давления (Сапфир-22ДГ), поэтому верхний и нижний датчики для каждой измерительной емкости связаны уравнительными трубками 22 и 23 с конденсатосборниками 24 и 25 и вентилями 26 и 27.

Установка работает следующим образом.

Установку подключают к измерению путем открытия вентилей 13, 16 и 17. При этом продукция скважины по входной магистрали 8 через открытый вентиль 17 поступает в сепаратор 11, откуда жидкость через вентиль 13 и по трубопроводу 12 и переключатель потока 6 поступает в одну из измерительных емкостей, как изображено на фигуре, в измерительную емкость 2. В это время газ из сепаратора 11 через вентиль 16 и трубопровод 3 поступает в измерительную емкость 1, которая через трубопровод 4 и переключатель потока 6 связана с выходной магистралью 7.

По мере заполнения уровень жидкости в измерительной емкости 2 поднимается и при достижении установленного нижнего уровня датчик нижнего уровня 21 подает соответствующий выходной сигнал, а при достижении установленного верхнего уровня жидкости датчик верхнего уровня 23 подает соответствующий выходной сигнал (определенная величина тока). По сигналу верхнего датчика уровня при достижении жидкостью верхнего установленного уровня подается команда на включение привода, пробка переключателя поворачивается на 90^о, и жидкость начинает поступать в измерительную емкость 1, а жидкость из измерительной емкости 2 вытесняется свободным газом, находящимся в измерительной емкости 1 и поступающим из сепаратора 11.

Процесс поочередного заполнения и опорожнения измерительных емкостей повторяется необходимое число раз.

При достижении установленного верхнего уровня жидкости нижний датчик в этой же измерительной емкости выдает сигнал, соответствующий гидростатическому давлению столба жидкости высотой, равной расстоянию между верхним и нижним уровнями жидкости.

При каждом заполнении и опорожнении измерительных емкостей измеряется время изменения уровня жидкости от нижнего до верхнего и от верхнего до нижнего уровней. Время измеряется микропроцессорным контроллером по сигналам нижнего и верхнего датчиков уровня.

По данным результатов измерений микропроцессорный контроллер по заданной программе и следующему алгоритму вычисляет количественные параметры компонентов потока:
1) расход (м³/сут.) жидкости Q_ж определяется по формуле
Q_ж= где V вместимость измерительной емкости между постоянно установленными нижним и верхним уровнями жидкости, м³;
τ_ж время заполнения объема V, сут.

2) газовый фактор, как отношение расхода газа к расходу жидкости при рабочих условиях, т. е. при Р_р и Т_р, определяется по формуле
Г_ф -1 где Г_ф газовый фактор жидкости;
τ_г время опорожнения измерительной емкости вместимостью V, сут. при нормальных условиях газовый фактор Гнф

определяется
Гнф Г_ф• где Р_р абсолютное давление газа в условиях измерения, Па;
Т_р температура газа, К;
К коэффициент сжимаемости газа;
3) расход газа Q_г определяется по формуле
Q_г Q_ж ·Г_ф;
4) обводненность нефти W определяется по формуле
W об.доля где ρ_см плотность смеси нефти и воды, кг/м³;
ρ_в плотность воды, кг/м³;
ρ_н плотность нефти, кг/м³.

Плотность смеси ρ_см определяется по формуле
ρ_см где ΔР гидростатическое давление столба жидкости высотой Н, МПа;
Н расстояние между верхним и нижним уровнем, м;
g ускорение свободного падения, м/с².

При работе установки автоматически измеряются параметры τ_ж, τ_г и ΔР. Остальные параметры являются постоянными и вводятся в программу расчета и обработки результатов измерений заранее и при необходимости периодически корректируются.

Предложенное конструкторское выполнение измерительной установки обеспечивает последовательное сообщение измерительных емкостей с входным и выходным трубопроводами при достижении жидкостью установленного верхнего уровня в измерительных емкостях, переток газа из одной измерительной емкости в другую при вытеснении жидкости и выхода поступающего газа за жидкостью, одновременное определение количества жидкости, газа и водосодержания за счет обеспечения регистрации времени заполнения, времени опорожнения и гидростатического давления жидкости в измерительных емкостях.

В качестве датчиков уровня жидкости использованы диафрагменные дифференциальные манометры, а нижний датчик уровня одновременно служит и для измерения гидростатического давления жидкости между нижним и верхним уровнями в измерительных емкостях.

Такая измерительная установка комплектуется микропроцессорным контроллером, который обеспечивает прием сигналов от датчиков уровней, давления, термометра, управление переключателем потока, отсчет времени заполнения и опорожнения измерительных емкостей, расчет количества компонентов потока по определенному алгоритму и работу установки по заданной программе.

Пpедлагаемая установка более технологичной конструкции, имеет меньшие габаритные размеры, широкие функциональные возможности: одновременно в непрерывном режиме измеряется количество жидкости, газа, водосодержание в продукции скважины с достаточной точностью. Измерение выполняется при малом количестве свободного газа без применения насоса для освобождения измерительных емкостей от жидкости.

Использование: изобретение предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности при измерении дебита жидкости, свободного газа и обводненности продукции скважин. Цель: повышение надежности и точности измерения. Сущность изобретения: установка содержит две идентичные измерительные емкости, сообщенные между собой в верхней и нижней частях трубопроводом. Емкости снабжены дифференциальными манометрами для измерения уровней жидкости и гидростатического давления столба жидкости. Устройство обеспечивает одновременное измерение количества жидкости, газа и водосодержания. 1 ил.

УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН, содержащая сепарационную емкость и измерительную емкость с датчиком гидростатического давления, отличающаяся тем, что измерительная емкость выполнена в виде двух идентичных измерительных цилиндров, сообщенных в верхней и нижней частях трубопроводами и снабженных датчиками верхнего и нижнего уровней жидкости, а сепарационная емкость выполнена в виде отдельного блока, один выход которого сообщен с трубопроводом, соединяющим измерительные цилиндры в верхней части, а другой через переключатель потока с трубопроводом, соединяющим измерительные емкости в нижней части.