УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН Российский патент 2000 года по МПК E21B47/10 

Описание патента на изобретение RU2151286C1

Предлагаемое изобретение относится к области газодобывающей промышленности и может быть использовано при измерении расхода газа и количества песка в продукции эксплуатационных газовых скважин.

Известно устройство для контроля твердых примесей в газожидкостных потоках, состоящее из акустического зонда и регистрирующего блока. Акустический зонд состоит из приемного стержня и пьезокристаллического датчика, помещенного в корпус, устанавливаемый на трубопроводе посредством бобышки. Пьезоэлектрический датчик соединен кабелем с блоком регистрации, который содержит последовательно соединенные усилитель, фильтр высоких частот, формирователь сигнала, индикатор и блок сигнализации, контроля и управления, связанный с исполнительным механизмом (см. патент SU N 1357795, кл. G 01 N 15/06, 1986 г.).

К недостаткам устройства следует отнести его узкие функциональные возможности, так как устройство не измеряет расход основных компонент газожидкостных потоков, а также невысокую точность измерения количества твердых примесей, так как подавление сигнала помехи возложено на элементы конструкции зонда, а при высоких дебитах, когда резко увеличивается интенсивность и эффективная полоса спектра турбулентности, один фильтр высоких частот не обеспечит четкого выделения информативной полосы частот.

Известно устройство для определения дебитов компонентов продукции скважин (жидкости и газа), содержащее измерительный модуль, включающий пьезокерамический датчик пульсаций давления и согласующий усилитель, подключенный к двум идентичным каналам, состоящим из фильтров соответственно нижних и верхних частот, блоков детектирования, блоков извлечения квадратного корня и интеграторов, причем выходы последних подключены к блоку вычитания сигналов, подсоединенного к регистраторам расходов жидкости и газа (см. патент РФ N 1060791, МПК E 21 B 47/00, 1991 г.).

Недостатком этого устройства является невысокая точность определения дебитов при изменении режимов работы скважин, когда в процессе контроля существенно изменяется расход. В этих случаях приходится работать при пониженном коэффициенте усиления, а следовательно, при низком соотношении "полезный сигнал - шум".

Присутствие в потоке газа значительного количества примесей (песка и водоглинопесчаной смеси) приводит к серьезным осложнениям в работе газопромыслового оборудования и к его разрушению. Поэтому контроль интенсивности выноса примесей и критических дебитов газа, при которых интенсивность выноса примесей существенно возрастает, становится необходимым на поздних этапах разработки газовых месторождений.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин, содержащее пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу согласующего усилительного блока, блок фильтрации, масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к первому входу микропроцессорного контролера, выход которого подключен к второму входу масштабирующего усилителя (см. патент RU N 9103502 C1, кл. E 21 B 47/10, 27.01.98).

Недостатком известного устройства является невысокая точность определения дебитов при изменении режимов работы скважин, когда в процессе контроля существенно изменяется расход.

Задачей предлагаемого изобретения является создание устройства для одновременного измерения расхода газа и количества песка в продукции скважин с повышением точности измерения расхода газа.

Решение поставленной задачи достигается тем, что устройство, содержащее пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу согласующего усилительного блока, блок фильтрации, масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к первому входу микропроцессорного контроллера, выход которого подключен к второму входу масштабирующего усилителя, согласно изобретению снабжено компаратором уровня и формирователем импульсов, причем блок фильтрации выполнен в виде первого и второго активных полосовых фильтров, согласующий усилитель выполнен в виде широкополосного согласующего усилителя, выход которого подключен ко входам первого и второго активных полосовых фильтров, выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу масштабирующего усилителя, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, выход которого подключен к первому входу микропроцессорного контроллера, выход которого подключен ко второму входу масштабирующего усилителя, а выход второго активного полосового фильтра подключен ко входу компаратора уровня, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого подключен ко второму входу микропроцессорного контролера.

Функционирование предлагаемого устройства осуществляется в соответствии с зависимостями, связывающими расход газа со среднеквадратическим значением информативного сигнала, а количество песка - с количеством импульсов на выходе формирователя импульсов:
Qг = A • G2 (1)

где Qг - расход газа;
Кп - количество песка;
G - среднеквадратическое значение сигнала в информативной полосе частот;
S - количество импульсов на выходе формирователя импульсов за время измерения;
V - скорость потока продукции скважины;
A, B - коэффициенты, определяемые на стадии калибровки.


V = Qг/F (4)
М - количество циклов измерения;
К - коэффициент усиления масштабирующего усилителя;
Xi - мгновенное значение сигнала в информативной полосе частот;
F - площадь поперечного сечения трубопровода.

Блок-схема устройства показана на фиг. 1. Устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин состоит из измерительного модуля 1 и вторичного измерительного прибора 2.

В состав измерительного модуля входят пьезокерамический датчик 3 и широкополосный согласующий усилитель 4.

Во вторичный измерительный прибор входят первый и второй активные полосовые фильтры соответственно 5 и 6, управляемый масштабирующий усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь 8, компаратор уровня 9, формирователь импульсов 10, а также микропроцессорный контроллер 11 с дисплеем 12 и клавиатурой 13.

Измерительный модуль 1 устанавливается на трубопроводе 14 на определенном расстоянии от специального сужающего устройства 15, устанавливаемого в трубопровод для более интенсивной турбулизации и формирования заданной структуры потока.

Вторичный измерительный прибор 2 выполнен переносным и может периодически подключаться к измерительному модулю 1. Устройство работает следующим образом.

Сигнал с пьезокерамического датчика 3 через широкополосный согласующий усилитель 4, служащий для предварительного усиления сигнала в широком частотном диапазоне и согласования высокоомного выходного сопротивления пьезокерамического датчика с выходным сопротивлением вторичного измерительного прибора 2, поступает на первый и второй активные полосовые фильтры 5 и 6, выделяющие сигналы для двух информационных каналов.

Первый активный полосовой фильтр 5 формирует информативную полосу частот канала "расход газа". Он выделяет и усиливает сигнал с частотными составляющими в диапазоне от десятков до сотен герц. С выхода активного полосового фильтра 5 сигнал поступает на первый вход масштабирующего усилителя 7. Оптимальный коэффициент усиления этого усилителя задается автоматически микропроцессорным контроллером 11, выход которого подан на второй вход масштабирующего усилителя 7. Выход масштабирующего усилителя соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя 8, с выхода которого сигнал поступает на первый вход (последовательный цифровой вход) микропроцессорного контроллера 11. Микропроцессорный контроллер производит вычисления в соответствии с алгоритмом функционирования и по окончании измерений полученное значение индицируется на цифровом дисплее 12.

Формирование информационного сигнала канала "песок" производится следующим образом. Второй активный полосовой фильтр 6 выделяет и усиливает сигнал с частотными составляющими в диапазоне сотен килогерц. Выделенный и усиленный сигнал поступает на компаратор уровня 9. Порог срабатывания компаратора уровня настраивается заведомо выше уровня шумов. При появлении полезного сигнала с амплитудой выше порогового уровня компаратор уровня срабатывает и запускает формирователь импульсов 10. По общему числу импульсов можно судить об интенсивности ударного воздействия частиц песка. Импульсы с выхода формирователя импульсов 10 поступают на второй вход (вход внешнего прерывания) микропроцессорного контроллера 11. После соответствующей обработки информации в микропроцессорном контроллере полученное значение индицируется на цифровом дисплее 12.

Клавиатура 13 служит для ввода параметров процессора измерения.

Алгоритм работы микропроцессорного контроллера 11 приведен на фиг. 2. Он содержит следующие основные операторы.

По первому входу:
1 - пуск;
2 - подпрограмма самотестирования;
3 - подпрограмма инициализации ресурсов системы;
4 - ввод с клавиатуры количества циклов измерения М;
5 - обнуление накопителей каналов расхода газа и количества песка;
6 - инициализация коэффициента усиления K масштабирующего усилителя;
7 - чтение из АЦП мгновенного значения сигнала Xi в информативной полосе частот;
8 - накопление суммы (Xi/K)2;
9 - подпрограмма расчета оптимального K;
10 - вывод K на выход микропроцессорного контроллера;
11 - проверка окончания последнего цикла измерения;
12 - вычисление среднеквадратического значения G;
13 - вычисление расхода газа и количества песка по формулам (1) и (2) соответственно;
14 - вывод Gr и Kп на индикацию;
15 - конец.

По второму входу:
16 - старт подпрограммы обработки прерываний от формирователя импульсов;
17 - увеличение на единицу накопителя канала "песок";
18 - возврат в основную программу.

Похожие патенты RU2151286C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1998
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Кузнецов Ю.В.
  • Карташов В.Ю.
  • Андреев Е.Б.
  • Храбров И.Ю.
  • Малкин З.М.
  • Маловичко Л.П.
  • Пристанский А.Г.
RU2151288C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1998
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Сулейманов Р.С.
  • Ланчаков Г.А.
  • Кучеров Г.Г.
RU2151287C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1998
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Битюков В.С.
  • Ланчаков Г.А.
  • Пономарев А.Н.
  • Карташов В.Ю.
  • Гавшин М.А.
RU2148168C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ГАЗА И КОЛИЧЕСТВА ПРИМЕСЕЙ В ПРОДУКЦИИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 2003
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Ланчаков Г.А.
  • Кульков А.Н.
  • Пономарев А.Н.
  • Шарапов В.Б.
  • Кузнецов Ю.В.
  • Великанов Д.Н.
  • Гавшин М.А.
RU2249691C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1998
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Ланчаков Г.А.
  • Кучеров Г.Г.
  • Пономарев А.Н.
  • Кульков А.Н.
  • Карташов В.Ю.
  • Гавшин М.А.
  • Андреев Е.Б.
RU2148711C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1998
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Ремизов В.В.
  • Битюков В.С.
  • Пономарев В.А.
  • Сулейманов Р.С.
  • Ланчаков Г.А.
RU2154162C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА ГАЗА И КОЛИЧЕСТВА ПРИМЕСЕЙ В ПРОДУКЦИИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН 2003
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Сулейманов Р.С.
  • Ланчаков Г.А.
  • Маринин В.И.
  • Битюков В.С.
  • Чистиков С.П.
RU2249690C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ФАЗ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА 1996
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Карташов В.Ю.
RU2105145C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 2017
  • Ермолкин Олег Викторович
  • Великанов Дмитрий Николаевич
  • Попова Янина Дмитриевна
  • Гавшин Михаил Александрович
  • Храбров Игорь Юрьевич
  • Лотош Алексей Николаевич
  • Шитиков Алексей Евгеньевич
  • Мартынов Дмитрий Валерьевич
  • Горохов Анатолий Владимирович
RU2654099C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕБИТОВ КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1996
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Битюков В.С.
  • Сулейманов Р.С.
  • Ланчаков Г.А.
  • Кучеров Г.Г.
  • Кульков А.Н.
  • Пономарев А.Н.
  • Карташов В.Ю.
  • Гавшин М.А.
  • Храбров И.Ю.
RU2103503C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 151 286 C1

Реферат патента 2000 года УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН

Изобретение относится к области газодобывающей промышленности и предназначено для измерения расхода газа и количества песка в продукции эксплуатационных газовых скважин. Задачей изобретения является измерение расхода газа и количества песка в продукции эксплуатационных газовых скважин с необходимой точностью в широком диапазоне изменения режимов работы скважин. Для этого в заявляемое устройство введен измерительный канал песка, что позволило расширить функциональные возможности устройства при использовании его на газовых скважинах. В измерительный канал расхода газа введен управляемый масштабирующий усилитель, оптимальный коэффициент усиления которого задается микропроцессорным контроллером. Это позволило повысить точность измерения расхода газа. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 151 286 C1

Устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин, содержащее пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу согласующего усилительного блока, блок фильтрации, масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, выход которого подключен к первому входу микропроцессорного контроллера, выход которого подключен к второму входу масштабирующего усилителя, отличающееся тем, что оно снабжено компаратором уровня и формирователем импульсов, причем блок фильтрации выполнен в виде первого и второго активных полосовых фильтров, согласующий усилитель выполнен в виде широкополосного согласующего усилителя, выход которого подключен ко входам первого и второго активных полосовых фильтров, выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу масштабирующего усилителя, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя, а выход второго активного полосового фильтра подключен ко входу компаратора уровня, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, выход которого подключен ко второму входу микропроцессорного контроллера.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2000 года RU2151286C1

УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕБИТА ГАЗОВЫХ, ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ И НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН 1996
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Ланчаков Г.А.
  • Нитипин Л.Д.
  • Кульков А.Н.
  • Пономарев А.Н.
  • Мозолевский И.В.
  • Бруслов В.А.
  • Карташов В.Ю.
  • Гавшин М.А.
  • Толстунов А.К.
RU2103502C1
Способ определения дебита скважины 1981
  • Браго Евгений Николаевич
  • Царев Андрей Владимирович
  • Ермолкин Олег Викторович
  • Кузнецов Юрий Васильевич
  • Коротков Михаил Константинович
SU1060791A1
Индикатор твердых примесей в газожидкостном потоке 1985
  • Назаров Сергей Иванович
  • Солдаткин Григорий Иванович
  • Доценко Владимир Антонович
SU1357795A1
Способ контроля и регулирования работы газовых и газоконденсатных скважин 1987
  • Нелепченко Виталий Михайлович
  • Середа Михаил Николаевич
  • Поликарпов Василий Павлович
SU1728476A1
Способ определения расхода нефтяной скважины 1987
  • Феоктистов Евгений Ильич
  • Слепян Макс Аронович
  • Коловертнов Юрий Денисович
  • Белянин Михаил Федорович
SU1514921A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА И ПЛОТНОСТИ ЖИДКОСТИ В СКВАЖИНЕ 0
SU407037A1
Способ измерения расходов компонентов продукции нефтяной скважины 1991
  • Браго Евгений Николаевич
  • Царев Андрей Владимирович
SU1831565A3
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ДЕБИТОВ КОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИН 1996
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Битюков В.С.
  • Сулейманов Р.С.
  • Ланчаков Г.А.
  • Кучеров Г.Г.
  • Кульков А.Н.
  • Пономарев А.Н.
  • Карташов В.Ю.
  • Гавшин М.А.
  • Храбров И.Ю.
RU2103503C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ФАЗ ГАЗОЖИДКОСТНОГО ПОТОКА 1996
  • Браго Е.Н.
  • Ермолкин О.В.
  • Карташов В.Ю.
RU2105145C1
US 3908761 A, 30.09.1975
US 3834227 A, 10.09.1974
US 5337821 A, 16.08.1994.

RU 2 151 286 C1

Авторы

Браго Е.Н.

Ермолкин О.В.

Карташов В.Ю.

Гавшин М.А.

Кузнецов Ю.В.

Пономарев А.Н.

Кульков А.Н.

Маринин В.И.

Маловичко Л.П.

Даты

2000-06-20Публикация

1998-06-08Подача