УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИНЫ Российский патент 2002 года по МПК E21B47/10 G01F1/74 

Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения расхода многофазной среды, состоящей из жидкости и газа.

Известно устройство для измерения продукции скважины, содержащее герметичную цилиндрическую емкость с входными и выходными трубопроводами для газа и жидкости, имеющее управляемые запорные органы, преобразователь силы в электрический сигнал и связанные между собой вычислительный блок и гидравлическую и электрическую системы управления. Продукция скважины поступает через входной трубопровод в герметичную емкость, где происходит сепарация попутного нефтяного газа, накопление жидкости от нижнего до верхнего фиксированных уровней и вытеснение газа в измерительную линию. Система управления фиксирует время заполнения емкости жидкостью, вычисляет массу жидкости, количество газа и при достижении жидкости верхнего фиксированного уровня включает насос откачки жидкости из емкости. После откачки жидкости цикл измерения повторяется [Патент РФ 2059067, кл. Е 21 В 47/00, 1996 г.].

Недостатками указанного устройства являются конструктивная и функциональная сложность, высокая металлоемкость, цикличность измерения, недостаточно полная сепарация газа, что снижает надежность устройства и достоверность результатов измерения.

Известно также устройство для измерения расхода многофазной среды, содержащее входной и выходной трубопровод, газоотделитель, выполненный в виде соединенных друг с другом вертикальной и горизонтальной труб, газовую измерительную линию с расходомером, жидкостную измерительную линию с массовым расходомером, регулятор уровня жидкости и гидравлическую и электрическую системы управления. Многофазная среда, состоящая из нефти, воды и попутного газа, тангенциально поступает по входному трубопроводу в вертикальную трубу, в которой значительная часть газа отделяется и поднимается вверх. Оставшийся газ переносится потоком жидкости в горизонтальную трубу с большой поверхностью раздела "газ-жидкость", где происходит его дальнейшее отделение от жидкости. Уровень жидкости в горизонтальной трубе поддерживают на заданном значении регулирующим клапаном. После отделения газ поступает в измерительную линию для определения его количества. Количество нефти и воды в потоке жидкости измеряют и вычисляют с помощью массового расходомера и его вычислителя. После измерения потоки газа и жидкости объединяют и возвращают в выходной трубопровод [Патент США 6032539, МПК G 01 F 1/74, 1997 г. Web Site: www.accuflow.com].

Недостатками устройства являются громоздкость и большая металлоемкость газоотделителя. В данном устройстве необходимо точно поддерживать уровень жидкости в горизонтальной трубе сепаратора. При изменении уровня за установленные пределы может быть нарушен процесс измерения.

Изобретение направлено на уменьшение габаритов и металлоемкости устройства, повышение точности измерения, обеспечение мобильности и расширение области использования.

Это достигается тем, что устройство для измерения продукции скважины, содержащее газоотделитель с входным трубопроводом и выходными трубопроводами газа, жидкости и продукции скважины, расходомеры газа и жидкости, связанные с вычислительным блоком, в качестве газоотделителя содержит центробежный газоотделитель с приводом его ротора либо от электрического мотора с переменной частотой вращения, либо от гидрореактивного мотора, при этом устройство снабжено компрессором откачки газа из газоотделителя.

Гидрореактивный мотор снабжен отверстиями со средствами для перераспределения потока жидкости и изменения частоты вращения ротора.

На фиг.1 представлена схема устройства для измерения продукции скважины с газоотделителем, снабженным электрическим приводом; на фиг.2 схематически изображен газоотделитель с электрическим приводом; на фиг.3 - схема устройства для измерения продукции скважины с газоотделителем, снабженным гидрореактивным приводом; на фиг. 4 - схема газоотделителя с гидрореактивным приводом.

Устройство для измерения продукции скважины содержит входной трубопровод 1 с фильтром 2 для очистки измеряемой многофазной среды от механических примесей, центробежный газоотделитель 3, снабженный электрическим или гидрореактивным приводами, компрессор 4 для откачки газа с электрическим мотором, расходомер 5 газа, расходомер 6 жидкости, вычислительный блок 7, выходной трубопровод 8. В качестве компрессора 4 может быть использован жидкостно-кольцевой компрессор.

Газоотделитель 3 включает в себя ротор 9, установленный в корпусе 10 на подшипниках 11. В нижней части корпуса расположен входной патрубок 12 продукции скважины, в верхней части - выходной патрубок 13 газа и выходной патрубок 14 жидкости. Ротор 9 представляет собой пустотелый цилиндр, на поверхности которого выполнены продольные окна 15. Ротор 9 снабжен лопатками 16. Приводом для ротора служит либо электрический мотор (фиг.1), либо гидрореактивный мотор (фиг.3), построенный по принципу Сегнерова колеса. Гидрореактивный мотор представляет собой ротор 9 с выполненными в нем двумя трубками 17 с расположенными тангенциально к оси ротора и диаметрально противоположно друг другу соплами 18. При этом корпус 10 газоотделителя снабжен камерой 19, соединенной с ним посредством отверстий 20, а в роторе 9 выполнена заглушка 21, препятствующая перетеканию продукции в газовую полость (фиг. 4). Изменяя размер отверстий 20, можно изменять величину потока продукции, поступающей в мотор, тем самым изменять частоту вращения ротора 9.

Устройство работает следующим образом.

Продукция скважины через входной трубопровод 1 и фильтр 2 поступает в газоотделитель 3, откуда поток жидкости направляется в расходомер 6, где происходит непрерывное измерение расхода жидкости, при этом ее количество определятся вычислительным блоком 7. Поток газа направляется с помощью компрессора 4 в расходомер 5 для непрерывного измерения расхода газа, а количество газа определяется вычислительным блоком 7. После измерения потоки газа и жидкости объединяются и направляются в выходной трубопровод 8.

Газоотделитель с электрическим приводом работает следующим образом. Поток продукции через патрубок 12 подводится в корпус 10 газоотделителя 3 и закручивается лопатками 16 при вращении ротора 9, образуя поле центробежных сил. Жидкость как более тяжелая часть отбрасывается к периферии ротора, а газ оттесняется ею в направлении оси вращения, где собирается и удаляется через окна 15 и патрубок 13, жидкость с периферии удаляется через патрубок 14. Для измерения количества газа могут быть применены вихревые расходомеры количества жидкости - массовые расходомеры.

Газоотделитель с гидрореактивным приводом работает следующим образом. Поток продукции через патрубок 12 подводится в камеру 19 корпуса 10, из которой часть потока поступает в трубки 17, а другая часть - через отверстия 20 направляется к лопаткам 16. Изменяя площадь отверстий, меняют расход потока жидкости и частоту вращения ротора. Из трубок 17 продукция поступает к двум, расположенным тангенциально к оси ротора и диаметрально противоположно друг другу, соплам 18. Реактивные силы потока жидкости, вытекающей из сопел 18, создают крутящий момент, приводя ротор 9 во вращение. При вращении ротора 9 лопатки 16 закручивают поток продукции и образуют поле центробежных сил, в котором жидкость как более тяжелая отбрасывается к периферии ротора, а газ оттесняется ею в направлении оси вращения ротора, где собирается и удаляется через окна 15 и патрубок 13, жидкость с периферии удаляется через патрубок 14.

Использование предлагаемого изобретения позволит по сравнению с прототипом уменьшить габариты и металлоемкость устройства для измерения продукции скважины (устройство по прототипу имеет громоздкую конструкцию трубного газоотделителя), а также повысить точность измерения за счет улучшения качества сепарации газа. Кроме того, предлагаемое устройство характеризуется мобильностью - это передвижные установки (устройство же по прототипу устанавливают стационарно на исследуемую скважину), а это обеспечит использование устройства в тех отраслях промышленности, где требуется измерение расхода многофазной среды.

Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения расхода многофазной среды, состоящей из жидкости и газа. Техническим эффектом изобретения является уменьшение габаритов и металлоемкости устройства, повышение точности измерения, обеспечение мобильности и расширение области использования. Устройство содержит газоотделитель с входным трубопроводом и выходными трубопроводами газа, жидкости и продукции скважины, расходомеры газа и жидкости, связанные с вычислительным блоком. В качестве газоотделителя устройство содержит центробежный газоотделитель с приводом его ротора либо от электрического мотора с переменной частотой вращения, либо от гидрореактивного мотора. При этом устройство снабжено компрессором откачки газа из газоотделителя. Гидрореактивный мотор снабжен отверстиями со средствами для перераспределения потока жидкости и изменения частоты вращения ротора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для измерения продукции скважины, содержащее газоотделитель с входным трубопроводом и выходными трубопроводами газа, жидкости и продукции скважины, расходомеры газа и жидкости, связанные с вычислительным блоком, отличающееся тем, что в качестве газоотделителя устройство содержит центробежный газоотделитель с приводом его ротора либо от электрического мотора с переменной частотой вращения, либо от гидрореактивного мотора, при этом устройство снабжено компрессором откачки газа из газоотделителя. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что гидрореактивный мотор снабжен отверстиями со средствами для перераспределения потока жидкости и изменения частоты вращения ротора.