УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2005 года по МПК G01F1/74 G01F1/86 E21B47/10 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения покомпонентного расхода потока газожидкостной смеси, в частности потока нефти, содержащей свободный газ и воду.

Для измерения расхода газожидкостных смесей используется ряд расходомеров, которые предназначены для измерения покомпонентного расхода многофазных текучих сред и при этом не могут быть использованы для измерения расхода однофазных сред. При использовании указанных расходомеров возникают сложности в случае измерения расхода текучих сред, состояние которых не является постоянно многофазным, а периодически становится однофазным. Изменение типа среды с точки зрения ее фазового состояния характерно, например, для случая потока сырой нефти, поступающей из нефтедобывающих скважин.

Актуальным является разработка универсальных установок для измерения расхода как многофазных, так и однофазных сред.

Так, известна установка для измерения расхода газожидкостной текучей среды [RU 2159409], выбранная авторами в качестве прототипа. Установка содержит первое устройство для измерения расхода газожидкостной текучей среды и второе устройство для измерения расхода газа. Каждое из указанных устройств включено в один из двух параллельных трактов протекания текучей среды. Установка также содержит средства для выявления наличия жидкости на входе в первый тракт протекания среды и средства для отклонения потока газа на второй тракт протекания среды в случае, когда среда не содержит жидкости. В случае, когда контролируемая среда представляет собой газожидкостную смесь, ее покомпонентный расход определяется с помощью первого устройства, а в случае, когда контролируемая среда представляет собой газ, ее расход определяется с помощью второго устройства.

Задачей заявляемого изобретения является расширение арсенала универсальных установок, позволяющих определить покомпонентный расход текучей среды при различном ее типе с точки зрения фазового состояния.

Сущность заявляемого технического решения заключается в том, что установка для измерения расхода газожидкостной текучей среды, включающая устройство для измерения расхода многофазной текучей среды и устройство для измерения расхода однофазной текучей среды, согласно изобретению в качестве устройства для измерения расхода многофазной текучей среды содержит флуктуационный расходомер, включающий датчик плотности текучей среды и блок обработки флуктуации плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды, в качестве устройства для измерения расхода однофазной текучей среды содержит устройство для измерения расхода жидкости, датчик плотности и устройство для измерения расхода жидкости расположены последовательно в одном и том же тракте протекания текучей среды, при этом установка дополнительно содержит блок управления, управляющий работой устройства для измерения расхода жидкости, выход датчика плотности соединен с входом блока обработки флуктуаций плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды, первый выход которого является первым информационным выходом установки, а второй его выход связан с входом блока управления, выход блока управления соединен с входом устройства для определения расхода жидкости, выход устройства для определения расхода жидкости является вторым информационным выходом установки.

Возможен вариант выполнения установки, в которой в тракте протекания текучей среды последовательно с устройством для измерения расхода жидкости дополнительно установлено устройство для измерения газа, блок управления имеет дополнительный выход, соединенный с входом устройства для измерения расхода газа, выход которого является третьим информационным выходом установки.

Использование в заявляемой установке флуктуационного расходомера, включающего датчик плотности и блок обработки флуктуаций плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды (далее блок обработки и идентификации), позволяет с достаточно высокой точностью определить покомпонентный расход среды в случае, когда она является многофазной, в частности определить покомпонентный расход нефтеводяной смеси, содержащей свободный газ. Во флуктуационном расходомере определение покомпонентного расхода контролируемой текучей среды осуществляется в блоке обработки и идентификации на основании обработки информации о флуктуациях плотности среды, полученной от датчика плотности. При этом, поскольку у однофазной среды практически отсутствуют флуктуации плотности, точное определение покомпонентного расхода однофазной текучей среды с помощью флуктуационного расходомера становится невозможным.

Для определения расхода однофазной жидкой среды в установку включено устройство для определения расхода жидкости. При этом блок обработки и идентификации выполняет функцию идентификации типа среды с точки зрения ее фазового состояния. Блок управления предназначен для включения в работу устройства для определения расхода жидкости по сигналу, поступающему с выхода блока обработки и идентификации.

Таким образом, заявляемая установка позволяет измерять покомпонентный расход текучей среды с достаточно высокой точностью при различном ее типе с точки зрения фазового состояния.

Дополнительное включение в состав установки устройства для измерения расхода газа, которое включается в работу по сигналу, поступающему со второго дополнительного выхода блока управления, вырабатываемому на основании поступающего с выхода блока обработки и идентификации сигнала о том, что контролируемая среда представляет собой газ.

В заявляемой установке в качестве флуктуационного расходомера может быть использован расходомер, описанный в патенте RU 2102708, в качестве датчика плотности флуктуационного расходомера может быть, в частности, использован радиационный датчик плотности. В качестве устройства для измерения жидкости может быть использован, например, расходомер переменного перепада давления, ультразвуковой расходомер, турбинный преобразователь расхода. В качестве устройства для измерения газа может быть использован, например, расходомер переменного перепада давления, турбинный преобразователь расхода.

На чертеже представлена функциональная схема заявляемой установки.

Установка содержит флуктуационный расходомер 1, включающий датчик 2 плотности и блок 3 обработки флуктуаций плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды (блок 3 обработки и идентификации). Установка также содержит устройство 4 для измерения расхода жидкости и устройство 5 для измерения расхода газа. Датчик 2 плотности, устройство 4 для измерения расхода жидкости и устройство 5 для измерения расхода газа последовательно установлены в тракте 6 протекания контролируемой среды. В состав установки входит также блок 7 управления. Выход датчика 2 плотности соединен с входом блока 3 обработки и идентификации. Первый выход блока 3 обработки и идентификации является первым информационным выходом установки, а его второй выход соединен с входом блока 7 управления. Первый выход блока 7 управления соединен с входом устройства 4 для определения расхода жидкости, а дополнительный второй выход блока 7 управления соединен со входом устройства 5 для измерения расхода газа. Выход устройства 4 для измерения расхода жидкости является вторым информационным выходом установки, а выход устройства 5 для определения расхода газа является третьим информационным выходом установки.

Установка работает следующим образом.

Контролируемая текучая среда протекает по тракту 6. Сигнал, пропорциональный плотности контролируемой текучей среды, с выхода датчика 2 плотности поступает на вход блока 3 обработки и идентификации. Когда контролируемая среда представляет собой газожидкостную смесь, в указанном блоке на основании информации о флуктуациях плотности по известным математическим зависимостям определяется покомпонентный расход газожидкостной смеси, данные о котором поступают на первый информационный выход установки.

Когда контролируемая среда представляет собой жидкость, со второго выхода блока 3 обработки и идентификации поступает соответствующий сигнал на вход блока 7 управления, по которому блок 7 управления включает в работу устройство 4 для определения расхода жидкости, при этом с выхода указанного устройства снимаются данные о расходе жидкости.

Когда контролируемая среда представляет собой газ, со второго выхода блока 3 обработки и идентификации поступает соответствующий сигнал на вход блока 7 управления, по которому блок 7 управления включает в работу устройство 5 для определения расхода газа, при этом с выхода указанного устройства снимаются данные о расходе газа.

Изобретение может быть использовано для измерения покомпонентного расхода потока нефти, содержащей свободный газ и воду. Установка содержит флуктуационный расходомер, включающий датчик плотности текучей среды, соединенный с блоком обработки флуктуации плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды. Последовательно с датчиком плотности в тракте протекания текучей среды расположено устройство для измерения расхода жидкости, соединенное с выходом блока управления, вход которого связан с одним из выходов блока обработки флуктуации плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды. В частном случае выполнения в тракте протекания текучей среды последовательно с устройством для измерения расхода жидкости установлено устройство для измерения расхода газа, соединенное с дополнительным выходом блока управления. Изобретение расширяет арсенал универсальных установок, позволяющих определить покомпонентный расход текучей среды при ее различном фазовом состоянии. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Установка для измерения расхода газожидкостной текучей среды, включающая устройство для измерения расхода многофазной текучей среды и устройство для измерения расхода однофазной текучей среды, отличающаяся тем, что в качестве устройства для измерения расхода многофазной текучей среды установка содержит флуктуационный расходомер, включающий датчик плотности текучей среды и блок обработки флуктуаций плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды, в качестве устройства для измерения расхода однофазной текучей среды установка содержит устройство для измерения расхода жидкости, датчик плотности и устройство для измерения расхода жидкости текучей среды расположены последовательно в одном и том же тракте протекания текучей среды, при этом установка дополнительно содержит блок управления, управляющий работой устройства для измерения расхода жидкости, выход датчика плотности соединен со входом блока обработки флуктуации плотности, определения покомпонентного расхода и идентификации типа среды, первый выход которого является первым информационным выходом установки, а второй его выход соединен со входом блока управления, выход блока управления соединен со входом устройства для измерения расхода жидкости, выход устройства для измерения расхода жидкости является вторым информационным выходом установки.2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в тракте протекания текучей среды последовательно с устройством для измерения расхода жидкости дополнительно установлено устройство для измерения расхода газа, блок управления имеет дополнительный выход, соединенный со входом устройства для измерения расхода газа, выход которого является третьим информационным выходом установки.