Способ и устройство для определения скоростей потока (расхода) и концентрации воды в водо-нефтяных смесях Российский патент 2024 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к способам и устройствам определения технологических параметров водо-нефтяных смесей (ВНС) путем неразрушающего экспресс-контроля методом протонной магнитной резонансной релаксометрии (ПМРР), и предназначено для определения на потоке в технических эмульсиях - скважинной жидкости (СКЖ), сырой нефти (СН), нефтебитумах, нефтешламах, отработанных маслах и т.п.скоростей потоков (расхода) и концентраций воды, и может быть использовано при добыче и подготовке нефти для транспортировки на нефтеперерабатывающие заводы, на терминалах, судах и буровых платформах, на тепловых электростанциях и котельных, в которых применяется котельное топливо и топливные эмульсии.

В технологических процессах по добыче нефтяной (нефтебитумной) смеси (СКЖ, сырой нефти и эмульсий) в настоящее время, учитывая сложность и трудоемкость операций их учета, используется периодичность измерений концентрации воды - раз в сутки по ГОСТ 2477 по объединенной пробе. Это сказывается на точности анализов, особенно при контроле на чаще всего используемой групповой замерной установке от нескольких (6-24) скважин, при добыче с разделом продукции, а также при прорывах пластовой воды в скважине, когда в течение короткого времени параметры могут резко меняться.

Неполная очистка нефти от воды, концентрация которой может достигать 95-98%, до уровня нефти I группы для нефтеперерабатывающих заводов (<0,5% воды), связана с отсутствием способов и устройств оперативного экспресс-контроля параметров ВНС. В связи с введением ГОСТ 8.615 - 2005, согласно которому требуется непрерывный контроль указанных параметров, актуальна проблема разработки инструментального оперативного метода измерений скоростей потоков υ_i (а следовательно расходов Qi=υ_i.S, где S сечение трубопровода) в максимально широком диапазоне от 0 до и=1 м/с) и концентраций воды в диапазоне 0-100% возникает актуальная необходимость в разработке оперативного способа экспресс-контроля расхода, концентрации воды и состава ВНС, а также устройства для его осуществления.

Используемые в настоящее время анализаторы типа ВЭН-ЗМ или автоматический УВТН основаны на методах СВЧ и имеют большиепогрешности в области инверсии фаз эмульсий - при переходе от эмульсии типа «вода в масле» к «масло в воде» при 65-80% воды в нефти.

Расходомер/влагомер ВСН-1, который можно взять за базовый, предназначен для автоматического вычисления объема безводной нефти, процентного содержания свободной воды в объеме нефти, добытой за заданный промежуток времени. В ВСН-1 вычислитель работает совместно с цифровым диэлькометрическим влагомером и турбинным расходомером типа «Турбоквант» или «Норд-Э-3М». Однако, для нормальной работы анализатора объемный расход должен составлять не менее 2,5 л/с.Такие условия измерений являются ограничением его применимости.

Недостатками базового расходомера/влагомера ВСН-1 является большая погрешность в области инверсии фаз СКЖ, СН и эмульсий, из-за этого диэлькометрический влагомер в составе ВСН имеет ограниченный диапазон измерений влажности - до 60% инверсии фаз, а в турбинных расходомерах имеются движущиеся детали, которые изнашиваются в агрессивной среде нефти с механическими примесями и, соответственно, искажают результаты измерений расхода. Кориолесовы и электродинамические зарубежные расходомеры/влагомеры также имеют ряд недостатков по точности, связанных с газовой компонентой.

Лабораторные данные наиболее достоверны, но большая дискретность анализа не позволяют своевременно реагировать на изменения характеристик ВНС. Особенно сильно это проявляется при прохождении через узел учета малых партий нефти с разными свойствами от разных добывающих компаний. Поэтому возникает задача контроля всей СКЖ и с помощью автоматики сочетать высокую точность лабораторного анализа с постоянством работы поточных анализаторов.

Контроль на скважине в подавляющем большинстве осуществляется на групповых замерных установках (ГЗУ) типа «Спутник» путем сепарации на фазы и замера дебита и качества фаз путем опроса трубопроводов с куста скважин. Точность замеров невысока, поскольку осуществляется весовым методом. Опыт западных компаний заключается в замене сложной системы сепарации на многофазное устройство измерения всего потока. Но при анализе зарубежных и отечественных безсепарационных многофазных расходомеров (МФР), в которых для измерений влажности обычно используются кориолесовы или влагомеры с радиоактивными источниками, обращают на себя внимание следующие недостатки: 1)довольно высокий нижний предел измерений расхода, который начинается с 4 т/сут по жидкости, в то время как на отечественных скважинах он составляет - 0,5 т/сут:; 2) продолжительный периодвремени выборки; 3) радиоактивный источник; 4) в жидкости должно содержаться ничтожно малая концентрация песка; 5) большой вес и габариты. По требованиям ПАО «Татнефть» анализаторы расхода и влажности нефти должны иметь диапазон 0-600 т/сут; погрешность измерения расхода смеси -до 4.0%. Пробоотбор вносит половину погрешности в измерение и будет полностью представительным, если анализируется 100% образца. Но этого достичь практически невозможно.

Таким образом, наблюдается критический недостаток в способах, приборном оснащении и метрологическом обеспечении современных цифровых интеллектуальных месторождений, приходящих на смену старым месторождениям с трудноизвлекаемыми запасами сырья. Практически отсутствуют экспресс-анализаторы скважинной жидкости скоростей потоков в диапазоне от 0 м/с до максимального и анализаторов концентрации воды в нефти на весь диапазон 0-100%, не говоря уже об анализаторах скважинной жидкости, содержащей газовую компоненту.

В этом плане метод импульсной ядерной магнитной резонансной релаксометрии является уникальным, поскольку позволяет в неконтактном, неразрушающем режиме, независимо от состояния жидкости и вязкостей ее фаз экспресс-методом контролировать концентрации жидких компонентов независимо от их газонасыщенности (газ дает почти нулевой вклад в сигнал ПМРР) в диапазоне от 0 до предельных значений. Анализ может осуществляться в потоке и без движущихся деталей, при наличии механических примесей диаметром до половины диаметра трубы.

Скорость потока в ВНС можно определять по способу, изложенному в патенте [1] РФ №74710 Ul (21)(22) GO IN 24/08 (2006.01)авторов Кашаев Р.С., Темников А.Н., Идиятуллин З.Ш., Даутов И.Р.аявка: 2007149589/22, 27.12.2007 (24) (45) Опубликовано: 10.07.2008 Бюл. №19. Согласно формуле патента для измерения расхода Q_T патрубок расположен в сечении, обеспечивающем скорость потока, для которого получена максимальная крутизна зависимости эффективной скорости релаксации (Т₂эфф)^-1 от расхода потока жидкости, при этом скорость υт потока и расхода Q_T в измерительной трубе определяют соответственно по формулам υ_т=K_cS[(Т₂эфф)^-1]/KSд и QтKcS(Т₂эфф)^-1, где S_д - площадь сечения трубки датчика релаксометра ЯМР, S - площадь сечения конического расширения трубы на уровне положения патрубка, К=Sт/Sд - коэффициент редукции, К_с - коэффициент в зависимости Q_д=KcS_д(T_2эфф)^-1,(Т_2Эфф)^-1=(Т_2о)^-1+(τ)^-1, Т_2о- время релаксации в неподвижной жидкости, т - время нахождения жидкости в датчике ЯМР, арасходы Q_i компонент жидкости определяют по формуле Q_j=QP_i, где P_i -концентрация i-й компоненты смеси, определяемая из разложения на компоненты огибающей спин-эхо сигнала ЯМР по экстраполированным на нулевое время значениям.

Концентрацию воды в ВНС можно определять методом импульсной ПМРР по способу, изложенному в патенте [2] №2519496 С1 (51) МПК G01N 24/08 (2006.01)Способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов авторов Катаев Р.С, Темников А.Н., Идиятуллин З.Ш. Заявка: 2012156287/28, 24.12.2012 Патентообладатель(и): ФГБОУ ВПО "КГЭУ" Опубликовано: 10.06.2014 Бюл. №16

Сущность изобретения [2] заключается в том, что отбор пробы из магистральной трубы осуществляют через байпас по ГОСТ 8.688-2015, в датчик ПМР-анализатора, в образце, помещенном в постоянное магнитное поле, возбуждают сигналы спин-эхо (СЭ) протонного магнитного резонанса сериями радиочастотных импульсов КПМГ (Карра-Парселла-Мейбум-Гилла) [2 Meiboom S., Gill D. Rev. Sci. Instr., 29, 688 (1958); Carr H.Y., Purcell E.M., Phys. Rev., 94, 630 (1954)], регистрируют амплитуды СЭв эталонном и измеряемом образцах, причем в качестве эталонных образцов берут компоненты исследуемой смеси - воды и нефти (или нефтепродукта), измеряют эффективные времена спин-спиновой релаксации в эталонных и измеряемом образцах по начальным участкам огибающих СЭ в определенном интервале, при этом в образец добавляют компоненту смеси, обуславливающую величину сигнала ПМР компоненты с наименьшим содержанием, после чего определяют концентрацию воды и нефти по соответствующим математическим выражениям, приведенным в описании патента.

Недостатком изобретения является отсутствие возможности точного измерения расхода и неудобство, вызванное необходимостью добавок к компонентам малого содержания, что снижает экспрессность измерений, увеличивает их время анализа. Эти недостатки связаны с низким уровнем сигнала для указанных измерений.

Этот патент №2519496 С1 взят за первый прототип на способ.

Из научной литературы известен способ и устройство [3], описанные в статье On-line NMR flowing fluid measurements, авторов F.Deng, L.{iao, M.Wang, Y.Tao, L.Kong, {.Zhang, {.Liu, D.Geng, опубликованной в журнале Applied Magnetic Resonance, 2016, V.47, iss.ll, pp.1239-1253.

В статье [Записывается проточный (on-line) ядер но-магнитный резонансный метод и устройство (стенд) для измерений параметров непрерывных потоков жидкостей. Стенд включает спектрометр SimensS7-200 на базе программируемого логического контроллера PLC, магниты (измерительный и предполяризующий), катушку индуктивности и промышленный насос, регулирующий скорость потока. Магнитная система состоит из двух магнитных структур с разными значениями индукции магнитного поля, в зазоре которых расположена катушка индуктивности диаметром 080 мм и состоящая из трех секций: А - секции, длиной 109 мм, расположенной в зазоре магнита из сплава SmCoc индукцией магнитного поля Вц=0.2094 Тл для предварительной поляризации жидкости, секции В - воздушного зазора длиной 30 мм и секции С на основе феррита длиной 510 мм в зазоре измерительного магнита с индукцией поля В_изм=0.0966 Тл. Толщины магнитов: А - 12.6 мм, С - 14 мм, толщины оболочки из мягкого железа для секций А и В - 19 мм, для С - 16 мм. При таких параметрах магнитной системы максимальная измеряемая скорость потока составляет 30 мм/с=0.03 м/с.

Недостатками описанной магнитной системы ПМР установки для измерения скорости потока являются большие габариты и диаметр катушки индуктивности, что снижает однородность поля магнита, значительный вес, довольно низкие магнитные поля, от величины которых прямо зависит амплитуда сигнала спин-эхо ЯМР, низкий предел измеряемой скорости потока. Авторы не дали габаритов и веса магнитной системы, поэтому приблизительно оценим их. Габариты составляют 0112 ммх650 мм. Считая вес металла в среднем 10⁴ кг/м³, получаем вес системы (исключив пустое пространство внутри катушки индуктивности) 125 кг. Причем, габариты и масса устройства оценены без спектрометра, компьютера и трубопроводной обвязки.

Данный способ и устройство анализатора взят за второй прототип на устройство.

Задачей настоящего изобретения является расширение технологических возможностей проточного магнитно-резонансного анализатора (ПМРА-IV) для измерения расхода и концентрации воды в ВНС, увеличение чувствительности способа и устройства, уменьшение веса и повышение достоверности измерения скоростей и влажности компонентов потокаТехнический результат по способу достигается тем, что ВНС (СКЖ. СН, водо-нефтяную эмульсию, компоненты нефти или химических веществ, содержащих ядра водорода Н, или фтора F) интенсивно гомогенизируют, используя принцип уравнения Бернулли, согласно которому при непрерывности потока изменение давления Pi в разных сечениях S измерительной емкости для скоростей потока υ₁ описывается как:

Далее порцию смеси (образец), отобранной из потока, предварительно намагничивают в поле высокой магнитной индукции, перемещают в постоянное магнитное поле измерительного магнита, облучают сериями радиочастотных импульсовКПМГ,90°-τ_о- (180°-2τ_о-)_N - Т, где N- число 180°-импульсов, Т=3.T₁ - период запуска серии, Т₁ - время спин-решеточной релаксации, τ₀=200 мкс-5 мс - время между 90°и 180°-ми импульсами, тем самым возбуждают сигналы спин-эхо (СЭ) с амплитудами A_i,, по которым выделяют компоненты ВНС - воды и нефти (или компонентов нефти или химических продуктов), измеряют эффективные времена спин-спиновой релаксации (Т₂в, Т₂н) и измеряемой смеси Т₂* и определяют скорость потока и компонентный состав по формулам патента [1]. Для повышения достоверности измерения расхода и влажности также используют корреляции между временами релаксации Т₂*, амплитудами сигналов СЭ и скоростями потока и влажности нефти по измерениям в потоке и по данным анализа отобранной после измерения порции жидкости.

Технический результат по устройству ПМРА достигается тем, что магнит подмагничивания имеет большую длину и магнитную индукцию, чем измерительный магнит.В результате (см. рис. увеличивается отношение сигнал/шум по формуле [4 Чижик В. И. Квантовая радиоспектроскопия. Изд. СПб.: Унив,2004. -689 с. ]:

где:s - площадь витков приемной катушки, n- число витков, ω₀=2πν₀ - резонансная угловая частота, M₀=(I+1)N₀μ² В₀/3IkT - число спинов в единице объема, I - спин ядра, N₀ - количество ядер в единице объема, Z₀ -сопротивление контура на частоте резонанса ν₀, Δν - полоса пропускания и F -шум-фактор приемника (см. фиг. 3). Магнит подмагничивания и измерительный магнит собраны в виде магнитной сборки Хальбаха [5], измеренная порция ВНС сливается в отдельную емкость для анализа с целью повышения достоверности.

Предлагаемый способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов методом импульсного ПМР реализуется разработанным нами портативным релаксометром ПМР NP-1 (частота резонанса 14,32МГц), защищенным патентом [6] на полезную модель №67719, G01N 24/08 авторов Идиятуллин З.Ш., Катаев Р.С, Темников А.Н., приоритет от 25.06.2007. Релаксометр ПМР NP-1 имеет малые габариты и вес, автономное питания от аккумулятора 12 В (или от сети), может быть транспортируем в кейсе одним оператором.

Экспрессность анализа заложена в самом методе импульсного ПМР, который относится к методам с внутренним стандартом, является неконтактным и неразрушающим и не требует подготовки пробы. Время анализа зависит от числа накоплений n, повышающих точность измерений в √n раз, и в среднем составляет 2-3 минуты. По сравнению со способом-прототипом [1], в ПМРА-1Упоявляется возможность измерения скоростей компонентов потоков ВНС, диапазон измерений увеличивается при определении малых концентрации ВСН, время измерения сокращается. Сущность изобретения поясняется чертежами на фиг. 1-7, где на фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, фиг. 2 - электрическаяпринципиальная схема системы отбора образцов, на фиг. 3. Зависимости намагничивания спинов протонов воды и нефти для разных длин подмагничивающего и измерительного магнитов; на фиг. 4. - Структура магнита предварительного подмагничивания; на Фиг. 5.- зависимости скоростей релаксации (Т₂*)^-1 (с^-1) от скорости СКЖ υ(м/c) для потоков: 1 - 100% воды, 2 -90%-й, 3 - 85%-й, 4 - 25%, 5 - 20% водной эмульсии, на фиг.6. Зависимости СЭ амплитуд А(а.u.) от скорости потокам (м/с). Кривые: 1 - 100% воды, 2 -90%-й эмульсии при υ<0.2 м/с), 3 - 90%-й эмульсии при υ>0.2 м/с, 4 - 25% эмульсии при υ<0.3 м/с, 5 - в нефти при υ>0.3 м/с., на Фиг. 7. Зависимости влажности WnmrOT Т₂^*(с) для сырых нефтей с плотностями: р=865-908 Kg/м³, измеренные в режимах с разным N числом 180°импульсов в серии КПМГ: Кривая 1-N=30; 2-N=100; 3-N=1000; кривая 4 - для нефти PDVSA (Венесуэла); 5 - для Зюзеевской нефти (Ромашкинское месторождение).

На фиг. 1 и 2 устройства расходомера/влагомера цифрами обозначены:

1 - измерительно-гомогенизирующая емкость;

2 - пробоотборный патрубок;

3 - магнит для предварительного подмагничивания жидкости;

4 - измерительная ВЧ катушка;

5 - измерительный магнит;

6 - электропривод (движения патрубка);

7 - система управления патрубком

8 - датчик давления;

9 - датчик температуры;

10 - электронный блок релаксометра ЯМР;

11 - микроконтроллер ATMEGAA5815L на плате ATMEL STK 500, 12- емкость для слива измеренной жидкости;

13 - обтюратор на светодиодах 14,

15 - шестерня, вращением которой перемещается гребенка 16, соединенная с патрубком

Устройство ПМРА-1Удля измерения расхода и влажности ВНС работает так: в измерительно-гомогенизирующей емкости 1, под перепадом давления происходит интенсивная турбулизация жидкости и гомогенизация компонентов. Далее через пробоотборный патрубок 2, положение которого контролируется микропроцессором Atmega 11 под действием электропривода 6, управляемого системой 7, жидкость поступает в магнит предварительного подмагничивания 3 в основном модуле - релаксометре ЯМР, состоящем из магнита для предварительного подмагничивания жидкости 3; измерительной высокочастотной катушки 4; измерительного магнита 5; электронного блока 10. В катушке 4 датчика релаксометра происходит облучение потока жидкости и получение сигналов СЭ ЯМР, по которым определяются параметры ЯМР-релаксации и далее по программе в ноутбуке 13 расход и влажность ВНС.Измеренная порция жидкости, выталкиваемая следующей порцией жидкости, сливается в емкость 12 для дальнейшей верификации полученных данных альтернативными методами. Давление и температура смеси контролируется датчиками 8 и 9.

Отличием предлагаемого изобретения в части способа является интенсивная гомогенизация ВНС (СКЖ. СН, водо-нефтяную эмульсию, компоненты нефти или химических веществ, содержащих ядра водорода ^}Hi, жидкого лития ³Li₆ или фтора ⁹Fi₉), порция смеси (образец), отобранная из емкости, предварительно намагничивается в поле с высокой магнитной индукцией и после перемещают в датчик измерительного магнита, скорости потоков компонентов и расход Q определяют по полученным ранее корреляция между временами релаксации и амплитудами сигналов СЭ и скоростями потока (рис. 3.4), а концентрация воды определяется по формуле:

где: Т₂в, Т_2н и Т₂ * - времена спин-спиновой релаксации воды, нефти и ВНС, а Wпмр и (1-Wпмр) характеризуют доли компонентов ВСН. Причем крутизну зависимости (т.е. чувствительность) можно менять подбором числа 180°-х импульсов в серии КПМГ. Для повышения достоверности производятся также дополнительные измерения жидкости, отобранной после измерений в датчике релаксометра ЯМР.

Отличием предлагаемого изобретения в части устройства является то, что магнит подмагничивания и измерительный магнит собраны в виде магнитной сборки Хальбаха [5], измеренная порция смеси следующей порцией, поступающей в катушку датчика ЯМР сливается в отдельную емкость для последующей верификации данных измерений на потоке.

Отличительные признаки предлагаемого способа и устройства обеспечивают следующие теоретические и технические результаты.

В поршневом режиме намагниченность М\ компонент смеси после намагничивания в поляризующем поле магнита имеет вид:

А сигналы спин-эхоЯМР

где: Si и Нi- параметр насыщения и индекс водорода, Т_Р- время поляризации, X_ν и У_ν- параметры эффектов поляризации и формирования СЭ, T_1i и T_2i времена спин-решеточной и спин-спиновой релаксации компонент жидкого потока, L_A длина измерительной катушки. Из ур.(5,6) следует, что нарастание намагниченности:

1) пропорционально времени поляризации жидкости (т.е. длине катушки подмагничивания) и

2) Mi и СЭ имеют по меньшей мере две компоненты (вода и нефть.

Кроме того, распределение скоростей и(г)в трубке диаметра R будет:

где: Q(r) - расход, ΔР - перепад давления жидкости на единичном участке, r - радиус в диапазоне 0 - R, μ. - пластическая вязкость.

Поэтому технические отличие предлагаемого изобретения в части устройства от прототипа [3] заключается в том, что длина магнита подмагничивания сделана больше, чем у измерительного магнита; из ур.(7) следует, что: 1) ширина распределения скоростей пропорциональна АР, R и обратно пропорциональна μ и L_A, т.е., чтобы влияние распределения скоростей измерения сказывалось в меньшей степени, надо уменьшить диаметр трубки протока жидкости и иметь L_A меньше, чем длина трубки магнита подмагничивания.

Список цитирований:

1. Патент РФ №74710 Ul (21)(22) GO 1N24/08 (2006.01) авторов Кашаев Р.С, Темников А.Н., Идиятуллин З.Ш., Даутов И.Р. заявка: 2007149589/22, 27.12.2007 (24) (45) Опубликовано: 10.07.2008 Бюл. №19.

2. Патент РФ №2519496 С1 (51) МПК GO 1N 24/08 (2006.01)Способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов авторов Катаев Р.С, Темников А.Н., Идиятуллин З.Ш. Заявка: 2012156287/28, 24.12.2012 Патентообладатель(и): ФГБОУ ВПО "КГЭУ" Опубликовано: 10.06.2014 Бюл. №16.

3. F.Deng, L.{iao, M.Wang, Y.Tao, L.Kong, {.Zhang, {.Liu, D.Geng, On-line NMR flowing fluid measurements, Applied Magnetic Resonance, 2016, V.47, iss.ll, pp.1239-1253.

4. Чижик В.И. Квантовая радиоспектроскопия. Изд. СПб.:Унив, 2004. 689.

5. Hanspeter R., Blunder P. Design and construction of a dipolar Halbach array with a homogeneous field from identical bar magnets // Concepts in Magnetic Resonance Part В Magnetic Resonance Engineering. 2012.

б. Патент РФ №67719, G01N 24/08 Портативный релаксометр ПМР авторов Идиятуллин З.Ш., Кашаев Р.С, Темников А.Н Заявка: 2007126361/22. 25.06.2007 Дата начала отсчета срока действия патента: 25.06.2007, опубликовано: 27.io.2007 Бюл. №30.

Изобретение относится к способам и устройствам определения технологических параметров водо-нефтяных смесей (ВНС) путем неразрушающего экспресс-контроля методом протонной магнитной резонансной релаксометрии (ПМРР), и предназначено для определения на потоке в технических эмульсиях - скважинной жидкости (СКЖ), сырой нефти (СН), нефтебитумах, нефтешламах, отработанных маслах и т.п. скоростей потоков (расхода) и концентраций воды, и может быть использовано при добыче и подготовке нефти для транспортировки на нефтеперерабатывающие заводы, на терминалах, судах и буровых платформах, на тепловых электростанциях и котельных, в которых применяется котельное топливо и топливные эмульсии. Способ для определения скорости потока, расхода и концентрации воды в водо-нефтяных смесях на потоке включает отбор пробы из магистральной трубы в датчик ЯМР проточного магнитно-резонансного анализатора, заключающийся в том, что в образце, помещенном в в постоянное магнитное поле, возбуждают сигналы спин-эхо (СЭ) протонного магнитного резонанса сериями радиочастотных импульсов Карра-Парселла-Мейбум-Гилла (КПМГ), регистрируют амплитуды СЭ в эталонном и измеряемом образцах, причем в качестве эталонных берут компоненты исследуемой смеси - воды и нефти, измеряют эффективные времена спин-спиновой релаксации в эталонных и измеряемом образцах по начальным участкам огибающих СЭ в определенном интервале, после чего определяют концентрацию воды в нефти. Водо-нефтяные смеси интенсивно гомогенизируют, далее порцию смеси, отобранной из потока, предварительно намагничивают в поле высокой магнитной индукции в магните подмагничивания, перемещают в постоянное магнитное поле измерительного магнита, причем магнит подмагничивания имеет большую длину и магнитную индукцию чем измерительный магнит и по полученным ПМР-параметрам с использованием установленных корреляций определяют скорость потока, расход и концентрации компонентов водонефтяной смеси. Устройство для определения скорости потока, расхода и концентрации воды компонентов в водо-нефтяных смесях на потоке включает проточный магнитно-резонансный анализатор, в котором магнит подмагничивания имеет большую длину и магнитную индукцию чем измерительный магнит и оба магнита собраны в виде магнитной сборки Хальбаха, причем устройство выполнено с возможностью выталкивания измеренной порции смеси из катушки датчика ЯМР следующей порцией, поступающей в катушку датчика ЯМР, и слива в отдельную емкость. Технический результат - увеличение чувствительности способа и устройства, уменьшение веса, повышение достоверности измерения скоростей и влажности компонентов потока. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ для определения скорости потока, расхода и концентрации воды в водо-нефтяных смесях на потоке, включающий отбор пробы из магистральной трубы в датчик ЯМР проточного магнитно-резонансного анализатора, заключающийся в том, что в образце, помещенном в в постоянное магнитное поле, возбуждают сигналы спин-эхо (СЭ) протонного магнитного резонанса сериями радиочастотных импульсов Карра-Парселла-Мейбум-Гилла (КПМГ), регистрируют амплитуды СЭ в эталонном и измеряемом образцах, причем в качестве эталонных берут компоненты исследуемой смеси - воды и нефти, измеряют эффективные времена спин-спиновой релаксации в эталонных и измеряемом образцах по начальным участкам огибающих СЭ в определенном интервале, после чего определяют концентрацию воды в нефти, отличающийся тем, что во до-нефтяные смеси интенсивно гомогенизируют, далее порцию смеси, отобранной из потока, предварительно намагничивают в поле высокой магнитной индукции в магните подмагничивания, перемещают в постоянное магнитное поле измерительного магнита, причем магнит подмагничивания имеет большую длину и магнитную индукцию чем измерительный магнит и по полученным ПМР-параметрам с использованием установленных корреляций определяют скорость потока, расход и концентрации компонентов водонефтяной смеси.

2. Способ для определения скорости потока, расхода и концентрации воды в водо-нефтяных смесях на потоке по п. 1, отличающийся тем, что крутизну зависимости влажности W от эффективного времени спин-спиновой релаксации измеряемой смеси Т₂* меняют подбором числа N 180-градусных импульсов в серии КПМГ.

3. Способ для определения скорости потока, расхода и концентрации воды в водо-нефтяных смесях на потоке по п. 1, отличающийся тем, что производятся также дополнительные измерения жидкости, отобранной после измерений в датчике ЯМР.

4. Устройство для определения скорости потока, расхода и концентрации воды компонентов в водо-нефтяных смесях на потоке, включающее проточный магнитно-резонансный анализатор, в котором магнит подмагничивания имеет большую длину и магнитную индукцию чем измерительный магнит и оба магнита собраны в виде магнитной сборки Хальбаха, причем устройство выполнено с возможностью выталкивания измеренной порции смеси из катушки датчика ЯМР следующей порцией, поступающей в катушку датчика ЯМР, и слива в отдельную емкость.