Устройство для измерения уровня границы раздела двух жидкостей с различной плотностью или границы раздела жидкость-газ в подземном резервуаре Советский патент 1984 года по МПК E21B47/04 

ю

со оо

00

ел Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении и эксплуатации подземных резервуаров для определения положения уровня хранимого в резервуаре продукта, например газа или газового конденсйта, в газовой и нефтедобываю щей отраслях промьшшенности. Известно устройство для измерения уровня жидкости в подземном разервуа ре, основанное на принципе барботажа продукта. Устройство содержит скважину, соединяющую резервуар с дневной поверхностью. Скважина снабжена концентрично установленными обсадной и рабочими колоннами,. Рабочая колонна имеет внутри концентричiHo установленную .пьезометрическую трубку, опущенную под уровень хранимого в резервуаре продуктаС23. Высоту уровня раздела жидких сред в резервуаре определяют посредством нагнетания в резервуар газа или воздуха и вытеснения продукта через пьезометрическую трубку. Высоту уров ня определяют по формуле Ъ - высота уровня жидкого продукта в подземном резервуа ре, ., . дР - давление внутри трубки, мПа-, J-- плотность жидкости. . Недостаток устройства - большая погрешность при проведении измерений вследствие изменения плотности продукта по высоте камеры резервуара Известно устройство для измерения уровня в подземном резервуаре, содер жащее рез.ервуар, соединенный с днев ной поверхностью скважиной. В скважине установлены трубы технологичес ких колонн, а на оголовке скважины - измеритель перепада давления.. Измерение уровня в.подземном резервуаре производят вытеснением продук та, хранимого в резервуаре, из рабо чих колонн с определением возникающего при этом перепада давления 2J. Недостатками устройства являются необходимость остановки технологического процесса и невозможность его использования для измерения уровня в автоматическом режиме. Цель изобретения г обеспечение измерения уровня без остановки техн 35I логических процессов, связанньк с использованием резервуара и рабочих колонн. Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения уровня границы раздела двух жидкостей с различной плотностью или границы раздела жидкость-газ в подземном резервуаре, содержащее, скважину, рабочие колонны, измеритель перепада давлений, снабжено измерительной трубкой, узлом нагнетания и обводной лин.ией с вентилем и приводом, причем узел нагнетания за1шунтироБан измерителем перепада давлений и обводной линией и соединен входом с пространством между рабочими колоннами, а выходом - с измерительной трубкой, при этом нижний конец измерительной трубки имеет участок больщего дис1метра и расположен ниже башмака рабочей колонны. На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 - диаграмма региод- рации перепада давлений в процессе измерения. Устройство содержит подземньй резервуар t, соединенный с дневной поверхностью скважиной 2. Через оголовок 3 в скважину опущены рабочие колонны 4 и 5. В колонне 5 установлена измерительная трубка 6, имеющая на нижнем конце участок большего диаметра 7. Трубка 6 установлена таким образом, что этот участок не влияет на величину гидродинамического сопротивления при осуществлении технологического процесса. На поверхности измерительная трубка 6 подключена к измерителю перепада давления 8 и соединена с узлом нагнетания 9. Вход узла нагнетания 9 соединен с межколонньм пространством колонн 4 и 5, заполненным более легким компонентом. На обводной линии 10 смонтирован вентиль 11, имеющий индивидуальный привод 12. Устройство работает следующим образом. В подземный резервуар 1, соединенный с дневной поверхностью скваиной 2, опущена через оголовок 3 о колонне 5 измерительная труба 6, имеющая на нижнем конце участок большего диаметра 7. Трубка установлена.так, что этот участок распоагается ниже башмака колонны, и оэтому не влияет на величину гидродинамического сопротивления колонны ПРИ осуществлении операций заполнения и опорожнения резервуара. На пйверхности измерительная трубка 6 присоединена к измерителю перепада давлений 8 и узла нагнетания 9 Выбор узла нагнетания определяется характером сред, заполняиящх подземный резервуар, - если в нем размещаются две жидкие с различными плотностями, то используют насос; если размещаются жидкость и газ, то приме няют компрессор. Вход узла нагнетания подключен к межтрубному пространству обсадной и технологической колонной 4, заполняемЬну более легким Kojtaoнентом, а выход соединен с измери.тельной трубкой 6. При этом блок нагнетания зашунтирован измерителем перепада давления 8 и обводной линией 10 с вентилем 11, имеющим привод 12,позволякиций периодически открывать и закрывать вентиль. В пусковой момент вентиль 11 открыт. По обводной линии 10 измерительная трубка 6 свободно сообщается с межколонным пространством, заполненным более легким компонентом. В связи с тем, что давление в измери тельной трубке и межтрубье равны, в измерительной трубке устанавливает ся граница раздела на том же уровне, что и в подземном резервуаре. При включении узла нагнетания 9 и привода 12 вентиль 11 закрывается, вследствие чего сообщение между измерительной трубкой 6 и межтрубьем оголовка прерывается. Давление в измерительной трубке начинает расти, что фиксируется измерителем перепада давления 8. Ввиду.того, что подземны резервуар1 имеет в поперечнике размеры в среднем около 30 м, перекачка части легкой жидкости в измерительную трубку практически не сказывается на положении границы раздела в подземном резервуаре. I По мере работы узла нагнетания 9 уровень границы раздела в измеритель ной Трубке начинает понижаться, а соответственно, расчет и перепад дав ления, регистрируемый измерителем пе репада давления 8 (см.фиг.2 - интервал -bg-t). В момент -t , когда гра нида раздела в измерительной трубке достигает участка -большего диаметра темп роста перепада давления разкопадает. Это объясняется тем, что производительность узла нагнетания постоянна во времени, а при изменении диаметра измерительной трубки 6 для перемещения границы раздела на ту же величину требуется большее количество закачиваемой в резервуар жидкости или газа, а следовательно и времени. Об этом свидетельствует на диаграмме появление точки перегиба 0 , которой соответствует перепад давления . В дальнейшем перепад продолжает расти до момента tj. Это обусловлено тем, что граница раздела достигает нижнего конца измерительной трубки. В момент tj рост перепада давления прекращается, так как избыток жидкости барботирует в подземный резервуар (интервал Началу этого интервала (момент Дг соответствует точка Oj, которой соответствует перепад давления ЛРцз5 Длина L участка большего диаметра известна, так как она измеряется при спуске измерительной трубки в резервуар. Уровень границы раздела двух сред в подземном резервуаре определяется по формуле (см.2). . LiP.. h.-s P«S6- P. где Ь; - уровень границы раздела в подземном резервуаре относительно нижнего конца измерительной трубки, М} uP.,t: перепад давления, соответствующий полному вытеснению тяжелой жидкости из измерительной трубки, мПа ЛР - перепад давлений, соответствующий переходу границы раздела в участок измерительной трубки увеличенного диаметра, мПа; Ц - длина участка увеличенного диаметра, м.. Затем привод 12 открывает вентиль 11 (момент t на диаграмме), через обводную линию 10 восстанавливается связь измерительной трубки 6 и межтрубья оголовка 3. Давление вьфавнивается (интервал -fcj-t). момент .Чд при ЛР - О в измерительной трубке граница раздела устанавливается на том же уровне, ,что и в подземном резервуаре. При очередном закрытии приврдом вентиля на обводной ли НИИ (момент ) на диаграмме начинается новь1Й измерительный Цикл.

Устройство позволяет не прерывать технологический процесс во время проведения измерения уровня обеспечить безаварийность зксплуатации подземного резервуара в системе промысел - потребитель, предоставив возможность осуществлять регулярньй замер положения уровня.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ИЛИ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТЬ-ГАЗ В ПОДЗЕМНОМ РЕЗЕРВУАРЕ, содержащее скважину, рабочие колонны, измеритель перепада давлений, отличающе е ся тем, что, с целью обеспечения измерения уровня без остановки технологических процессов, связанных с использованием резервуара и рабочих колонн, оно снабжено измерительной трубкой, узлом нагнетания и обводной линией с вентилем и приводом, причем узел нагнетания зашунтирован измерителем перепада давлений я обводной линией и соединен входом с пространством между рабочими колоннами, а выходом - с измерительной трубкой, при этом нижний конец измерительной (Л трубки имеет участок большего диаметра и расположен ниже башмака рабочей колонны.

to if t2 ij tif ts luuKfl fe.2 //-I из5 I Пцикп г-цика