Устройство для измерения водосодержания нефти Советский патент 1993 года по МПК G01N15/02 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для замера содержания воды в продукции скважин.

Целью изобретения является повышение точности измерения, обеспечение возможности замера водосодержания газоводонефтяного потока без прекращения перекачки.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве, имеющем корпус с размещенным внутри двухпозиционным клапаном для переключения потока жидкости, ось которого выведена наружу, соленоиды привода клапана, генератор релаксационных колебаний, регистратор частоты колебаний напряжения, в корпусе размещен вертикальный цилиндр с отверстием в днище, перекрываемым двухпозиционным клапаном, плавающим сферическим клапаном в верхней части, подвижной скалкой из диэлектрического материала, герметично входящей в цилиндр сверху и перекрывающей своей поверхностью сливное отверстие цилиндра, изолированным проводником большой длины цепи разряжения конденсатора, введенным в цилиндр через сальниковые устройства, причем двухпозиционный клапан выполнен с возможностью перекрытия цилиндра на период проведения замера и перепуска жидкости без остановки потока.

На фиг. 1, 2 показаны схемы предложенного устройства; на фиг. 3 - график, поясняющий работу устройства.

В корпусе 1 размещен вертикальный цилиндр 2 с отверстием в днище 3. В верх00

о ю ел

ней части цилиндра расположены плавающий сферический клапан 4 и скалка 5 из диэлектрического материала, герметично входящая в цилиндр. Скалка перекрывает своей поверхностью сливное отверстие 6 цилиндра 2. В цилиндр введен изолированный проводник 7 цепи разряжения конденсатора через сальники 8 и 9. Проводник большой длины, намотанный на стержень, располагается от днища цилиндра 2 до его верхнего перекрытия. В корпусе размещен двухпозиционный .клапан 10, ось которого выведена наружу через сальник 11. Ось клапана проходит через, соленоиды 12 и 13, подключенные к источнику питания 14 генератора релаксационных колебаний,состоящего из выключателя 15. сопротивления 16, конденсатора 17, ионного диода (тиротрона) 18. В эту же схему подключен регистратор колебаний 19. В корпусе выполнено отверстие 20 для перепуска потока жидкости в период замера.

Работа устройства заключается в следующем. Газоводонефтяная смесь (фиг. 1) через отверстие 3 в днище поступает в цилиндр 2. Напор газожйдкостного потока заставляет скалку 5 приподняться и пропустить поток через верхнее сливное отверстие 6. Клапан 4 ввиду своей плавучести перекрывает отверстие для выхода жидкости. Отверстие 20 в этот период перекрыто клапаном 10. Один из соленоидов 13, включенный в электрическую сеть, прижимает клапан 10 к седлу отверстия 20.

При замере обводненности включают контакт 15. Одновременно с этим включится соленоид 12, заставляющий клапан 10 перекрыть отверстие 3 и открыть отверстие 20. Газоводонефтяной поток, минуя цилиндр, через отверстие 20 уходит в линию.

В цилиндре 2 при этом отсекается порция жидкости с газом.

Отсутствие напора жидкости на нижний торец скалки 5 позволит ей опуститься под действием собственного веса с перекрытием сливного отверстия 6. В отсеченном объеме газожидкостного потока начнется сепарация газовой фазы и скапливание ее в верхней части цилиндра 2. Оказавшись в газовой фазе, облегченный шарик 4 опустится и откроет отверстие в верхнем перекрытии цилиндра 2. Небольшой избыток давления в цилиндре 2, создаваемый собственным весом опускающейся скалки 5, заставит газ выйти из цилиндра через отверстие клапана 4. При этом скалка 5 будет продолжать опускаться, замещая объем газа, вышедшего из цилиндра. Наконец. когда весь газ выйдет из цилиндра 2, облегченный шарик 4 всплывет и перекроет выход жидкости из цилиндра. В- этот период производят замер Обводненности жидкости, полностью освобожденной от газа. Изолированный проводник 7 при этом

будет находиться.в жидкости, лишенной газа, что исключит всякого рода ошибки замера обводненности. Однако наиболее важное значение имеет тот факт, что каж- - дый раз, независимо от начального содержэния газа в отсеченном объеме жидкости в цилиндре, уровень жидкости всегда доходит до верхнего перекрытия цилиндра, т.е. изолированный проводник в период замера всегда полностью погружен в жидкость. За- 5 меры обводненности привели бы при разных уровнях жидкости в цилиндре к искажениям замера, поскольку тарировка прибора производится при полном заполнении цилиндра 2 жидкостью.

0 Выполнение скалки из диэлектрика также позволяет избежать помех, связанных с изменением положения скалки относительно изолированного проводника 7.

В начальный момент, пока газ полно5 стью не выйдет из цилиндра 2, показания счетчика 19 будут изменяться. Затем наступает стабилизация показания, что свидетельствует о полном выходе газа из цилиндра. В расчет принимается установив0 шееся показание счетчика 19.

Сопротивление изолированного проводника, помещенного в исследуемую среду, в значительной мере зависит от водосодержания. С увеличением последне5 го сопротивление проводника увеличивается..

Принцип замера влагосодержания заключается в следующем, При подключении источника тока происходит зарядка конден0 сатора 17 через сопротивление 16. При некотором напряжении на конденсаторе Us (см. фиг. 3) в ионном диоде, параллельно соединенном с конденсатором, возникает тлеющий разряд и конденсатор начинает

5 быстро разряжаться через малое сопротивление диода 18 и сопротивление проводника 7. Когда напряжение на конденсаторе снижается до некоторого значения Ur-, при котором ионизация внутри диода прекраща0 ется, сопротивление диода резко возрастает и конденсатор начинает снова заряжаться через сопротивление 16.

В тех случаях, когда в измеряемой среде нет воды, время разрядки конденсатора ми5 нимально (То на фиг. 3). В тех случаях, когда измеряемая среда полностью представлена водой, время разрядки максимально (Тв на фиг. 3). Промежуточные содержания воды будут соответствовать значениям Тх. Замер частоты колебаний прибором 19 дает возможность определить обводненность продукции, поскольку частота колебаний обратно пропорциональна периоду Тх. Замер частоты колебаний прибором 19 дает возможность определить обводненность про- дукции, поскольку частота колебаний обратно пропорциональна периоду Тх. Определение обводненности жидкости производится по тарировочным кривым зависимости частоты колебаний от обвод- ненности.

Пример осуществления замера. Изолированный медный проводник цепи генератора релаксационных колебаний диаметром 0,9 мм и длиной 150 см помеща- ют в цилиндр с нефтью, содержащий различное количество водной фазы (см. таблицу). Содержание воды BI в каждом случае известно. Замер частоты колебаний напряжения в генераторе позволяет пол- учить тарировочную кривую зависимости частоты колебаний Нп от обводненности В1. Далее тот же изолированный проводник погружают в цилиндр с неизвестной обвод- ненностью нефти BI и замеряют частоты Hf2. По тарировочной кривой оп{51еделяют обводненность Ва. После определения В2 жидкость центрифугируют с целью отделения воды и определения истинного значения обводненности жидкости Ва . Сопоставление В2 и 82 показало высокую точность определения водосодержания нефти.

Технико-экономическим преимуществом заявляемого устройства является простота изготовления датчика и возможность проведения замера в промысловых условиях.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Устройство для измерения водосодержания нефти в газоводонефтяном потоке без прекращения перекачки, содержащее корпус с размещенным внутри двухпозици- онным клапаном для переключения потока см.еси. ось которого выведена наружу и размещена внутри соленоидов привода клапана, соединенных с генератором релаксационных колебаний и регистратором частоты колебаний напряжения, изоли- рованный проводник и плавающий сферический клапан, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения, в корпусе устройства размещен вертикальный цилиндр с отверстием в днище, перекрываемым двухпозиционным клапаном, с подвижной скалкой из диэлектрического материала, герметично входящей в цилиндр сверху и перекрывающей своей поверхностью сливное отверстие цилиндра, а также с изолированным проводником цепи разряжения конденсатора, введенным в цилиндр через сальник, а верхнее отверстие вертикального цилиндра выполнено с возможностью перекрытия плавающим сферическим клапаном.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть ис. 2 пользовано для замера водосодержания продукции скважин. Устройство для определения водосодержания нефти имеет корпус, внутри которого находится двухпозицион- ный клапан для переключения потока, соленоиды привода клапана, генератор релаксационных колебаний, регистратор частоты колебаний напряжения. В корпусе размещен вертикальный цилиндр с отверстием в днище, перекрываемым двухпо- зиционным клапаном, плавающим сферическим клапаном в верхней части, подвижной скалкой из диэлектрического материала. Двухпозиционный клапан выполнен с возможностью перекрытия цилиндра .на период проведения замера и перепуска жидкости без остановки потока. 3 ил., 1 табл.