Расходомер газонасыщенной нефти Советский патент 1982 года по МПК G01F1/74 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в системах автоматического контроля и измерения расхода отдельных компонентов продукции скважин в неЛтяной промышленности.

Известно устройство для измерения расхода газонасытенной нефти, содержащее сепаратор и расходомеры жидкости и газа, в котором поток разделяется на отдельные компоненты, а их расход определяется средствами измерения однофазной среды 13.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкций,большая металлоемкость и трудоемкость эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является бесконтактное устройство для измерения объемного расхода двухфазных сред, содержащее радиоизотопный датчик средней плотности, размещенный на трубопроводе, два блока измерения среднего квадрата приращения массы и блок деления 2.

Недостатком известного устройства является невозможность измерения расхода отдельных компонентов газонасьпченной нефти.

Цель изобретения - обеспечение возможности измерения расхода отдельных компонентов газонасыщенной нефти.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения объемного расхода двухфазных сред, содержащее радиационный датчик средней плотности, размещенный на трубо10проводе, два блока измерения среднего квсщрата приращения массы и блок деления, дополнительно введены блок определения истинного газосодержания, блок определения плотности

15 жидкой фазы, блок извлечения корня, блок определения нефтесодержания, блок хранения величины плотности нефти, блок хранения величины плотности воды, блок умножения, блок приведе20ния к стандартным условиям, датчик темпердтуры и датчик давления, размещенные на трубопроводе, два блока деления, блок хранения величины газового фактора и блок вычитания, при

25 этом выход датчика средней плотности соединен с блоками определения истинного газосодержания и плотности жидкой (азы, а также с первым и вторым блоками измерения среднего квадрата

30 приращения массы, выходы котощлх соединены соответственно с входами Делимое и Целитель первого Олока деления, соединенного с блоком извлечения корня, выход которого соединен с блоком измерения среднего квадрата приращения массы и с первым входом блока умножения,соединенным с первым входом блока приведения к стандартным уоловиям, два других входа которого соединены соответственно с датчиком температуры и датчиком давления, а выход с входом Делимое второго блока деления вход Делитель которого соединен с блоком хранения величины газового фактора, выход второго блока деления соединен с входом Делимое третьего блока деления и первым входом блока вычитания, соединенного вторым входом с выходом третьего бло ка деления, вход Делитель которого соединен с блоком определения нефтесодержания, соединенного по двум входам с блоком хранения величины плотности нефти и блоком хранения величины плотности воды, блок определения плотности жидкой фазы по выходу соединен с третьим входом блока определения нефтесодержания и через блок определения истинного газосодер жания - с вторым входом блока умноже ния , а двумя входами соединен соотве стве-нно с выходом блока хранения величины плотности нефти и выходом блока хранения величины плотности во ды. Продукция нефтяных скважин представляет собой двухЛазный газожидкос ный поток, образованный свободным газом, нефтью, водой и растворенныгл газом. Эти компоненты распределены в потоке неравномерно, вследствие че го процесс изменения средней плотнос ти контролируемой среды носит пульси рующий характер. Определяя с помогпьм датчика средней плотности приращения массы контролируемой среды, вызванные движением крупных пузырей газа, и, измеря отношение средних квадратов приращений массы за различные промежутки времени, можно найти скорость движения газовой фазы. Истинное газосодержание, т.е. доля сечения потока, занятого газом определяется из выражения рн-1 где истинное газосодержание; ptp - средняя плотность текущей среды; Рз„.- плотность жидкой фазы потока. Величина измеренного расхода газовой фазы приводится к сяандартныг условиям. Для данной скважины объемные расходы газа и неЛти связаны через постоянный коэффициент (газовый Лактор) , равный отношению объемного рас-, хода газа (приведенного к стандартным условиям) к объемному расходу нефти. Газовый фактор практически остается постоянным в течение длительного времени (до одного,года). Плотность жидкой фазы потока и нефтесодержание определяется из выраженийN -PH - - PCP-H (2) Д-Рн где Я ср - плотность жидкой фазы потока, воды, нефти и средняя плотность контролируемой среды соответственно; - нефтесодержание жидкой фазы потока, представляющее собой отношение объемного расхода нефти к объемному расходу жидкой фазы потока, К - постоянный коэффициент, определяемый экспериментально. Расходы нефти, жидкой фазы и воды определяются из выражения QU QH объегшыИ расход га за, приведенный к стандартным условиям, т; Г - газовый фактор. На чертеже изображена функциональная схема расходомера газонасыщенной нефти. Устройство содержит радиационный датчик 1 средней плотности, первый блок 2 измерения среднего квадрата приращения массы, второй блок 3 измерения среднего квадрата приращения массы, первый блок 4 деления, блок 5 извлечения корня, блок б определения истинного газосодержания, блок 7 определения плотности жидкой фазы,блок 8определения нефтесодержания, блок 9хранения величины плотности нефти, блок 10 хранения величины плотности воды, блок 11 умножения, блок 12 приведения к стандартным условиям, датчик 13 температуры, датчик 14 давления, второй блок 15 деления, блок 16 хранения величины газового фактора, третий блок 17 деления, блок 18 вычитания и трубопровод 19. Устройство работает следующим образом. Сигнал с выхода датчика 1 средней плотности поступает на входы, блоков 2 и 3. В 2 определяется средНИИ квадрат приращений массы за промежутки времени At , разделяющие сильно коррелированные значения 1;редней плотности, в блоке 3 - средний квадрат приращений массы за промежутки времени Atj, разделяющие некоррелированные значения средней плотности.

В блоке 4 деления формируется сигнал, соответствующий отношению средних квадратов приращений массы, определенных блоками 2 и 3. Этот сигнал подается на блок 5 извлечения корня.

Сигнал с выхода блока 5 поступает на управляющий вход блока 3, регулируя длительность промежутка времени д tj, При этом достигаетг-.я апапт ация к возможным изменениям корреляци между значениями средней плотности во входном и выходном сечениях контролируемого объема.

Установившееся значение сигнала на выходе блока 5 соответствует скорости движения газовой фазы потока.

В блоке 6 из сигналов от -датчика 1 средней плотности и блока 7 определения плотности жидкой фазы формируется сигнал в соответствии с выражением (1), пропорциональный истинному газосодержанию.

В блоке 7 из сигналов от датчика 1 средней плотности и блоков 9 и 10 хранения величины плотности Нефти и воды в соответствии с выражением (2) определяется сигнал, пропорциональный плотности жидкой фазы. Этот сигнал поступает на вход блока 8, где с учетом значений плотности воды и нефти формируется сигнал в соответствии с выражением (3), пропорциональный нефтесодержанию.

В блоке 11 умножения из сигналов от блоков 5 и б определяется величина объемного расхода газовой фазы.

В блоке 12 величина измеренного объемного расхода газа приводится к стандартным условиям, для чего на вход его подаются сигналы от датчико температуры 13 и давления 14..

В блоке 15 деления из сигналов от блока 12 приведения к стандартным ,условиям ,.и от блока 16 хранения величины газового фактора определяется объемный расход нефти - выражение (4

В блоке 17 из сигналов, соответствующих расходу нефти от блока 17 и нефтесодержанию от блока 8,определяется объемный расход жидкой фазы потока - выражение (5).

В блоке 18 из объемного расхода жидкой фазы вычитается объемный расход нефти. Сигнал на выходе блока 18 соответствует объемному расходу воды - тзыражение (б) .

Датчик средней плотности в предлагаемом устройстве представляет собой радиоизотопный плотномер, включающий в себя источник ионизирующего излучения, защитно-коллимируюцее устройство и детектор ионизирующего излучения.

Блоки измерения средних квадратов приращений выполнены на основе время-импульсных делительных устройств. В них формируются временной интервал, соответствующий сигналу Делитель, и задерживается на время, равное промежутку времени, 3k который определяют средний квадрат приращений. Усреднение приращений происходит в накопительных счетчиках.

Экономический эЛфект от использования изобретения достигается за счет улучшения технологических показателей

5 (повышение оперативности и точности) систем контроля и регулирования процессов добычи, учета и подготовки нефти.

20

Формула изобретения

Расходомер газонасыхценной нефти, содержащий радиационный датчик средней плотности, размещенный на трубо5проводе, два блока измерения среднего квадрата приращения массы и блок деления, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения расхода отдельных

0 компонентов газонасыщенной нефти, в него дополнительно введены блок определения истинного газосодержания, блок определения плотности жидкой, фазы, блок извлечения корня, блок оп5ределения нефтесодержания, блок хранения величины плотности нефти,блок хранения величины плотности воды, блок умножения, блок приведения к стандартным условиям, датчик темпе0ратуры и датчик давления, размещенные на трубопроводе, два блока деления, блок хранения величины газового фактора, и блок вычитания, при этом выход датчика средней плотности соединен с блоками определения истинного

5 газосодержания и плотности жидкой фазы, а также с первым и вторым б-ГОками измерения среднего квадрата прираще- ния массы,выходы которых соединены соответственно с входами Делимое и

0 Делитель первого блока деления, соединенного с блоком извлечения корня,, выход которого соединение блоком измерения среднего квадрата приращения массы и с первь1м входом блока

5 умножения, соединенным с первым пгодом блока приведения к стандартным условиям, два других входа которого соединены соответственно с датчиком температуры и датчиком давления, а выход с входом Делимое второго бло0ка деления, вход Делитель которого соединен с блоком хранения величины .газового фактора, выход второго блока деления соединен с входом Делимое третьего блока деления и novjBiJM

5