Устройство для контроля газосодержания в газожидкостном потоке нефтяной скважины Советский патент 1982 года по МПК E21B47/10 

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промышленности и может быть использовано для контроля расхода газа в газожидкостном потоке в нефтяных скважинах, работающих при давлениях на забое ниже давления насыщения.

Известны устройства для определения состава компонент флюидов, протекающих в скважину, содержащие корпус, пробоотборную Камеруне входным

отверстием и электрические конденсаторные датчики Cl . Недостатками устройств является наличие подвижных механических частей камер, поршней, клапанов, приводящих к понижению надежности и снижению точности измерения, малое

быстродействие, искажение результатов измерения из-за проскальзывания одной фазы потока относительно .

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для контроля газосодержания в газожидкостном потоке нефтяной скважины, содержащее корпус с установленньи ш в нем конфузором со втулкой, газосборным колпаком, V-образной неравноплечевой

трубкой и датчиком фазового состава жидкости 2.

Однако згсзгройство облгщает рядом недостатков, заключающихся в наличии зависимости показаний прибора от скорости жидкости и недостаточном диапазоне измерения расхода газа. Это объясняется тем, что жидкостный напор, действующий на входе в при10бор, при определенном значении потока вызывает циркуляцию жидкостей через колпак и V-образную трубку. Кроме того, в устройстве не обеспечивается достаточный гидростатичес15кий уровень жидкости в жидкостной камере, так как скорость сегрегации жидкости недостаточна. Все это снижает точность измерения расхода газа в газоясидкостном потоке.

20

Цель изобретения - повышение точности измерения расхода газа и увеличение динамического диапазона измерений.

Поставленная цель достигается

25 тем, что устройство для контроля газосодержания в газожидкостном потоке нефтяной скважины, содержащее корпус с установленными в нем конфузором со втулкой, газосборным колпаком, V-образной неравноплечевой труб30кой и датчиком фазового состава жид кости, снабжено установленной в нижней части корпуса под конфуэором вхо ной трубкой, верхний конец которой выполнен в виде диффузора и стержнем с закрепленными на нем тарелками, установленными на верхнем основа нии корпуса, причем в тарелках, на верхнем основании корпуса и на учас1 ке корпуса между диффузором и конфузором выполнены отверстия для слива жидкости.. На чертеже изображено устройство разрез. Прибор для контроля расхода газа в газожидкостном потоке состоит из корпуса 1 прибора, присоединенного к нему конфузора 2 с втулкой 3. Корпус 1 прибора и втулка 3 образует жидкостную камеру 4. Внутри корпуса размещается газосборный колпак 5 и неравноплечевая V-образная трубка имеющая дополнительное отверстие 7. К нижней части прибора присоединяется входная трубка 8 с диффузором 9 К трубке 8 жестко прикрепляются выступающие за ее габариты ребра 10 жесткости. В нижней части корпуса ни же кромки диффузора 9 имеются отверстия 11, выполненные под углом к поверхности корпуса прибора. В верхней части корпуса выполняются отверстия .12. К прибору крепится полый стержень 13, внутри которого проходит электропровод 14 к датчику 15 фазового состава жидкости, К стержню жестко крепится система тарелок 16, состоящая из нескольких конических тарелок. В каждой тарелке имеются сливные отверстия 17. К верхней части прибора прикрепляется электро,нный блок 18 для преобразования сигналов датчика 15 и дистанционной передачи их. Прибор работает следующим образом Прибор подвешивается или укрецляется, например, с помощью центратора, в центре трубы, внутри которой протекает поток с пузырьковой структурой газожидкостной смеси. Расстояние между корпусом прибора и стенкой трубы должно быть не менее п оловины диаметра прибора. Часть вертикального потока попадает в трубку-8, Относительно малый диаметр трубки и достаточная длина ее способствует устранению возмущающего действия прибора на характер и структуру пото ка, В диффузоре 9 поток теряет скорость и разделяется, изменяя направление движения газа. Газ всплывает и поступает через конфузор 2 и втулку 3 в газообразный колпак 5 и накапливается в нем. Более тяжелая жидкость оседает и вытекает обратно в поток через каналы, оканчивающиеся отверстиями 11. Этому способствует инжекционный эффект вследствие увеличения скорости потока вдоль нижней криволинейной части прибора. Относительно небольшое количество жидкости, которое все же поступает вместе с газом в газообразный колпак 5 и оседает в жидкостную камеру 4 и на показания прибора не сказывается. Накопление жидкости в жидкостной камере 4 происходит путем сегрегации ее из газожидкостного потока, осуществляемой посредством cиcтe 1ы тарелок 16. .Оседающая в тарелках жидкость через отверстия 17 и 12 сливается в камеру 4. Во избежание интенсивного жидкостного противотока через втулку 3 в корпусе, несколько выше верхней кромки втулки 3, могут быть сделаны сливные отверстия, которые будут определять минимальный уровень жидкости в камере 4. Газ постепенно накапливается в газосборном колпаке 5, вытесняя из не-, го жидкость. При этом уровень газа одновременно увеличивается и в V-образной трубке 6, Когда этот уровень достигает точки перегиба V-образной трубки 6 , происходит сифонный лавиноподобный процесс, в результате которого газосборный колпак 5 быстро и полностью освобождается от газа и газ, через удлиненный конец трубки и отверстий 12 покидает прибор. При этом жидкость из жидкостной камеры 4 поступает снизу в газосборный колпак 5 и полностью его наполняет. Чем больше расход газа.в трубе, в которой помещается прибор,, тем интенсив.нее поступает газ в газосборный колпак 5, и тем чаще опорожняется газо,образный колпак 5,. Наличие дополнительного отверстия 7 в V-образной .трубке 6 улучшает процесс. Датчик 15 отмечает каждое опорожнение газосборного колпака 5, Посредством электронного блока на вторичный регистрирующий прибор поступают сигналы, показывающие частоту опорожнения. Прибор градуируется по характеристике, представляющей собой.зависимость частоты опорожнение - расход, что позволяет производить измерение газосодержания, Так как расходное газосодержание зависит также от давления и температуры среды, прибор комплектуется стандартными -измерителями давления и температуры (например, манометр и термометр прибора Потон-5). С увеличением.расхода газа, когда объемнее газосодержание его в. трубе, в которой оно помещается, превысит приблизительно величину 0,5, циклический процесс опорожнения газа в газообразном колпаке нарушается и образуется непрерывный поток газа

через прибор. В этом случае терморезистор датчика 15, работающий в режиме те)мокондуктивного .расходомера, отмечает наличие и интенсивность не прерывного потока газа.

Прибор может быть использован и в горизонтальных трубопроводах, если сделать небольшие участки с вертикальньами вставками для перемегчения в ниx прибора.

Предлагаемый прибор по сравнению с другими средствами контроля, например основанными на плотнометрии, позволяет измерять расходное газосодержание, а не объемное.

- Формула изобретения

Устройство для,контроля газосодержания в газожидкостном потоке нефтяной скважины, содержащее корпус с установленными в нем конфузором с

втулкой, газосборным колпаком, V-образной неравноплечевой трубкой и датчиком фазового состава жидкости, о тличающееся тем, что, с целью повышенияточности измерения

расхода газа и увеличения динамического диапазона измерений, оно снабжено установленной в нижней части корпуса под конфузором входной трубкой, верхний конец которой выполнен в виде

диффузора, и стержнем с закрепленными на нем тарелками, установленным на верхнем основании корпуса, причем в тарелках, на верхнем основании корпуса и на участке корпуса между дифФузороми конфузором выполнены отверстия для слива жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США 3530711, кл. 73-155, опублик. 1970.

2.Авторское свидетельство СССР № 546707, кл. Е 21 В 47/10, 1974 (прототип).

to