RU2397482C1 - Method of measuring moisture content of three-component mixtures from producing oil wells using permittivity and electroconductivity and device for realising said method - Google Patents
Method of measuring moisture content of three-component mixtures from producing oil wells using permittivity and electroconductivity and device for realising said method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2397482C1 RU2397482C1 RU2008145661/28A RU2008145661A RU2397482C1 RU 2397482 C1 RU2397482 C1 RU 2397482C1 RU 2008145661/28 A RU2008145661/28 A RU 2008145661/28A RU 2008145661 A RU2008145661 A RU 2008145661A RU 2397482 C1 RU2397482 C1 RU 2397482C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixture
- water
- oil
- conductivity
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике, а также к системам управления технологическими процессами и может быть использовано для измерения относительного объемного содержания воды (влагосодержания) в нефтегазоводной смеси из нефтяной скважины, а также в измерительных системах, технологических установках и других устройствах, измеряющих расход и количество нефти с растворенным газом (далее - нефти) и свободного газа (далее - газа) в продукции нефтяной скважины.The invention relates to measuring equipment, as well as to process control systems and can be used to measure the relative volumetric water content (moisture content) in an oil and gas mixture from an oil well, as well as in measuring systems, technological installations, and other devices that measure oil flow rate and quantity with dissolved gas (hereinafter referred to as oil) and free gas (hereinafter referred to as gas) in the production of an oil well.
В последние годы ясно обозначился интерес нефтедобывающих компаний к использованию влагомеров в замерных групповых установках (АГЗУ), например типа «Спутник» и «Мера», которые измеряют расход жидкости (смесь нефти и воды) и расход газа, но не определяют расход нефти. Целью такого подхода является превращение выпускаемых и находящихся в эксплуатации АГЗУ, которые фактически являются технологическими устройствами, в измерительные установки, определяющие объемный и массовый расход всех трех компонентов продукции нефтяной скважины - нефти, попутного газа и воды. Это направление в развитии метрологии добывающих нефтяных скважин вызвано назревшей необходимостью иметь надежный учет добываемой нефти и попутного газа и тем, что намечаемое решение этой проблемы за счет разрабатываемых трехкомпонентных расходомеров пока не дало ожидаемых результатов. Разработанные к настоящему времени трехкомпонентные расходомеры не удовлетворяют требованиям по точности и экологической чистоте. Кроме того, трехкомпонентные расходомеры, предлагаемые рядом зарубежных фирм, таких как Agar Corporation, Shiumberger, ROXAR и других, очень дороги - порядка двухсот тысяч долларов за один образец, что делает их нерентабельными для установки на каждую скважину.In recent years, the interest of oil companies in the use of moisture meters in metering group installations (AGZU), for example, such as Sputnik and Mera, which measure liquid flow (a mixture of oil and water) and gas flow, but do not determine oil flow, has been clearly indicated. The aim of this approach is to turn produced and in operation gas filling stations, which are actually technological devices, into measuring units that determine the volumetric and mass flow rates of all three components of the production of an oil well - oil, associated gas and water. This direction in the development of metrology of producing oil wells is caused by the urgent need to have reliable accounting of produced oil and associated gas and the fact that the intended solution to this problem due to the developed three-component flow meters has not yet yielded the expected results. The three-component flow meters developed to date do not meet the requirements for accuracy and environmental friendliness. In addition, the three-component flow meters offered by a number of foreign companies, such as Agar Corporation, Shiumberger, ROXAR and others, are very expensive - about two hundred thousand dollars for one sample, which makes them unprofitable for installation on each well.
Тем не менее, ряд технических решений, применяемых в трехкомпонентных расходомерах, могут быть использованы при создании влагомеров, поскольку последние по сути являются их частью. Общими являются требования высокой точности измерений в реальных условиях эксплуатации без физического разделения потока на его отдельные компоненты и без внедрения в измеряемый движущийся поток каких-либо элементов конструкции расходомера, особенно подвижных (требование нонинтрузивности). Весьма существенными являются также требования взрывобезопасности и экологической чистоты.Nevertheless, a number of technical solutions used in three-component flowmeters can be used to create moisture meters, since the latter are essentially part of them. General are the requirements for high accuracy of measurements in real operating conditions without physical separation of the flow into its individual components and without introducing into the measured moving flow any elements of the flowmeter design, especially moving ones (non-intrusiveness requirement). The requirements of explosion safety and environmental cleanliness are also very significant.
Известно довольно большое количество влагомеров, в том числе сырой нефти. Но все они либо не допускают наличия газа в измеряемой жидкости, либо, помимо этого, требуют хорошо перемешанной смеси. Среди них в качестве аналогов можно назвать следующие.A fairly large number of moisture meters are known, including crude oil. But all of them either do not allow the presence of gas in the measured liquid, or, in addition, require a well-mixed mixture. Among them, the following can be called analogues.
1) Серия влагомеров сырой нефти полнопоточных (ВСН-1, ВСН-1-50, ВСН-2-СП, ВСН-БОЗНА) [1], [2]. [3].1) A series of full-flow crude oil moisture meters (VSN-1, VSN-1-50, VSN-2-SP, VSN-BOZNA) [1], [2]. [3].
Максимально допустимая величина содержания свободного газа для них всего 2 процента. Кроме того, необходима скорость измеряемого потока не менее 3 м/с.The maximum allowable free gas content for them is only 2 percent. In addition, a measured flow velocity of at least 3 m / s is required.
2) Влагомер сырой нефти ВОЕСН (Бугульминский опытный завод нефтеавтоматики) [4].2) Hydrometer of crude oil VOESN (Bugulminsky pilot plant of petroleum automation) [4].
Данный влагомер лучше влагомеров серии ВСН по допустимому значению содержания свободного газа 5% против 2%. Но и этого уровня содержания газа также недостаточно. Кроме того, имеется ряд других недостатков:This hydrometer is better than the VSN series hydrometers in the permissible value of the free gas content of 5% versus 2%. But this level of gas content is also not enough. In addition, there are a number of other disadvantages:
- прибор является интрузивным, так как излучатель и приемник оптического канала и конструкция емкостного датчика располагаются в движущемся потоке измеряемой смеси;- the device is intrusive, since the emitter and receiver of the optical channel and the design of the capacitive sensor are located in the moving stream of the measured mixture;
- излучатель и приемник оптического канала настолько близко расположены относительно друг друга, что практически осуществляется локальное, точечное зондирование, и его результаты могут быть представительными для всего сечения потока только в случае полной гомогенизации измеряемой смеси;- the emitter and the receiver of the optical channel are so close relative to each other that local, point sounding is practically carried out, and its results can be representative of the entire flow section only in the case of complete homogenization of the measured mixture;
- в соответствии с методикой поверки влагомера ВОЕСН она должна проводиться на полностью гомогенизированных смесях с использованием нефти той же пробы, что и при градуировке, и такой же степени гомогенизации; данных о влиянии степени гомогенизации на погрешность прибора не приводится.- in accordance with the method of calibration of the VOESN moisture meter, it should be carried out on completely homogenized mixtures using oil of the same sample as in the calibration, and the same degree of homogenization; data on the effect of the degree of homogenization on the error of the device is not given.
3) Полнопоточный влагомер RFM FC-WCM (Итальянская фирма ROXAR) и влагомер "Phase Dynamics" (Компания "Argosy Technologies Ltd", представитель фирмы "Phase Dynamics") [5], [6].3) Full-flow moisture meter RFM FC-WCM (Italian company ROXAR) and hydrometer "Phase Dynamics" (Company "Argosy Technologies Ltd", representative of the company "Phase Dynamics") [5], [6].
Оба влагомера относятся к типу коаксиальной линии.Both hydrometers are of the coaxial line type.
Недостатки:Disadvantages:
- интрузивный;- intrusive;
- требует «хорошо перемешанной смеси»; можно предположить, что это мелкодисперсные эмульсии;- requires a "well mixed mixture"; it can be assumed that these are fine emulsions;
- неясно, что означает «терпимость к газовым и твердым примесям», какое процентное содержание газа допускается;- it is unclear what “tolerance to gas and solid impurities” means, what percentage of gas is allowed;
- ничего не говорится о быстродействии.- Nothing is said about speed.
4) Измеритель содержания воды RFM WCM (Итальянская фирма ROXAR) [7].4) Water content meter RFM WCM (Italian company ROXAR) [7].
Недостатки:Disadvantages:
- большая погрешность при высоком (50÷100%) содержании воды - ±5% абс;- large error with a high (50 ÷ 100%) water content - ± 5% abs;
- требуется «хорошо перемешанная смесь»; можно предположить, что это мелкодисперсные эмульсии;- requires a "well mixed mixture"; it can be assumed that these are fine emulsions;
- ничего не говорится о быстродействии.- Nothing is said about speed.
5) Влагомер AGAR OW-201 (фирма Agar Corporation) [8].5) Hydrometer AGAR OW-201 (company Agar Corporation) [8].
Преимущества:Benefits:
- диапазон измерения влагосодержания от нуля до 100%, независимо от того, какой из компонентов (нефть или вода) является непрерывной фазой;- the measurement range of moisture content from zero to 100%, regardless of which of the components (oil or water) is a continuous phase;
- допускает в измеряемой смеси объемное содержание газа до 99.9%.- admits in the measured mixture volumetric gas content of up to 99.9%.
Недостатки:Disadvantages:
- малая представительность зондируемого объема среды по отношению к полному сечению потока;- low representativeness of the probed volume of the medium with respect to the total flow cross section;
- зависимость погрешности от структуры потока, откуда рекомендация по установке зондирующего блока на максимально однородном потоке;- the dependence of the error on the flow structure, whence the recommendation for installing the sounding unit on the most uniform flow;
- поэтому высокая точность при гомогенизированной среде (±1%) снижается до 2% абс плюс ±5% от показаний при других смесях.- therefore, high accuracy with a homogenized medium (± 1%) is reduced to 2% abs plus ± 5% of the readings for other mixtures.
Два влагомера фирмы ROXAR и влагомер фирмы AGAR - из числа перечисленных выше приборов - входят в состав разработанных этими же фирмами трехкомпонентных расходомеров.Two hydrometers from ROXAR and a hydrometer from AGAR - from among the devices listed above - are part of the three-component flow meters developed by the same companies.
Поиск, проведенный с позиции использования подходящих технических решений из трехкомпонентных расходомеров, показал, что ближайшим аналогом по близости принципа действия при определении относительного содержания компонентов смеси и технических решений является трехкомпонентный расходомер «Сател-РВ» по патенту RU 2247947 С1, 10.03.2005 [9].A search conducted from the perspective of using suitable technical solutions from three-component flowmeters showed that the closest analogue to the proximity of the principle of action in determining the relative content of mixture components and technical solutions is the three-component flowmeter "Satel-RV" according to patent RU 2247947 C1, 03/10/2005 [9 ].
Другим близким аналогом может стать влагомер AGAR OW-201 фирмы Agar Corporation. Он полностью подходит по критерию назначения, хотя имеет меньше признаков, совпадающих с заявляемым изобретением.Another close analogue may be an AGAR OW-201 moisture meter from Agar Corporation. It is fully suitable for the criterion of appointment, although it has fewer signs that match the claimed invention.
Рассмотрим основные отличительные особенности указанных двух близких аналогов.Consider the main distinguishing features of these two close analogues.
В отношении влагомера фирмы Agar Corporation отметим следующее.With regard to a moisture meter from Agar Corporation, we note the following.
В трубе зондирующего блока установлена передающая антенна и на противоположной стороне трубы две приемные антенны, одна из которых расположена по потоку до передающей антенны, а другая после нее, причем расстояние до передающей антенны от одной из приемных больше, чем от другой. Благодаря этому разность фаз сигналов, принятых приемными антеннами, зависит только от комплексной диэлектрической проницаемости смеси и разности расстояний приемных антенн от передающей. При этом возникающие на границе раздела диэлектрического покрытия антенн и проводящей измеряемой среды сдвиги фаз электромагнитной волны компенсируются, поскольку обе приемные антенны находятся в одном и том же потоке измеряемой среды.A transmitting antenna is installed in the tube of the probe unit and two receiving antennas are located on the opposite side of the pipe, one of which is located upstream of the transmitting antenna and the other after it, and the distance to the transmitting antenna from one of the receiving ones is greater than from the other. Due to this, the phase difference of the signals received by the receiving antennas depends only on the complex dielectric constant of the mixture and the difference in the distances of the receiving antennas from the transmitting one. In this case, the phase shifts of the electromagnetic wave arising at the interface between the dielectric coating of the antennas and the conducting measured medium are compensated, since both receiving antennas are in the same stream of the measured medium.
Таким образом решена проблема использования диэлькометрического метода не только для смесей с непрерывным нефтяным компонентом, но и для смесей с непрерывным водным компонентом, когда паразитный сдвиг фаз сигнала много больше полезного, который при одной приемной антенне не проявился бы.Thus, the problem of using the dielcometric method was solved not only for mixtures with a continuous oil component, but also for mixtures with a continuous water component, when the stray phase shift of the signal is much more useful, which would not have manifested itself with a single receiving antenna.
Однако при этом положительном свойстве возникает недостаток, связанный с малой представительностью зондируемого объема измеряемой среды. Это связано с тем, что указанный объем равен объему конуса, вершина которого находится на передающей антенне, а основанием является чувствительная поверхность приемной антенны, размеры которой невелики по сравнению с площадью внутреннего сечения трубы зондирующего блока. Из-за этого высокая точность будет обеспечиваться только при гомогенизированных смесях.However, with this positive property, there is a disadvantage associated with the low representativeness of the probed volume of the measured medium. This is due to the fact that the indicated volume is equal to the volume of the cone, the apex of which is located on the transmitting antenna, and the base is the sensitive surface of the receiving antenna, the dimensions of which are small compared to the internal cross-sectional area of the tube of the probing unit. Because of this, high accuracy will only be achieved with homogenized mixtures.
Отсюда возникает рекомендация устанавливать зондирующий блок в максимально гомогенизированном потоке и снижение точности при других структурах измеряемой среды.Hence, the recommendation arises to install the probe unit in the most homogenized flow and a decrease in accuracy with other structures of the medium being measured.
В связи с этим, для повышения точности влагомера или расходомера рекомендуется применять установку перед зондирующим блоком изделия какого-либо средства, создающего всегда одну и ту же структуру, как правило, хорошо перемешанную. Перемешивание смеси может достигаться установкой гомогенизаторов, созданием нескольких колен в подводящем трубопроводе. Как правило, эти средства малоэффективны и, кроме того, создают сопротивление потоку.In this regard, in order to increase the accuracy of a moisture meter or a flowmeter, it is recommended to use the installation of some means in front of the probing unit of the product, which always creates the same structure, usually well mixed. Mixing the mixture can be achieved by installing homogenizers, by creating several bends in the supply pipe. As a rule, these funds are ineffective and, in addition, create resistance to flow.
Указанного недостатка нет в первом ближайшем аналоге - трехкомпонентном расходомере «Сател-РВ». В нем зондирующий блок содержит два радиоволновых датчика (РВД), представляющих собой объемные ВЧ-резонаторы, - один для определения относительного содержания компонентов, а второй, в паре с первым, для измерения скорости потока корреляционным методом. Относительное содержание определяется с помощью оригинального алгоритма, основанного на математическом описании изменения величины первой, второй и более высоких резонансных частот и амплитуд (или коэффициента передачи) ВЧ-сигнала как функций относительного содержания компонентов смеси.The specified drawback is not in the first closest analogue - the three-component flowmeter "Satel-RV". In it, the sounding unit contains two radio wave sensors (RVD), which are volume RF resonators, one for determining the relative content of the components, and the second, paired with the first, for measuring the flow velocity by the correlation method. The relative content is determined using an original algorithm based on a mathematical description of the change in the magnitude of the first, second and higher resonant frequencies and amplitudes (or transmission coefficient) of the RF signal as functions of the relative content of the mixture components.
Как следует из конструкции объемного резонатора, где рабочей зоной является отрезок трубы с полным потоком измеряемой среды, имеет место полная представительность по сечению и объему смеси.As follows from the design of the volume resonator, where the working area is a pipe segment with the full flow of the medium being measured, there is full representativeness over the cross section and volume of the mixture.
Однако расходомеру «Сател-РВ» присущ недостаток, заключающийся в том, что он не работает при смесях с непрерывным компонентом в виде воды.However, the Satel-RV flowmeter has a disadvantage in that it does not work with mixtures with a continuous component in the form of water.
Проявляется также второй недостаток, связанный с тем, что параметры зондирующего блока и цепей съема сигнала с него подобраны из условия минимизации погрешностей измерения всех трех компонентов. Однако при создании влагомера, когда необходимо измерение только относительного содержания одного из компонентов смеси, открывается возможность существенного снижения погрешностей по этому компоненту, то есть по воде, за счет ухудшения точности по другим составляющим - нефти и газу.A second drawback also arises, related to the fact that the parameters of the probe unit and the signal pick-up circuits from it are selected from the condition of minimizing the measurement errors of all three components. However, when creating a moisture meter, when it is necessary to measure only the relative content of one of the components of the mixture, it becomes possible to significantly reduce errors in this component, that is, in water, due to deterioration of accuracy in other components - oil and gas.
Эту задачу можно конкретизировать следующим образом: требуется так выбрать конструктивные и схемотехнические параметры зондирующего блока, чтобы при одном и том же содержании воды замена нефти на газ, или наоборот, не влияла на показания влагомера.This task can be concretized as follows: it is necessary to choose the design and circuitry parameters of the probe unit so that, at the same water content, replacing oil with gas, or vice versa, does not affect the readings of the moisture meter.
Принимаем в качестве прототипа трехкомпонентный расходомер «Сател-РВ» по патенту RU 2247947 С1, 10.03.2005 [9].We accept as a prototype a three-component flowmeter "Satel-RV" according to patent RU 2247947 C1, 03/10/2005 [9].
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Техническим результатом настоящего изобретения является устранение указанных недостатков данного прототипа, то есть обеспечение измерения влагосодержания в диапазоне от нуля до ста процентов для любого типа смеси (с непрерывным водным или нефтяным компонентом) из добывающей нефтяной скважины и получение независимости показаний влагомера от наличия газа в измеряемой смеси.The technical result of the present invention is the elimination of these disadvantages of this prototype, that is, providing measurements of moisture content in the range from zero to one hundred percent for any type of mixture (with a continuous water or oil component) from a producing oil well and obtaining independence of the moisture meter readings from the presence of gas in the measured mixture .
Указанный технический результат достигается за счет способа измерения влагосодержания в продукции добывающих нефтяных скважин, представляющей собой смесь нефти, пластовой воды и попутного газа в любой пропорции, проходящей по трубопроводу, состоящего в том, что применяют диэлькометрический метод измерения влагосодержания при смесях нефти с водой, когда непрерывным компонентом является нефть, и метод электропроводимости, когда непрерывным компонентом является вода, причем в рамках диэлькометрического метода используют в радиоволновом датчике объемный высокочастотный резонатор с малым диэлектрическим зазором между обмоткой высокочастотного резонатора и его корпусом, а выходной сигнал обмотки дифференцируют, в рамках метода электропроводимости используют датчик электропроводимости и заложенные в память влагомера величины электропроводимости пластовой воды, получаемые лабораторным путем из периодически берущихся проб продукции скважины, и предусматривающий две градуировки, соответствующие упомянутым двум методам измерения, при этом метод измерения выбирают на основании автоматического определения типа смеси с помощью анализа значения резонансной частоты радиоволнового датчика, которое должно быть выше минимальной резонансной частоты при смесях нефти с водой для работы диэлькометрическим методом, и ниже - для работы методом электропроводимости.The specified technical result is achieved by the method of measuring the moisture content in the production of producing oil wells, which is a mixture of oil, produced water and associated gas in any proportion passing through the pipeline, which consists in the use of the dielcometric method for measuring moisture content in mixtures of oil with water, when the continuous component is oil, and the method of electrical conductivity, when the continuous component is water, and in the framework of the dielcometric method is used in radio waves A high-frequency resonator with a small dielectric gap between the winding of the high-frequency resonator and its casing, and the output signal of the winding are differentiated, using the electric conductivity method, the electric conductivity sensor and the reservoir water conductivity stored in the memory of the hygrometer, obtained by laboratory tests from periodically taken samples of the well’s products, and comprising two graduations corresponding to the two measurement methods, the measurement method being selected based on the automatic determination of the type of mixture by analyzing the value of the resonant frequency of the radio wave sensor, which should be higher than the minimum resonance frequency for oil-water mixtures for the dielcometric method, and lower for the conductivity method.
Для применения данного влагомера в случае быстрого изменения электропроводимости воды в измеряемой смеси, когда использование данных о проводимости с помощью периодически ведущихся проб становится неэффективным, представленный выше способ дополняется измерением также электропроводимости содержащейся в смеси пластовой воды с помощью второго дополнительного датчика электропроводимости. Дополнительный датчик устанавливается в специально созданном параллельном трубопроводу в горизонтальной плоскости дополнительном байпасном канале, соединенном на входе и выходе с трубопроводом трубками малого сечения, расположенными на разных уровнях. В этом байпасном канале образуется за счет замедленной скорости потока зона с выделившейся из смеси и непрерывно обновляющейся водой. Более быстрое отстаивание воды может быть обеспечено путем перекрытия потока в дополнительном байпасном канале с помощью установленного для этого на его входе управляемого крана, а быстрое обновление смеси - при открывании крана. Можно также расположить дополнительный байпасный канал под трубопроводом с обновлением смеси и выпавшей воды в нем за счет периодического частичного перекрывания потока в трубопроводе.To use this hygrometer in the case of a rapid change in the electrical conductivity of water in the measured mixture, when the use of conductivity data using periodically conducted samples becomes ineffective, the above method is supplemented by measuring the electrical conductivity of the produced water in the mixture using a second additional conductivity sensor. An additional sensor is installed in a specially created parallel pipeline in the horizontal plane of the additional bypass channel connected at the inlet and outlet to the pipeline by small cross-section tubes located at different levels. Due to the slowed down flow rate, a zone is formed in this bypass channel with water released from the mixture and continuously updated. Faster settling of water can be achieved by shutting off the flow in an additional bypass channel using a controlled valve installed for this purpose at its inlet, and a quick update of the mixture when the valve is opened. You can also place an additional bypass channel under the pipeline with updating the mixture and the precipitated water in it due to periodic partial blocking of the flow in the pipeline.
Реализация первого из указанных способов осуществляется с помощью устройства, состоящего из зондирующего блока и электронного блока, имеющих свои отличительные особенности. Зондирующий блок выполнен в виде последовательно соединенных по направлению измеряемого потока смеси радиоволнового датчика и датчика электропроводимости с датчиком температуры. При этом конструктивные и электрические параметры радиоволнового датчика оптимизируют путем выбора минимального диэлектрического зазора между обмоткой объемного высокочастотного резонатора радиоволнового датчика и его корпусом, а также устанавливая дифференцирующую цепь на выходе обмотки объемного высокочастотного резонатора. Электронный блок содержит синтезатор частот, возбуждающий через усилитель обмотку объемного высокочастотного резонатора радиоволнового датчика, модуль центрального процессора, подключенный параллельным портом к управляющему входу синтезатора частот, содержащий три дискретных порта, через которые обеспечивается по линиям RS-232, RS-422 или RS-485 связь с внешними устройствами, подключенную к модулю центрального процессора плату аналогового ввода-вывода с многоканальными аналого-цифровыми и цифроаналоговыми преобразователями. Первый вход платы аналогового ввода-вывода через усилитель-детектор подключен к выходу усилителя, второй и третий входы непосредственно или через искрозащитные барьеры соединены с датчиком электропроводимости и датчиком температуры, четвертый вход через свои усилитель-детектор и искрозащитный барьер подключен к выходной цепи обмотки объемного высокочастотного резонатора радиоволнового датчика, на пятый вход принимаются внешние сигналы. Два выхода с цифроаналогового преобразователя служат для выдачи результатов измерения и сигналов управления внешними устройствами в аналоговой форме.The implementation of the first of these methods is carried out using a device consisting of a sounding unit and an electronic unit having their own distinctive features. The probe unit is made in the form of a mixture of a radio wave sensor and a conductivity sensor connected in series with the temperature sensor in the direction of the measured flow. At the same time, the design and electrical parameters of the radio wave sensor are optimized by selecting the minimum dielectric gap between the winding of the high-frequency cavity of the radio wave sensor and its housing, as well as by installing a differentiating circuit at the output of the winding of the volume high-frequency resonator. The electronic unit contains a frequency synthesizer, exciting through the amplifier a winding of the high-frequency surround resonator of the radio wave sensor, a central processor module connected by a parallel port to the control input of the frequency synthesizer, containing three discrete ports, through which it is provided via RS-232, RS-422 or RS-485 lines communication with external devices, an analog input-output board connected to the central processor module with multi-channel analog-to-digital and digital-to-analog converters. The first input of the analog I / O board through the amplifier-detector is connected to the output of the amplifier, the second and third inputs are directly or through spark barriers connected to the conductivity sensor and the temperature sensor, the fourth input is connected through its amplifier-detector and spark protection to the output circuit of the high-frequency high-frequency winding resonator of the radio wave sensor, external signals are received at the fifth input. Two outputs from the digital-to-analog converter are used to output measurement results and control signals to external devices in analog form.
Для реализации второго из указанных способов служит устройство, отличающееся тем, что зондирующий блок дополняют вторым датчиком электропроводимости для измерения проводимости пластовой воды, который устанавливают в дополнительной секции на выходе зондирующего блока, в одной из частей которой скапливается выделившаяся из смеси вода, естественным путем обновляемая за счет конструкции дополнительной секции в виде основного и байпасного трубопроводов, расположенных в горизонтальной плоскости и соединенных по входу и выходу байпаса трубками малого сечения, причем входная трубка подведена к верхней части байпаса, а нижняя отводится из его нижней части. Для принудительного быстрого выделения воды и опорожнения байпаса служит вариант конструкции, в которой перед байпасом устанавливается управляемый кран, периодически закрываемый для отстоя воды и открываемый для обновления смеси, либо вариант с расположением байпаса под основным трубопроводом с обновлением смеси и выпавшей воды в нем за счет периодического частичного перекрывания потока в основном трубопроводе над байпасом. Выход второго датчика электропроводности соединен с платой аналогового ввода-вывода.To implement the second of these methods, a device is used, characterized in that the probing unit is supplemented by a second conductivity sensor for measuring the conductivity of formation water, which is installed in an additional section at the output of the probing unit, in one part of which water released from the mixture is accumulated, which is naturally updated for due to the construction of an additional section in the form of main and bypass pipelines located in the horizontal plane and connected at the input and output of the bypass in small sections, the inlet tube leading to the upper part of the bypass, and the lower one being discharged from its lower part. For forced rapid water allocation and emptying of the bypass, there is a design option in which a controlled valve is installed in front of the bypass, periodically closed for water sludge and opened to update the mixture, or an option with the bypass located under the main pipeline with the mixture and water falling out through periodic partial blocking of the flow in the main pipeline above the bypass. The output of the second conductivity sensor is connected to the analog I / O board.
Заявляемый способ и устройство иллюстрируются схемами, графиками и таблицами экспериментальных данных, представленными на следующих чертежах:The inventive method and device are illustrated by diagrams, graphs and tables of experimental data presented in the following drawings:
Фиг.1. Блок-схема влагомера.Figure 1. The block diagram of the hygrometer.
Фиг.2. Зависимость первой резонансной частоты зондирующего блока с диэлектрическим зазором 3 мм от параметров выходной электрической цепи съема сигнала с обмотки РВД.Figure 2. The dependence of the first resonant frequency of the probing unit with a dielectric gap of 3 mm on the parameters of the output electrical circuit for signal pickup from the WFD winding.
Фиг.3. Зависимость первой резонансной частоты зондирующего блока с диэлектрическим зазором 15 мм от параметров выходной электрической цепи съема сигнала с обмотки РВД.Figure 3. The dependence of the first resonant frequency of the probing unit with a dielectric gap of 15 mm on the parameters of the output electrical circuit for signal pickup from the WFD winding.
Фиг.4. Зависимость электропроводимости от влагосодержания при различной солености воды.Figure 4. The dependence of electrical conductivity on moisture content at different salinity of water.
Фиг.5. Зависимость электропроводимости воды от содержания солей (NaCl).Figure 5. The dependence of the electrical conductivity of water on the content of salts (NaCl).
Фиг.6. Секция выделения воды за счет байпаса в горизонтальной плоскости с малой скоростью потока.6. Section of water discharge due to bypass in a horizontal plane with a low flow rate.
Фиг.7. Секции нижних байпасных каналов для датчика электропроводимости воды: а) с переключателем потока; б) с прикрывающей задвижкой в рабочем канале.7. Sections of the lower bypass channels for the water conductivity sensor: a) with a flow switch; b) with a closing valve in the working channel.
Фиг.8. Секция выделения воды за счет байпаса с управляемым клапаном остановки потока при вертикальном расположении основного трубопровода.Fig. 8. The section of water allocation due to bypass with a controlled valve to stop the flow with the vertical location of the main pipeline.
Фиг.9. Влияние газа на показания радиоволнового датчика и датчика электропроводимости.Fig.9. The effect of gas on the readings of the radio wave sensor and the conductivity sensor.
Фиг.10. Градуировочные характеристики радиоволнового датчика и датчика электропроводимости.Figure 10. Calibration characteristics of the radio wave sensor and the conductivity sensor.
Рассмотрим более подробно каким образом достигается технический результат в настоящем изобретении.Let us consider in more detail how the technical result is achieved in the present invention.
В первую очередь отметим, что в настоящем изобретении сохраняется полезное свойство прототипа, заключающееся в полной представительности измеряемой среды благодаря использованию радиоволнового датчика (РВД), принцип действия и теория которого изложены, например, в книге Викторова В.А., Лункина Б.В., Совлукова А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. - М. - Наука, 1978 [10].First of all, we note that the present invention retains the useful property of the prototype, which consists in the full representativeness of the medium being measured due to the use of a radio wave sensor (RVD), the principle of operation and theory of which are described, for example, in the book of Viktorov V.A., Lunkin B.V. , Sovlukova A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. - M. - Science, 1978 [10].
В РВД рабочий объем смеси представляет собой цилиндр диаметром, равным внутреннему диаметру зондирующего блока, и длиной, равной длине возбуждающей обмотки. Таким образом осуществляется объемное зондирование, при котором все участки объема участвуют в образовании сигнала, содержащего информацию о результирующей комплексной диэлектрической проницаемости многокомпонентной смеси. В результате обеспечивается полное представительство измеряемого потока смеси.In the WFD, the working volume of the mixture is a cylinder with a diameter equal to the inner diameter of the probe unit and a length equal to the length of the exciting winding. In this way, volume sensing is performed, in which all portions of the volume participate in the formation of a signal containing information about the resulting complex dielectric constant of the multicomponent mixture. The result is a complete representation of the measured mixture flow.
Таким образом, существенным признаком является использование радиоволнового датчика для измерения влагосодержания при смеси с нефтяным непрерывным компонентом.Thus, an essential feature is the use of a radio wave sensor for measuring moisture content in a mixture with a continuous oil component.
Технический результат, состоящий в возможности работы влагомера при любом типе измеряемой смеси, обеспечивается в настоящем изобретении тем, что во влагомер добавлен канал электропроводимости и предусмотрено два метода измерения влагосодержания: «диэлькометрический метод» и «метод электропроводимости», соответственно, две градуировки.The technical result, consisting in the possibility of operation of the moisture meter for any type of measured mixture, is ensured in the present invention by the fact that an electrical conductivity channel is added to the moisture meter and two methods for measuring moisture content are provided: the “dielcometric method” and the “electrical conductivity method”, respectively, two calibrations.
Диэлькометрический метод реализуется, когда смесь из скважины представляет собой перемешанный поток с непрерывным нефтяным компонентом («вода в нефти»), который без остановки протекает через зондирующий блок влагомера. При этом используется информация от радиоволнового датчика о величине резонансной частоты. Процесс измерения влагосодержания при этом осуществляется непрерывно с тактом обновления выходной информации не более восьми секунд.The dielcometric method is implemented when the mixture from the well is a mixed stream with a continuous oil component (“water in oil”), which flows non-stop through the probe block of the moisture meter. In this case, information from the radio wave sensor about the value of the resonant frequency is used. The process of measuring moisture content in this case is carried out continuously with a cycle of updating the output information for no more than eight seconds.
Метод электропроводимости реализуется, когда измеряемая среда представляет собой смесь с непрерывным водным компонентом («нефть-в-воде»). При этом во влагомере используется информация о проводимости смеси от датчика электропроводимости. Процесс измерения при этом осуществляется также непрерывно с тактом обновления выходной информации не более восьми секунд.The method of electrical conductivity is implemented when the measured medium is a mixture with a continuous aqueous component (oil-in-water). In this case, information on the conductivity of the mixture from the conductivity sensor is used in the hygrometer. The measurement process is also carried out continuously with a cycle of updating the output information of no more than eight seconds.
Важным является то обстоятельство, что резонансная частота для смесей типа «вода-в-нефти» даже при самом большом содержании воды, при котором может существовать смесь данного типа (до восьмидесяти процентов), имеет большее значение, чем для смесей типа «нефть-в-воде», даже с наименее возможным влагосодержанием последних.It is important that the resonant frequency for water-in-oil mixtures, even at the highest water content at which a mixture of this type can exist (up to eighty percent), is more important than for oil-in mixtures -water ”, even with the least possible moisture content of the latter.
С учетом этого обстоятельства во влагомере реализован автоматический выбор метода измерения на основании определения типа смеси с помощью анализа значения резонансной частоты, которое должно быть выше минимальной резонансной частоты смеси с нефтяным непрерывным компонентом для работы диэлькометрическим методом и ниже - для работы методом электропроводимости.Given this circumstance, the hygrometer automatically selects the measurement method based on the determination of the mixture type by analyzing the resonance frequency, which should be higher than the minimum resonance frequency of the mixture with the continuous oil component for the dielcometric method and lower for the conductivity method.
Второй технический результат, заключающийся в независимости показаний влагомера от наличия свободного газа в измеряемой среде, достигается путем соответствующего выбора конструктивных и схемотехнических параметров зондирующего блока.The second technical result, which consists in the independence of the readings of the hygrometer from the presence of free gas in the measured medium, is achieved by appropriate selection of the design and circuit parameters of the probe unit.
Функционально зондирующий блок заявляемого влагомера состоит из секции радиоволнового датчика и секции датчика электропроводимости, а также для варианта использования в условиях быстрого изменения солености воды в измеряемой среде содержит секцию с датчиком электропроводимости воды. Блок-схема влагомера представлена на фиг.1.The functionally sounding block of the inventive moisture meter consists of a section of a radio wave sensor and a section of a conductivity sensor, and also contains a section with a water conductivity sensor for use in a rapidly changing water salinity in a measured medium. The block diagram of the hygrometer is shown in figure 1.
Для понимания сущности настоящего изобретения рассмотрим работу влагомера (изделия) по двум названным методам измерения.To understand the essence of the present invention, we consider the operation of a hygrometer (product) according to the two named measurement methods.
При работе диэлькометрическим методом первичная исходная информация получается в изделии путем зондирования измеряемой смеси высокочастотными электромагнитными волнами в рабочем диапазоне частот объемного высокочастотного резонатора радиоволнового датчика и измерением при этом первой, второй и, при необходимости, более высоких резонансных частот объемного резонатора и коэффициента передачи (амплитуды) на резонансных частотах, а также температуры.When working with the dielectric method, the initial source information is obtained in the product by probing the measured mixture with high-frequency electromagnetic waves in the operating frequency range of the high-frequency cavity of the radio wave sensor and measuring the first, second and, if necessary, higher resonant frequencies of the cavity and transmission coefficient (amplitudes) at resonant frequencies, as well as temperature.
При этом имеют место определенные закономерности в работе РВД. Резонансные частоты и амплитуда колебаний на них зависят, с одной стороны, от диэлектрической проницаемости измеряемой среды, находящейся в зондирующем блоке, а с другой стороны, от конструктивных и электрических параметров самого зондирующего блока.In this case, there are certain patterns in the work of the WFD. The resonant frequencies and the amplitude of the oscillations on them depend, on the one hand, on the dielectric constant of the measured medium located in the probing unit, and on the other hand, on the structural and electrical parameters of the probing unit itself.
К таким параметрам, в первую очередь, относятся диэлектрический зазор между обмоткой и корпусом РВД, определяющий электрическую емкость обмотки, вид схемы и значения емкостей и сопротивлений выходной электрической цепи обмотки.Such parameters, first of all, include the dielectric gap between the winding and the RVD case, which determines the electric capacity of the winding, the type of circuit and the values of capacitances and resistances of the output electric circuit of the winding.
В общем случае названные параметры выбираются исходя из того, чтобы с требуемой точностью измерялось относительное содержание всех компонентов среды - нефти, газа и воды.In the general case, the named parameters are selected on the basis that the relative content of all components of the medium — oil, gas, and water — is measured with the required accuracy.
В рассматриваемом случае разработки влагомера целесообразно так подобрать эти параметры, чтобы наиболее точно измерялось относительное содержание только воды и, более того, чтобы точность не зависела от соотношения содержания газа и нефти.In the considered case of the development of a hygrometer, it is advisable to select these parameters so that the relative content of only water is most accurately measured and, moreover, that the accuracy does not depend on the ratio of gas and oil contents.
В таблице 1 на фиг.2 и в таблице 2 на фиг.3 представлены экспериментальные зависимости значений первой резонансной частоты от вида и параметров выходной цепи обмотки для двух зондирующих блоков с диэлектрическим зазором между обмоткой и корпусом, равным 3 и 15 миллиметрам соответственно. Как видно из приведенных данных, с увеличением зазора растет резонансная частота и разности частот, соответствующих газу и нефти, нефти и воде.Table 1 in figure 2 and table 2 in figure 3 presents the experimental dependences of the values of the first resonant frequency on the type and parameters of the output circuit of the winding for two probing units with a dielectric gap between the winding and the casing equal to 3 and 15 millimeters, respectively. As can be seen from the above data, with an increase in the gap, the resonant frequency and the frequency differences corresponding to gas and oil, oil and water increase.
Погрешность в измерении содержания воды, вызванная наличием газа в среде, тем больше, чем больше разность резонансных частот для воздуха и нефти и меньше разность частот для нефти и воды (крутизна частотной характеристики для смеси нефти с водой). Отношение этих разностей частот несущественно зависит от рассматриваемого зазора в зондирующем блоке, но сильно зависит от вида и параметров выходной цепи обмотки. Существенным является тот факт, что разность частот, соответствующих газу и нефти, изменяется не пропорционально крутизне частотной характеристики смеси нефти с водой. Иначе не было бы отмеченной зависимости погрешности измерения относительного содержания воды от параметров выходной цепи обмотки и зазора в зондирующем блоке.The error in measuring the water content caused by the presence of gas in the medium, the greater the greater the difference in resonant frequencies for air and oil and the smaller the frequency difference for oil and water (the steepness of the frequency response for a mixture of oil and water). The ratio of these frequency differences insignificantly depends on the considered gap in the probe unit, but strongly depends on the type and parameters of the output circuit of the winding. It is significant that the frequency difference corresponding to gas and oil does not change in proportion to the steepness of the frequency response of the oil-water mixture. Otherwise, there would be no marked dependence of the measurement error of the relative water content on the parameters of the output circuit of the winding and the gap in the probe unit.
Анализ таблиц показывает, что минимальные значения погрешностей, полученных при оптимизации параметров выходной цепи обмотки, несколько меньше для зондирующего блока с малым диэлектрическим зазором (4.32% против 5.95%). Однако в этом случае имеется наименьшая крутизна градуировочной характеристики - 0.0324 МГц/% против 0.1965 МГц/%. Низкая крутизна может привести к возрастанию других составляющих погрешности, вызванных флюктуациями и нестабильностью измеряемой резонансной частоты, в частности от флюктуации влагосодержания и от собственных шумов. В каждом отдельном случае необходимо компромиссное решение.An analysis of the tables shows that the minimum values of errors obtained by optimizing the parameters of the output circuit of the winding are slightly less for the probing unit with a small dielectric gap (4.32% versus 5.95%). However, in this case, there is the smallest steepness of the calibration characteristic — 0.0324 MHz /% versus 0.1965 MHz /%. Low steepness can lead to an increase in other error components caused by fluctuations and instability of the measured resonant frequency, in particular from fluctuations in moisture content and from intrinsic noise. In each case, a compromise solution is needed.
Выводы по работе диэлькометрическим методом, вытекающие из анализа рассмотренных данных, состоят в следующем:Conclusions on the work of the dielcometric method arising from the analysis of the considered data are as follows:
- для диэлькометрического метода целесообразно в радиоволновом датчике зондирующего блока иметь малый диэлектрический зазор между обмоткой и корпусом;- for the dielcometric method, it is advisable to have a small dielectric gap between the winding and the casing in the radio wave sensor of the probe unit;
- необходимо снимать сигнал с обмотки радиоволнового датчика зондирующего блока с малым зазором через дифференцирующую цепь с большой постоянной времени и с добавлением инерционной RC цепочки, а в зондирующем блоке с большим зазором - без добавления инерционной цепочки.- it is necessary to remove the signal from the winding of the radio wave sensor of the probing block with a small gap through the differentiating circuit with a large time constant and with the addition of an inertial RC chain, and in the probing block with a large gap - without adding an inertial chain.
В методе электропроводимости используется зависимость электропроводимости от влагосодержания смеси. Вид такой зависимости для датчика проводимости JUMO CTI-500 немецкой фирмы JUMO GmbH & Co.KG. показан на фиг.4 при различных значениях солености воды.The method of electrical conductivity uses the dependence of electrical conductivity on the moisture content of the mixture. The type of this dependence for the JUMO CTI-500 conductivity sensor of the German company JUMO GmbH & Co.KG. shown in figure 4 at various values of salinity of the water.
Как говорилось выше, электропроводимость смеси зависит не только от относительно содержания воды в смеси, но и от ее солености. На фиг.5 приведена экспериментальная зависимость электропроводимости воды от содержания солей (NaCl).As mentioned above, the conductivity of the mixture depends not only on the relative water content in the mixture, but also on its salinity. Figure 5 shows the experimental dependence of the electrical conductivity of water on the content of salts (NaCl).
Как видно из графика, электропроводимость воды сильно зависит от солености. Поэтому для того, чтобы по электропроводимости определить относительное содержание воды в смеси, необходимо знать соленость (или электропроводимость) воды.As can be seen from the graph, the electrical conductivity of water is highly dependent on salinity. Therefore, in order to determine the relative water content in the mixture by electrical conductivity, it is necessary to know the salinity (or electrical conductivity) of the water.
В тех случаях, когда соленость пластовой воды в скважине изменяется со временем очень медленно, можно воспользоваться лабораторными данными о солености воды и периодически вводить их в изделие или периодически проводить подградуировку изделия.In cases where the salinity of the formation water in the well changes very slowly over time, you can use laboratory data on the salinity of the water and periodically enter them into the product or periodically calibrate the product.
Для случаев быстрого изменения солености пластовой воды в данной заявке на изобретение предлагается непрерывно определять соленость воды в самом влагомере с помощью установки в изделие дополнительного датчика электропроводимости. Для этого в трубопроводной обвязке влагомера создается участок, в котором постепенно скапливается и обновляется водяной слой, в нем и располагается упомянутый второй датчик электропроводимости. Варианты создания таких участков трубопровода представлены на фиг.6, 7, 8.For cases of rapid changes in the salinity of formation water, this application for the invention proposes to continuously determine the salinity of the water in the moisture meter itself by installing an additional conductivity sensor in the product. To do this, a section is created in the piping of the moisture meter in which the water layer gradually accumulates and updates, and the second conductivity sensor is located in it. Options for creating such sections of the pipeline are presented in Fig.6, 7, 8.
Конструктивное решение, показанное на фиг.6, обеспечивает отстой и автоматическое обновление пластовой воды благодаря малой скорости потока в параллельном основному трубопроводу участке, достигаемой за счет поступления в него и отвода из него измеряемой смеси через трубки малого сечения. Рабочий участок трубопровода и параллельный с отстоем воды располагаются в горизонтальной плоскости.The design solution shown in Fig.6, provides sludge and automatic renewal of produced water due to the low flow rate in the section parallel to the main pipeline, achieved by entering and removing the measured mixture from it through small section tubes. The working section of the pipeline and parallel to the sludge are located in a horizontal plane.
Положительным свойством такого решения является его простота, обусловленная отсутствием каких-либо подвижных механических узлов. Геометрические размеры устройства (диаметры и длины измерительного участка и соединительных трубок) должны выбираться исходя из параметров измеряемого потока среды: диапазона скоростей, плотности, типа смеси по быстроте выделения воды и др.A positive feature of this solution is its simplicity, due to the absence of any movable mechanical components. The geometric dimensions of the device (diameters and lengths of the measuring section and connecting tubes) should be selected based on the parameters of the measured medium flow: speed range, density, type of mixture according to the rate of water evolution, etc.
Варианты участков трубопровода с отстаиванием и обновлением воды, представленные на фиг.7 и 8, принципиально отличаются от рассмотренного выше тем, что в них имеются переключающие (переключатель потока 24 на фиг.7,а), ограничивающие сечение трубопровода (управляемая задвижка 25 на фиг.7,б) или запорные устройства (запорный клапан 26 на фиг.8). Ввод таких устройств обеспечивает гарантированное обновление воды в отстойном участке независимо от параметров измеряемого потока среды. Это положительное свойство дается ценой усложнения и удорожания влагомера за счет добавления в изделие указанных устройств, а также необходимостью автоматического управления ими.The options for sections of the pipeline with sedimentation and renewal of water, presented in Figs. 7 and 8, are fundamentally different from those discussed above in that they have a switch (flow
Выбор того или иного варианта делается исходя из конкретных условий применения влагомера.The choice of one or another option is made based on the specific conditions of use of the hygrometer.
Рассмотрим основное содержание рабочего алгоритма заявляемого влагомера.Consider the main content of the working algorithm of the inventive moisture meter.
Определение влагосодержания по информации, получаемой при работе диэлькометрическим методом и методом электропроводимости, может быть выполнено каким-либо из известных алгоритмов для нахождения искомой величины с помощью градуировочной характеристики. Далее приводится один из возможных вариантов.Determination of moisture content from information obtained during operation by the dielcometric method and the method of electrical conductivity can be performed by any of the known algorithms for finding the desired value using the calibration characteristic. The following is one of the possible options.
Алгоритм для диэлькометрического метода состоит в следующем. Как было указано выше, исходной информацией, получаемой с помощью РВД, являются измеренные значения величин резонансных частот и коэффициентов передачи. Текущие значения резонансной частоты fрез объемного резонатора и коэффициента передачи KЗБ на резонансной частоте, а также температура T используются при диэлькометрическом методе для формирования обобщенного параметра Kоб с привлечением значения резонансной частоты fград.w, соответствующей заполнению резонатора при градуировке водой, по формуле:The algorithm for the dielcometric method is as follows. As indicated above, the initial information obtained using the WFD is the measured values of the resonant frequencies and transmission coefficients. Current values of the resonant frequency f res of the cavity resonator and the transmission coefficient K ST at the resonant frequency, as well as the temperature T used in the method for forming dielcometric generalized parameter K value of involving resonant frequency f grad.w corresponding to the filling cavity with the water calibration, according to the formula :
где коэффициент пропорциональности Kf подбирают исходя из требований крутизны статической характеристики влагомера.where the proportionality coefficient K f is selected based on the requirements of the slope of the static characteristics of the hygrometer.
Этот обобщенный параметр положен в основу получения текущих значений обобщенного параметра при измерении, а также при создании обобщенных градуировочных характеристик для работы диэлькометрическим методом при смесях типа вода в нефти.This generalized parameter is the basis for obtaining the current values of the generalized parameter during measurement, as well as when creating generalized calibration characteristics for working by the dielcometric method for mixtures of water-in-oil type.
При работе методом электропроводимости как для градуировочных характеристик, так и для текущих измеренных величин, используется значение удельной электропроводимости σ или зависящей от нее величины (электрический ток, индуктивность и др.).When using the electrical conductivity method both for calibration characteristics and for the current measured values, the specific conductivity σ or a quantity dependent on it (electric current, inductance, etc.) is used.
Как было указано выше, в изделии предусмотрены две градуировки - для диэлькометрического метода и для метода электропроводимости:As mentioned above, the product has two graduations - for the dielcometric method and for the method of electrical conductivity:
«градуировочная характеристика радиоволнового датчика » - для измерения влагосодержания смеси, когда непрерывным компонентом в измеряемой среде является нефть, т.е. для смесей типа «вода-в-нефти»;“Calibration characteristic of the radio wave sensor” - for measuring the moisture content of the mixture when the continuous component in the medium being measured is oil, i.e. for water-in-oil mixtures;
«градуировочная характеристика датчика электропроводимости» - для измерения влагосодержания смеси в случае, если непрерывным компонентом в измеряемой среде является вода, т.е. для смесей типа «нефть-в-воде»."Calibration characteristic of the conductivity sensor" - to measure the moisture content of the mixture in the case if the continuous component in the medium being measured is water, i.e. for oil-in-water mixtures.
На фиг.9 представлены зависимости резонансных частот РВД и удельной электропроводимости, измеряемой датчиком электропроводимости, от влагосодержания при различном количестве свободного газа в измеряемой среде.Figure 9 presents the dependence of the resonant frequencies of the WFD and the electrical conductivity, as measured by the conductivity sensor, on moisture content for different amounts of free gas in the measured medium.
Кривые из этого семейства, относящиеся к отсутствию в среде свободного газа, используются в качестве градуировочных. Они представлены отдельно на фиг.10 как «градуировочные характеристики радиоволнового датчика» и «градуировочные характеристики датчика электропроводимости». Как видно из семейства этих характеристик, они практически совпадают друг с другом, что свидетельствует о незначительном влиянии свободного газа на показания влагомера.Curves from this family related to the absence of free gas in the medium are used as calibration. They are presented separately in FIG. 10 as “calibration characteristics of a radio wave sensor” and “calibration characteristics of a conductivity sensor”. As can be seen from the family of these characteristics, they practically coincide with each other, which indicates an insignificant effect of free gas on the readings of the hygrometer.
Выбор метода измерения и нужной градуировочной характеристики производится в изделии автоматически на основании определения типа смеси в соответствии со следующей логикой:The measurement method and the desired calibration characteristic are selected automatically in the product based on the determination of the type of mixture in accordance with the following logic:
- если резонансная частота при текущем измерении выше наименьшей возможной частоты для смеси типа «вода-в-нефти», то тип смеси «вода-в-нефти»;- if the resonant frequency in the current measurement is higher than the lowest possible frequency for a water-in-oil mixture, then the type of a water-in-oil mixture;
- следовательно, нужно воспользоваться «градуировочной характеристикой радиоволнового датчика»;- therefore, you need to use the "calibration characteristic of the radio wave sensor";
- если резонансная частота ниже наименьшей возможной частоты для смеси типа «вода-в-нефти», то тип смеси - «нефть-в-воде»; следовательно, нужно воспользоваться «градуировочной характеристикой датчика электропроводимости ».- if the resonant frequency is lower than the lowest possible frequency for a water-in-oil mixture, then the type of the mixture is oil-in-water; therefore, you need to use the "calibration characteristic of the conductivity sensor."
Рассмотрим подробно один из конкретных рабочих алгоритмов влагомера, реализуемый в процессорной плате электронного блока изделия.Let us consider in detail one of the specific working algorithms of the hygrometer implemented in the processor board of the electronic unit of the product.
Для выполнения рабочего алгоритма влагомера требуется предварительная градуировка изделия. В память электронного блока влагомера закладываются градуировочные значения параметров изделия, полученные для разных градуировочных смесей на испытательном стенде.To perform the working algorithm of a moisture meter, a preliminary calibration of the product is required. The calibration values of the product parameters obtained for different calibration mixtures on the test bench are stored in the memory of the electronic unit of the moisture meter.
1) Для «градуировочной характеристики радиоволнового датчика» (непрерывный компонент - нефть):1) For the "calibration characteristic of the radio wave sensor" (the continuous component is oil):
i - номер смеси, i=1÷Nн, где Nн - количество смесей для данной градуировки;i is the mixture number, i = 1 ÷ N n , where N n is the number of mixtures for a given graduation;
2) Для «градуировочной характеристики датчика электропроводимости» (непрерывный компонент - вода):2) For the "calibration characteristic of the conductivity sensor" (the continuous component is water):
i - номер смеси, i=1÷Nв, где Nв - количество смесей для данной градуировки;i is the number of the mixture, i = 1 ÷ N in , where N in is the number of mixtures for a given graduation;
При каждом текущем измерении производится корректировка градуировочных значений резонансных частот и коэффициентов передачи для всех градуировочных смесей под текущее значение температуры (температурная компенсация значений параметров). Для каждой градуировочной i-й смеси с относительным содержанием воды
где Kf - коэффициент пропорциональности, который подбирается исходя из требований крутизны градуировочной характеристики влагомера;where K f is the proportionality coefficient, which is selected based on the requirements of the steepness of the calibration characteristics of the hygrometer;
fград.w - градуировочная первая резонансная частота воды;f deg.w - calibration first resonant frequency of water;
индекс Т обозначает скорректированное значение параметра под текущую температуру.the T index indicates the adjusted value of the parameter for the current temperature.
На базе значений (2) и (3) строятся градуировочные характеристики 
где φн и φв - некоторые функции интерполяции.where φ n and φ in are some interpolation functions.
В простейшем случае для построения кривых используется линейная интерполяция.In the simplest case, linear interpolation is used to plot the curves.
Измеренные параметры изделия, представляющие собой для диэлькометрического метода текущие значения первой резонансной частоты fрез объемного резонатора и коэффициента передачи KЗБ на резонансной частоте, используются для формирования текущего обобщенного параметра Kоб. по формуле:The measured product parameters, representing for the dielcometric method the current values of the first resonant frequency f cut of the cavity resonator and the transfer coefficient K ST at the resonant frequency, are used to form the current generalized parameter K vol. according to the formula:
Зная текущее измеренное значение величины текущего обобщенного параметра, рассчитанного по измеренным значениям первой резонансной частоты и коэффициента передачи по формуле (6), и текущее измеренное значение удельной электропроводимости находим по одной из градуировочных характеристик (4) или (5), для соответствующего непрерывного компонента, текущее значение величины влагосодержания (например, методом сканирования). При линейной интерполяции по текущему значению обобщенного параметра Kоб. и удельной электропроводимости определяется рабочий отрезок ломаной линии и задача сводится к отысканию величины влагосодержания из уравнения прямой линии.Knowing the current measured value of the current generalized parameter calculated from the measured values of the first resonant frequency and the transmission coefficient by the formula (6), and the current measured specific conductivity, we find from one of the calibration characteristics (4) or (5), for the corresponding continuous component, the current value of the moisture content (for example, by scanning). With linear interpolation at the current value of the generalized parameter K about. and the electrical conductivity is determined by the working segment of the broken line and the task is reduced to finding the moisture content from the straight line equation.
Для сокращения времени на процедуру градуировки можно использовать уменьшенное число градуировочных смесей с последующим построением аппроксимирующей кривой в виде, например, полинома второго или более высокого порядка.To reduce the time for the calibration procedure, you can use a reduced number of calibration mixtures with the subsequent construction of an approximating curve in the form, for example, of a polynomial of the second or higher order.
Таким образом, технический результат от использования изобретения в части способа достигается тем, что в способе измерения влагосодержания трехкомпонентных двухфазных смесей используется два метода измерения влагосодержания: «диэлькометрический метод» и «метод электропроводимости». Это основной отличительный признак данного изобретения.Thus, the technical result from the use of the invention in terms of the method is achieved by the fact that in the method for measuring the moisture content of three-component two-phase mixtures, two methods for measuring the moisture content are used: the “dielcometric method” and “the method of electrical conductivity”. This is the main distinguishing feature of this invention.
Диэлькометрический метод основан на зависимости резонансной частоты и коэффициента передачи объемного высокочастотного резонатора от диэлектрической проницаемости компонентов и их относительного объемного содержания.The dielcometric method is based on the dependence of the resonant frequency and transmission coefficient of the high-frequency cavity resonator on the dielectric constant of the components and their relative volume content.
Метод электропроводимости базируется на зависимости удельной электропроводимости измеряемой среды от относительного содержания в ней воды.The method of electrical conductivity is based on the dependence of the electrical conductivity of the measured medium on the relative content of water in it.
При использовании каждого из этих методов измерения влагосодержания введены новые отличительные признаки.Using each of these methods for measuring moisture content, new distinguishing features have been introduced.
В рамках диэлькометрического метода произведено следующее:In the framework of the dielcometric method, the following was produced:
1) настройку параметров зондирующего блока и выходной цепи обмотки производят так, чтобы выбранная для работы резонансная частота и коэффициент передачи в основном зависели только от относительного содержания воды в общем объеме смеси, а соотношение относительного содержания нефти и газа влияло на них незначительно, что достигается сочетанием малого диэлектрического зазора между обмоткой РВД и его корпусом с вводом дифференцирующей цепи с большой постоянной времени на выходе обмотки;1) the parameters of the probe unit and the output circuit of the winding are adjusted so that the resonant frequency and transmission coefficient selected for operation mainly depend only on the relative water content in the total volume of the mixture, and the ratio of the relative oil and gas content has little effect on them, which is achieved by a combination a small dielectric gap between the RVD winding and its housing with the input of a differentiating circuit with a large time constant at the output of the winding;
2) определение величины влагосодержания производят методом нахождения его по обобщенной градуировочной характеристике для текущих измеренных значений резонансной частоты и коэффициента передачи;2) the determination of the moisture content is carried out by the method of finding it according to the generalized calibration characteristic for the current measured values of the resonant frequency and transmission coefficient;
3) значения обобщенного параметра при измерении и при формировании обобщенных градуировочных характеристик определяют по формуле3) the values of the generalized parameter during measurement and during the formation of generalized calibration characteristics are determined by the formula
где измеренные значения резонансной частоты fрез, коэффициента передачи KЗБ и температуры Т при градуировке изделия измеряются для смесей воды с нефтью, а коэффициент пропорциональности Kf подбирают исходя из требований крутизны градуировочной характеристики влагомера.where the measured values of the resonance frequency f res , the transfer coefficient K ST and temperature T during calibration of the product are measured for mixtures of water with oil, and the proportionality coefficient K f is selected based on the requirements of the steepness of the calibration characteristics of the hygrometer.
В рамках метода электропроводимости, осуществляемого, когда в измеряемой смеси непрерывным компонентом является вода, введены следующие отличительные признаки:In the framework of the method of electrical conductivity, carried out when water is a continuous component in the measured mixture, the following distinctive features are introduced:
1) используется метод определения объемного влагосодержания в смеси по величине ее электропроводимости с помощью датчика электропроводимости проходного типа или погружного типа (в первом случае обеспечивается нонинтрузивность зондирующего блока);1) a method is used to determine the volumetric moisture content in the mixture by the value of its electrical conductivity using a passage-type or immersion-type conductivity sensor (in the first case, the non-intrusiveness of the probe block is ensured)
2) помимо определения электропроводимости измеряемой смеси дополнительно измеряется электропроводимость содержащейся в ней воды с целью определения ее солености (для случая применения при быстром изменении солености воды);2) in addition to determining the electrical conductivity of the measured mixture, the electrical conductivity of the water contained in it is additionally measured in order to determine its salinity (for use when the salinity of the water changes rapidly);
3) для измерения электропроводимости воды используется второй датчик электропроводимости, устанавливаемый в специально сформированном участке трубопроводной обвязки влагомера, обеспечивающем местный отстой и обновление воды.3) to measure the electrical conductivity of water, a second conductivity sensor is used, which is installed in a specially formed section of the piping piping of the moisture meter, which provides local sedimentation and renewal of water.
Выбор метода измерения и использования соответствующей градуировочной характеристики, производимый в изделии автоматически путем анализа значения резонансной частоты радиоволнового датчика, которая должна быть выше минимальной частоты смеси с нефтяным непрерывным компонентом для работы диэлькометрическим методом, и ниже - для работы методом электропроводимости, также является существенным отличительным признаком.The choice of the measurement method and the use of the appropriate calibration characteristic, made in the product automatically by analyzing the resonant frequency of the radio wave sensor, which should be higher than the minimum frequency of the mixture with the oil continuous component for the work of the dielectric method, and lower for the conductivity method, is also an essential distinguishing feature .
Реализация данного способа может быть выполнена путем внесения изменений в устройство прототипа.The implementation of this method can be performed by making changes to the device of the prototype.
Так как во влагомере отсутствует функция измерения расхода, то предлагается исключить один из двух РВД, используемый в прототипе для измерения скорости потока корреляционным методом, а также исключить соответствующий канал из электронного блока. Уходит также задача измерения относительного содержания каждого из трех компонентов, но добавляется требование измерения влагосодержания не только, когда непрерывным компонентом смеси является нефть, но и когда вода. Ужесточаются также требования по точности измерения относительного содержания воды, которая, в частности, не должна зависеть от соотношения между собой нефти и газа. Поэтому устройство прототипа было подвергнуто, помимо исключения одного канала с РВД, ряду изменений, которые и заявляются.Since there is no flow measurement function in the moisture meter, it is proposed to exclude one of the two WFDs used in the prototype for measuring the flow rate by the correlation method, and also to exclude the corresponding channel from the electronic unit. The task of measuring the relative content of each of the three components also goes away, but the requirement is added to measure the moisture content not only when the continuous component of the mixture is oil, but also when water. The requirements are also tightened on the accuracy of measuring the relative water content, which, in particular, should not depend on the ratio of oil to gas. Therefore, the prototype device was subjected, in addition to the exclusion of one channel from the WFD, a number of changes that are claimed.
В зондирующем блоке добавляется секция с датчиком электропроводимости смеси и, при необходимости, секция с накоплением воды с датчиком электропроводимости воды.In the probing unit, a section with a mixture conductivity sensor is added, and, if necessary, a section with water accumulation with a water conductivity sensor.
Отличительные существенные признаки в РВД, направленные на получение минимальных погрешностей в измерении влагосодержания диэлькометрическим методом, состоят в оптимальном выборе диэлектрического зазора между его обмоткой и корпусом и параметров электрической цепи на выходе обмотки. Для достижения данного результата рекомендуется выполнять диэлектрический зазор наименьшим, но обеспечивающим величину крутизны градуировочной характеристики, достаточной с точки зрения соотношения сигнал-шум, и в установке емкостей, выполняющих функцию дифференцирования выходного сигнала обмотки, значительно больших, чем при измерении всех трех составляющих среды, подбираемых по критерию наименьшей погрешности в измерении влагосодержания.Distinctive essential features in the WFD, aimed at obtaining minimal errors in measuring moisture content by the dielectric method, consist in the optimal choice of the dielectric gap between its winding and the casing and the parameters of the electric circuit at the output of the winding. To achieve this result, it is recommended to carry out the dielectric gap with the smallest, but providing a steepness of the calibration characteristic, sufficient from the point of view of signal-to-noise ratio, and in the installation of capacitors that perform the function of differentiating the output signal of the winding, much larger than when measuring all three components of the medium selected by the criterion of the smallest error in the measurement of moisture content.
В соответствии с изменениями в зондирующем блоке претерпевает изменения и электронный блок, в котором добавляются каналы для метода электропроводимости и интерфейсные связи для обмена сигналами управления переключателями потока и управляемыми задвижками.In accordance with the changes in the probing unit, the electronic unit is also undergoing changes, in which channels for the method of electrical conductivity and interface connections for exchanging control signals for flow switches and controlled valves are added.
Технический результат в устройстве заключается в обеспечении реализации функционального назначения изделия по измерению влагосодержания трехкомпонентных сред как с непрерывным нефтяным, так и водным компонентом и в обеспечении обмена информацией с внешними устройствами, в частности выдачи результата измерения как в цифровой, так и в аналоговой форме.The technical result in the device is to ensure the implementation of the functional purpose of the product for measuring the moisture content of ternary media with both a continuous oil and water component and to ensure the exchange of information with external devices, in particular, the issuance of the measurement result in both digital and analog form.
Рассмотрим более подробно состав и работу изделия, используя блок-схему с фиг.1, на которой представлены все элементы изделия за исключением переключателей потока и задвижек, которые входят в состав секции выделения воды, варианты которой изображены на фиг.6-8.Let us consider in more detail the composition and operation of the product, using the block diagram of figure 1, which shows all the elements of the product except for the flow switches and valves, which are part of the section for the allocation of water, options for which are shown in Fig.6-8.
Устройство состоит из зондирующего блока 1 и электронного блока 2.The device consists of a probe unit 1 and an electronic unit 2.
Зондирующий блок, в свою очередь, разделяется на три секции: секцию радиоволнового датчика 3; секцию датчиков электропроводимости и температуры 4 и секцию отстоя-обновления воды 5 со вторым датчиком электропроводимости. Секция радиоволнового датчика содержит обмотку 6, входную цепь обмотки 7, выходную цепь обмотки 8. Секция датчиков электропроводимости и температуры имеет в своем составе датчик электропроводимости смеси 9 и датчик температуры 10. Секция отстоя-обновления воды может иметь различное конструктивное исполнение, в частности представленные на фиг.6-8, и содержит датчик электропроводимости воды 11.The sounding unit, in turn, is divided into three sections: section of the radio wave sensor 3; a section of conductivity and temperature sensors 4 and a sludge-refreshing section of
Электронный блок включает в себя синтезатор частоты 12; усилитель 13, усилители-детекторы 14 и 15, плату аналогового ввода-вывода 16 с многоканальным аналого-цифровыми преобразователем (АЦП) и многоканальным цифроаналоговым преобразователем (ЦАП); модуль центрального процессора 17; интерфейсный модуль 18 (может входить в состав модуля центрального процессора).The electronic unit includes a frequency synthesizer 12; an amplifier 13, amplifier-detectors 14 and 15, an analog input-output board 16 with a multi-channel analog-to-digital converter (ADC) and a multi-channel digital-to-analog converter (DAC); CPU module 17; interface module 18 (may be part of a central processing unit).
Зондирующий блок и электронный блок соединяются между собой двумя коаксиальными кабелями 19 и 20, а также тремя низкочастотными кабелями 21, 22 и 23.The probe unit and the electronic unit are interconnected by two
Основная секция зондирующего блока (ЗБ) - радиоволновой датчик - представляет собой радиоволновой объемный резонатор. Чувствительным элементом РВД является обмотка зигзагообразной формы, выполненная способом печатного монтажа на тонкой стеклотекстолитовой плате. Толщина платы составляет 0.3-0.5 мм.The main section of the probe unit (ST) - the radio wave sensor - is a radio wave cavity resonator. A sensitive element of the WFD is a zigzag winding made by the method of printed circuit mounting on a thin fiberglass plate. The thickness of the board is 0.3-0.5 mm.
Плата сгибается вдоль направления витков обмотки проводниками внутрь и крепится на внешней поверхности диэлектрической трубы толщиной от 3 до 8- миллиметров. Диэлектрическая труба с обмоткой отделена диэлектрическим (в частности, воздушным) зазором от металлического корпуса, играющего роль экрана резонатора. Внутренняя поверхность диэлектрической трубы, соприкасающаяся с протекающей по ней измеряемой смесью, должна быть из материала, стойкого как к механическому износу, так и к химическому воздействию со стороны протекающей по ней смеси, а ее внутренний диаметр целесообразно иметь равным внутреннему диаметру трубопровода.The board bends along the direction of the winding turns with the conductors inward and is mounted on the outer surface of the dielectric pipe with a thickness of 3 to 8 millimeters. The dielectric pipe with the winding is separated by a dielectric (in particular, air) gap from the metal casing, which plays the role of a resonator screen. The inner surface of the dielectric pipe in contact with the measured mixture flowing through it should be made of a material that is resistant to both mechanical wear and chemical attack from the mixture flowing through it, and it is advisable to have its internal diameter equal to the internal diameter of the pipeline.
Монтаж секций между собой, а также установка зондирующего блока на участке трубопровода с измеряемой смесью, осуществляются с помощью фланцевых или быстроразъемных (конусно-фланцевых) соединений.The sections are assembled together, as well as the installation of the probe unit in the pipeline section with the measured mixture, is carried out using flange or quick disconnect (cone-flange) connections.
Узлы электронного блока выполняют следующие функции.The nodes of the electronic unit perform the following functions.
С модуля центрального процессора 17 на вход управляемого синтезатора частот 12 поступает код частоты, лежащей в диапазоне рабочих частот изделия. Синтезатор выдает высокочастотный сигнал синусоидальной формы, частота которого практически мгновенно и с большой точностью соответствует заданному коду. Подходящими для использования в данном изделии являются синтезаторы фирмы ANALOG DEVICES, выполненные по технологии прямого цифрового синтеза (DDS) [например, AD9850, AD9851, AD9854].From the module of the Central processor 17 to the input of a controlled frequency synthesizer 12 receives the code of the frequency lying in the range of operating frequencies of the product. The synthesizer produces a high-frequency sinusoidal signal, the frequency of which almost instantly and with great accuracy corresponds to a given code. Suitable for use in this product are synthesizers from ANALOG DEVICES, made using direct digital synthesis (DDS) technology [for example, AD9850, AD9851, AD9854].
Сигнал с синтезатора 12 через усилитель 13 (опорный сигнал) подается на вход обмотки 6, а также на вход одного из каналов платы аналогового ввода-вывода 16 через усилитель-детектор 14.The signal from the synthesizer 12 through the amplifier 13 (reference signal) is fed to the input of the winding 6, as well as to the input of one of the channels of the analog I / O board 16 through the amplifier-detector 14.
С выхода обмотки радиоволнового датчика сигнал поступает на вход второго канала платы аналогового ввода-вывода 16 через усилитель-детектор 15.From the output of the winding of the radio wave sensor, the signal is fed to the input of the second channel of the analog input-output board 16 through the amplifier-detector 15.
Выходные сигналы с датчика температуры 10 и датчиков проводимости 9 и 11 поступают для измерения на соответствующие каналы платы аналогового ввода-вывода 16.The output signals from the
Усилитель 13 и усилители-детекторы 14 и 15 выбираются так, чтобы их амплитудно-частотные характеристики были горизонтальными в рабочем диапазоне частот изделия.The amplifier 13 and the amplifier-detectors 14 and 15 are selected so that their amplitude-frequency characteristics are horizontal in the operating frequency range of the product.
АЦП должны удовлетворять требованиям по точности и быстродействию. Так, для обеспечения измерения амплитуды в диапазоне -10В ÷ +10В и токов в диапазоне от 4 до 20 мА с погрешностью не более 0.1% достаточно применить 12-разрядные АЦП с частотой выборок 40 килогерц, что легко осуществимо.ADCs must meet the accuracy and speed requirements. So, to ensure amplitude measurements in the range of -10V ÷ + 10V and currents in the range from 4 to 20 mA with an error of not more than 0.1%, it is sufficient to use 12-bit ADCs with a sampling frequency of 40 kilohertz, which is easily feasible.
ЦАП предназначены для выдачи результатов измерений в виде аналоговых сигналов, например в виде напряжений, лежащих в диапазоне 0÷10 В, или токов в диапазоне 4-20 мА. Для обеспечения точности выходного сигнала 0.1% достаточно 12-разрядного ЦАП.DACs are designed to provide measurement results in the form of analog signals, for example, in the form of voltages lying in the range of 0 ÷ 10 V, or currents in the range of 4-20 mA. To ensure 0.1% output accuracy, a 12-bit DAC is sufficient.
Модуль центрального процессора 17 обеспечивает общее управление изделием и вычисления по заложенному в него алгоритму работы. Процессор должен иметь быстродействие не менее 40 МГц, объем оперативной памяти не менее 1 мегабайта, объем флэш-памяти не менее 2 мегабайт, параллельные и последовательные порты ввода-вывода.The central processor module 17 provides overall product management and calculations according to the operational algorithm embedded in it. The processor must have a speed of at least 40 MHz, the amount of RAM at least 1 megabyte, the amount of flash memory at least 2 megabytes, parallel and serial I / O ports.
Интерфейсный модуль 18 обеспечивает связь изделия с верхним уровнем АСУТП непосредственно, либо через средства телекоммуникации. Модуль позволяет по линиям RS-232, RS-422 или RS-485 связаться с любым устройством, имеющим в своем составе соответствующие интерфейсы, а также подключить консоль оператора, матричную клавиатуру, знакосинтезирующие дисплеи, принтеры, НГМД.The interface module 18 provides the connection of the product with the upper level of the process control system directly or through telecommunications. The module allows using RS-232, RS-422 or RS-485 lines to communicate with any device that has the corresponding interfaces, as well as connect the operator’s console, matrix keyboard, character-synthesizing displays, printers, and hard disk drives.
Входящие в электронный блок составные части соединены между собой высокочастотными кабелями 19 и 20 и низкочастотными 21, 22, 23.The components included in the electronic unit are interconnected by high-
В электронном блоке предусмотрена возможность выдачи результатов измерения и получения внешних сигналов также и в аналоговом виде по низкочастотным кабелям 27, 28 и 29 через соответствующие разъемы.The electronic unit provides the ability to issue measurement results and receive external signals also in analog form via low-frequency cables 27, 28 and 29 through the corresponding connectors.
В изделии возможно усреднение значений относительного содержания воды в смеси на заданном интервале времени (несколько циклов). Информация о мгновенных и усредненных значениях влагосодержания, а также любая другая информация могут храниться в долговременной памяти изделия модуля центрального процессора.In the product, it is possible to average the values of the relative water content in the mixture at a given time interval (several cycles). Information about instantaneous and average values of moisture content, as well as any other information, can be stored in the long-term memory of the product of the central processor module.
ЛитератураLiterature
1. Влагомер сырой нефти ВСН-1. Сайт в Интернете http://www.labpribors.ru/i/pribs221.htm.1. Hydrometer of crude oil VSN-1. Website on the Internet http://www.labpribors.ru/i/pribs221.htm.
2. Влагомер для сырой нефти ВСН-1-50. Сайт в Интернете http://www.labcentr.ru/show.asp?id=:3989.2. Hydrometer for crude oil BCN-1-50. Website on the Internet http://www.labcentr.ru/show.asp?id= : 3989.
3. Влагомер сырой нефти ВСН-2-СП. Сайт в Интернете http://www.telinocom.ru/product.phtml?uid=B00120031697.3. Hydrometer of crude oil VSN-2-SP. Website on the Internet http://www.telinocom.ru/product.phtml?uid=B00120031697.
4. Влагомер сырой нефти ВОЕСН. Сайт в Интернете http://www.bozna.ru/catalog/detail.php?ID=1868.4. VESN crude oil moisture meter. Website on the Internet http://www.bozna.ru/catalog/detail.php?ID=1868.
5. Полнопоточный влагомер RFM FC-WCM (Итальянская фирма ROXAR). Сайт в Интернете http://www.roxar.com/getfile.php/Files/Wotercut_FulCut US.pdf.5. Full-flow hydrometer RFM FC-WCM (Italian company ROXAR). Website on the Internet http://www.roxar.com/getfile.php/Files/Wotercut_FulCut US.pdf.
6. Влагомер "Phase Dynamics". Сайт в Интернете http://www.argosy-tech.ru/in2_l.html.6. Moisture meter "Phase Dynamics". Website on the Internet http://www.argosy-tech.ru/in2_l.html.
7. Полнопоточный влагомер RFM FC-WCM (Итальянская фирма ROXAR). Сайт в Интернете http://www.roxar.com/getfile.php/Files/Orderinginfo brochure_6pDA4.pdf.7. Full-flow hydrometer RFM FC-WCM (Italian company ROXAR). Web site http://www.roxar.com/getfile.php/Files/Orderinginfo brochure_6pDA4.pdf.
8. Поточный микроволновый влагомер OW-201. Сайт в Интернете http://www.agar.ru/watercut meters.html.8. In-line microwave hydrometer OW-201. Website on the Internet http://www.agar.ru/watercut meters.html.
9. Трехкомпонентный расходомер «Сател-РВ». Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостно-твердотельного потока и устройство для его осуществления. Патент РФ RU 2247947 C1, 10.03.2005. Бюл. № 7.9. Three-component flowmeter "Satel-RV". A method for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid-solid-state flow and a device for its implementation. RF patent RU 2247947 C1, 03/10/2005. Bull. Number 7.
10. Викторов В.А., Лункин Б.В., Совлуков А.С. Высокочастотный метод измерения неэлектрических величин. - М.: Наука, 1978.10. Viktorov V.A., Lunkin B.V., Sovlukov A.S. High-frequency method for measuring non-electric quantities. - M.: Science, 1978.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008145661/28A RU2397482C1 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Method of measuring moisture content of three-component mixtures from producing oil wells using permittivity and electroconductivity and device for realising said method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008145661/28A RU2397482C1 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Method of measuring moisture content of three-component mixtures from producing oil wells using permittivity and electroconductivity and device for realising said method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008145661A RU2008145661A (en) | 2010-05-27 |
| RU2397482C1 true RU2397482C1 (en) | 2010-08-20 |
Family
ID=42679954
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008145661/28A RU2397482C1 (en) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | Method of measuring moisture content of three-component mixtures from producing oil wells using permittivity and electroconductivity and device for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2397482C1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518855C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Gas-liquid flow analyser |
| RU2569180C1 (en) * | 2014-09-18 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" | Method of flow measuring of water part in mixture with hydrocarbon liquid and device for its realisation |
| RU2611210C1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-02-21 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Method of measuring amount of each component of multi-component medium in container |
| CN107238611A (en) * | 2017-06-05 | 2017-10-10 | 默斯测控技术（长沙）有限公司 | Analysis of moisture content method, device and drimeter and measuring method |
| US11982665B2 (en) | 2020-11-20 | 2024-05-14 | Dodge Industrial, Inc. | Oil quality sensor |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116106373A (en) * | 2023-02-09 | 2023-05-12 | 哈尔滨理工大学 | Dual-frequency phase-sensitive demodulation crude oil physical property parameter measurement system and method |
| CN116244385B (en) * | 2023-05-11 | 2023-08-15 | 克拉玛依精进石油科技有限公司 | Intelligent system and method for crude oil data acquisition and transmission analysis |
-
2008
- 2008-11-20 RU RU2008145661/28A patent/RU2397482C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2518855C1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" | Gas-liquid flow analyser |
| RU2569180C1 (en) * | 2014-09-18 | 2015-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Нефтяные и газовые измерительные технологии", ООО "НГИТ" | Method of flow measuring of water part in mixture with hydrocarbon liquid and device for its realisation |
| WO2016043630A1 (en) * | 2014-09-18 | 2016-03-24 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Нефтяные И Газовые Измерительные Технологий" | Method for in-flow measurement of proportion of water in mixture with hydrocarbon liquid, and device for implementing same |
| RU2611210C1 (en) * | 2015-12-09 | 2017-02-21 | Учреждение Российской академии наук Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН | Method of measuring amount of each component of multi-component medium in container |
| CN107238611A (en) * | 2017-06-05 | 2017-10-10 | 默斯测控技术（长沙）有限公司 | Analysis of moisture content method, device and drimeter and measuring method |
| US11982665B2 (en) | 2020-11-20 | 2024-05-14 | Dodge Industrial, Inc. | Oil quality sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008145661A (en) | 2010-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2397482C1 (en) | Method of measuring moisture content of three-component mixtures from producing oil wells using permittivity and electroconductivity and device for realising said method | |
| CA2572955C (en) | A method and apparatus for measuring the composition and water salinity of a multiphase mixture containing water | |
| RU2348905C2 (en) | Measuring instrument of flux rate and method of measuring of flux rate of multiphase fluid medium | |
| US5597961A (en) | Two and three phase flow metering with a water cut monitor and an orifice plate | |
| CA2617186C (en) | A method and apparatus for measuring the water conductivity and water volume fraction of a multiphase mixture containing water | |
| RU2499229C2 (en) | Method and apparatus for determining composition and flow rate of wet gas | |
| RU2498230C2 (en) | Method and device for measuring flow rate of wet gas and determination of gas characteristics | |
| US8224588B2 (en) | Method and apparatus for measuring the conductivity of the water fraction of a wet gas | |
| US5576974A (en) | Method and apparatus for determining watercut fraction and gas fraction in three phase mixtures of oil, water and gas | |
| WO2007109772A2 (en) | Method and apparatus for detecting water in a fluid media | |
| RU2678955C1 (en) | Method of moister content measuring and sampling in three-component mixtures from extracting oil wells and device for its implementation | |
| RU2386953C2 (en) | Method for measurement of moisture content in three-component mixtures from producing oil wells and device for its realisation | |
| RU2247947C1 (en) | Method and device for measuring three-phase fluid flow rate | |
| EP4030148B1 (en) | System and method for providing measurements in a pipe | |
| RU2569180C1 (en) | Method of flow measuring of water part in mixture with hydrocarbon liquid and device for its realisation | |
| Sharma et al. | Recent advances in water cut sensing technology: Chapter 4 | |
| US11644351B2 (en) | Multiphase flow and salinity meter with dual opposite handed helical resonators | |
| NO20200614A1 (en) | System and method for providing measurements in a pipe | |
| Kite | Instrumentation for Simplified Commingling and Well-Testing Operations | |
| METERING | HANDBOOK OF MULTIPHASE FLOW METERING |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191121 |