RU2757861C1 - Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом - Google Patents
Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2757861C1 RU2757861C1 RU2021100054A RU2021100054A RU2757861C1 RU 2757861 C1 RU2757861 C1 RU 2757861C1 RU 2021100054 A RU2021100054 A RU 2021100054A RU 2021100054 A RU2021100054 A RU 2021100054A RU 2757861 C1 RU2757861 C1 RU 2757861C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- resonator
- flow rate
- flow
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/74—Devices for measuring flow of a fluid or flow of a fluent solid material in suspension in another fluid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерения расходов газов и может использоваться в газовых и нефтяных областях промышленности, а также в областях науки и техники, имеющих дело с газами - в авиации, криогенной технике, химической, металлургической отраслях промышленности и др. В устройстве для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом согласно изобретению в качестве источников сигналов, подлежащих последующей обработке с целью определения времени корреляции, используются два одинаковых объемных резонатора дециметрового диапазона, устанавливаемых на определенном расстоянии один от другого и возбуждаемых на частоте где - резонансная частота резонатора, а сдвиг определяется по соотношению, где Q - добротность резонатора, причем величины f o и Q определяются в присутствии газожидкостного потока. Техническим результатом изобретения является уменьшение погрешности определения расхода, измеряемого корреляционным методом, и исключение резких выбросов в определении скорости потока. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области измерения расходов газов и может использоваться в газовых и нефтяных областях промышленности, а также в областях науки и техники, имеющих дело с газами - в авиации, криогенной технике, химической, металлургической промышленности и др.
Существует большое количество расходомеров, используемых для измерения расходов природных и нефтяных газов добывающей газовой промышленности на разных стадиях технологического процесса от момента добычи газа из скважины, затем подготовки к транспорту, в процессе самой транспортировки и до поступления его на предприятия, утилизирующие этот газ. Это, прежде всего, расходомеры с использованием сужающего устройства - диафрагмы или сопла (в том числе, сопла Вентури); расходомеры с использованием нанесения тепловых меток - термоаненометры; корреляционные расходомеры; расходомеры с использованием эффекта Доплера; ультразвуковые расходомеры и др. [1].
Однако не все они одинаково хорошо подходят для измерения продуктов добычи скважины, проводимых геологической службой добывающего предприятия, в частности, газа, непосредственно поступающего из скважины. Это связано с тем, что газ, являющийся главным компонентом продукта добычи скважины, почти всегда содержит в себе капли жидкости - воды или конденсата (пентана, гексана, гептана и других высших углеводородов). При этом поток не является чисто газовым: он содержит жидкость. Объем занимаемой жидкости, как правило, не превышает 5%, но ее масса сравнима с массой газа. Это обстоятельство делает либо не подходящим большинство средств измерений, либо приводит к возрастанию погрешности результатов измерений.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению измерителем расхода является расходомер MPFM 1900 VI фирмы Roxar [3], выбранный за прототип. В нем используется корреляционный измеритель скорости потока, при котором берутся сигналы с двух однотипных емкостных датчиков, разнесенных по длине измерительной секции на некоторое расстояние Сигналы с этих датчиков подаются на электронный блок, который, с помощью математических процедур, анализирует эти сигналы и определяет время корреляции τ, после чего скорость потока (в месте, где установлены зонды) находится по соотношению:
Практика применения корреляционных измерений показывает, что во многих случаях погрешность измерения расхода не превышает 4%, но нередки случаи, когда погрешность может многократно возрастать [2].
Это связано с двумя физическими обстоятельствами. Во-первых, датчики сигналов, по которым затем определяется корреляционная функция, расположены вблизи стенки трубопровода и измеряют скорость газа именно там. Скорость газа у стенки заметно ниже средней скорости потока. Кроме того, она зависит от профиля скорости, то есть, от функции распределения скорости по радиусу v=v0⋅ϕ(r), где v0 - скорость на оси трубы, r - текущая координата. А функция ϕ(r), в свою очередь, сама зависит от числа Рейнольдса Re, в которое входят, в частности, средняя скорость потока и вязкость. Так, при малых числах Re (Re<2000) поток является ламинарным и функция ϕ(r) представляет собой параболу; при больших Re {Re>2000) профиль скорости является трапецеидальным и градиент скорости у стенки сильно возрастает.
Во-вторых, это связано с тем, что емкостные датчики (или датчики проводимости) являются, по существу, локальными и при наличии в газе капельной жидкости могут значительно завышать величину г, так как сколько-нибудь крупная капля всегда движется со скоростью заметно медленнее скорости газа.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является уменьшение погрешности определения расхода, измеряемого корреляционным методом, и исключение резких выбросов в определении скорости потока.
Технический результат достигается тем, что в качестве источников сигналов, подлежащих последующей обработке с целью определения времени корреляции, используются два одинаковых объемных резонатора дециметрового диапазона, устанавливаемых на определенном расстоянии друг от друга и возбуждаемых на частоте f1=fo+Δfo, где fo - резонансная частота резонатора, величина Δfo находится из соотношения, , где Q - нагруженная добротность резонатора, причем величины fo и Q определяются в присутствии газожидкостного потока.
Технический результат достигается также тем, что весь объем резонатора, за исключением проходного отверстия, заполняется диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью (ε>>1) и малым тангенсом угла потерь (tgβ~10-4).
На фигуре 1 изображено устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом. На ней показаны: 1 - силовой корпус измерительной секции расходомера; 2, 3 - первый и второй СВЧ резонаторы; 4, 5 - диэлектрики, заполняющие первый и второй резонаторы; 6 - газожидкостный поток; 7 - СВЧ генератор, управляемый по программе; 8, 9 - элементы связи, возбуждающие первый и второй резонаторы; 10, 11 - элементы связи, принимающие сигналы с первого и второго резонаторов; 12, 13 - детекторы сигналов с первого и второго резонаторов; 14 - блок задержки; 15 - блок корреляционной обработки сигналов; 16 - блок вычисления расхода, индикации и передачи данных на верхний уровень; 17 - блок управления частотой СВЧ генератора 7; 18 - блок вывода сигнала на дисплей компьютера.
На фигуре 2 показана дисперсионная характеристика резонатора - сигнал с детектора Ug при изменении частоты СВЧ резонатора ƒ и частота ƒ1, соответствующая половинной мощности - т.А.
На фигуре 3 показан закон измерения частоты СВЧ генератора во времени. В течение времени от ti до 6 частота генератора не меняется и равна значению ƒ1.
На фигуре 4 и фигуре 5 показаны в относительных единицах сигналы с детекторов первого резонатора (Ug1) и второго резонатора (Ug2) в зависимости от времени в промежутке между t1 и t2;. на фигуре 4 - в расходомере, заполненном газожидкостной смесью в отсутствие скорости потока; на фигуре 5 - в движущемся потоке.
Работа устройства происходит следующим образом.
При заполнении трубопровода 1 газожидкостной смесью 6 снимается дисперсионная характеристика резонатора (фиг.3 ) и устанавливаются характерные размеры частотного диапазона, в котором должна будет свипироваться частота СВЧ генератора 7, определяются резонансная частота резонатора в рабочих условиях ƒo и частота, соответствующая величине половинной мощности ƒ1. Эти данные вводятся в блок 17, вырабатывающий напряжение, управляющее частотой СВЧ генератора 7.
СВЧ генератор 7 вырабатывает напряжение с частотой, изменяющейся по трапецеидальному периодическому закону (фиг. 3), причем времена t1 и t2, определяющие временную длину верхней полки трапеции, т.е. время, когда частота ƒ=ƒ1=const, определяются оператором из физических соображений.
Сигналы с детекторов 10 и 11 резонаторов 2 и 3 поступают на блок обработки сигналов 15 (сигнал с первого резонатора 2 поступает через блок регулируемой задержки 14), на котором определяется время корреляции (τ=t4-t3 на фигуре 5), после чего в блоке 16 определяется скорость потока газожидкостной смеси и вычисляется расход газа (с учетом небольшой поправки на разницу между скоростью газа и скоростью газожидкостной смеси). Поступившая информация с блока 16 выводится на дисплей компьютера через блок 18.
Литература
1. Кремлевский П.П. Расходомер и счетчики количества вещества / П.П. Кремлевский // Справочник. Книга 2. - С.П.б.: Политехника, 2004 - 412 с.
2. Эволюция измерения многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией / [Э. Тоски и др.] // Нефть и Капитал. Технологии ТЭК [Электронный ресурс]. - 2003 - декабрь - Режим доступа: http:/www.oilcapital.ru/
3. Roxar Multiphase meter MPFM 1900 VI // Roxar maximum reservoir performance [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.emerson.com/documents/automation/product-data-sheet-multiphase-meter-mpfin 1900vi-topside-roxar-en-927026.pdf
Claims (2)
1. Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом, отличающееся тем, что в качестве источников сигналов, подлежащих последующей обработке с целью определения времени корреляции, используются два одинаковых объемных резонатора дециметрового диапазона, устанавливаемых на определенном расстоянии один от другого и возбуждаемых на частоте ƒ1=ƒo+Δƒo, где ƒo - резонансная частота резонатора, а сдвиг Δƒо определяется по соотношению , где Q - добротность резонатора, причем величины ƒo и Q определяются в присутствии газожидкостного потока.
2. Устройство для измерения объемного расхода газа по п. 1, отличающееся тем, что весь объем резонатора, за исключением проходного отверстия, заполнен диэлектриком с высокой диэлектрической проницаемостью (ε>>1) и малым тангенсом угла потерь (tgδ~10-4).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100054A RU2757861C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021100054A RU2757861C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2757861C1 true RU2757861C1 (ru) | 2021-10-21 |
Family
ID=78289627
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021100054A RU2757861C1 (ru) | 2021-01-11 | 2021-01-11 | Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2757861C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794953C1 (ru) * | 2022-09-26 | 2023-04-26 | Акционерное общество "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" | Устройство для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата в потоке продуктов добычи газоконденсатных скважин |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3939406A (en) * | 1973-06-13 | 1976-02-17 | Westinghouse Electric Corporation | Microwave fluid flow meter |
RU2247947C1 (ru) * | 2003-12-30 | 2005-03-10 | Андрейчиков Борис Иванович | Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостно-твердотельного потока и устройство для его осуществления |
RU59814U1 (ru) * | 2006-06-30 | 2006-12-27 | Открытое акционерное общество "Техприбор" | Комплекс измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока нефтяных скважин |
RU2336500C1 (ru) * | 2007-02-08 | 2008-10-20 | ОАО "Техприбор" | Система измерения покомпонентного массового расхода трехкомпонентного потока нефтяных скважин |
JP2010276587A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Ohm Denki Kk | 検出装置、検出方法および検出プログラム |
EP3421950A1 (de) * | 2017-06-19 | 2019-01-02 | Krohne AG | Durchflusssensor, verfahren und durchflussmessgerät zur bestimmung von geschwindigkeiten von phasen eines mehrphasigen mediums |
-
2021
- 2021-01-11 RU RU2021100054A patent/RU2757861C1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3939406A (en) * | 1973-06-13 | 1976-02-17 | Westinghouse Electric Corporation | Microwave fluid flow meter |
RU2247947C1 (ru) * | 2003-12-30 | 2005-03-10 | Андрейчиков Борис Иванович | Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостно-твердотельного потока и устройство для его осуществления |
RU59814U1 (ru) * | 2006-06-30 | 2006-12-27 | Открытое акционерное общество "Техприбор" | Комплекс измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока нефтяных скважин |
RU2336500C1 (ru) * | 2007-02-08 | 2008-10-20 | ОАО "Техприбор" | Система измерения покомпонентного массового расхода трехкомпонентного потока нефтяных скважин |
JP2010276587A (ja) * | 2009-06-01 | 2010-12-09 | Ohm Denki Kk | 検出装置、検出方法および検出プログラム |
EP3421950A1 (de) * | 2017-06-19 | 2019-01-02 | Krohne AG | Durchflusssensor, verfahren und durchflussmessgerät zur bestimmung von geschwindigkeiten von phasen eines mehrphasigen mediums |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2794953C1 (ru) * | 2022-09-26 | 2023-04-26 | Акционерное общество "Ижевский мотозавод "Аксион-холдинг" | Устройство для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата в потоке продуктов добычи газоконденсатных скважин |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1554550B1 (en) | Detection and measurement of two-phase flow | |
EP3403058B1 (en) | Multi-phase coriolis measurement device and method | |
RU2499229C2 (ru) | Способ и устройство для определения состава и расхода влажного газа | |
EP1893952B1 (en) | Method and apparatus for measuring nonhomogeneous flow phase velocities | |
US10900348B2 (en) | Coriolis direct wellhead measurement devices and methods | |
EP2192391A1 (en) | Apparatus and a method of measuring the flow of a fluid | |
Takamoto et al. | New measurement method for very low liquid flow rates using ultrasound | |
US11333538B2 (en) | Systems and methods for fluid flow measurement with mass flow and electrical permittivity sensors | |
RU2757861C1 (ru) | Устройство для измерения объемного расхода газа в продуктах добычи газоконденсатных скважин корреляционным методом | |
Cascetta et al. | Field test of a swirlmeter for gas flow measurement | |
RU2247947C1 (ru) | Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостно-твердотельного потока и устройство для его осуществления | |
RU2164340C2 (ru) | Способ определения покомпонентного расхода потока газожидкостной смеси продуктов газонефтедобычи в трубопроводе и устройство для его реализации | |
US20220307960A1 (en) | Method to quantify the effects of decoupling in coriolis meters with bubble coalescence | |
RU2665758C2 (ru) | Устройство измерения массового расхода, молекулярной массы и влажности газа | |
RU2612033C1 (ru) | Способ измерения состава трехкомпонентного водосодержащего вещества в потоке | |
RU2396519C1 (ru) | Устройство измерения расхода газожидкостной смеси | |
RU2521721C1 (ru) | Способ измерения покомпонентного расхода газожидкостной смеси | |
EP3710791B1 (en) | Flowing vapor pressure apparatus and related method | |
US20220260469A1 (en) | True vapor pressure and flashing detection apparatus and related method | |
RU102109U1 (ru) | Расходомер | |
RU2794953C1 (ru) | Устройство для определения покомпонентных расходов газа, воды и углеводородного конденсата в потоке продуктов добычи газоконденсатных скважин | |
RU2406976C1 (ru) | Устройство для измерения расхода газа | |
RU2695269C1 (ru) | Способ измерения массового расхода вещества и устройство для его реализации | |
RU2805029C1 (ru) | Расходомер постоянного перепада давления типа ротаметра с дистанционной передачей величины расхода | |
RU2534450C1 (ru) | Расходомер |