RU2807432C1 - Multiphase flowmeter calibration method - Google Patents

Abstract

FIELD: control and measuring equipment.

SUBSTANCE: invention can be used to monitor the condition and calibration of multiphase flow meters in the oil production and oil refining industries. The technical result is achieved in that the method for calibrating a multiphase flowmeter includes installing a device for calibration, including a holder, which is a pipe with a regulating mechanism for opening and closing its internal space installed at its upper end, and a cup coaxially fixed at the lower end of the holder with at least two holes made in its side walls and located in the same plane opposite each other and a sealing ring installed on the outer surface of the cup below the holes into the internal cavity of the flow meter so that the holes in the cup are located coaxially with the windows of the flow meter, and the sealing ring ensures a tight connection between the outer surface of the cup and the internal space of the flow meter, and sequential calibration measurements in the following modes: when filling the working volume of the flow meter with air at normal pressure; when creating a stable vacuum in the working volume of the flow meter of not higher than 0.098 MPa; when filling the working volume of the flow meter with neutral gas (for example, nitrogen) at normal pressure; when filling the working volume of the flow meter with a sample of formation water taken from the well fluid (unstable gas condensate) not earlier than 14 days before calibration; when filling the working volume of the flow meter with a sample of stable gas condensate, selected from the well fluid (unstable gas condensate) not earlier than 14 days before calibration, while introducing samples for calibration measurements is carried out through the internal space of the calibration device holder, in each mode calibration measurements are carried out in the operating mode of the flow meter, and after each mode the calibration device and the working volume of the flow meter are cleaned from the remains of the corresponding sample.

EFFECT: claimed technical solution provides high accuracy in determining the parameters of multiphase fluid flow in various pipeline systems in real time and allows monitoring the performance of the flow meter without dismantling it.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля состояния и калибровки расходомеров многофазного потока в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностей.The invention relates to instrumentation equipment and can be used to monitor the condition and calibration of multiphase flow meters in the oil production and oil refining industries.

За последние десятилетия было разработано несколько расходомеров, относящихся к категории многофазных (МФР) и не требующих предварительной сепарации скважинного флюида. Такие МФР позволяют измерять количественные характеристики многофазного потока непосредственно в линейных условиях и производить их пересчёт в стандартные условия, в широком диапазоне потоковых режимов. Наиболее часто МФР используются при проведении гидродинамических испытаний скважин, а также для учёта продукции во время промышленной эксплуатации скважин. Компактный размер МФР по сравнению с сепараторными установками позволяет создавать мобильные замерные комплексы для эффективного удовлетворения потребностей клиентов.Over the past decades, several flowmeters have been developed that fall under the category of multiphase flowmeters (MPF) and do not require prior separation of the well fluid. Such MFRs make it possible to measure the quantitative characteristics of a multiphase flow directly in linear conditions and convert them into standard conditions in a wide range of flow modes. Most often, MFRs are used when carrying out hydrodynamic testing of wells, as well as for recording production during the industrial operation of wells. The compact size of the MFR compared to separator units allows the creation of mobile metering systems to effectively meet customer needs.

Несмотря на существенные преимущества МФР, данные системы также обладают определенными недостатками, в частности для периодического контроля их работоспособности в процессе эксплуатации требуется демонтаж системы и проведение контрольных измерений в специальных условиях. Despite the significant advantages of MFR, these systems also have certain disadvantages; in particular, periodic monitoring of their performance during operation requires dismantling the system and carrying out control measurements under special conditions.

Так известен принятый в качестве ближайшего аналога способ калибровки многофазного расходомера (см. патент RU № 2515422, МПК G01F 25/00, опубликован 10.05.2014 г.), заключающийся в том, что один многофазный расходомер калибруют в большом количестве точек, а каждый из серийно выпускаемых многофазных расходомеров калибруют в небольшом количестве точек, определяют различие между показаниями датчиков в данных точках и показаниями того многофазного расходомера, который калибровали в большом количестве точек при тех же комбинациях расходов, интерполируют различия и формируют калибровочные характеристики для конкретного многофазного расходомера в большом количестве точек используя калибровочную характеристику многофазного расходомера, который калибровали в большом количестве точек, и интерполированные значения различия.Thus, the method of calibrating a multiphase flow meter, accepted as the closest analogue, is known (see patent RU No. 2515422, IPC G01F 25/00, published on May 10, 2014), which consists in the fact that one multiphase flow meter is calibrated at a large number of points, and each of commercially produced multiphase flowmeters are calibrated at a small number of points, the differences between the sensor readings at these points are determined and the readings of the multiphase flowmeter that was calibrated at a large number of points at the same flow combinations, the differences are interpolated and calibration characteristics are formed for a specific multiphase flowmeter at a large number of points using the calibration characteristic of a multiphase flowmeter that has been calibrated at a large number of points and interpolated difference values.

Основным недостатком известного способа является невозможность его использования в отношении расходомеров, уже установленных на технологических линиях, без их демонтажа.The main disadvantage of the known method is the impossibility of its use in relation to flow meters already installed on production lines without dismantling them.

Задачей заявляемого технического решения является повышение точности измерений для флюидов с различными параметрами течения и фазового состава.The objective of the proposed technical solution is to increase the accuracy of measurements for fluids with different flow parameters and phase composition.

Технический результат изобретения заключается в высокой точности измерения параметров многофазного потока на протяжении всего периода эксплуатации устройства.The technical result of the invention lies in the high accuracy of measuring the parameters of a multiphase flow throughout the entire period of operation of the device.

Технический результат достигается тем, что способ калибровки многофазного расходомера включает установку устройства для калибровки, содержащего держатель, представляющий собой трубу с установленным на ее верхнем торце регулирующим механизмом открытия-закрытия ее внутреннего пространства, и соосно закрепленный на нижнем торце держателя стакан с выполненными в его боковых стенках по меньшей мере двумя, расположенными в одной плоскости напротив друг друга, отверстиями, и установленным на наружной поверхности стакана ниже отверстий уплотнительным кольцом, во внутреннюю полость расходомера таким образом, чтобы отверстия в стакане располагались соосно с окнами расходомера, а уплотнительное кольцо обеспечивало герметичность соединения между наружной поверхностью стакана и внутренним пространством расходомера, и последовательное проведение калибровочных измерений в следующих режимах:The technical result is achieved in that the method for calibrating a multiphase flowmeter includes installing a calibration device containing a holder, which is a pipe with a regulating mechanism for opening and closing its internal space installed at its upper end, and a glass coaxially fixed at the lower end of the holder with made in its side walls with at least two holes located in the same plane opposite each other, and a sealing ring installed on the outer surface of the glass below the holes, into the internal cavity of the flow meter so that the holes in the glass are located coaxially with the windows of the flow meter, and the sealing ring ensures the tightness of the connection between the outer surface of the glass and the internal space of the flow meter, and sequential calibration measurements in the following modes:

- при заполнении рабочего объема расходомера воздухом при нормальном давлении;- when filling the working volume of the flow meter with air at normal pressure;

- при создании в рабочем объеме расходомера стабильного вакуума не выше 0,098 МПа;- when creating a stable vacuum in the working volume of the flow meter of no higher than 0.098 MPa;

- при заполнении рабочего объема расходомера нейтральным газом (например, азотом) при нормальном давлении;- when filling the working volume of the flow meter with neutral gas (for example, nitrogen) at normal pressure;

- при заполнении рабочего объема расходомера пробой пластовой воды, отобранной в составе скважинного флюида (нестабильного газового конденсата) не ранее 14 дней до выполнения калибровки;- when filling the working volume of the flow meter with a sample of formation water taken from the well fluid (unstable gas condensate) no earlier than 14 days before calibration;

- при заполнении рабочего объема расходомера пробой стабильного газового конденсата, отобранной в составе скважинного флюида (нестабильного газового конденсата) не ранее 14 дней до выполнения калибровки,- when filling the working volume of the flow meter with a sample of stable gas condensate taken from the well fluid (unstable gas condensate) no earlier than 14 days before calibration,

при этом введение проб для проведения калибровочных измерений производят через внутреннее пространство держателя устройства для калибровки, в каждом режиме калибровочные измерения проводят при рабочем режиме расходомера, а после проведения каждого режима производят очистку устройства для калибровки и рабочего объема расходомера от остатков соответствующей пробы.in this case, the introduction of samples for calibration measurements is carried out through the internal space of the holder of the calibration device, in each mode, calibration measurements are carried out in the operating mode of the flow meter, and after each mode, the calibration device and the working volume of the flow meter are cleaned from the remains of the corresponding sample.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема устройства для калибровки.The claimed invention is illustrated by a drawing, which shows a schematic diagram of a device for calibration.

Устройство для калибровки содержит держатель 1 с механизмом 2 открытия-закрытия и закрепленный на нижнем торце держателя стакан 3 с отверстиями 4, а также установленное на наружной поверхности стакана выше отверстий уплотнительное кольцо 5.The calibration device contains a holder 1 with an opening-closing mechanism 2 and a glass 3 with holes 4 attached to the lower end of the holder, as well as an o-ring 5 installed on the outer surface of the glass above the holes.

Дополнительно на чертеже представлен расходомер с окнами 6 и 7, в которых установлены источник и детектор. Additionally, the drawing shows a flow meter with windows 6 and 7, in which the source and detector are installed.

Калибровку расходомера в процессе его эксплуатации производят следующим образом.Calibration of the flow meter during its operation is carried out as follows.

Калибровку проводят при значениях влияющих факторов (температура и относительная влажность окружающего воздуха, атмосферное давление, параметры электропитания), соответствующих условиям эксплуатации расходомера.Calibration is carried out at values of influencing factors (temperature and relative humidity of the surrounding air, atmospheric pressure, power supply parameters) corresponding to the operating conditions of the flowmeter.

Перед началом калибровки поток скважинного флюида через расходомер должен быть остановлен, абсолютное давление в трубопроводе с расходомером снижено до равенства атмосферному давлению, скважинный флюид из расходомера удалён через дренажные линии, температура трубопровода с расходомером не должна отличаться от температуры окружающего воздуха в месте установки расходомера более, чем на ±5°С.Before calibration begins, the flow of well fluid through the flow meter must be stopped, the absolute pressure in the pipeline with the flow meter is reduced to equal atmospheric pressure, the well fluid from the flow meter is removed through drain lines, the temperature of the pipeline with the flow meter must not differ from the ambient temperature at the location where the flow meter is installed by more than, than ±5°С.

Для подготовки системы к калибровке производят отбор проб фракций скважинного флюида, проводят отсоединение входа расходомера от трубопроводной системы и установку в расходомер устройства для калибровки таким образом, чтобы отверстия 4 располагались соосно с окнами 6 и 7 расходомера.To prepare the system for calibration, samples of well fluid fractions are taken, the flow meter inlet is disconnected from the pipeline system and a calibration device is installed in the flow meter so that holes 4 are located coaxially with windows 6 and 7 of the flow meter.

Вначале этапы калибровки проводят при отсутствии в расходомере скважинного флюида:First, the calibration steps are carried out in the absence of well fluid in the flowmeter:

- производят калибровку на трубе, заполненной воздухом;- perform calibration on a pipe filled with air;

- производят калибровку на вакуумированной трубе, для чего опускают через внутреннюю полость устройства для калибровки до упора в трубопровод с расходомером вакуумирующее приспособление, соединенное с вакуумным насосом и производят с его помощью разряжение до момента, пока устойчивые показания мановакуумметра насоса не станут менее -0,098 МПа в течение как минимум 5 минут.- calibration is carried out on an evacuated pipe, for which a vacuum device connected to a vacuum pump is lowered through the internal cavity of the calibration device until it stops into the pipeline with a flow meter and a vacuum is produced with its help until the stable readings of the pump pressure gauge become less than -0.098 MPa. for at least 5 minutes.

Последующие этапы калибровки проводят:Subsequent calibration steps are carried out:

- на нейтральном газе;- on neutral gas;

- на пластовой воде, для чего используют лабораторную пробу пластовой воды объёмом не менее 0,25 л, отобранную в составе скважинного флюида (нестабильного газового конденсата) не ранее 14 дней до выполнения калибровки;- on formation water, for which use a laboratory sample of formation water with a volume of at least 0.25 l, selected as part of the well fluid (unstable gas condensate) no earlier than 14 days before calibration;

- на жидких углеводородах, для чего используют пробу стабильного газового конденсата объёмом не менее 0,25 л, отобранную в составе скважинного флюида (нестабильного газового конденсата) не ранее 14 дней до выполнения градуировки.- on liquid hydrocarbons, for which use a sample of stable gas condensate with a volume of at least 0.25 liters, taken from the well fluid (unstable gas condensate) no earlier than 14 days before calibration.

После заполнения внутреннего объема расходомера через устройство для калибровки пробой среды, соответствующей каждому из этапов, производят измерения массового поглощения, также, как и в случае рабочего режима расходомера, а после проведения каждого режима производят очистку устройства для калибровки и рабочего объема расходомера от остатков соответствующей пробы.After filling the internal volume of the flow meter through the calibration device with a sample of the medium corresponding to each of the stages, mass absorption measurements are made, as in the case of the flow meter operating mode, and after each mode, the calibration device and the flow meter working volume are cleaned from the remains of the corresponding sample .

Заявляемое техническое решение обеспечивает высокую точность определения параметров многофазного потока флюида в различных трубопроводных системах в режиме реального времени и позволяет осуществлять контроль работоспособности расходомера без его демонтажа.The claimed technical solution provides high accuracy in determining the parameters of multiphase fluid flow in various pipeline systems in real time and allows monitoring the performance of the flow meter without dismantling it.

Claims (8)

1. Способ калибровки многофазного расходомера, включающий установку устройства для калибровки, содержащего держатель, представляющий собой трубу с установленным на ее верхнем торце регулирующим механизмом открытия-закрытия ее внутреннего пространства, и соосно закрепленный на нижнем торце держателя стакан с выполненными в его боковых стенках по меньшей мере двумя, расположенными в одной плоскости напротив друг друга, отверстиями и установленным на наружной поверхности стакана ниже отверстий уплотнительным кольцом во внутреннюю полость расходомера таким образом, чтобы отверстия в стакане располагались соосно с окнами расходомера, а уплотнительное кольцо обеспечивало герметичность соединения между наружной поверхностью стакана и внутренним пространством расходомера, и последовательное проведение калибровочных измерений в следующих режимах:1. A method for calibrating a multiphase flowmeter, including installing a calibration device containing a holder, which is a pipe with a control mechanism for opening and closing its internal space installed on its upper end, and a glass coaxially fixed on the lower end of the holder with at least at least two holes located in the same plane opposite each other and a sealing ring installed on the outer surface of the glass below the holes into the internal cavity of the flow meter so that the holes in the glass are located coaxially with the windows of the flow meter, and the sealing ring ensures a tight connection between the outer surface of the glass and internal space of the flowmeter, and sequential calibration measurements in the following modes: - при заполнении рабочего объема расходомера воздухом при нормальном давлении;- when filling the working volume of the flow meter with air at normal pressure; - при создании в рабочем объеме расходомера стабильного вакуума не выше 0,098 МПа;- when creating a stable vacuum in the working volume of the flow meter of no higher than 0.098 MPa; - при заполнении рабочего объема расходомера нейтральным газом при нормальном давлении;- when filling the working volume of the flow meter with neutral gas at normal pressure; - при заполнении рабочего объема расходомера пробой пластовой воды, отобранной в составе скважинного флюида не ранее 14 дней до выполнения калибровки;- when filling the working volume of the flow meter with a sample of formation water taken from the well fluid no earlier than 14 days before calibration; - при заполнении рабочего объема расходомера пробой стабильного газового конденсата, отобранной в составе скважинного флюида не ранее 14 дней до выполнения калибровки,- when filling the working volume of the flow meter with a sample of stable gas condensate taken from the well fluid no earlier than 14 days before calibration, при этом введение проб для проведения калибровочных измерений производят через внутреннее пространство держателя устройства для калибровки, в каждом режиме калибровочные измерения проводят при рабочем режиме расходомера, а после проведения каждого режима производят очистку устройства для калибровки и рабочего объема расходомера от остатков соответствующей пробы.in this case, the introduction of samples for calibration measurements is carried out through the internal space of the holder of the calibration device, in each mode, calibration measurements are carried out in the operating mode of the flow meter, and after each mode, the calibration device and the working volume of the flow meter are cleaned from the remains of the corresponding sample. 2. Способ калибровки многофазного расходомера по п. 1, отличающийся тем, что при заполнении рабочего объема расходомера нейтральным газом при нормальном давлении в качестве нейтрального газа используют азот.2. The method for calibrating a multiphase flow meter according to claim 1, characterized in that when filling the working volume of the flow meter with neutral gas at normal pressure, nitrogen is used as the neutral gas.