EA032018B1 - Способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока - Google Patents
Способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока Download PDFInfo
- Publication number
- EA032018B1 EA032018B1 EA201700544A EA201700544A EA032018B1 EA 032018 B1 EA032018 B1 EA 032018B1 EA 201700544 A EA201700544 A EA 201700544A EA 201700544 A EA201700544 A EA 201700544A EA 032018 B1 EA032018 B1 EA 032018B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- beams
- gamma
- collimator
- flow
- passing
- Prior art date
Links
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)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности для измерения в режиме реального времени фазового состава потока многокомпонентной трехфазной среды. Технический результат - уменьшение времени измерений за счет уменьшения времени обработки сигналов при сохранении заданной точности. В способе формируют группы пересекающих сечение потока пучков гамма-квантов, образованных путем прохождения через коллиматор первичного расходящегося от центра источника излучения вееробразного пучка, детектируют сигналы после прохождения пучками контролируемой среды и после обработки сигналов производят повторное формирование группы пучков, исключив те пучки, которые не являются необходимыми для дальнейшего контроля среды путем перекрытия части отверстий коллиматора.
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтегазодобывающей промышленности, например, для измерения в режиме реального времени фазового состава (процентного соотношения фаз) потока многокомпонентной трехфазной среды, включающей в себя газовый конденсат, газ и воду, а именно потока скважинного флюида, а также для определения массового и объемного расхода жидких и газообразных углеводородов в составе других измерительных систем на объектах нефтегазодобычи и нефтегазоподготовки.
Для обеспечения эффективного контроля и регулирования процесса нефтедобычи необходимо как можно точнее измерять количество углеводородов, извлекаемых из продуктивного пласта, обеспечивая тем самым оптимальный режим эксплуатации и наибольшую суммарную добычу в течение срока эксплуатации месторождения. Производить измерение продукции отдельных скважин необходимо индивидуально, так как, например, резкое увеличение обводненности флюида в отдельной скважине трудно обнаружить при измерении общей добычи из нескольких скважин, и уж тем более из групповых замеров нельзя точно выявить, в какой конкретно скважине произошло увеличение обводненности, чтобы провести на ней процедурные работы либо работы для сокращения издержек добычи.
Поэтому очень велика потребность в устройстве, удовлетворяющем следующему ряду требований: устройство должно обеспечивать непрерывное определение объемных концентраций компонент в линейном флюиде (вода, жидкие углеводороды и газ);
устройство должно обеспечивать контроль над точностью измерений фазового состава линейного флюида при изменениях режимов течения и формы распределения фаз в поперечном сечении трубы;
устройство должно обеспечивать вычисление объемных концентраций компонент в линейном флюиде при аварийных и прочих ситуациях на месторождении (прорыв водоносного горизонта, заколонные перетоки, вынос песка и т.д.) за максимально короткое время.
Способы определения параметров скважинного многокомпонентного потока, реализуемые при помощи таких устройств, при своей общей схожести также различаются по их продолжительности и качеству получаемых результатов.
Известен способ измерения процентного содержания жидкой и газовой фаз в многофазном флюиде, протекающем через расходомер (см. патент RU 2533318, МПК G01F1/36, опубликован 20.11.2014 г.), который заключается в формировании узконаправленного пучка гамма-квантов, пересекающих исследуемый поток строго по диаметру, которые образованы путем прохождения через коллиматор первичного пучка от источника гамма-квантов, установленного вне потока, детектировании пучка сформированной группы гамма-квантов после прохождения ими анализируемой среды детектором, также установленным вне потока, и последующей обработке детектируемого сигнала.
Существенным недостатком данного способа является то, что при анализе многофазного потока используется только один узконаправленный пучок фотонов. При разных типах потока и разных числах Рейнольдса линейного флюида функция распределения конденсатогазового фактора (КГФ) по радиусу будет непостоянной, то есть форма потока может быть разной в зависимости от радиальной координаты. Использование одного луча гамма-плотномера при восстановлении радиальной зависимости КГФ при разных эпюрах потока может вносить значительные погрешности в измерения.
Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности является способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока (см. описание патента RU 2399879, МПК G01F1/00, опубликован 20.09.2010 г.), принятый в качестве прототипа, заключающийся в формировании группы пучков гамма-квантов, пересекающих исследуемых поток, которые образованы путем прохождения через коллиматор первичного пучка от источника гамма-квантов, установленного вне потока, детектировании каждого из пучков сформированной группы гамма-квантов после прохождения ими анализируемой среды детекторами, также установленными вне потока, и последующей обработке детектируемых сигналов.
Геометрия измерений в известном способе является многолучевой: пять веерных лучей в трубопроводе, один из которых направлен строго по диаметру трубопровода, а четыре оставшихся - парами, симметрично относительно первого. Еще два луча (шестой и седьмой) направлены таким же веером за трубопроводом симметрично относительно первого диаметрального. Детекторный блок состоит из девяти детекторов: первые пять измеряют количество фотонов из первых пяти лучей по разным хордам трубопровода, еще два (шестой и седьмой) измеряют неослабленное излучение по шестому и седьмому лучам для калибровки.
Данная геометрия измерений учитывает радиальную неоднородность потока. Однако известный способ имеет ряд недостатков, таких как отсутствие контроля точности измерений фазового состава линейного флюида при изменениях режимов течения и формы распределения фаз в поперечном сечении трубы, обусловленное неизменностью геометрии измерений и количества анализируемых пучков гаммаквантов, и не максимально короткое время измерения расходов с должной точностью, также обусловленное отсутствием возможности изменения количества пучков гамма-квантов.
Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, а именно разработка способа, позволяющего с высокой точностью определять реальную форму потока и контролировать ее дальнейшее состояние.
- 1 032018
Техническими результатами заявляемого способа является уменьшение времени измерений при заданной точности, а также возможность постоянного контроля реальной формы потока с течением времени.
Технические результаты достигаются тем, что в способе определения параметров скважинного многокомпонентного потока, заключающемся в формировании группы пересекающих сечение исследуемого потока пучков гамма-квантов, образованных путем прохождения через коллиматор первичного пучка гамма-квантов, веерообразно расходящегося от центра источника излучения, установленного вне сечения потока, детектировании сформированной группы пучков после прохождения ими контролируемой среды детекторами, установленными вне сечения потока, и обработки детектируемых сигналов, по результатам обработки детектированных сигналов производят повторное формирование группы пучков гамма-квантов, образованных путем прохождения через коллиматор первичного пучка гамма-квантов, веерообразно расходящегося от центра источника излучения, установленного вне сечения потока, минимизировав количество пучков в соответствии с полученными результатами первичного облучения путем перекрытия части отверстий коллиматора, которые в соответствии с результатами анализа первичного облучения не являются необходимыми для дальнейшего контроля формы потока, детектирование сформированной группы пучков после прохождения ими контролируемой среды детекторами, установленными вне сечения потока, и конечную обработку детектируемых сигналов.
Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором представлена схема реализации заявляемого способа.
На схеме представлены источник 1 излучения, обеспечивающий испускание первичного пучка 2 гамма-квантов, проходящего через коллиматор 3, содержащий отверстия 4 с диафрагмами 5, пучки 6 гамма-квантов, пересекающие сечение потока 7 контролируемой среды в трубопроводе 8, детекторы 9 и устройство 10 анализа и управления установкой.
Осуществление заявляемого способа происходит следующим образом.
Из источника 1 ионизирующего излучения (например, рентгеновской трубкой), который располагается вне сечения трубопровода 8, производят излучение веерообразно расходящегося пучка 2 гаммаквантов.
Пучок 2, проходя через отверстия 4 коллиматора 3, делится на одинаковые пучки 6, проходящие далее через трубопровод 8 с движущимся по нему потоком 7 контролируемой среды. Прошедшие через трубопровод 8 и провзаимодействовавшие с потоком 7 контролируемой среды пучки 6 попадают на детекторы 9, сигналы с которых поступают в устройство 10, в котором происходит их обработка и дальнейший анализ.
В результате анализа получают реальную картину распределения в потоке 7 и в соответствии с ней производят повторное формирование пучков 6, оставляя открытыми те отверстия 4 коллиматора 3, которые необходимы, и перекрывая при помощи заслонок 5 те, которые таковыми не являются, минимизируя таким образом количество пучков 6. Данная минимизация позволяет без снижения качества контроля формы потока 7 снизить время обработки и анализа сигналов, получаемых от детекторов 8 (поскольку количество этих сигналов уменьшено до необходимого минимума).
Данное изобретение может быть реализовано, например, в составе многофазного расходомера для определения фазового состава линейной смеси. При уменьшении количества сканирующих лучей, например с 10 до 2, время обработки сигнала при достаточном уровне погрешности измерений снижается в 5 раз, что важно для принятия решений при аварийных и прочих ситуациях на месторождении (прорыв водоносного горизонта, заколонные перетоки, вынос песка и т.д.). По расчетам даже при экзотических эпюрах потока измерения на 2 оптимальных лучах могут давать до 1% относительной погрешности определения КГФ, что является более чем достаточным для интересов нефтегазовой промышленности. При необходимости крайне точных замеров фазового состава без ограничений по времени есть возможность использовать все отверстия коллиматора для анализа потока.
Заявляемый способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока позволяет с высокой степенью точности контролировать состояние среды в потоке в каждый момент времени, снижая дискретность такого контроля.
Claims (1)
- ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯСпособ определения параметров скважинного многокомпонентного потока, заключающийся в формировании группы пересекающих сечение исследуемого потока пучков гамма-квантов, образованных путем прохождения через коллиматор первичного пучка гамма-квантов, веерообразно расходящегося от центра источника излучения, установленного вне сечения потока, детектировании сформированной группы пучков после прохождения ими контролируемой среды детекторами, установленными вне сечения потока, и обработки детектируемых сигналов, отличающийся тем, что по результатам обработки детектированных сигналов производят повторное формирование группы пучков гамма-квантов, образованных путем прохождения через коллиматор первичного пучка гамма-квантов, веерообразно расходящегося от центра источника излучения, установленного вне сечения потока, минимизировав количество пуч- 2 032018 ков в соответствии с полученными результатами первичного облучения путем перекрытия части отверстий коллиматора, которые в соответствии с результатами анализа первичного облучения не являются необходимыми для дальнейшего контроля формы потока, детектирование сформированной группы пучков после прохождения ими контролируемой среды детекторами, установленными вне сечения потока, и конечную обработку детектируемых сигналов.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2016/000172 WO2017171573A1 (ru) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | Способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA201700544A1 EA201700544A1 (ru) | 2018-03-30 |
| EA032018B1 true EA032018B1 (ru) | 2019-03-29 |
Family
ID=59964985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA201700544A EA032018B1 (ru) | 2016-03-28 | 2016-03-28 | Способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA032018B1 (ru) |
| WO (1) | WO2017171573A1 (ru) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113945248A (zh) * | 2021-10-27 | 2022-01-18 | 成都洋湃科技有限公司 | 一种四相混相质量流量的在线计量方法及装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4228353A (en) * | 1978-05-02 | 1980-10-14 | Johnson Steven A | Multiple-phase flowmeter and materials analysis apparatus and method |
| GB2396907A (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-07 | Schlumberger Holdings | Monitoring solids in pipes |
| RU76127U1 (ru) * | 2008-04-16 | 2008-09-10 | Открытое акционерное общество "Техприбор" | Рентгеновский анализатор компонентного состава и покомпонентного расхода газожидкостного потока |
-
2016
- 2016-03-28 EA EA201700544A patent/EA032018B1/ru not_active IP Right Cessation
- 2016-03-28 WO PCT/RU2016/000172 patent/WO2017171573A1/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4228353A (en) * | 1978-05-02 | 1980-10-14 | Johnson Steven A | Multiple-phase flowmeter and materials analysis apparatus and method |
| GB2396907A (en) * | 2002-12-31 | 2004-07-07 | Schlumberger Holdings | Monitoring solids in pipes |
| RU76127U1 (ru) * | 2008-04-16 | 2008-09-10 | Открытое акционерное общество "Техприбор" | Рентгеновский анализатор компонентного состава и покомпонентного расхода газожидкостного потока |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2017171573A1 (ru) | 2017-10-05 |
| EA201700544A1 (ru) | 2018-03-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2533758C2 (ru) | Устройство и способ для измерения многофазного потока флюида | |
| US5654551A (en) | Method and apparatus for the measurement of the mass flow rates of fluid components in a multiphase slug flow | |
| EA011148B1 (ru) | Способ и система для анализирования многофазных смесей | |
| CN113841030A (zh) | 双束多相流体分析系统和方法 | |
| Blaney et al. | Investigation of the exploitation of a fast-sampling single gamma densitometer and pattern recognition to resolve the superficial phase velocities and liquid phase water cut of vertically upward multiphase flows | |
| Jung et al. | Flow-rate measurements of a dual-phase pipe flow by cross-correlation technique of transmitted radiation signals | |
| Fatehi Peikani et al. | Volume fraction measurement and flow regime recognition in dynamic gas–liquid two phase flow using gamma ray radiation technique | |
| EA032018B1 (ru) | Способ определения параметров скважинного многокомпонентного потока | |
| EP2828626A1 (en) | Apparatus for measurement of a multi-phase fluid mixture | |
| US10591327B2 (en) | Method and system for measuring steam mass flow | |
| Hanus et al. | Radioisotpe measurement of two-phase flow in pipeline using conditional averaging of signal | |
| Jeshvaghani et al. | Temperature independent flow-rate prediction in two-phase flow loop using gamma-ray attenuation and Artificial Neural Networks | |
| RU76715U1 (ru) | Рентгеновский анализатор компонентного состава и скорости трехкомпонентного потока нефтяных скважин | |
| RU2379657C1 (ru) | Рентгенофлуоресцентный анализатор компонентного состава и покомпонентного расхода газожидкостного потока | |
| RU76716U1 (ru) | Рентгеновский анализатор состава и скорости газожидкостного потока нефтяных скважин | |
| RU2379667C1 (ru) | Рентгенофлуоресцентный анализатор компонентного состава и скорости трехкомпонентного потока нефтяных скважин | |
| RU220701U1 (ru) | Многофазный расходомер с источником быстрых нейтронов | |
| Novosád et al. | Applicability of the PIV system for velocity field measurement inside the ultrasonic flowmeter | |
| Aarabi Jeshvaghani et al. | Prediction of Air and Water Flow-Rates Independent of Flow Regimes Using Gamma-Ray Attenuation Technique and Artificial Neural Network | |
| RU2789623C1 (ru) | Многофазный расходомер | |
| RU2530459C1 (ru) | Монитор многофазной жидкости | |
| RU2530453C1 (ru) | Монитор многофазной жидкости | |
| RU76127U1 (ru) | Рентгеновский анализатор компонентного состава и покомпонентного расхода газожидкостного потока | |
| RU188348U1 (ru) | Устройство для определения компонентного состава потока многофазной жидкости | |
| RU77432U1 (ru) | Рентгеновский анализатор компонентного состава и скорости газожидкостного потока нефтяных скважин |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU |