RU194617U1

RU194617U1 - Borehole fluid mass flow meter

Info

Publication number: RU194617U1
Application number: RU2019134485U
Authority: RU
Inventors: Руслан Шавкатович Сибгатуллин
Original assignee: Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина
Priority date: 2019-10-29
Filing date: 2019-10-29
Publication date: 2019-12-17

Abstract

Предложение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода сырой нефти и ее компонентов (нефти, пластовой воды).Счетчик массового расхода скважинной жидкости включает цилиндрический горизонтальный герметичный корпус с наружной теплоизоляцией, измерительный блок, датчик, присоединенный к корпусу и связанный с вычислителем, верхний входной и нижний выходной коллекторы, герметично присоединенные к корпусу, на выходном отверстии верхнего коллектора установлено устройство моделирования формы потока. В корпусе продольно установлены два ударогасителя и ось измерительного блока, состоящего из двух призматических ковшей треугольного сечения, выполненных с возможностью поворота на оси при наполнении жидкостью до взаимодействия с соответствующими ударогасителями. Ударогасители покрыты материалом, выдающим звуковые волны при взаимодействии с соответствующими ковшами. Наружная теплоизоляция корпуса дополнительно оснащена и шумоизоляцией, внутри которой установлен датчик, изготовленный как звукоприемник, который настроен на прием звуковых волн от ударогасителей для передачи на вычислитель.Предлагаемый счетчик массового расхода скважинной жидкости позволяет сохранять работоспособность независимо от свойств отложений в течение всего срока работоспособности счетчика за счет регистрации звуковых волн ударов ковшей о соответствующие ударогасители. 2 ил.The proposal relates to the field of measuring technology and can be used to measure the mass flow rate of crude oil and its components (oil, produced water). The mass flow meter of a well fluid includes a cylindrical horizontal sealed housing with external thermal insulation, a measuring unit, a sensor connected to the housing and connected with a calculator, the upper input and lower output manifolds, hermetically connected to the housing, a simulator device is installed at the outlet of the upper collector form stream Ia. Two shock absorbers and an axis of the measuring unit, consisting of two prismatic buckets of triangular section, made with the possibility of rotation on the axis when filling with liquid before interacting with the corresponding shock absorbers, are longitudinally mounted in the housing. The shock absorbers are coated with material that emits sound waves when interacting with their respective buckets. The external thermal insulation of the casing is additionally equipped with sound insulation, inside which there is a sensor made as a sound receiver, which is configured to receive sound waves from shock absorbers for transmission to the calculator. account registration of sound waves of impacts of ladles on the corresponding shock absorbers. 2 ill.

Description

Предложение относится области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода сырой нефти и ее компонентов (нефти, пластовой воды).The proposal relates to the field of measuring technology and can be used for measuring the mass flow rate of crude oil and its components (oil, produced water).

Известен счетчик массового расхода и массы вязких жидкостей (патент RU №2610546, МПК G01F 3/28, опубл. 13.02.2017 в Бюл. №5), состоящий из корпуса, измерительного блока, входного и выходного коллекторов, при этом корпус представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа/выхода вязкой жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, а на входном отверстии установлено устройство моделирования формы потока, к корпусу через фланец прикреплена крышка измерительного блока с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые установлены шпильки, служащие осями для крепления опоры и установки на них ударогасителей, перемещение которых ограничено шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось измерительного блока, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым прикреплены грузы, при этом измерительный блок снабжен по меньшей мере одним постоянным магнитом, на наружном торце крышки измерительного блока выполнены отверстия для крепления по меньшей мере одного электромагнитного датчика, ручек и уровня, причем отверстие для крепления электромагнитного датчика выполнено таким образом, что его центр совпадает с траекторией движения постоянного магнита измерительного блока, при этом электромагнитный датчик связан с вычислителем, причем он содержит устройство электрического обогрева, состоящее из закрепленного на внешней поверхности корпуса электрического греющего кабеля, размещенного в теплоизоляционном кожухе с теплоизоляционной крышкой, в котором закреплена взрывозащищенная клеммная коробка для подвода питания к этому кабелю, при этом пространство между кабелем, крышкой и кожухом заполнено теплоизоляционным объемным наполнителем, постоянный магнит в измерительном блоке установлен на нижней плоскости посредине между призматическими ковшами, электромагнитный датчик содержит дополнительно помещенную во взрывобезопасный корпус плату электронного корректора, представляющего собой программируемое устройство, а выходной коллектор выполнен в виде прямолинейного участка трубы.Known counter mass flow and mass of viscous liquids (patent RU No. 2610546, IPC G01F 3/28, publ. 02/13/2017 in Bull. No. 5), consisting of a housing, a measuring unit, input and output collectors, while the housing is horizontal an arranged cylindrical vessel, on the shell of which perpendicular to the axis there are two coaxial openings for viscous fluid inlet / outlet by means of hermetically connected inlet and outlet manifolds, and a flow shape modeling device is installed at the inlet, to the casing The flange of the measuring unit is attached without a flange, sealing the connection with a rubber gasket, and on the inner end of the cover there are three threaded holes in which studs are installed that serve as axles for attaching the support and installing shock absorbers on them, the movement of which is limited by the washer and cotter pin, and the end face of the lid and bearings have coaxial holes with bearings and they have the axis of the measuring unit, which is a movable system and consists of two prismatic buckets of triangular section and the side plates to which the loads are attached, while the measuring unit is equipped with at least one permanent magnet, holes for attaching at least one electromagnetic sensor, handles and level are made on the outer end of the cover of the measuring unit, and the hole for mounting the electromagnetic sensor is made in this way that its center coincides with the trajectory of the permanent magnet of the measuring unit, while the electromagnetic sensor is connected to the computer, and it contains an electric device heating, consisting of an electric heating cable fixed on the outer surface of the casing, placed in a heat-insulating casing with a heat-insulating cover, in which an explosion-proof terminal box is fixed for supplying power to this cable, while the space between the cable, the cover and the casing is filled with heat-insulating volumetric filler, constant the magnet in the measuring unit is installed on the lower plane in the middle between the prismatic buckets, the electromagnetic sensor additionally contains The electronic corrector board, which is a programmable device, housed in an explosion-proof housing, and the output collector is made in the form of a straight pipe section.

Недостатком данного устройства является то, что измерения проводятся при помощи изменения магнитной индукции, которая очень зависима от перекачиваемой среды, а при отложении на магнитах диэлектрического осадка (битум, асфальто-смоловые отложения, парафин или т.п.) работоспособность счетчика практически полностью нивелируется.The disadvantage of this device is that the measurements are carried out by changing the magnetic induction, which is very dependent on the pumped medium, and when the dielectric deposit (bitumen, asphalt-resin deposits, paraffin or the like) is deposited on the magnets, the meter’s performance is almost completely leveled.

Наиболее близким является счетчик количества жидкости - сырой нефти (патент на ПМ RU №154443, МПК G01F 3/28, опубл. 27.08.2015 в Бюл. №24), состоящий из корпуса, блока измерительного, входного и выходного коллекторов, узла сепарации, причем корпус представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа/выхода нефтегазоводной смеси посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, причем на входном отверстии установлено регулируемое входное устройство, а к корпусу через фланец крепится крышка блока измерительного, а для придания герметичности соединения используется прокладка из резины, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые устанавливаются шпильки, служащие для крепления опоры, кроме того, на данных осях установлены ударогасители, перемещение которых ограничивается шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось блока измерительного, причем блок измерительный является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым крепится груз, а на одной из пластин установлены два постоянных магнита, причем на наружном торце крышки блока измерительного выполнены отверстия для крепления электромагнитных датчиков, датчика плотности, ручек и уровня, причем отверстия для крепления электромагнитных датчиков выполнены таким образом, что их центр совпадает с траекторией движения постоянных магнитов камеры измерительной, причем узел сепарации содержит два эжектора, закрепленных на входном и выходном коллекторах; нефтегазоводный коллектор, газовый коллектор, соединяющие между собой эжекторы и корпус счетчика количества жидкости - сырой нефти; гаситель и воронку, установленные в корпусе, а гаситель представляет собой перфорированный лист.The closest is a counter of the amount of liquid - crude oil (patent for PM RU No. 154443, IPC G01F 3/28, published on 08/27/2015 in Bull. No. 24), consisting of a housing, a measuring unit, input and output collectors, a separation unit, moreover, the housing is a horizontally located cylindrical vessel, on the shell of which, perpendicular to the axis, two coaxial openings are made for the inlet / outlet of the oil and gas mixture through hermetically connected inlet and outlet manifolds, and an adjustable the input device, and the cover of the measuring unit is attached to the case through the flange, and a rubber gasket is used to make the connection tight, and on the inner end of the cover there are three threaded holes in which studs are installed to support the support, in addition, on these axes shock absorbers are installed, the movement of which is limited by the washer and cotter pin, and there are coaxial holes with bearings at the end of the cover and support and the axis of the measuring unit is installed in them, and the measuring unit is It is a movable system and consists of two triangular prismatic buckets and side plates to which the load is attached, and two permanent magnets are installed on one of the plates, and holes for mounting electromagnetic sensors, a density sensor, handles and level are made on the outer end of the measuring unit cover moreover, the holes for mounting the electromagnetic sensors are made in such a way that their center coincides with the trajectory of the permanent magnets of the measuring chamber, and the separation unit contains va ejector mounted on the inlet and outlet manifolds; oil and gas manifold, gas manifold, interconnected ejectors and the body of the meter for the amount of liquid - crude oil; a damper and funnel mounted in the housing, and the damper is a perforated sheet.

Недостатком данного устройства является то, что измерения проводятся при помощи изменения магнитной индукции, которая очень зависима от перекачиваемой среды, а при отложении на магнитах диэлектрических отложений (битум, асфальто-смоловые отложения, парафин или т.п.) работоспособность счетчика практически полностью нивелируется.The disadvantage of this device is that the measurements are carried out by changing the magnetic induction, which is very dependent on the pumped medium, and when depositing on the magnets dielectric deposits (bitumen, asphalt-resin deposits, paraffin or the like), the meter’s performance is almost completely leveled.

Технической задачей предполагаемой полезной модели является создание конструкции счетчик массового расхода скважинной жидкости, позволяющей сохранять работоспособность независимо от свойств отложений в течение всего срока работоспособности счетчика.The technical task of the proposed utility model is to create a design of a meter for the mass flow of well fluid, which allows maintaining operability regardless of the properties of deposits during the entire life of the meter.

Техническая задача решается счетчиком массового расхода скважинной жидкости, включающим цилиндрический горизонтальный герметичный корпус с наружной теплоизоляцией, измерительный блок, датчик, присоединенный к корпусу и связанный с вычислителем, верхний входной и нижний выходной коллекторы, герметично присоединенные к корпусу, на выходном отверстии верхнего коллектора установлено устройство моделирования формы потока, в корпусе продольно установлены два ударогасителя и ось измерительного блока, состоящего из двух призматических ковшей треугольного сечения, выполненных с возможностью поворота на оси при наполнении жидкостью до взаимодействия с соответствующими ударогасителями.The technical problem is solved by a borehole fluid mass flow meter, including a cylindrical horizontal sealed housing with external thermal insulation, a measuring unit, a sensor attached to the housing and connected to the computer, the upper input and lower output manifolds, hermetically connected to the housing, and a device is installed at the outlet of the upper collector modeling of the flow form, two shock absorbers and the axis of the measuring unit, consisting of two prismatic lice triangular cross-section, rotatable on the axis when filled with liquid prior to reacting with the corresponding impact absorbers.

Новым является то, что ударогасители покрыты материалом, выдающим звуковые волны при взаимодействии с соответствующими ковшами, наружная теплоизоляция дополнительно оснащена и шумоизоляцией, внутри которой установлен датчик, изготовленный как звукоприемник, который настроен на прием звуковых волн от ударогасителей для передачи на вычислитель.What is new is that the shock absorbers are coated with a material that emits sound waves when interacting with the respective buckets, the external thermal insulation is additionally equipped with sound insulation, inside which a sensor is made, made as a sound receiver, which is configured to receive sound waves from the shock absorbers for transmission to the calculator.

На фиг. 1 изображена схема счетчика (вид сбоку) с частичным продольным разрезом.In FIG. 1 shows a counter diagram (side view) with a partial longitudinal section.

На фиг. 2 разрез А-А фиг. 1.In FIG. 2 a section A-A of FIG. 1.

Счетчик массового расхода скважинной жидкости включает цилиндрический горизонтальный герметичный корпус 1 (фиг. 1 и 2) с наружной теплоизоляцией 2, измерительный блок 3 (фиг. 2), датчик 4 (фиг. 1), присоединенный к корпусу 1 и связанный с вычислителем 5 (показан условно), верхний входной 6 (фиг. 1 и 2) и нижний выходной 7 коллекторы, герметично присоединенные к корпусу 1, на выходном отверстии верхнего коллектора 6 (фиг. 2) установлено устройство моделирования формы потока 8. В корпусе 1 продольно установлены два ударогасителя 9 и 10 и ось 11 измерительного блока 3, состоящего из двух призматических ковшей 12 и 13 треугольного сечения, выполненных с возможностью поворота на оси 11 при наполнении жидкостью из входного коллектора 6 до взаимодействия с соответствующими ударогасителями 9 или 10. Ударогасители 9 и 10 покрыты материалом 14, выдающим звуковые волны при взаимодействии с соответствующими ковшами 12 или 13. Наружная теплоизоляция 2 (фиг. 1 и 2) дополнительно оснащена и шумоизоляцией 15, внутри которой установлен датчик 4 (фиг. 1), изготовленный как звукоприемник, который настроен на прием звуковых волн от ударогасителей 12 (фиг. 2) или 13 для передачи на вычислитель 5 (фиг. 1).The borehole fluid mass flow meter includes a cylindrical horizontal sealed housing 1 (Fig. 1 and 2) with external thermal insulation 2, a measuring unit 3 (Fig. 2), a sensor 4 (Fig. 1) connected to the casing 1 and connected to the calculator 5 ( shown conditionally), the upper input 6 (Fig. 1 and 2) and the lower output 7 collectors, hermetically attached to the housing 1, at the outlet of the upper collector 6 (Fig. 2) is installed a device for modeling the shape of the stream 8. Two are longitudinally mounted in the housing 1 shock absorber 9 and 10 and the axis 11 of the measuring bl eye 3, consisting of two prismatic buckets 12 and 13 of triangular section, made with the possibility of rotation on the axis 11 when filling with liquid from the inlet manifold 6 to interact with the respective shock absorbers 9 or 10. The shock absorbers 9 and 10 are covered with material 14 that emit sound waves during interaction with corresponding buckets 12 or 13. External thermal insulation 2 (Figs. 1 and 2) is additionally equipped with sound insulation 15, inside which a sensor 4 is installed (Fig. 1), made as a sound receiver, which is configured to receive sound waves from shock absorbers 12 (Fig. 2) or 13 for transmission to the calculator 5 (Fig. 1).

Конструктивные элементы, уплотнения и технологические соединения, не влияющие на работоспособность счетчика, на фиг. 1 и 2 не показаны.Structural elements, seals and process connections that do not affect the meter’s performance, in FIG. 1 and 2 are not shown.

Счетчик работает следующим образом.The counter works as follows.

Скважинная жидкость через входной коллектор 6 (фиг. 2) подается в корпус 1, где устройством моделирования формы потока 8 направляется последовательно в ковши 12 и 13 измерительного блока 3, которые после наполнения поворачиваются вокруг оси 11 до взаимодействия ковшей 12 и 13 с соответствующими ударогасителями 9 и 10. Во время контакта ударогасителя 9 или 10 с ковшом 12 или 13 материал 14, покрывающий ударогасители 9 и 10, издает резкий звук, который фиксируется датчиком 4 (фиг. 2), откуда преобразованный сигнал передается по кабелю 16 на вычислитель 5 для регистрации, суммирования и преобразования в данные о массе жидкости, протекающей через корпус 1 (фиг. 1). Для исключения внешнего звукового воздействия корпус 1 дополнительно покрыт шумоизоляцией 15. Чтобы исключить резкие температурные изменения в корпусе 1, влияющие на точность измерения, корпус 1 также покрыт термоизоляцией 2. Жидкость, сливающаяся из ковшей 12 и 13, из нижней части корпуса 1 отводится выходным коллектором 7 в отводящий трубопровод (не показан). При налипании отложений на материал 14 ударогасителей 9 и 10 из скважинной жидкости, они легко разбиваются частыми ударами соответствующих ковшей 12 и 13, обеспечивая тем самым извлечение звука из материала 14 и постоянную работоспособность датчика 4 (фиг. 1) с вычислителем 5 весь период работы счетчика до его технологического осмотра и/или ремонта.The downhole fluid through the inlet manifold 6 (Fig. 2) is supplied to the housing 1, where the flow shape simulator 8 is sent sequentially to the buckets 12 and 13 of the measuring unit 3, which, after filling, rotate around axis 11 until the buckets 12 and 13 interact with the corresponding shock absorbers 9 and 10. During the contact of the shock absorber 9 or 10 with the bucket 12 or 13, the material 14 covering the shock absorbers 9 and 10 makes a sharp sound, which is detected by the sensor 4 (Fig. 2), from where the converted signal is transmitted via cable 16 to the calculator 5 for reg stratification, summation and conversion into data on the mass of fluid flowing through the housing 1 (Fig. 1). To exclude external sound effects, the housing 1 is additionally covered with sound insulation 15. In order to exclude sharp temperature changes in the housing 1, which affect the measurement accuracy, the housing 1 is also covered with thermal insulation 2. The fluid draining from the buckets 12 and 13 is discharged from the bottom of the housing 1 by the output manifold 7 into a discharge pipe (not shown). When deposits are adhering to the material 14 of shock absorbers 9 and 10 from the well fluid, they are easily broken by frequent strokes of the corresponding buckets 12 and 13, thereby ensuring sound extraction from the material 14 and the continuous operation of the sensor 4 (Fig. 1) with the calculator 5 for the entire period of operation of the counter prior to its technological inspection and / or repair.

Предлагаемый счетчик массового расхода скважинной жидкости позволяет сохранять работоспособность независимо от свойств отложений в течение всего срока работоспособности счетчика за счет регистрации звуковых волн ударов ковшей о соответствующие ударогасители.The proposed counter of the mass flow rate of the borehole fluid allows you to maintain performance regardless of the properties of the deposits throughout the life of the meter due to the registration of sound waves of impacts of ladles on the corresponding shock absorbers.

Claims

Downhole fluid mass flow meter, including a cylindrical horizontal sealed housing with external thermal insulation, a measuring unit, a sensor connected to the housing and connected to the computer, an upper input and lower output manifolds sealed to the housing, a flow shape modeling device is installed at the outlet of the upper manifold , two shock absorbers and the axis of the measuring unit, consisting of two triangular prismatic buckets, are longitudinally installed in the housing made with the possibility of rotation on the axis when filling with liquid before interacting with the corresponding shock absorbers, characterized in that the shock absorbers are coated with a material that emits sound waves when interacting with the corresponding buckets, the external thermal insulation is additionally equipped with sound insulation, inside which a sensor is made, made as a sound receiver, which is configured to receive sound waves from shock absorbers for transmission to the computer.