RU2002100228A - Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления - Google Patents

Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2002100228A
RU2002100228A RU2002100228/28A RU2002100228A RU2002100228A RU 2002100228 A RU2002100228 A RU 2002100228A RU 2002100228/28 A RU2002100228/28 A RU 2002100228/28A RU 2002100228 A RU2002100228 A RU 2002100228A RU 2002100228 A RU2002100228 A RU 2002100228A
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
water
components
gas
resonator
Prior art date
Application number
RU2002100228/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Борис Иванович Андрейчиков
Николай Юрьевич Крюков
Original Assignee
ООО "Интеллектуальна нефте-газова аппаратура"
ООО "Интеллектуальная нефте-газовая аппаратура"
Борис Иванович Андрейчиков
Николай Юрьевич Крюков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Интеллектуальна нефте-газова аппаратура", ООО "Интеллектуальная нефте-газовая аппаратура", Борис Иванович Андрейчиков, Николай Юрьевич Крюков filed Critical ООО "Интеллектуальна нефте-газова аппаратура"
Priority to RU2002100228/28A priority Critical patent/RU2002100228A/ru
Publication of RU2002100228A publication Critical patent/RU2002100228A/ru

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Claims (13)

1. Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентных газожидкостных, газожидкостнотвердотельных или жидкостнотвердотельных смесей, проходящих по трубопроводу, включающий измерение общего расхода смеси, определение относительного содержания компонентов с использованием зависимости резонансной частоты объемного высокочастотного или сверхвысокочастотного резонатора от диэлектрической проницаемости пропускаемой через него измеряемой смеси компонентов, вычисление расхода каждого из компонентов в соответствии с их относительным содержанием и обработку полученных результатов, отличающийся тем, что для определения относительного содержания нескольких компонентов с помощью только одного объемного резонатора в зависимости от количества компонентов измеряют помимо его первой резонансной частоты также вторую и более высокие резонансные частоты и амплитуды выходного сигнала на этих резонансных частотах и измеряют или стабилизируют амплитуду входного сигнала, выводят теоретические или подбирают под эксперимент аналитические зависимости указанных резонансных частот и амплитуд сигналов от относительного содержания компонентов и их диэлектрических проницаемостей и используют эти зависимости для определения относительного содержания и расхода каждого из компонентов.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения относительного содержания трех компонентов измеряют одну резонансную частоту fрез и амплитуду сигнала на ней, вычисляют коэффициент передачи Крез как отношение амплитуд выходного и входного сигналов и определяют относительное содержание компонентов по формулам, например, для воды Vw, для нефти Vо, для газа Vg
Vw=Vw1+ksin(2πVw1),
Vo=Vo1-ksin(2πVw1),
Figure 00000001
Figure 00000002
Figure 00000003
или
g=1-Vw-Vo=1-Vw1-Vo1,
где показатели преломления воды, нефти и газа nw, nо и ng а также показатель поглощения воды κw известны из результатов периодических лабораторных анализов проб и по мере необходимости корректируются в программе электронного блока изделия;
коэффициенты k, k1, ka, kn, kω, kо, kg, ks, kf, kобм, r, r1, r2, r3, rk, rb, rω, l2, lf, lσ, lwf, d1, d2 зависят от конкретной конструкции зондирующего блока и подбираются часть при разработке и часть при заводской калибровке.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для определения относительного содержания трех компонентов измеряют две резонансные частоты fрез1 и fрез2 и определяют относительное содержание компонентов по формулам, например, для воды Vw, для нефти Vo, для газа Vg
Vw=Vw1+ksin(2πVw1);
Vo=Vo1-ksin(2πVw1);
Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000006
или
Vg=1-Vw-Vo=1-Vw1-Vo1,
где показатели преломления воды для двух частот nw1 и nw2, а также для нефти и газа nо и ng известны из результатов периодических лабораторных анализов проб и по мере необходимости корректируются в программе электронного блока изделия,
коэффициенты k, k1, ka, kn, kω, kо, kg, ks, kf, kобм, r, r1, r2, r3, rk, rb, rω, l2, lf, lσ, lwf, d1, d2 зависят от конкретной конструкции зондирующего блока и подбираются часть при разработке и часть при заводской калибровке.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для устранения влияния на точность определения относительного содержания и расхода газовой фазы зависимости ее диэлектрической проницаемости от давления и температуры учитывают в алгоритме компьютера изделия эту известную зависимость, выраженную, например, формулой
(ε'g-1)P,T=(ε'g-1)0P/P0·T0/T,
где ε , g - вещественная диэлектрическая постоянная газа при давлении Р и температуре Т и, соответственно, при давлении Р0 и температуре Т0 (Т в град. Кельвина),
используя информацию от датчиков давления и температуры, установленных в зоне измерения, а интересующий нас коэффициент преломления газа определяют по известной формуле
ng=(ε,g)1/2.
5. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что для устранения влияния изменения температуры на точность определения относительного содержания компонентов применяют коррекцию в программном обеспечении компьютера изделия на основе известных зависимостей диэлектрических проницаемостей компонентов от температуры.
6. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что для обеспечения независимости результатов измерения от изменения солености воды производят измерение амплитуды сигнала на двух резонансных частотах и, используя зависимость показателя поглощения κw, коэффициента поглощения β и показателя преломления nw от частоты и проводимости воды σw, получают систему из четырех уравнений с четырьмя неизвестными - kw1, κw2, σw, Vw, которая, в частности, может быть сведена к одному уравнению четвертой степени с одним неизвестным в качестве интересующей нас проводимости воды σw, в виде
a4σw4+a3σw3+a2σw2+a1σw+a0=0
коэффициенты которого а0, a1, а2, а3, a4 являются функциями замеренных значений двух резонансных частот и двух амплитуд на этих резонансных частотах, определяют из него проводимость воды σw и учитывают ее значение при вычислении относительного содержания компонентов в рабочей программе компьютера изделия.
7. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что для обеспечения независимости результатов измерения от изменения солености воды измеряют три резонансных частоты и, используя зависимость показателя преломления nw от частоты и проводимости воды σw, приравнивают выражения для относительного содержания воды Vw при различных парах частот, получают формульную зависимость показателей преломления nw при разных частотах от этих частот, например, в виде
Figure 00000007
Figure 00000008
откуда, учитывая зависимость показателя преломления от проводимости
Figure 00000009
где ε∞ - диэлектрическая постоянная воды для бесконечно большой частоты;
εs=С+D*T+Е*Т2;
Т - температура жидкости;
С, D, Е - константы, которые могут быть найдены в R. P. Wharton et al. Doc. of Petroleum Engineers, Paper 9267 (1981);
τw - постоянная времени, связанная со свойствами диэлектрической абсорбции для воды (из справочных таблиц),
определяют проводимость воды σw и учитывают ее значение при вычислении относительного содержания компонентов в рабочей программе компьютера изделия.
8. Способ по пп.1-7, отличающийся тем, что общий расход определяют путем измерения скорости потока смеси через объемный резонатор корреляционным методом, используя протяженность активной зоны объемного резонатора вдоль измеряемого потока, для чего в блоке памяти периодически записывают отрезки реализации амплитуды выходных сигналов резонатора на частоте, смещенной от резонансной частоты в сторону ее возрастания и большего значения крутизны амплитудно-частотной характеристики, дифференцируют (вычисляют первые разности) эти реализации, выделяют участки реализации с положительными и отрицательными производными (первыми разностями), участки реализации с отрицательными производными центрируют (вычисляют и вычитают средние значения), а положительные производные по участкам усредняют, перемещают полученные таким образом функции относительно друг друга и вычисляют их взаимно-корреляционную функцию, являющуюся дискриминационной характеристикой, по положению нуля которой в области ее максимальных положительных и отрицательных значений определяют время, за которое измеряемый поток проходит расстояние, равное длине активной зоны объемного резонатора, и вычисляют скорость потока путем деления длины активной зоны резонатора на указанное время.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что, для повышения точности определения скорости потока корреляционным методом, вдоль потока смеси устанавливают второй объемный резонатор на заданном расстоянии от первого, в блоке памяти периодически записывают отрезки реализации амплитуд сигналов с этих двух объемных резонаторов на частоте, смещенной от резонансной частоты в сторону ее возрастания и большего значения крутизны амплитудно-частотной характеристики, записанные реализации одного из объемных резонаторов центрируют, а из другого резонатора - дифференцируют (вычисляют первые разности), перемещают полученные таким образом функции относительно друг друга и вычисляют их взаимно-корреляционную функцию, являющуюся дискриминационной характеристикой, по положению нуля которой в области ее максимальных положительных и отрицательных значений определяют время, за которое измеряемый поток проходит расстояние между объемными резонаторами, и вычисляют скорость потока путем деления этого расстояния на указанное время.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что при вычислении расхода газовой компоненты пересчитывают его в условия нормального давления и нормальной температуры, используя для этого показания датчиков давления и температуры, установленных в измеряемой зоне.
11. Устройство для измерения покомпонентного расхода трехкомпонентных газожидкостных, газожидкостнотвердотельных или жидкостнотвердотельных смесей, проходящих по трубопроводу, состоящее из зондирующего блока в виде отрезка трубопровода с установленными на нем первичным преобразователем высокочастотного резонатора, например радиоволнового датчика, или СВЧ-датчика покомпонентного состава потока и датчиками температуры и давления и электронного блока с вычислительно-управляющим устройством, отличающееся тем, что электронный блок содержит синтезатор частот, возбуждающий через усилитель обмотку первичного преобразователя высокочастотного резонатора, например радиоволнового датчика, или СВЧ-датчика, подключенные к выходу усилителя последовательно соединенные первый детектор и первый АЦП, выходной сигнал которого поступает на первый вход вычислительно-управляющего устройства, подключенные к выходу первичного преобразователя высокочастотного резонатора, например радиоволнового датчика, или СВЧ-датчика последовательно соединенные второй усилитель, второй детектор и второй АЦП, выходной сигнал которого поступает на второй вход вычислительно-управляющего устройства, на третий и четвертый входы которого подаются сигналы с датчиков температуры и давления, соответственно, причем первый выход вычислительно-управляющего устройства соединен с управляющим входом синтезатора частоты, а второй выход - с введенным в электронный блок интерфейсным модулем, обеспечивающим двустороннюю связь по линиям RS-232, RS-432 или RS-485 с такими устройствами как персональный компьютер, консоль оператора, матричная клавиатура, знакосинтезирующие дисплеи, принтеры, НГМД и др.
12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в него введен второй зондирующего блок, аналогичный первому, и установленный последовательно с ним вдоль потока, при этом вход первичного преобразователя второго зондирующего блока подсоединен к выходу первого усилителя, а его выход - ко входу дополнительно введенной цепи из последовательно соединенных третьего усилителя, третьего детектора и третьего АЦП, выходной сигнал которого поступает на пятый вход вычислительно-управляющего устройства, причем второй зондирующий блок не содержит датчиков температуры и давления.
13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что в него введен установленный последовательно с зондирующим блоком расходомер общего потока, например, механический расходомер "дозированного перемещения" лопастного, ролико-лопастного или шнекового типа, либо ультразвуковой расходомер, выходной сигнал электронного датчика которых подается на шестой вход вычислительно-управляющего устройства, что обеспечивает работу расходомера в случаях, когда уровня флюктуации амплитуды или частоты сигнала недостаточно для реализации корреляционного метода измерения скорости потока.
RU2002100228/28A 2002-01-10 2002-01-10 Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления RU2002100228A (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002100228/28A RU2002100228A (ru) 2002-01-10 2002-01-10 Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002100228/28A RU2002100228A (ru) 2002-01-10 2002-01-10 Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2002100228A true RU2002100228A (ru) 2004-03-20

Family

ID=36294168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002100228/28A RU2002100228A (ru) 2002-01-10 2002-01-10 Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2002100228A (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008002185A1 (fr) * 2006-06-23 2008-01-03 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'tekhpribor' Système de mesure du débit de composants d'un écoulement gaz-liquide à trois composants de puits de pétrole

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008002185A1 (fr) * 2006-06-23 2008-01-03 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo 'tekhpribor' Système de mesure du débit de composants d'un écoulement gaz-liquide à trois composants de puits de pétrole
GB2453456A (en) * 2006-06-23 2009-04-08 Otkrytoe Aktsionernoe Obschest System for measuring components of a three-component gas-liquid flow of oil wells
GB2453456B (en) * 2006-06-23 2011-05-25 Otkrytoe Aktsionernoe Obschestvo Tekhpribor System for measuring components of a three-component gas-liquid flow of oil wells
NO340335B1 (no) * 2006-06-23 2017-04-03 Publichnoe Aktsionernoe Obschestvo Tekhpribor System for måling av komponenter i en tre-komponent gassvæskestrøm fra en oljebrønn.

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4423623A (en) Microwave meter for fluid mixtures
US5214966A (en) Method and apparatus for measuring mass flow
RU2011125651A (ru) Способ и устройство для измерения расхода влажного газа и определения характеристик газа
Takamoto et al. New measurement method for very low liquid flow rates using ultrasound
JPS6159457B2 (ru)
RU2571301C2 (ru) Способ измерения физических параметров материала
RU2247947C1 (ru) Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостно-твердотельного потока и устройство для его осуществления
RU2002100228A (ru) Способ измерения покомпонентного расхода многокомпонентного газожидкостнотвердотельного потока и устройство для его осуществления
CN112051328A (zh) 一种气体声弛豫吸收系数的测量方法
GB2254924A (en) Fuel density determination.
RU2665758C2 (ru) Устройство измерения массового расхода, молекулярной массы и влажности газа
RU2227320C2 (ru) Способ измерений показателей качества нефтепродуктов
RU2491519C1 (ru) Уровнемер
EP1199548A3 (en) Method and apparatus for measuring lsaw propagation characteristics
RU2165598C1 (ru) Ультразвуковой газовый расходомер-счетчик
Aydın et al. Noninvasive determination of the amount of ethanol in liquid mixtures by ultrasound using bilinear interpolation method
RU2718140C1 (ru) Способ измерения массы одного из компонентов двухкомпонентного вещества с коррекцией по температуре и устройство для его реализации
JP4504106B2 (ja) 表面弾性波素子による測定方法
SU879429A1 (ru) Кондуктометр
RU2275604C1 (ru) Устройство для измерения расхода компонентов потока газожидкостной смеси продуктов газонефтедобычи в трубопроводе
RU2758778C2 (ru) Устройство для измерения массового расхода газовых сред
RU2491518C1 (ru) Измеритель уровня и границы раздела двух продуктов
RU2408881C1 (ru) Способ определения характеристик жидкости и устройство для его осуществления
RU2403578C2 (ru) Способ определения средней скорости потока
RU2210764C1 (ru) Способ определения плотности жидкостей и устройство для его осуществления