RU2014568C1 - Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization - Google Patents

Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2014568C1
RU2014568C1 SU5017827A RU2014568C1 RU 2014568 C1 RU2014568 C1 RU 2014568C1 SU 5017827 A SU5017827 A SU 5017827A RU 2014568 C1 RU2014568 C1 RU 2014568C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
heat
liquid
pulse
heat source
multiphase
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
М.Х. Хуснуллин
И.Ф. Хатмуллин
К.С. Фазлутдинов
В.П. Фосс
С.Б. Петров
Original Assignee
Научно-исследовательский институт "Нефтеотдача"
Научно-производственное предприятие "ФАН"
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 Научно-исследовательский институт "Нефтеотдача", Научно-производственное предприятие "ФАН" filed Critical Научно-исследовательский институт "Нефтеотдача"
Priority to SU5017827 priority Critical patent/RU2014568C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2014568C1 publication Critical patent/RU2014568C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: petroleum industry. SUBSTANCE: heat pulse is actuated depending on the power type preliminary determined by the conducting properties and his amplitude-time characteristics are registered by not less than two temperature pick-ups separated from each other. The dielectric permittivity is measured between these pick-ups while the heat pulse is passing. The ideal value of the heat capacity per unit volume of the multiphase flow is determined taking into account the energy dissipation of the original heat flow, the rate of each phase of the multiphase flow is also determined. The device also has a pulsed light source located inside heat-insulating tube 1 and temperature pick-ups 8,9,10 located below and above the light source. Dielectric permittivity transducer 11 and pressure pick-up 3 are placed between the temperature pick-ups. The heat source is made in the form of two independent sources connected depending on the liquid type by the conducting properties. The heat source for heating the dielectric liquid is made in the shape of spiral 4,5, whose temperature is set below that of spontaneous ignition of hydrocarbon gases. The heat source for heating the conducting liquid is made in the form of central supply electrode 6 and cylindrical electrode 7. EFFECT: enhanced accuracy of determining the quantitative values of phases with the simultaneous enhanced operation safety. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения общего расхода многофазной жидкости, расхода ее отдельных фаз (нефти, воды, газа), газового фактора нефти, солености водной фазы, температуры и давления многофазного потока в промысловых трубопроводах. The invention relates to the oil industry and can be used to determine the total flow rate of a multiphase liquid, the flow rate of its individual phases (oil, water, gas), the gas factor of oil, the salinity of the aqueous phase, temperature and pressure of the multiphase flow in field pipelines.

Известен способ измерения расходов фаз многофазного потока в скважинах, основанный на измерении общего расхода многофазного потока, плотности жидкости методом гамма-просвечивания и ее диэлектрической проницаемости и устройство для его осуществления, состоящее из наземного регистрирующего устройства и скважинного прибора, в котором установлены турбинный преобразователь расхода жидкости, счетчик Гейгера, источник гамма-излучения для измерения плотности жидкости и датчик диэлектрической проницаемости. A known method of measuring the flow rate of phases of a multiphase flow in wells, based on measuring the total flow rate of a multiphase flow, fluid density by gamma-ray transmission and its dielectric constant, and a device for its implementation, consisting of a ground recording device and a downhole tool in which a turbine fluid flow transducer is installed , a Geiger counter, a gamma radiation source for measuring liquid density and a permittivity sensor.

Недостатками указанного технического решения являются большие погрешности метода гамма-просвечивания в средах с низкой плотностью, каковыми являются газожидкостные смеси, и низкая точность турбинных преобразователей при измерении расхода многофазной жидкости, содержащей свободный газ, органические и неорганические соли. Кроме того, применение источников радиоактивного излучения опасно для жизни обслуживающего персонала. The disadvantages of this technical solution are the large errors of the gamma-ray transmission method in low-density media, such as gas-liquid mixtures, and the low accuracy of turbine transducers when measuring the flow rate of a multiphase liquid containing free gas, organic and inorganic salts. In addition, the use of sources of radiation is dangerous to the life of staff.

Известен способ измерения расхода фаз многофазного потока, основанный на запуске теплового импульса, регистрации с помощью датчика температуры его амплитудно-временных характеристик и замере электропроводности жидкости и устройство для реализации этого способа, состоящее из скважинной части, включающей импульсный источник тепла и термочувствительные элементы, расположенные на противоположных концах трубы из теплоизоляционного материала, нагревательные электроды, выведенные в поток исследуемой жидкости и шунтированные сопротивлением, и панели управления, позволяющей измерить общий расход, электрическую проводимость и теплоемкость жидкости в скважине. A known method of measuring the flow rate of phases of a multiphase flow, based on the start of a heat pulse, recording with its temperature sensor its amplitude-time characteristics and measuring the electrical conductivity of the liquid, and a device for implementing this method, consisting of a downhole part, including a pulsed heat source and heat-sensitive elements located on opposite ends of the pipe made of heat-insulating material, heating electrodes brought into the flow of the test fluid and shunted by the resistance a control panel, which allows to measure the total flow rate, electrical conductivity and heat capacity of the fluid in the well.

Основным недостатком известного технического решения является низкая точность измерения в связи с регистрацией теплового импульса только одним датчиком температур, что сопряжено с погрешностями определения теплоемкости жидкости. Использование нагревательных электродов, выведенных в поток исследуемой жидкости и шунтированных открытым сопротивлением, для импульсного нагрева электропроводящей и диэлектрической жидкости приводит к перегоранию шунтирующего сопротивления за счет электролиза в электропроводящей жидкости. The main disadvantage of the known technical solution is the low accuracy of the measurement in connection with the registration of the heat pulse by only one temperature sensor, which is associated with errors in determining the heat capacity of the liquid. The use of heating electrodes brought into the flow of the test fluid and shunted by open resistance for pulsed heating of the electrically conductive and dielectric fluids leads to burnout of the shunt resistance due to electrolysis in the electrically conductive fluid.

Целью изобретения является повышение точности измерения общего расхода нестационарного многофазного потока и расхода его отдельных фаз при одновременном повышении безопасности работы. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the total flow rate of an unsteady multiphase flow and the flow rate of its individual phases while improving operational safety.

Это достигается тем, что предварительно определяют тип измеряемой жидкости, формируют тепловой импульс в зависимости от типа жидкости, измеряют амплитудно-временную характеристику теплового импульса не менее, чем в двух точках, удаленных друг от друга на фиксированное расстояние, одновременно определяют диэлектрическую проницаемость жидкости и вычисляют истинное значение объемной теплоемкости многофазного потока с учетом диссипации теплового импульса и расход каждой фазы многофазного потока. Кроме того, в устройство, содержащее расположенные в измерительном участке трубопровода импульсный источник тепла, датчик температуры и блок управления, снабжено не менее чем двумя датчиками температуры, датчиком давления и измерителем диэлектрической проницаемости, а импульсный источник тепла выполнен в виде двух независимых источников для нагрева электропроводной и диэлектрической жидкости, причем один датчик температуры установлен перед импульсным источником тепла, а остальные за ним на фиксированном расстоянии друг от друга, датчики давления и диэлектрической проницаемости установлены между ними и связаны с входами блока управления, выходы которого соединены с каждым из независимых источников тепла, при этом независимый источник тепла для диэлектрической жидкости выполнен в виде спирали. This is achieved by preliminarily determining the type of liquid being measured, generating a thermal impulse depending on the type of liquid, measuring the amplitude-time characteristic of the thermal impulse in at least two points at a fixed distance from each other, simultaneously determining the dielectric constant of the liquid and calculating the true value of the volumetric heat capacity of the multiphase flow taking into account the dissipation of the heat pulse and the flow rate of each phase of the multiphase flow. In addition, the device containing a pulse heat source, a temperature sensor and a control unit located in the measuring section of the pipeline is equipped with at least two temperature sensors, a pressure sensor and a dielectric constant meter, and the pulse heat source is made in the form of two independent sources for electrically conductive heating and dielectric fluid, with one temperature sensor installed in front of the pulsed heat source, and the rest behind it at a fixed distance from each other, yes snips pressure and permittivity are installed therebetween and are connected to the inputs of the control unit, the outputs of which are connected to each of the independent heat sources, while an independent source of heat for the dielectric liquid is in the form of a spiral.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг.2 - функциональная схема устройства. In FIG. 1 shows a structural diagram of a device; figure 2 - functional diagram of the device.

Устройство состоит из блока первичных преобразователей (БПП) (фиг. 1) и блока приема и передачи информации (БППИ) (фиг. 2), соединенных между собой и центральной ЭВМ каналами связи. The device consists of a block of primary converters (BPP) (Fig. 1) and a block for receiving and transmitting information (BPPI) (Fig. 2), interconnected with a central computer by communication channels.

БПП состоит из патрубка 1 с фланцами на противоположных концах, с помощью которых патрубок вертикально встраивается в трубопровод, по которому течет многофазная жидкость. Внутри патрубка 1 коаксиально устанавливается труба 2 из теплоизоляционного материала, живое сечение которой в несколько раз меньше живого сечения патрубка 1. В межтрубном пространстве устанавливается датчик давления 3. Во внутренней полости трубы 2 установлены два типа нагревательных элементов 4 и 5 импульсного источника тепла. Один из нагревательных элементов состоит из центрального токоподводящего электрода (анода( 6 и цилиндрического катода 7, которые одновременно являются измерительными электродами датчика электрической проводимости. Другой нагревательный элемент выполнен в виде спирали из открытой нагревательной проволоки, совмещенный по длине с электродами первого нагревательного элемента. Каждый нагревательный элемент имеет независимые источники питания. Во внутренней полости трубы 2 установлены датчики температур 8, 9 и 10. Датчик 8 установлен до импульсных нагревательных элементов, два и более датчиков 9, 10 - за импульсными нагревательными элементами. Между двумя верхними датчиками температур на наружную поверхность теплоизоляционной трубы 2 намотан из изолированного провода датчик диэлектрической проницаемости 11. BPP consists of a pipe 1 with flanges at opposite ends, with which the pipe is vertically built into the pipeline through which the multiphase fluid flows. Inside the pipe 1, a pipe 2 made of heat-insulating material is coaxially installed, the live section of which is several times smaller than the living section of the pipe 1. A pressure sensor 3 is installed in the annulus. Two types of heating elements 4 and 5 of a pulsed heat source are installed in the pipe’s inner cavity 2. One of the heating elements consists of a central current-conducting electrode (anode (6 and a cylindrical cathode 7, which are simultaneously measuring electrodes of the electrical conductivity sensor. The other heating element is made in the form of a spiral from an open heating wire, combined along the length with the electrodes of the first heating element. Each heating element the element has independent power sources.In the internal cavity of the pipe 2, temperature sensors 8, 9 and 10 are installed. The sensor 8 is installed before impu heating elements, two or more sensors 9, 10 - behind the pulse heating elements .. Between the two upper temperature sensors on the outer surface of the heat-insulating pipe 2 is wound from an insulated wire dielectric constant sensor 11.

БППИ состоит из измерителей тока (ИТ) 12, блока тиристорных ключей (БТК) 13, нагревательного трансформатора (НТ) 14, блока предварительных усилителей и формирователей (БПУ и Ф) 15, блока аналого-цифровых преобразователей и коммутаторов (АЦП и К) 16, схем управления коммутаторами и временных преобразователей (СУК и ВП) 17, блока питания (БП) 18 и центрального процессорного модуля (ЦПМ) 19. BPPI consists of current meters (IT) 12, a block of thyristor switches (BTK) 13, a heating transformer (NT) 14, a block of preliminary amplifiers and shapers (BPU and F) 15, a block of analog-to-digital converters and switches (ADC and K) 16 , control circuits of switches and temporary converters (QMS and VP) 17, power supply unit (PSU) 18 and central processing unit (CPM) 19.

Устройство работает в следующей последовательности. The device operates in the following sequence.

Центральная ЭВМ передает команду ЦПМ 19 о начале цикла измерения. ЦПМ через БТК, СУК и ВП, БПУ и Ф включает в действие датчики электрической проводимости, диэлектрической проводимости, давления и температуры. Электрическая проводимость многофазной жидкости определяется на основе измерения времени разряда накопительного конденсатора через БТК, электроды 6, 7 и жидкость. Диэлектрическая проницаемость определяется измерением электрической емкости среды в межтрубном пространстве между обмоткой датчика 11 и корпусом патрубка 1. Величины температуры и давления измеряются датчиками 8, 9, 10 и 3. Информация о физических параметрах многофазной жидкости ЦПМ 19 передает в центральную ЭВМ, которая по специальной программе рассчитывает электрические характеристики многофазной жидкости. При течении через БПП электропроводящей жидкости ЦПМ через СУК и ВП, БТК, ИТ включает нагревательный элемент с электродами 4 и 5, обеспечивающий импульсный нагрев жидкости в результате прохождения электрического тока через жидкость. При течении через БПП диэлектрической жидкости импульсный нагрев жидкости производится нагревательным элементом, имеющим вид спирали, причем ток питания спирали устанавливают таким образом, чтобы температура нагрева спирали была ниже температуры самовоспламенения попутных углеводородных газов при наличии в газовой фазе воздуха, например, при компрессорной эксплуатации скважин. The central computer transmits a command to the CPM 19 about the beginning of the measurement cycle. The CPM through BTK, QMS and VP, BPU and F includes sensors of electrical conductivity, dielectric conductivity, pressure and temperature. The electrical conductivity of a multiphase liquid is determined based on the measurement of the discharge time of the storage capacitor through the BTK, electrodes 6, 7 and the liquid. The dielectric constant is determined by measuring the electric capacitance of the medium in the annulus between the coil of the sensor 11 and the body of the pipe 1. The temperature and pressure are measured by sensors 8, 9, 10 and 3. Information about the physical parameters of the multiphase liquid is transmitted to the central computer 19, which according to a special program calculates the electrical characteristics of a multiphase fluid. When an electrically conductive liquid CPM flows through a BPP through a QMS and VP, BTK, IT, it includes a heating element with electrodes 4 and 5, which provides pulsed heating of the liquid as a result of the passage of electric current through the liquid. When a dielectric fluid flows through a BPP, the pulse is heated by a heating element in the form of a spiral, and the spiral current is set so that the heating temperature of the spiral is lower than the self-ignition temperature of associated hydrocarbon gases in the presence of air in the gas phase, for example, during compressor operation of wells.

Одновременно с запуском импульсного источника тепла включаются в действие датчики давления и температур. При подходе к ближнему датчику температур 8 теплового импульса включается с определенной частотой регистрации датчик диэлектрической проницаемости 11. Измерение диэлектрической проницаемости продолжается до переноса к дальнему датчику температур 10 этого же теплового импульса. После прохождения заднего фронта теплового импульса через самый удаленный датчик температур 10 центральная ЭВМ дает команду ЦПМ 19 об остановке заданного цикла измерений. Устройство приходит в исходное состояние и готово к следующему измерению. Simultaneously with the start of the pulsed heat source, pressure and temperature sensors are activated. When approaching the near temperature sensor 8 of the heat pulse, the dielectric constant sensor 11 is turned on at a certain recording frequency. The dielectric constant measurement continues until the same heat pulse is transferred to the far temperature sensor 10. After the trailing edge of the heat pulse passes through the farthest temperature sensor 10, the central computer gives the command to the CPM 19 to stop the given measurement cycle. The device returns to its initial state and is ready for the next measurement.

Способ осуществляют последовательностью следующих технологических операций. The method is carried out by the sequence of the following technological operations.

Определяют тип жидкости по электропроводящим свойствам, для чего по команде с центральной ЭВМ через ЦПМ 19 запускают блок измерения электрических характеристик (проводимости и диэлектрической проницаемости) многофазного потока. The type of liquid is determined by the electrically conductive properties, for which, upon a command from the central computer, a unit for measuring the electrical characteristics (conductivity and permittivity) of the multiphase flow is launched through the CPM 19.

Проводимость жидкости σ определяют путем измерения времени разряда τ калиброванной емкости Cτ через электроды и жидкость. Диэлектрическую проницаемость ε определяют по информации, полученной с емкостного датчика 11. Информация с датчиков 11 и 6, 7 передается в центральную ЭВМ, где по алгоритмам, описанным ниже, определяют параметры σ и ε. По их значениям устанавливают тип жидкости - проводящая или диэлектрическая. В зависимости от типа жидкости включают соответствующий источник для возбуждения теплового импульса. В диэлектрической жидкости тепловой импульс создают с помощью спирального электрического нагревателя, а в электропроводящей жидкости - путем пропускания тока через жидкость (разрядный нагреватель). Мощности источников подбирают таким образом, чтобы в рабочем диапазоне измерения расходов многофазного потока амплитуды тепловых импульсов были не менее 0,5-1оС. Для оптимизации выбора мощности источников используют соотношение
T =

Figure 00000002
, (1) где Т - средняя температура теплового импульса, Со;
Р - мощность источника, Вт;
Сv - объемная теплоемкость, Дж (м3˙град);
Q - общий расход МФП, м3/с.Fluid conductivity σ is determined by measuring the discharge time τ of a calibrated capacitance C τ through electrodes and liquid. The dielectric constant ε is determined from the information received from the capacitive sensor 11. Information from the sensors 11 and 6, 7 is transmitted to the central computer, where the parameters σ and ε are determined by the algorithms described below. According to their values, the type of liquid is established - conductive or dielectric. Depending on the type of fluid, an appropriate source for generating a heat pulse is included. In a dielectric fluid, a heat pulse is generated using a spiral electric heater, and in an electrically conductive fluid, by passing current through a fluid (discharge heater). Power sources are selected in such a way that in the operating range of measurement of the multiphase flow heat pulse amplitude costs were not less than 0.5-1 C. For optimization of the selection power source is used the ratio
T =
Figure 00000002
, (1) where T is the average temperature of the heat pulse, C o ;
P is the power of the source, W;
With v - volumetric heat capacity, J (m 3 д deg);
Q - total flow rate of the MFP, m 3 / s.

Установлено, что мощность спирального нагревателя должна составлять 200-400 Вт, а мощность разрядного нагревателя должна быть в пределах 1,5-5 кВт. It was found that the power of the spiral heater should be 200-400 W, and the power of the discharge heater should be in the range of 1.5-5 kW.

Длительность теплового импульса (время работы нагревателя) Δtnдолжна превышать время инерционности тепловых датчиков и быть в 2-3 раза меньше времени прохождения теплового импульса от источника до ближнего температурного датчика tm1, т.е. длительность импульса выбирается из условия
t3<tn<tm1.
The duration of the thermal pulse (heater operating time) Δt n must exceed the inertia time of the thermal sensors and be 2-3 times less than the transit time of the thermal pulse from the source to the nearest temperature sensor t m1 , i.e. pulse duration is selected from the condition
t 3 <t n <t m1 .

После определения типа жидкости и подачи теплового импульса БППИ с заданной дискретностью по времени ведут опрос температурных датчиков 8, 9, 10 и передают информацию в центральную ЭВМ. After determining the type of liquid and supplying a thermal impulse, BPPI with a given discreteness in time conduct a survey of temperature sensors 8, 9, 10 and transmit information to a central computer.

ЭВМ реализует следующий алгоритм обработки данных температурных датчиков. На каждый текущий момент времени tm вычисляется среднее значение температуры Тm и дисперсия σm по каждому из датчиков по формулам

Figure 00000003
=
Figure 00000004
Ti;
Figure 00000005
=
Figure 00000006
;
i=1, 2, ..., m (2)
За момент прихода тепловой метки к температурному датчику принимается время tm, для которого выполняется условие
1/3(Tm+Tm+1+Tm+2)>(
Figure 00000007
+3σm) (3)
С момента времени tm вычисления средней температуры и дисперсии прекращают и начинают интегрирование кривой изменения температуры
J=
Figure 00000008
T(t)dt (4)
Момент времени tк, когда прекращают опрос температурного датчика, определяется из аналогичного условия, приведенного выше
1/3(Tк-2+Tк+1+Tк)≅(
Figure 00000009
+3σm) (5)
Операции (2)-(5) проводятся с данными обоих температурных датчиков. В момент времени tm1 (время прихода тепловой метки к ближнему от источника датчику 9) БППИ начинает опрос и передачу данных емкостного датчика 11 в ЭВМ. Здесь данные емкостного канала усредняются в интервале времени прохождения тепловой метки от ближнего датчика 9 к дальнему датчику 10.The computer implements the following algorithm for processing temperature sensor data. For each current time t m , the average temperature T m and the variance σ m for each of the sensors are calculated by the formulas
Figure 00000003
=
Figure 00000004
T i ;
Figure 00000005
=
Figure 00000006
;
i = 1, 2, ..., m (2)
At the time of arrival of the heat label to the temperature sensor, the time t m is taken, for which the condition
1/3 (T m + T m + 1 + T m + 2 )> (
Figure 00000007
+ 3σ m ) (3)
From the time t m, the calculation of the average temperature and dispersion is stopped and the integration of the temperature curve begins
J =
Figure 00000008
T (t) dt (4)
To time t, when the stop polling the temperature sensor is determined from the similar conditions above
1/3 (T c-2 + T c + 1 + T c ) ≅ (
Figure 00000009
+ 3σm) (5)
Operations (2) - (5) are carried out with the data of both temperature sensors. At time t m1 (time of arrival of the heat mark to the sensor 9 closest to the source), the BPPI begins to poll and transmit data from the capacitive sensor 11 to the computer. Here, the capacitive channel data are averaged over the time interval of the passage of the heat mark from the near sensor 9 to the far sensor 10.

Среднее значение емкости С в указанном интервале времени (Δt=tm2-tm1) определяется по формуле
C=

Figure 00000010
ci, (6)
где n - число спросов емкостного датчика в интервале времени Δ t.The average value of the capacitance C in the indicated time interval (Δt = t m2 -t m1 ) is determined by the formula
C =
Figure 00000010
c i , (6)
where n is the number of capacitive sensor demand in the time interval Δ t.

К моменту времени tk2, когда прекращается опрос дальнего температурного датчика 10, в ЭВМ накапливается вся необходимая информация для расчета общего расхода и расходов фаз иного фазного потока.By the time t k2 , when the interrogation of the distant temperature sensor 10 stops, all the necessary information is accumulated in the computer to calculate the total flow rate and the flow rate of the phases of the other phase flow.

Помимо перечисленных выше операций с первичной информацией ЭВМ с использованием ряда калибровочных зависимостей, полученных на этапе метрологической настройки измерителя, пересчитывает выходные сигналы датчиков в соответствующие физические параметры (диэлектрическую проницаемость, удельную проводимость, общий расход и т.д.). In addition to the above operations with primary computer information, using a number of calibration dependences obtained at the stage of the metrological setup of the meter, it recalculates the output signals of the sensors into the corresponding physical parameters (dielectric constant, conductivity, total consumption, etc.).

Значения σ и ε, вычисленные по калибровочным зависимостям ε=f(cx); σ= f(τ), служат для определения типа жидкости по электрическим свойствам.The values of σ and ε calculated from the calibration dependences ε = f (c x ); σ = f (τ), are used to determine the type of fluid by electrical properties.

Мощность разрядного источника W находится по калибровочной зависимости W(τ). Мощность спирального нагревателя в непроводящей жидкости постоянна и вычисляется по известной формуле
W=V2/R, (7) где V - напряжение, подаваемое на нагреватель,
R - сопротивление нагревателя.
The power of the discharge source W is found from the calibration dependence W (τ). The power of the spiral heater in a non-conductive liquid is constant and is calculated by the well-known formula
W = V 2 / R, (7) where V is the voltage supplied to the heater,
R is the resistance of the heater.

Энергия, переданная тепловому импульсу, вычисляется по формуле
E=W˙Δ tn, (8)
где Δ tn - длительность импульса.
The energy transferred to the thermal pulse is calculated by the formula
E = W˙Δ t n , (8)
where Δ t n is the pulse duration.

Время переноса тепловой метки от источника до температурного датчика определяется общим расходом Q МФП (многофазного потока). The transfer time of the heat label from the source to the temperature sensor is determined by the total flow rate Q of the MFP (multiphase flow).

По найденным выше величинам tm1, tm2, Δ t по калибровочным зависимостям определяют расходы Q1(1/tm1); Q2(1/tm2); QΔ(1/ Δ t) и вычисляют общий расход Q МФП по формуле
Q=

Figure 00000011
(Q1+Q2+QΔ), (9)
Малая дисперсия Q1, Q2, QΔ от их среднего значения служит критерием надежности расчета общего расхода Q.According to the values found above, t m1 , t m2 , Δ t determine the costs Q 1 (1 / t m1 ) from the calibration dependencies; Q 2 (1 / t m2 ); Q Δ (1 / Δ t) and calculate the total flow rate Q MFP according to the formula
Q =
Figure 00000011
(Q 1 + Q 2 + Q Δ ), (9)
The small dispersion Q 1 , Q 2 , Q Δ from their average value serves as a criterion for the reliability of the calculation of the total flow Q.

Значение объемной теплоемкости Cv многофазного потока рассчитывают по формуле
CV=

Figure 00000012
· exp(-αL1) , (10) где α - коэффициент, учитывающий диссипацию энергии теплового импульса Е при прохождении от источника тепла до температурных датчиков, вычисляется по формуле
α=ln
Figure 00000013
/(L2-L1) , (11) где L1, L2 - расстояния от источников до ближайшего 9 и дальнего 10 датчиков соответственно.The volumetric heat capacity C v of a multiphase flow is calculated by the formula
C v =
Figure 00000012
· Exp (-αL 1 ), (10) where α is the coefficient that takes into account the dissipation of the energy of the thermal pulse E when passing from the heat source to the temperature sensors, is calculated by the formula
α = ln
Figure 00000013
/ (L 2 -L 1 ), (11) where L 1 , L 2 are the distances from the sources to the nearest 9 and far 10 sensors, respectively.

Расчет объемного содержания фаз (нефти, газа и воды) осуществляют на основе решения следующей системы уравнений

Figure 00000014
Figure 00000015
где Cvi, αi (i=1,2,3) - объемные теплоемкости воды, нефти и газа и объемные содержания фаз в потоке соответственно;
ε, α - скалярные векторы диэлектрической проницаемости компонент их объемных содержаний;
σвв - удельная проводимость воды и ее содержание.The calculation of the volumetric content of phases (oil, gas and water) is carried out based on the solution of the following system of equations
Figure 00000014
Figure 00000015
where C vi , α i (i = 1,2,3) are volumetric heat capacities of water, oil and gas and volumetric phase contents in the stream, respectively;
ε, α are scalar vectors of dielectric constant of the components of their volume contents;
σ in , α in - specific conductivity of water and its content.

Первое уравнение системы вытекает из закона сохранения энергии. The first equation of the system follows from the law of conservation of energy.

Удовлетворительные результаты с макетом измерителя получены при использовании зависимостей Ф1(ε, α), Ф2вв), основанных на теоретических построениях Бруггемана (для удельной проводимости) и Оделевского (для диэлектрической проницаемости).Satisfactory results with the meter layout were obtained using the dependences Ф 1 ( ε, α), Ф 2в , α в ), based on the theoretical constructions of Bruggeman (for specific conductivity) and Odelevsky (for dielectric constant).

Figure 00000016
(1-αв)3/2 (13)
Σ
Figure 00000017
·αi=0 (14)
С учетом соотношений (13) и (14) система (12) сводится к линейной системе уравнений. Алгоритм решений систем (12) базируется на вычислительных схемах, устойчивых к погрешностям измерений, основанных на методах решения некорректных обратных задач.
Figure 00000016
(1-α in ) 3/2 (13)
Σ
Figure 00000017
Α i = 0 (14)
Taking into account relations (13) and (14), system (12) is reduced to a linear system of equations. The algorithm for solving systems (12) is based on computational schemes that are resistant to measurement errors, based on methods for solving incorrect inverse problems.

Рассчитывают фазовые расходы Qi (воды, нефти и газа)
Qi=Q˙αi (15) где i=1,2,3
обводненность продукции η:
η=

Figure 00000018
(16) газовый фактор Г
Г=
Figure 00000019
. (17)
Все рассчитанные параметры МФП выводят на печать или магнитный носитель и измерительно-вычислительный комплекс готов к проведению нового цикла измерений.Calculate the phase flow rate Q i (water, oil and gas)
Q i = Q˙α i (15) where i = 1,2,3
water cut η:
η =
Figure 00000018
(16) gas factor G
R =
Figure 00000019
. (17)
All the calculated parameters of the MFP are printed or magnetic media and the measuring and computing complex is ready for a new measurement cycle.

Claims (3)

1. Способ определения расхода фаз многофазного жидкостного потока, включающий формирование теплового импульса, регистрацию его амплитудно-временных характеристик и обработку полученных результатов, отличающийся тем, что предварительно определяют тип измеряемой жидкости по ее электропроводности, формирование теплового импульса осуществляют в зависимости от типа жидкости, измерение амплитудно-временных характеристик производят не менее чем в двух точках, удаленных одна от другой на фиксированное расстояние, одновременно определяют диэлектрическую проницаемость измеряемой жидкости, а при обработке полученных результатов вычисляют истинное значение объемной теплоемкости многофазного потока с учетом диссипации энергии теплового импульса и расход каждой фазы многофазного потока. 1. A method for determining the phase flow rate of a multiphase liquid flow, including generating a heat pulse, recording its amplitude-time characteristics and processing the results, characterized in that the type of liquid being measured is preliminarily determined by its electrical conductivity, the formation of a thermal pulse is carried out depending on the type of liquid, measurement amplitude-time characteristics produce at least two points remote from one another at a fixed distance, simultaneously determine ielektricheskuyu permeability measured fluid, and the processing of the results calculated true value of the volume heat capacity of the multiphase flow with heat dissipation and energy consumption pulse of each phase of the multiphase flow. 2. Устройство для определения расхода фаз многофазного жидкостного потока, содержащее расположенные в измерительном участке трубопровода импульсный источник тепла и датчик температуры, а также блок управления, отличающееся тем, что оно снабжено не менее чем двумя датчиками температуры, датчиком давления и измерителем диэлектрической проницаемости, а импульсный источник тепла выполнен в виде двух независимых источников для нагрева электропроводной и диэлектрической жидкости, причем один датчик температуры установлен перед импульсным источником тепла, а остальные за ним на фиксированном расстоянии друг от друга, датчик давления и измеритель диэлектрической проницаемости установлены между ними, а их выходы связаны с входами блока управления, выходы которого соединены с каждым из независимых источников тепла. 2. A device for determining the flow rate of phases of a multiphase liquid flow, comprising a pulse heat source and a temperature sensor located in the measuring section of the pipeline, as well as a control unit, characterized in that it is equipped with at least two temperature sensors, a pressure sensor and a dielectric constant meter, and a pulsed heat source is made in the form of two independent sources for heating an electrically conductive and dielectric fluid, with one temperature sensor installed in front of the pulsed a heat source, and the rest of them at a fixed distance from each other, and a pressure sensor measuring permittivity established therebetween, and their outputs are connected to inputs of the control unit, the outputs of which are connected to each of the independent heat sources. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что независимый источник тепла для нагрева диэлектрической жидкости выполнен в виде спирали. 3. The device according to claim 2, characterized in that the independent heat source for heating the dielectric fluid is made in the form of a spiral.
SU5017827 1991-12-25 1991-12-25 Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization RU2014568C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017827 RU2014568C1 (en) 1991-12-25 1991-12-25 Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5017827 RU2014568C1 (en) 1991-12-25 1991-12-25 Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2014568C1 true RU2014568C1 (en) 1994-06-15

Family

ID=21592196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5017827 RU2014568C1 (en) 1991-12-25 1991-12-25 Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2014568C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445611C1 (en) * 2010-12-15 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Авангард" Method of determining phase of gas-liquid stream and apparatus for realising said method
RU2569909C2 (en) * 2011-09-20 2015-12-10 Сименс Акциенгезелльшафт Device to measure composition of multi-phase mixture flow
RU2622974C2 (en) * 2015-08-19 2017-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС Внедрение" Monitoring method for horizontal and directional development or injection wells
RU2726304C1 (en) * 2019-11-01 2020-07-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method for determining component flow rate of gas-fluid medium
RU2752412C1 (en) * 2020-08-20 2021-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method for measuring the flow rate of gas-liquid flow
RU2784529C2 (en) * 2021-03-18 2022-11-28 Станислав Семёнович Баталов Mass flow meter

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2445611C1 (en) * 2010-12-15 2012-03-20 Открытое акционерное общество "Авангард" Method of determining phase of gas-liquid stream and apparatus for realising said method
RU2569909C2 (en) * 2011-09-20 2015-12-10 Сименс Акциенгезелльшафт Device to measure composition of multi-phase mixture flow
RU2622974C2 (en) * 2015-08-19 2017-06-21 Общество с ограниченной ответственностью "ВОРМХОЛС Внедрение" Monitoring method for horizontal and directional development or injection wells
RU2726304C1 (en) * 2019-11-01 2020-07-13 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method for determining component flow rate of gas-fluid medium
RU2752412C1 (en) * 2020-08-20 2021-07-27 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Method for measuring the flow rate of gas-liquid flow
RU2784529C2 (en) * 2021-03-18 2022-11-28 Станислав Семёнович Баталов Mass flow meter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101652638B (en) Method for anticipatory maintenance and/or method for determining the electric conductivity of a magnetic-inductive flow meter
RU2066750C1 (en) System for monitoring the content of water
US5503027A (en) Electromagnetic flowmeters
EP3030865A1 (en) Multiphase flowmeter
JPS6144324A (en) Measuring device for level of fluid
RU2014568C1 (en) Method of determining the phase rate of the multiphase liquid flow and device for its realization
CN110568030B (en) Coaxial capacitance-impedance integrated sensor and circuit system thereof
US7614296B2 (en) Method and device for fluid flow parameters determination
WO2016050792A1 (en) Method and apparatus for monitoring of the multiphase flow in a pipe
US2739476A (en) Electric flowmeter
CA1329268C (en) Multi-sensor steam quality monitoring means and method
US4418570A (en) Ice thickness inductor probe
CN101710089A (en) Method for measuring water content and mineralization degree of ionic conductor and apparatus thereof
DK158407B (en) HEAT PAINTER
CN104568054A (en) Liquid level sensor of heating type differential thermal resistor and liquid level measuring method thereof
NO327658B1 (en) Apparatus and method for painting water content and salt concentration in a multiphase fluid stream
CN202256257U (en) Two-phase flow water content testing device
US4137766A (en) Integral field magnetic flowmeter
RU129256U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE COMPONENT COMPOSITION OF OIL AND GAS WELL PRODUCTS
Kong et al. Calibration of mineralization degree for dynamic pure-water measurement in horizontal oil-water two-phase flow
JP2000249673A (en) Method for measuring constitution rate of multi-phase fluid and constituent rate meter utilizing the same
Hess Thermal-pulse flowmeter for measuring slow water velocities in boreholes
RU169085U1 (en) Instrument for measuring fluid velocity and flow in a horizontal well
CN110186515A (en) A kind of steam measurement device
Bernhardsgrütter et al. Fluid independent thermal flow sensor using constant-temperature anemometry and the 3ω-method