RU2244122C1 - Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях - Google Patents
Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях Download PDFInfo
- Publication number
- RU2244122C1 RU2244122C1 RU2003128484/03A RU2003128484A RU2244122C1 RU 2244122 C1 RU2244122 C1 RU 2244122C1 RU 2003128484/03 A RU2003128484/03 A RU 2003128484/03A RU 2003128484 A RU2003128484 A RU 2003128484A RU 2244122 C1 RU2244122 C1 RU 2244122C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- liquid
- gas
- separator
- level
- pressure
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях, поступающих из нефтяных скважин. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерений за счет исключения методической погрешности, обусловленной отсутствием учета плотности газа, а также исключения необходимости применения измерительной емкости строго цилиндрической формы. Для этого измеряют расход жидкости в газожидкостных смесях, поступающих из нефтяных скважин. Осуществляют разделение смеси на жидкость и газ в сепараторе. Периодически накапливают жидкость в емкости сепаратора и вытесняют ее газом с замером дифференциального давления при достижении жидкостью нижнего и верхнего фиксируемых уровней и времени наполнения фиксируемых объемов. Дополнительно измеряют абсолютное давление и температуру газа в емкости, а массовый расход жидкости вычисляют по приведенной математической зависимости. На промысле жидкость и газ поступают в сепаратор с установки предварительного отбора газа или с первой ступени сепарации. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях, поступающих из нефтяных скважин.
Известен способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях, поступающих из нефтяных скважин [1. Г.С.Абрамов и др. Автоматизированные измерительные установки для измерения дебита нефтяных скважин. Научно-технический журнал “Автоматизация и телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, №1-2, 2001, с. 16-18]. Способ включает разделение смеси в сепараторе на жидкость и газ, периодическое накопление жидкости в емкости сепаратора и вытеснение ее газом с замером дифференциального давления при достижении жидкостью нижнего и верхнего фиксируемых уровней и времени наполнения фиксируемых объемов. Массовый расход жидкости вычисляется по известной зависимости в соответствии с гидростатическим методом измерения массы [2. ГОСТ 29976-86 “Нефть и нефтепродукты. Методы измерения массы”, Госстандарт СССР, 1986)], который предусматривает измерение массы жидкости в открытых цилиндрических резервуарах при атмосферном давлении.
Применение гидростатического метода в неизменном виде приводит к погрешности, обусловленной отсутствием учета плотности газа и которая существенно сказывается на измерении расхода жидкости, так как гидростатическое “взвешивание” производится в среде сжатого газа в газосепараторе.
Второй недостаток известного способа заключается в том, что для определения массы жидкости, наполняющей измерительную емкость, требуется постоянство (или измерение) площади ее поперечного сечения в пределах уровня наполнения [2], то есть форма емкости должна быть близка к цилиндрической в пределах допускаемой погрешности измерений.
Технической задачей, стоящей перед изобретением, является повышение точности измерений за счет исключения методической погрешности Δ, обусловленной отсутствием учета плотности газа, а также исключение необходимости применения измерительной емкости, строго цилиндрической формы.
Для решения поставленной задачи при измерении расхода жидкости в газожидкостных смесях, поступающих из нефтяных скважин, включающем разделение смеси на жидкость и газ в сепараторе, периодическое накопление жидкости в емкости сепаратора и вытеснение ее газом с замером дифференциального давления при достижении жидкостью нижнего и верхнего фиксируемых уровней и времени наполнения фиксируемых объемов, дополнительно измеряют абсолютное давление и температуру газа в емкости, а массовый расход жидкости вычисляют из зависимости -
где:
V1 и V2 - калиброванные объемы сепаратора, соответствующие калиброванным значениям отметок высоты уровня H1 и Н2;
g - ускорение свободного падения;
ρo - плотность газа в стандартных условиях;
T1, Т2 - значения абсолютной температуры газа внутри сепаратора при достижении уровнем отметок H1 и Н2;
Тo=293К - значение абсолютной температуры в стандартных условиях;
Рo=101,3 кПа - значение абсолютного давления в стандартных условиях;
Pa1 и Рa2 - измеряемые значения абсолютного давления в сепараторе в моменты t1 и t2 заполнения сепаратора жидкостью до калиброванных отметок уровня H1 и H2 соответственно;
P(t1), P(t2) - измеряемые значения гидростатического (дифференциального) давления в моменты t1 и t2 соответственно;
τж=t2-t1 - измеряемое время наполнения сепаратора жидкостью от отметки H1 до отметки Н2.
Изобретение поясняется чертежом, где на фиг.1 приведена схема устройства для измерения среднего массового расхода жидкости.
Для реализации способа может быть использовано устройство известной конструкции [1]. Устройство содержит сепаратор 1 с подводящими трубами 2 и 3 и отводящей трубой 4 с трехходовым краном 5. Отводящая труба 4 через кран 5 подключена к каналу 6 выхода жидкости и к каналу 7 выхода газа из сепаратора 1. Сепаратор оборудован датчиками 8 и 9 верхнего и нижнего уровней, датчиком 10 дифференциального давления и датчиками 11 и 12 температуры и давления в сепараторе. Сепаратор 1 может быть сепаратором второй ступени, к которому жидкость и газ подводятся по отдельным трубам.
На промысле жидкость и газ с установки предварительного отбора газа (или с первой ступени сепарации) через подводящие трубы 2 и 3 поступают в сепаратор 1, где происходит дальнейшее отделение газа от жидкости.
Пока кран 5 находится в промежуточном положении, при котором канал 6 выхода жидкости (ВЖ) и канал 7 выхода газа (ВГ) сообщаются с отводящей трубой 4, неконтролируемая часть жидкости уходит в отводящую трубу 4, что исключает возможность измерения расхода жидкости.
В момент переключения крана из исходного положения “Б”, когда канал 6 (ВЖ) открыт, а канал 7 (ВГ) закрыт, в положение “А”, когда канал 6 закрыт, а канал 7 открыт, начинается процесс измерения расхода жидкости, при этом газ отводится в коллектор через канал 7 и трубу 4.
При достижении уровнем жидкости отметок H1 и Н2 с датчиков 9 и 8 подаются сигналы на контроллер. После появления сигнала с датчика 8 контроллер дает команду на переключение крана 5 из положения “А” в положение “Б”, и скорость роста уровня начинает снижаться.
После переключения крана 5 происходит вытеснение жидкости в отводящую трубу 4.
Далее подается команда на переключение клапана из положения “Б” в положение “А” и цикл измерения расхода жидкости повторяется.
Согласно способу среднее значение массового расхода жидкости Gж вычисляется по формуле -
где:
τж=t2-t1 - время измерения Gж;
V1 - определяемый при градуировке объем сепаратора, ограниченный отметкой высоты уровня H1 (H1 отсчитывается от отметки нулевого уровня ОНУ);
V2 - определяемый при градуировке объем сепаратора между отметками H1 и Н2;
g - ускорение свободного падения;
P(t1), P(t2) - значение дифференциального (гидростатического) давления в моменты достижения уровнем отметок H1 и Н2, определяемые по сигналу с датчика гидростатического давления 10;
ρo - плотность газа в стандартных условиях;
T1, T2 - значения абсолютной температуры газа внутри сепаратора при достижении уровнем отметок H1 и Н2, определяемые датчиком 11;
Pa1, Pa2 - значения абсолютного давления в сепараторе в моменты достижения уровнем значений H1 и Н2, определяемые датчиком 12;
t1, t2 - моменты достижения уровнем отметок высоты H1 и Н2, определяемые датчиками - реле уровня 9 и 8.
Формула (1) выведена исходя из следующих соображений.
Разность давлений P(t) в “плюсовой” и “минусовой” камерах датчика 10 выражается формулой -
где:
ρж и ρг - плотность жидкости и газа;
Н - значение отметки высоты уровня в произвольный момент t;
Р+ и Р- - значения абсолютного давления в “плюсовой” и “минусовой” камерах датчика 10, выражаемые формулами -
где:
HA - высота отметки точки отбора “минусового” давления (предполагается, что импульсная трубка К “минусовой камере” заполнена газом с плотностью ρг);
Pa - абсолютное давление в обеих камерах датчика.
Формула (2) получена вычитанием левых и правых частей формул (3) и (4).
Плотность жидкости ρж выражается формулой, полученной преобразованием формулы (2):
Использование формулы (5) исключает методическую погрешность Δ, указанную выше.
Процесс заполнения сепаратора жидкостью описывается следующими формулами.
В момент t1 объем V1 заполнен массой жидкости m1.
где ρ1=ρ(t1) - плотность жидкости в объеме V1 в момент t1.
В момент t2 объем сепаратора (V1+V2) заполнен жидкостью с массой m1(t1)+m2(t2), где m2(t2) - масса жидкости в объеме V2 в момент времени t2
где ρ2 - средняя плотность жидкости в объеме (V1+V2).
Прирост массы жидкости Δm на интервале t2-t1 составит:
Массовый расход жидкости (среднее значение) выражается формулой -
Из формулы (7) масса m2(t2) выражается формулой-
Подставляя выражение m1(t1) из формулы (6) в формулу (10), получим:
Подставляя выражение m2(t2) из формулы (11) в формулу (9), получим:
С использованием формулы (5) получим формулы для ρ1 и ρ2 –
где ρr1 - плотность газа в момент t1, а ρr2 - плотность газа в момент t2.
Подставляя выражение ρ1 и ρ2 из формул (13) и (14) в формулу (12), получим:
Выразим ρr1 и ρr2 через плотность газа в стандартных условиях ρo (при температуре Тo=293К и давлении Рo=101,3 кПа).
Для этого воспользуемся уравнением состояния реального газа [3. А.К.Кикоин и др. Молекулярная физика, М., Наука, 1976, с. 478].
где:
m - масса газа в объеме V при абсолютной температуре Т и абсолютном давлении Ра;
R - универсальная газовая постоянная;
Z - коэффициент сжимаемости, учитывающий отличие свойств реального газа от идеального.
Из уравнения (16) плотность газа ρ в реальных условиях выражается формулой -
Плотность газа ρo в стандартных условиях Рo, Тo с использованием формулы (16) выражается формулой -
Разделив друг на друга левые и правые части уравнений (17) и (18), после тождественных преобразований получим известную формулу -
Пользуясь формулой (19), получим формулы для ρr1 и ρr2 -
Подставляя выражение ρr1 и ρr2 из формул (20) и (21) в формулу (16), получим искомую формулу (1). Предлагаемый способ не требует постоянства ρж на интервале t2-t1, что видно из формул (6) и (7).
Claims (1)
- Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях, поступающих из нефтяных скважин, включающий разделение смеси на жидкость и газ в сепараторе, периодическое накопление жидкости в емкости сепаратора и вытеснение ее газом с замером дифференциального давления при достижении жидкостью нижнего и верхнего фиксируемых уровней и времени наполнения фиксируемых объемов и вычисление массового расхода жидкости, отличающийся тем, что дополнительно измеряют абсолютное давление и температуру газа в емкости, а массовый расход жидкости вычисляют из зависимостигде V1 и V2 - калиброванные объемы сепаратора, соответствующие калиброванным значениям отметок высоты уровня H1 и H2;g - ускорение свободного падения;ρ0 - плотность газа в стандартных условиях;T1, Т2 - значения абсолютной температуры газа внутри сепаратора при достижении уровнем отметок H1 и Н2;Т0=293 К - значение абсолютной температуры в стандартных условиях;Р0=101,3 кПа - значение абсолютного давления в стандартных условиях;Pa1 и Ра2 - измеряемые значения абсолютного давления в сепараторе в моменты t1 и t2 заполнения сепаратора жидкостью до калиброванных отметок уровня H1 и Н2 соответственно;P(t1), P(t2) - измеряемые значения гидростатического (дифференциального) давления в моменты t1 и t2 соответственно;τж=t2-t1 - измеряемое время наполнения сепаратора жидкостью от отметки H1 до отметки Н2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128484/03A RU2244122C1 (ru) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003128484/03A RU2244122C1 (ru) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2244122C1 true RU2244122C1 (ru) | 2005-01-10 |
Family
ID=34881930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003128484/03A RU2244122C1 (ru) | 2003-09-22 | 2003-09-22 | Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2244122C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103061740A (zh) * | 2011-10-21 | 2013-04-24 | 陈爱民 | 一种连续计量油井产出物的方法 |
CN103806894A (zh) * | 2011-03-30 | 2014-05-21 | 潘军 | 一种测量煤层气井产出液的装置及方法 |
CN104929608A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-23 | 西安长庆科技工程有限责任公司 | 一种油田多相计量混输装置及方法 |
RU2589452C2 (ru) * | 2014-06-17 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазового оборудования "ТЕХНОВЕК" | Способ и устройство трехпозиционного регулирования уровня жидкости в емкости сепаратора |
CN114838777A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-02 | 陈亚平 | 一种罐式三相流量计 |
-
2003
- 2003-09-22 RU RU2003128484/03A patent/RU2244122C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АБРАМОВ Г.С. и др. Автоматизированные измерительные установки для измерения дебита нефтяных скважин. Автоматизация и телемеханизация и связь в нефтяной промышленности 2001, № 1-2, с. 16-18. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103806894A (zh) * | 2011-03-30 | 2014-05-21 | 潘军 | 一种测量煤层气井产出液的装置及方法 |
CN103061740A (zh) * | 2011-10-21 | 2013-04-24 | 陈爱民 | 一种连续计量油井产出物的方法 |
RU2589452C2 (ru) * | 2014-06-17 | 2016-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Завод нефтегазового оборудования "ТЕХНОВЕК" | Способ и устройство трехпозиционного регулирования уровня жидкости в емкости сепаратора |
CN104929608A (zh) * | 2015-06-25 | 2015-09-23 | 西安长庆科技工程有限责任公司 | 一种油田多相计量混输装置及方法 |
CN104929608B (zh) * | 2015-06-25 | 2017-05-24 | 西安长庆科技工程有限责任公司 | 一种油田多相计量混输装置及方法 |
CN114838777A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-02 | 陈亚平 | 一种罐式三相流量计 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108195732B (zh) | 一种致密岩心渗吸实验装置及渗吸量测试方法 | |
KR101075347B1 (ko) | 유량 측정용 시스템과, 유량 측정 방법 | |
RU2299322C1 (ru) | Способ измерения дебита продукции нефтяных скважин в системах герметизированного сбора | |
RU2244122C1 (ru) | Способ измерения расхода жидкости в газожидкостных смесях | |
WO2004072586A2 (en) | Measuring fluid volumes in a container using pressure | |
CN103822672A (zh) | 一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计及测量方法 | |
US6257070B1 (en) | Method and apparatus for determining real time liquid and gas phase flow rates | |
RU2396427C2 (ru) | Способ определения обводненности продукции нефтяных скважин "охн++" | |
RU2236584C1 (ru) | Способ и устройство для измерения дебита нефти | |
CN107560683B (zh) | 气体计量装置 | |
JP2929159B2 (ja) | 圧力式液位計測装置 | |
RU2131027C1 (ru) | Устройство для измерения дебита нефтяных скважин | |
RU2253099C1 (ru) | Способ и устройство для измерения концентрации воды в водонефтегазовой смеси | |
RU2273828C2 (ru) | Способ определения массового расхода газожидкостной смеси и устройство для его реализации | |
CN105973329A (zh) | 一种新型翻斗式原油计量系统 | |
CN205670027U (zh) | 一种新型翻斗式原油计量系统 | |
RU2186365C2 (ru) | Способ определения параметров пористости материалов | |
RU47963U1 (ru) | Устройство для измерения дебита нефтяных скважин | |
RU2457461C1 (ru) | Способ и устройство для измерения плотности жидкости | |
SU1516887A1 (ru) | Способ определени смачиваемости пористых материалов | |
RU97520U1 (ru) | Устройство для измерения объема жидкости в закрытом резервуаре | |
RU2243536C1 (ru) | Способ определения газосодержания в жидкости | |
RU60135U1 (ru) | Устройство для измерения дебита нефтяных скважин | |
RU2244825C1 (ru) | Способ и устройство для измерения расхода газа в газожидкостных смесях | |
SU1237923A1 (ru) | Устройство дл контрол герметичности изделий |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110923 |