RU2259556C1 - Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture - Google Patents

Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture Download PDF

Info

Publication number
RU2259556C1
RU2259556C1 RU2004118657/28A RU2004118657A RU2259556C1 RU 2259556 C1 RU2259556 C1 RU 2259556C1 RU 2004118657/28 A RU2004118657/28 A RU 2004118657/28A RU 2004118657 A RU2004118657 A RU 2004118657A RU 2259556 C1 RU2259556 C1 RU 2259556C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
water
liquid mixture
ghs
measuring
Prior art date
Application number
RU2004118657/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.С. Кобрин (RU)
И.С. Кобрин
А.Б. Тихонов (RU)
А.Б. Тихонов
ев В.Б. Бел (RU)
В.Б. Беляев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова
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 Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова
Priority to RU2004118657/28A priority Critical patent/RU2259556C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2259556C1 publication Critical patent/RU2259556C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: method includes coaxially exciting effect from water component of gas-liquid mixture on pipe of dielectric material and measuring changes of resonance frequencies, exciting electromagnetic field in two identical coil resonators, positioned coaxially on pipe of dielectric material, two identical supporting and measuring auto-generators. Electric field of coil of support auto-generator is screened from gas-liquid mixture. frequencies of auto-generators are evened in absence of gas-liquid mixture in pipeline. Proportionality coefficient of difference of frequencies of auto-generators is set relatively to determined volumetric share of water in presence of gas-liquid mixture with known volumetric share of water.
EFFECT: higher precision.

Description

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано на газоконденсатных и нефтедобывающих промыслах в многокомпонентных расходомерах для измерения расхода воды без разделения на фракции газожидкостной смеси (ГЖС) продуктов добычи непосредственно на скважинах или на коллекторных участках первичной переработки.The present invention relates to the field of measuring equipment and can be used in gas condensate and oil fields in multicomponent flow meters to measure water flow without separation into fractions of a gas-liquid mixture (GHS) of production products directly at the wells or in the reservoirs of primary processing.

В расходометрии ГЖС широко используется способ разделения компонентов на сепарационных установках с периодическим измерением их расходов. В последнее время интенсивно развивается расходометрия многокомпонентных потоков в реальном масштабе времени, в основном для нефтедобычи, при комплексном использовании классических однофазных расходомеров: турбинных, диафрагменных, кориолисовых, сопел Вентури и других. Однако такие измерительные средства не получили широкого распространения, в основном из-за низкой надежности, при эксплуатации на газоконденсатных и нефтегазовых промыслах.In the flow metering of GHS, the method of separation of components in separation plants with periodic measurement of their costs is widely used. Recently, real-time flow metering of multicomponent flows has been developing intensively, mainly for oil production, with the integrated use of classic single-phase flow meters: turbine, diaphragm, Coriolis, Venturi nozzles and others. However, such measuring tools are not widely used, mainly due to low reliability, when operating in gas condensate and oil and gas fields.

Известен способ измерения проницаемости жидких диэлектриков, в частности биологических жидкостей (а.с. №1322131, СССР, МКИ G 01 N 22/00, опубл. 7.07.87), включающий возбуждение опорным и измерительным автогенераторами электромагнитных полей в двух кольцевых диэлектрических резонаторах, помещение в аксиальное отверстие резонатора измерительного автогенератора ампулы с исследуемой жидкостью, смешивание частот автогенераторов смесителем и определение диэлектрической проницаемости по частоте сигнала на выходе смесителя.A known method of measuring the permeability of liquid dielectrics, in particular biological fluids (AS No. 13232131, USSR, MKI G 01 N 22/00, publ. 7.07.87), including the excitation of reference and measuring oscillators of electromagnetic fields in two ring dielectric resonators, placing an ampoule with the test liquid in the axial hole of the resonator of the measuring oscillator, mixing the frequencies of the oscillators with a mixer and determining the dielectric constant from the frequency of the signal at the output of the mixer.

Однако реализация данного способа в трубопроводе с ГЖС затруднена вследствие открытого характера электромагнитного поля в кольцевом диэлектрическом резонаторе, к тому же, на результаты определения диэлектрической проницаемости будет сказываться проводимость жидкой фракции вследствие наличия солей в воде.However, the implementation of this method in a pipeline with GHS is difficult due to the open nature of the electromagnetic field in the ring dielectric resonator, in addition, the conductivity of the liquid fraction will affect the results of determining the dielectric constant due to the presence of salts in water.

Известен способ определения объемного содержания воды в ГЖС (Daisake Yamazaki, Shuichi Haruyama. Development of multiphase flowmeter without radioactive sourse. - Yokogava, Electric corporation: В сборнике - BP Exploration Multiphase Mesurement Course, 1997, стр.69), в котором два кольцевых электрода помещают в трубопровод параллельно друг другу и соосно трубе, один из них соединяют с генератором переменного тока, другой - с измерителем переменного тока, и измеряют емкостный ток между электродами. По значению тока определяют емкость между электродами, которая зависит от диэлектрической проницаемости ГЖС, зависящей, в свою очередь, от объемного содержания воды в ГЖС.A known method of determining the volumetric water content in the GHS (Daisake Yamazaki, Shuichi Haruyama. Development of multiphase flowmeter without radioactive sourse. - Yokogava, Electric corporation: In the collection - BP Exploration Multiphase Mesurement Course, 1997, p. 69), in which two ring electrodes placed in a pipeline parallel to each other and coaxially to the pipe, one of them is connected to an alternator, the other to an alternating current meter, and the capacitive current between the electrodes is measured. The current value determines the capacitance between the electrodes, which depends on the dielectric constant of the GHS, which, in turn, depends on the volumetric water content in the GHS.

Однако описанный способ не обеспечивает необходимой точности измерений вследствие малой протяженности участка взаимодействия и отсутствия мер по учету солености воды, влияющей на ее проводимость.However, the described method does not provide the necessary measurement accuracy due to the small extent of the interaction site and the lack of measures to take into account the salinity of the water, affecting its conductivity.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения относительных пропорций нефти, газа и воды в трубопроводе по патенту США G 01 N 22/04 US 5389883 "Mesurement of gas and water content in oil", 1995 (прототип). Посредством помещения соосно на трубу из диэлектрического материала множества катушечных резонаторов, имеющих различные резонансные частоты, и измерения изменений их резонансных частот вычисляют пропорции нефти, воды и газа, протекающих через трубу.Closest to the claimed is a method for determining the relative proportions of oil, gas and water in the pipeline according to US patent G 01 N 22/04 US 5389883 "Mesurement of gas and water content in oil", 1995 (prototype). By placing a plurality of coil resonators having different resonant frequencies coaxially on a pipe of dielectric material and measuring changes in their resonant frequencies, the proportions of oil, water and gas flowing through the pipe are calculated.

Недостатком данного способа является отсутствие учета влияния солености на результаты измерений, а также сложность проведения калибровки множества катушечных резонаторов.The disadvantage of this method is the lack of consideration of the influence of salinity on the measurement results, as well as the difficulty of calibrating many coil resonators.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение точности определения объемного содержания воды в трубопроводе с ГЖС за счет исключения влияния ее солености на результаты измерения.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the volumetric water content in the pipeline with GHS by eliminating the influence of its salinity on the measurement results.

Технический результат достигается тем, что в способе определения объемной доли воды в трубопроводе с ГЖС, включающем возбуждение электромагнитных полей в катушечных резонаторах, помещенных соосно на трубу из диэлектрического материала, воздействие водной компоненты газожидкостной смеси на частоты полей и измерение изменений резонансных частот, возбуждают электромагнитное поле в двух идентичных катушечных резонаторах двумя идентичными опорным и измерительным автогенераторами и экранируют электрическое поле катушки опорного автогенератора от газожидкостной смеси, частоты автогенераторов выравнивают в отсутствие газожидкостной смеси в трубопроводе и устанавливают коэффициент пропорциональности разности частот автогенераторов по отношению к определяемой объемной доли воды при наличии ГЖС с известной объемной долей воды.The technical result is achieved by the fact that in the method for determining the volume fraction of water in the pipeline with GHS, including the excitation of electromagnetic fields in coil resonators placed coaxially on a pipe of dielectric material, the effect of the aqueous component of the gas-liquid mixture on the field frequencies and the measurement of changes in resonant frequencies excite the electromagnetic field in two identical coil resonators with two identical reference and measuring oscillators and screen the electric field of the coil of the reference oscillator generator of the gas-liquid mixture from the frequency oscillators are aligned in the absence of gas-liquid mixture in line and set the proportionality coefficient difference frequency oscillators with respect to the determined volumetric proportion of water in the presence of GLM with a known volume fraction of water.

При этом при выравнивании частот опорного и измерительного автогенераторов проводимость воды вносит одинаковый вклад в сдвиг частот опорного и измерительного автогенераторов вследствие исключения влияния частотной дисперсии проводимости, и разность их частот будет определяться только влиянием диэлектрической проницаемости ГЖС, пропорциональной объемной доли воды.In this case, when the frequencies of the reference and measuring oscillators are aligned, the water conductivity makes the same contribution to the frequency shift of the reference and measuring oscillators due to the exclusion of the influence of the frequency dispersion of conductivity, and the difference in their frequencies will be determined only by the influence of the dielectric constant of the GHS proportional to the volume fraction of water.

Измерение объемной доли воды производят следующим образом.The volume fraction of water is measured as follows.

Возбуждают с помощью автогенераторов магнитное поле внутри катушки опорного автогенератора и электромагнитное поле внутри катушки измерительного автогенератора, настраивают автогенераторы на одинаковую частоту и измеряют ее значение Fo в отсутствие ГЖС в трубопроводе.Using automatic oscillators, they excite a magnetic field inside the coil of the reference oscillator and an electromagnetic field inside the coil of the measuring oscillator, tune the oscillators to the same frequency and measure its value F o in the absence of GHS in the pipeline.

При тарировке измеряют частоты опорного Fоп и измерительного Fизм автогенераторов при наличии в трубопроводе ГЖС с известным объемным содержанием воды. Изменение частоты опорного автогенератора ΔFоп, равноеDuring calibration, the frequencies of the reference F op and the measuring F ISM of autogenerators are measured in the presence of a GHS with a known volumetric water content in the pipeline. The change in the frequency of the reference oscillator ΔF op equal to

ΔFоп=Fоп-Fо=ΔFмагн,ΔF op = F op -F o = ΔF magn

где Fo - частота опорного автогенератора в отсутствие ГЖС;where F o - the frequency of the reference oscillator in the absence of GHS;

Fоп - частота опорного автогенератора при наличии ГЖС;F op - the frequency of the reference oscillator in the presence of GHS;

ΔFмагн - изменение частоты опорного автогенератора вследствие изменения магнитного поля при наличии ГЖС,ΔF magn - change in the frequency of the reference oscillator due to changes in the magnetic field in the presence of GHS,

обусловлено влиянием проводимости (солености) воды на магнитное поле катушки опорного автогенератора, а изменение частоты измерительного автогенератора ΔFизм, равноеdue to the influence of the conductivity (salinity) of water on the magnetic field of the coil of the reference oscillator, and the change in the frequency of the measuring oscillator ΔF ISM equal to

Figure 00000001
ΔFизм=Fизм-Fо=ΔFмагн+ΔFэлектр,
Figure 00000001
.DELTA.F ism ism -F = F = ΔF of the mag + ΔF electric,

где Fo - частота измерительного автогенератора в отсутствие ГЖС;where F o - the frequency of the measuring oscillator in the absence of GHS;

Fизм - частота измерительного автогенератора при наличии ГЖС;F ISM - frequency measuring oscillator in the presence of GHS;

ΔFмагн - изменение частоты измерительного автогенератора вследствие изменения магнитного поля при наличии ГЖС;ΔF magn - change in the frequency of the measuring oscillator due to changes in the magnetic field in the presence of GHS;

ΔFэлектр - изменение частоты измерительного автогенератора вследствие изменения электрического поля при наличии ГЖС обусловлено влиянием как проводимости воды на магнитное поле катушки измерительного автогенератора, так и диэлектрической постоянной ГЖС на электрическое поле этой катушки.ΔF electron is a change in the frequency of the measuring oscillator due to a change in the electric field in the presence of the GHS due to the influence of both the conductivity of the water on the magnetic field of the coil of the measuring oscillator and the dielectric constant of the GHS on the electric field of this coil.

Диэлектрическая постоянная ГЖС складывается из диэлектрической постоянной газа, близкой к 1, и приращения диэлектрической постоянной Δεв, вызванного появлением воды в трубопроводе. При объемной доле воды в ГЖС Θв<0,5 изменение частоты ΔFэлектр пропорционально приращению Δεв:The dielectric constant of the GHS consists of the dielectric constant of the gas close to 1, and the increment of the dielectric constant Δε in , caused by the appearance of water in the pipeline. When the volume fraction of water in the GHS Ж in <0.5, the change in the frequency ΔF electr is proportional to the increment Δε in :

ΔFэлектр.=Δεв·Fо/2.ΔF electr . = Δε in · F o / 2.

В свою очередь, приращение Δεв пропорционально объемной доле воды Θв в ГЖС:In turn, the increment Δε in proportional to the volume fraction of water Θ in in the GHS:

Δεв=lgεв·ln10·Θв=4,39Θв,Δε in = logε in · ln10 · Θ in = 4.39Θ in ,

где εв = 81 - диэлектрическая проницаемость воды.where ε in = 81 is the dielectric constant of water.

При идентичности катушек в разности изменений частотWhen the coils are identical in the difference in frequency changes

ΔFизм-ΔFоп=ΔFмагн+ΔFэлектр-ΔFмагн=ΔFэлектр, Edited -ΔF op ΔF = ΔF magn RE + ΔF = ΔF -ΔF magn RE,

изменения, вызванные влиянием проводимости, компенсируют друг друга, поэтому разность частотchanges caused by the influence of conductivity cancel each other out, therefore the frequency difference

(Fизм-Fо)-(Fоп-Fо)=Fизм-Fоп=ΔFэлектр,определяется только приращением Δεв диэлектрической постоянной ГЖС, пропорциональным объемной доле воды Θв в ГЖС. Коэффициент пропорциональности k (изменение разности частот на один процент объемной доли воды в ГЖС) устанавливается при тарировке при наличии в трубопроводе ГЖС с известным объемным содержанием воды по формуле:(F meas -F o ) - (F op -F o ) = F meas -F op = ΔF electron , is determined only by the increment Δε in the dielectric constant of the GHS, proportional to the volume fraction of water Θ in in the GHS. The proportionality coefficient k (changing the frequency difference by one percent of the volume fraction of water in the GHS) is set during calibration if there is a GHS in the pipeline with a known volumetric water content according to the formula:

k=(Fизм-Fоп)/Θв.k = (F meas -F op ) / Θ c .

При эксплуатации вычисляют объемную долю воды Θв в ГЖС по формуле:During operation, calculate the volumetric fraction of water в in GHS according to the formula:

Θв=(Fизм-Fоп)/k,Θ in = (F meas -F op ) / k,

где Fизм - частота измерительного автогенератора при наличии ГЖС;where F ISM - frequency measuring oscillator in the presence of GHS;

Fоп - частота опорного автогенератора при наличии ГЖС;F op - the frequency of the reference oscillator in the presence of GHS;

k - коэффициент пропорциональности, установленный при тарировке. При этом значение коэффициента k не зависит от солености воды в ГЖС.k is the proportionality coefficient established during calibration. Moreover, the value of the coefficient k does not depend on the salinity of water in the GHS.

В качестве примера конкретного выполнения в таблице 1 приведены показатели технического результата при определении объемной доли воды катушкой без экранирования электрического поля и по предлагаемому способу двумя катушками с экранированием поля в одной из них для различных заданных объемных долей воды в ГЖС.As an example of a specific implementation, Table 1 shows the technical result when determining the volume fraction of water by a coil without shielding an electric field and by the proposed method with two coils with shielding a field in one of them for different specified volume fractions of water in the GHS.

Таблица 1Table 1 Заданная Θв, %Preset Θ in ,% Измеренная Θв одной катушкой, %Measured Θ in one coil,% Погрешность, %Error,% Измеренная Θв предлагаемым способом, %Measured Θ in the proposed method,% Погрешность, %Error,% Соленость воды, 3 %Salinity of water, 3% 55 4,74.7 -6,0-6.0 4,84.8 -4,0-4.0 15fifteen 16,016,0 +6,7+ 6.7 15,515,5 +3,3+3.3 30thirty 27,827.8 -7,3-7.3 28,928.9 -3,7-3.7 4545 48,748.7 +8,2+8.2 46,846.8 +4,0+4.0 Соленость воды, 6 %Salinity of water, 6% 55 4,64.6 -8,0-8.0 4,84.8 -4,0-4.0 15fifteen 16,116.1 +7,3+7.3 15,715.7 +4,7+4.7 30thirty 27,527.5 -8,3-8.3 28,728.7 -4,3-4.3 4545 49,649.6 +10,2+10.2 47,047.0 +4,4+4.4

Повышение точности определения объемной доли воды в трубопроводе с ГЖС способствует снижению затрат на коллекторных участках первичной переработки газоконденсатных или нефтегазовых промыслов, а также более точному прогнозированию времени жизни скважин.Improving the accuracy of determining the volume fraction of water in the pipeline with GHS contributes to lower costs in the collector sections of the primary processing of gas condensate or oil and gas fields, as well as more accurate prediction of well life.

Claims (1)

Способ определения объемной доли воды в трубопроводе с газожидкостной смесью, включающий возбуждение электромагнитных полей в катушечных резонаторах, помещенных соосно на трубу из диэлектрического материала, воздействие водной компоненты газожидкостной смеси на частоты полей и измерение изменений резонансных частот, отличающийся тем, что возбуждают электромагнитное поле в двух идентичных катушечных резонаторах двумя идентичными опорным и измерительным автогенераторами, экранируют электрическое поле катушки опорного автогенератора от газожидкостной смеси, выравнивают частоты автогенераторов в отсутствие газожидкостной смеси в трубопроводе и устанавливают коэффициент пропорциональности разности частот автогенераторов по отношению к определяемой объемной доле воды при наличии газожидкостной смеси с известной объемной долей воды.A method for determining the volume fraction of water in a pipeline with a gas-liquid mixture, including the excitation of electromagnetic fields in coil resonators placed coaxially on a pipe of dielectric material, the effect of the aqueous component of the gas-liquid mixture on field frequencies and measuring changes in resonant frequencies, characterized in that they excite an electromagnetic field in two identical coil resonators with two identical reference and measuring oscillators, shield the electric field of the coil of the reference oscillator pa from the gas-liquid mixture equalize the frequency oscillators in the absence of gas-liquid mixture in line and set the proportionality coefficient oscillators frequency differences with respect to the determined volumetric proportion of water in the presence of gas-liquid mixtures with a known volume fraction of water.
RU2004118657/28A 2004-06-18 2004-06-18 Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture RU2259556C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118657/28A RU2259556C1 (en) 2004-06-18 2004-06-18 Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004118657/28A RU2259556C1 (en) 2004-06-18 2004-06-18 Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2259556C1 true RU2259556C1 (en) 2005-08-27

Family

ID=35846748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004118657/28A RU2259556C1 (en) 2004-06-18 2004-06-18 Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2259556C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017279558B2 (en) Nuclear magnetic flow meter and method for operation of nuclear magnet flow meters
US6268727B1 (en) Measurement of flow fractions flow velocities and flow rates of a multiphase fluid using ESR sensing
Jia et al. Electrical resistance tomography sensor for highly conductive oil-water two-phase flow measurement
Feng et al. A method and device for online magnetic resonance multiphase flow detection
Hogendoorn et al. Magnetic Resonance Technology, A New Concept for Multiphase Flow Measurement
EA024819B1 (en) Device for determining a component composition of a downhole fluid
Schuller et al. Measurement of water concentration in oil/water dispersions with a circular single-electrode capacitance probe
RU2259556C1 (en) Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture
RU2678955C9 (en) Method of moister content measuring and sampling in three-component mixtures from extracting oil wells and device for its implementation
RU2261435C1 (en) Device for measuring volume fraction of water in pipeline containing gas-liquid mixture
RU74710U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE COMPOSITION AND CONSUMPTION OF MULTICOMPONENT LIQUIDS BY THE NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE METHOD
RU129256U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE COMPONENT COMPOSITION OF OIL AND GAS WELL PRODUCTS
RU38944U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE
RU2519496C1 (en) Method of oil and oil product in-process quality control
CN209088048U (en) Antenna for nuclear magnetic resonance fluid analyzer
CN109115821B (en) Nuclear magnetic resonance fluid meter probe and fluid metering method
RU2152006C1 (en) Nuclear-magnetic flow meter for multiphase medium
RU2569180C1 (en) Method of flow measuring of water part in mixture with hydrocarbon liquid and device for its realisation
RU2813962C1 (en) Method and device for determining flow rates (flow rate) and concentration of water in water-oil mixtures
RU2275604C1 (en) Arrangement for measuring consumption of the components of the flow of gas-liquid mixture of the products of gas-oil production in a pipeline
CN108680212A (en) Multiphase flow magnetic resonance flowmeter calibration device and water content and flow rate calibration method thereof
Akhter et al. Salinity-Independent Multiphase Fraction Metering for the Oil and Gas Industry using Microwave Sensors
RU2535515C2 (en) Humid gas consumption determining method
RU43068U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE CONSUMPTION OF COMPONENTS OF A GAS-FLUID FLUID PRODUCT MIXTURE OF A GAS-OIL PRODUCTION PRODUCT IN A PIPELINE
RU2238539C2 (en) Method for measuring water amount in oil-water emulsion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100619