RU2301887C2 - Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow - Google Patents

Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow Download PDF

Info

Publication number
RU2301887C2
RU2301887C2 RU2005102268/03A RU2005102268A RU2301887C2 RU 2301887 C2 RU2301887 C2 RU 2301887C2 RU 2005102268/03 A RU2005102268/03 A RU 2005102268/03A RU 2005102268 A RU2005102268 A RU 2005102268A RU 2301887 C2 RU2301887 C2 RU 2301887C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
liquid flow
gamma
liquid
flow
Prior art date
Application number
RU2005102268/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2005102268A (en
Inventor
нов Эдуард Евгеньевич Лукь (RU)
Эдуард Евгеньевич Лукьянов
Константин Николаевич Каюров (RU)
Константин Николаевич Каюров
Виктор Николаевич Еремин (RU)
Виктор Николаевич Еремин
Original Assignee
Эдуард Евгеньевич Лукьянов
Закрытое акционерное общество НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ "ЛУЧ"
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 Эдуард Евгеньевич Лукьянов, Закрытое акционерное общество НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ ГЕОФИЗИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ "ЛУЧ" filed Critical Эдуард Евгеньевич Лукьянов
Priority to RU2005102268/03A priority Critical patent/RU2301887C2/en
Publication of RU2005102268A publication Critical patent/RU2005102268A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2301887C2 publication Critical patent/RU2301887C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: measuring equipment, particularly used in oil production industry to control oil producing well operation without gas-and-liquid well product separation in fractions directly in wells or in oil accumulation areas.
SUBSTANCE: method involves directing gas-and-liquid flow in measuring device built-in main pipeline; measuring pressure, temperature and density of gas-and-liquid flow by pressure and temperature sensors and by gamma densitometer correspondingly; determining total flow-rate of gas-and-liquid flow and oil, gas and water content in the flow and calculating output of separate phases in gas-and-liquid flow. To direct gas-and-liquid flow into measuring device symmetric gas-and-liquid flow direction change scheme is used. The symmetric scheme includes ascending, horizontal and descending branches. Pressure drop in ascending and descending branches are set by means of replaceable throttle members installed in front, rear end and in center of horizontal branch. Two double-probe gamma densitometers are arranged in ascending and descending branches. Each gamma densitometer includes ionizing gamma-radiation source and gamma-radiation detectors of major and minor probes. Gas-and-liquid flow density is determined in ascending and descending branches under different working pressures. Then gas-and-liquid flow conductivity and dielectric permeability are measured by non-contact method through ascending and descending branch sections of gas-and-liquid flow defined by vertical pipes formed of radio transparent highly-strength material with the use of two electromagnetic probes operating on low and high frequencies. Volumetric water content in gas-and-liquid flow is determined from above measured conductivity and dielectric permeability. Volumetric gas-and-liquid flow rate in ascending branch is measured from pressure drop in central throttle member with the use of throttle flowmeter with taking into consideration flow density determined by gamma densitometer. Hydrocarbon content in gas-and-liquid flow is calculated from difference between volumetric gas-and-liquid flow rate and volumetric water content. Volumetric oil content in gas-and-liquid flow is determined from difference between hydrocarbon content and volumetric gas content in gas-and-liquid flow. Device for above method realization is also disclosed.
EFFECT: increased accuracy of separate component flow-rate in three-component, namely oil-gas-water flow and extended field of application due to possibility of measurement execution in wide range of gas-and-liquid flow component content.
25 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, в частности, в нефтегазодобывающей отрасли, при контроле работы нефтяных скважин без разделения на фракции (без сепарации) газожидкостной смеси продуктов добычи непосредственно на скважинах или на участках коллекторов промыслового сбора нефти.The invention relates to measuring technique and can be used to measure the flow rate of a three-component gas-liquid flow, in particular, in the oil and gas industry, while monitoring the operation of oil wells without fractioning (without separating) the gas-liquid mixture of production products directly at the wells or in sections of reservoirs for oil production.

Известные способы измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока основаны на определении скорости и плотности фракций косвенными методами путем измерения ряда промежуточных физических параметров потока: перепада давления, виброшумов и динамического давления, энергетического поглощения или отражения радиоволн и СВЧ-излучения, электрической проводимости, емкости и т.п. Устройства расходомеров на их основе часто содержат элементы конструкций, помещаемые в поток, например объемные и турбинные счетчики, кориолисовы измерители (патент US 5029482, G01F 1/74, опубл. 1991 г.), измерители с применением диафрагмы (патент US 4662219, G01F 1/76, G01F 1/36 опубл. 1987 г.). Известные способы включают принудительное накопление или частичную сепарацию компонентов смеси (например, патент US 5211842, Е21 В 49/08, опубл. 1993), либо предварительное формирование устойчивого потока определенного типа, например, см. патент US 5251488, G01F 15/08, опубл. 1993. Недостатком известных способов измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока и устройств для их реализации является высокая погрешность определения содержания отдельных компонентов.Known methods for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow are based on determining the speed and density of fractions by indirect methods by measuring a number of intermediate physical parameters of the flow: differential pressure, vibration noise and dynamic pressure, energy absorption or reflection of radio waves and microwave radiation, electrical conductivity, capacitance, etc. P. Devices of flow meters based on them often contain structural elements placed in the stream, for example volumetric and turbine meters, Coriolis meters (patent US 5029482, G01F 1/74, publ. 1991), meters using a diaphragm (patent US 4662219, G01F 1 / 76, G01F 1/36 publ. 1987). Known methods include the forced accumulation or partial separation of the components of the mixture (for example, US patent 5211842, E21 B 49/08, publ. 1993), or the preliminary formation of a steady stream of a certain type, for example, see patent US 5251488, G01F 15/08, publ . 1993. The disadvantage of the known methods for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow and devices for their implementation is the high error in determining the content of individual components.

Известны способы измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока и устройства для их реализации на основе применения источников гамма-излучения для измерения плотности компонентов газожидкостной смеси. Например способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, реализованный в устройстве по патенту US 4458524, G01N 33/22, опубл. 1984 г., согласно которому проводят измерения диэлектрической постоянной смеси, плотности потока и температуры при помощи анализатора потока и на основании полученных данных расчетным путем определяют покомпонентный состав газожидкостной смеси. Данное устройство-анализатор содержит участок трубы, выполненный из непроводящего материала, на котором закреплены приемные и передающие индуктивные катушки, источник гамма-излучения (Цезий 137) и датчики давления и температуры. Известны также способ и устройство по патенту US 5025160, G01F 1/00, опубл. 1991, основанные на использовании двойных энергетических характеристик гамма-излучения.Known methods for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow and devices for their implementation based on the use of gamma radiation sources for measuring the density of components of a gas-liquid mixture. For example, the method of measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, implemented in the device according to the patent US 4458524, G01N 33/22, publ. 1984, according to which the dielectric constant of the mixture, flow density and temperature are measured using a flow analyzer, and based on the obtained data, the component composition of the gas-liquid mixture is determined by calculation. This analyzer device contains a pipe section made of non-conductive material, on which receiving and transmitting inductive coils, a gamma radiation source (Cesium 137) and pressure and temperature sensors are fixed. Also known is the method and device according to patent US 5025160, G01F 1/00, publ. 1991, based on the use of dual energy characteristics of gamma radiation.

Наиболее близким к заявляемому является способ определения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, известный также под названием «радиоденситометрия», основанный на использовании двойных энергетических характеристик гамма-излучения и трубки Вентури (Э. Тоски, В.Хансен, Д.Смит, Б.Теувени. «Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией», Научно-технический журнал «Технологии ТЭК», декабрь 2003, с.50-57). Устройство, реализующее данный способ, содержит измерительную секцию, которая состоит из следующих элементов: трубки Вентури с датчиками давления, температуры и дифференциального давления; детектора гамма-излучения, работающего по принципу двойной энергетической спектральной характеристики и расположенного в месте сужения трубки Вентури, а также радиоактивного химического источника. Перепад давления между входом в трубку Вентури и местом ее сужения используется для расчета полного расхода, замеры давления и температуры используются для оценки свойств флюида в условиях выкидной линии. С помощью измерителя гамма-излучения производится определение долей нефти, воды и газа, а также плотности газожидкостной смеси. Дебиты отдельных фаз рассчитываются путем перемножения общего расхода (дебита) на массовую долю фазы.Closest to the claimed is a method for determining the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, also known as "radio densitometry", based on the use of double energy characteristics of gamma radiation and a Venturi (E. Toski, V. Hansen, D. Smith, B. Teuveni. “The evolution of multiphase flow measurements and their impact on operational management”, Scientific and Technical Journal “Fuel and Energy Technologies”, December 2003, pp. 50-57). A device that implements this method contains a measuring section, which consists of the following elements: Venturi tubes with pressure, temperature and differential pressure sensors; a gamma radiation detector operating on the principle of a double energy spectral characteristic and located at the narrowing of the venturi, as well as a radioactive chemical source. The pressure difference between the inlet of the venturi and the point of its narrowing is used to calculate the total flow rate, pressure and temperature measurements are used to evaluate the properties of the fluid in the flow line conditions. Using a gamma radiation meter, the fractions of oil, water and gas, as well as the density of the gas-liquid mixture, are determined. The flow rates of individual phases are calculated by multiplying the total flow rate (flow rate) by the mass fraction of the phase.

Приведенные способы и устройства на основе применения источников гамма-излучения имеют следующие недостатки. Используемый коллиматорный способ измерения плотности узким пучком гамма-излучения не гарантирует корректного измерения плотности газожидкостной смеси, т.к. большие флюктуации потока могут создать условия, когда большая часть газа (в виде пузырьков, «четок» и т.д.) будет проходить мимо узкого пучка гамма-излучения, не находя отклика на детекторе гамма-излучения. Расположение гамма-плотномера в месте наивысшей скорости потока в измерителе не способствует повышению его точностных характеристик, а наоборот, существенно снижает их, т.к. инерционность детектора гамма-излучения и малое время нахождения неоднородностей потока в сечении коллиматорного гамма-плотномера могут дать эффект, сравнимый с флуктуацией показаний детектора гамма-излучения. Использование высокоэнергетического химического источника гамма-излучения связано с необходимостью его регистрации в органах Санэпиднадзора, использованием хранилищ, специальных устройств для перевозки, подготовкой персонала для работы с ним и т.п. Недостатком данного способа и устройства является также отсутствие измерения фоновой гамма-активности жидкой фазы газожидкостной смеси, достигающей значительных величин.The above methods and devices based on the use of gamma radiation sources have the following disadvantages. The collimator method used to measure the density with a narrow beam of gamma radiation does not guarantee the correct measurement of the density of the gas-liquid mixture, because large fluctuations in the flow can create conditions when most of the gas (in the form of bubbles, rosaries, etc.) will pass by a narrow beam of gamma radiation without finding a response to the gamma radiation detector. The location of the gamma densitometer in the place of the highest flow velocity in the meter does not increase its accuracy characteristics, but, on the contrary, significantly reduces them, because the inertia of the gamma radiation detector and the short residence time of the flow inhomogeneities in the cross section of the collimator gamma densitometer can give an effect comparable to the fluctuation of the readings of the gamma radiation detector. The use of a high-energy chemical source of gamma radiation is associated with the need to register it with the Sanitary-Epidemiological Inspectorate, using storage facilities, special transportation devices, training personnel to work with it, etc. The disadvantage of this method and device is also the lack of measurement of background gamma activity of the liquid phase of the gas-liquid mixture, reaching significant values.

Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи повышения точности измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, состоящего из нефти, газа и воды и расширение области применения за счет возможности проводить измерения в широких пределах относительного содержания компонентов газожидкостной смеси. Техническим результатом предложенного изобретения также является возможность бесконтактного определения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока практически при любых объемных долях газа и дебитах скважин в условиях течения реальных нестандартных потоков газожидкостной смеси. Дополнительным техническим результатом предлагаемого изобретения является расширение функциональных возможностей применения предлагаемого устройства за счет определения непосредственно в потоке продукции скважины фоновой гамма-активности, изменение которой связано с подходом к добывающей скважине фронта осолонения воды, закачиваемой в пласты для поддержания пластового давления, а также за счет измерения окислительно-восстановительного потенциала жидкости добываемой продукции, значения которого связаны с повышенным содержанием растворенного кислорода в составе закачиваемой в пласты воды из открытых водоемов.The present invention is aimed at solving the problem of improving the accuracy of measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, consisting of oil, gas and water, and expanding the scope due to the possibility of carrying out measurements over a wide range of the relative contents of the components of the gas-liquid mixture. The technical result of the proposed invention is also the possibility of contactless determination of the component flow rate of a three-component gas-liquid flow at virtually any volume fractions of gas and flow rates of wells in the flow of real non-standard flows of a gas-liquid mixture. An additional technical result of the invention is the expansion of the functionality of the proposed device by determining directly in the flow of the production well background gamma activity, the change of which is associated with the approach to the production well of the front of salinization of water injected into the reservoirs to maintain reservoir pressure, as well as by measuring the redox potential of the liquid produced products, the values of which are associated with an increased content Dissolved oxygen in the composition of the water pumped into the layers of the open reservoirs.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, включающем направление газожидкостного потока во встраиваемое в основной трубопровод устройство для измерения, в котором измеряют давление, перепад давления, температуру и плотность газожидкостного потока соответственно датчиками давления, температуры и гамма-плотномером, определение полного расхода газожидкостного потока и долей нефти, газа и воды в нем и расчет дебитов отдельных фаз газожидкостного потока, согласно изобретению направляют газожидкостный поток в устройство для измерения, используя для этого симметричную схему изменения направления газожидкостного потока, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей. При этом перепад давления в восходящей и нисходящей ветвях задают за счет установки в начале, середине и конце горизонтальной ветви сменных сужающих устройств. На восходящей и нисходящей ветвях газожидкостных потоков устанавливают два двухзондовых гамма-плотномера, каждый из которых содержит источник ионизирующего гамма-излучения, детектор гамма-излучения малого зонда и детектор гамма-излучения большого зонда, измеряют плотность газожидкостного потока на восходящей и нисходящей ветвях при разных рабочих давлениях и по разности показаний детекторов малого и большого зондов определяют объемное газосодержание газожидкостного потока. Кроме того, измеряют проводимость и диэлектрическую проницаемость газожидкостного потока индуктивным методом бесконтактно через участки восходящих и нисходящих ветвей газожидкостного потока, образованных вертикально расположенными трубами, выполненными из радиопрозрачного высокопрочного материала двумя электромагнитными зондами, работающими на низких и высоких частотах, и по ним определяют объемное содержание воды в газожидкостном потоке. По перепаду давления на среднем сужающем устройстве дроссельным расходомером с учетом плотности потока, определяемой гамма-плотномером, измеряют объемный расход газожидкостного потока в восходящей ветви, по разнице между объемным расходом газожидкостного потока и объемным содержанием воды определяют содержание углеводородной части газожидкостного потока, а по разнице между содержанием углеводородной части газожидкостного потока и объемным газосодержанием определяют объемное содержание нефти в потоке.The essence of the invention lies in the fact that in the method of measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, including the direction of the gas-liquid flow into a measuring device integrated in the main pipeline, in which the pressure, differential pressure, temperature and density of the gas-liquid flow are measured by pressure, temperature and gamma sensors, respectively densitometer, determining the total flow rate of a gas-liquid stream and the proportions of oil, gas and water in it and calculating the flow rates of individual phases of a gas-liquid flow current, the invention is directed to a gas-liquid flow measuring device using a symmetric scheme change liquid flow direction, consisting of ascending, descending and horizontal branches. In this case, the pressure drop in the ascending and descending branches is set due to the installation of replaceable narrowing devices at the beginning, middle and end of the horizontal branch. On the ascending and descending branches of gas-liquid flows, two two-probe gamma densitometers are installed, each of which contains a source of ionizing gamma radiation, a gamma radiation detector of a small probe and a gamma radiation detector of a large probe, and the density of the gas-liquid flow on the ascending and descending branches is measured for different operating pressure and the difference in the readings of the detectors of small and large probes determine the volumetric gas content of the gas-liquid flow. In addition, the conductivity and permittivity of the gas-liquid flow are measured by the inductive method contactlessly through the sections of the ascending and descending branches of the gas-liquid flow, formed by vertically arranged tubes made of high-transparent radio-transparent material by two electromagnetic probes operating at low and high frequencies, and the volumetric water content is determined from them in a gas-liquid stream. Using the pressure drop across the middle constricting device, the throttle flow meter, taking into account the flux density determined by the gamma densitometer, measures the volumetric flow rate of the gas-liquid stream in the ascending branch, the content of the hydrocarbon portion of the gas-liquid stream is determined by the difference between the volumetric flow rate of the gas-liquid stream and the volumetric content of water, and the difference between the hydrocarbon content of the gas-liquid stream and the volumetric gas content determine the volumetric oil content in the stream.

В качестве источника ионизирующего гамма-излучения гамма-плотномеров может быть использован безопасный для обслуживающего персонала низкофоновый природный источник в виде сильвина, а в качестве детекторов гамма-излучения малого и большого зондов могут быть использованы сцинтиляционные детекторы.As a source of ionizing gamma radiation of gamma densitometers, a low-background natural source in the form of sylvine, safe for service personnel, can be used, and scintillation detectors can be used as gamma radiation detectors of small and large probes.

Дополнительно измеряют фоновые значения гамма-активности жидкости газожидкостного потока компенсационным детектором гамма-активности, аналогичным детекторам гамма-излучения, используемым в малом и большом зондах гамма-плотномеров, но защищенным от источника ионизирующего гамма-излучения.In addition, the background values of the gamma activity of the liquid-gas flow are measured by a compensation gamma-ray detector, similar to gamma-ray detectors used in small and large gamma-ray density probes, but protected from an ionizing gamma-ray source.

Из показаний детекторов гамма-излучения малого и большого зондов гамма-плотномеров, расположенных в восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока, вычитают показания компенсационного детектора фоновой гамма-активности, а плотность газожидкостного потока в восходящей и нисходящей ветвях потоков определяют как логарифм отношения показаний детекторов гамма-излучения малого и большого зондов гамма-плотномера с учетом фоновой гамма-активности жидкости газожидкостного потока.From the readings of the gamma radiation detectors of the small and large gamma densitometer probes located in the ascending and descending branches of the gas-liquid flow, the readings of the compensation detector of the background gamma activity are subtracted, and the density of the gas-liquid flow in the ascending and descending branches of the flows is determined as the logarithm of the ratio of the readings of the gamma detectors radiation of small and large probes of a gamma densitometer taking into account the background gamma activity of a liquid in a gas-liquid flow.

По повышению показаний компенсационного детектора фоновой гамма-активности фиксируют момент появления в продукции скважины фронта осолонения, имеющего повышенную радиоактивность.By increasing the readings of the compensation detector of background gamma activity, the moment of appearance of the salinization front having increased radioactivity in the well production is recorded.

Плотность газожидкостного потока в восходящей и нисходящей ветвях при разных рабочих давлениях дополнительно измеряют двумя гидростатическими плотномерами на основе дифференциальных преобразователей давления.The density of the gas-liquid flow in the ascending and descending branches at different operating pressures is additionally measured by two hydrostatic densitometers based on differential pressure transducers.

Дополнительно измеряют величину окислительно-восстановительного потенциала жидкости потока и по изменению значений окислительно-восстановительного потенциала фиксируют появление в продукции скважины воды, контактирующей перед закачкой с атмосферой и имеющей повышенное содержание растворенного кислорода.Additionally, the magnitude of the redox potential of the fluid flow is measured and the change in the values of the redox potential is used to record the appearance of water in the well production that is in contact with the atmosphere before injection and has a high content of dissolved oxygen.

Объемное содержание воды определяют с учетом ее минерализации, определяемой по периодическому анализу отбираемых проб жидкости.The volumetric content of water is determined taking into account its mineralization, determined by the periodic analysis of the selected liquid samples.

Дополнительно производят определение содержания нефти и газа в углеводородной части газожидкостного потока с учетом объемного газосодержания, определенного по показаниям двух гидростатических плотномеров, находящихся под разными рабочими давлениями.Additionally, the determination of the oil and gas content in the hydrocarbon portion of the gas-liquid stream is carried out taking into account the volumetric gas content determined by the readings of two hydrostatic densitometers under different operating pressures.

Определение содержания газа и жидкости в потоке, воды и нефти в жидкостной части газожидкостного потока и нефти и газа в углеводородной части газожидкостного потока дополнительно производят через исходные плотности компонентов с учетом рабочей температуры и давления по показаниям как гамма-плотномеров, так и гидростатических плотномеров.The determination of the gas and liquid content in the stream, water and oil in the liquid part of the gas-liquid stream and oil and gas in the hydrocarbon part of the gas-liquid stream is additionally carried out through the initial densities of the components taking into account the operating temperature and pressure according to both gamma densitometers and hydrostatic densitometers.

Контрольное измерение объемного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока производят дополнительно меточным методом по вариациям показаний перепада давления на трех сужающих устройствах через транспортное запаздывание газожидкостного потока.The control measurement of the volumetric flow rate of the three-component gas-liquid flow is additionally carried out by the tagging method according to variations in the pressure differential readings on the three constricting devices through the transport delay of the gas-liquid flow.

Дополнительное контрольное измерение объемного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока производят меточным методом по вариациям показаний индуктивных электромагнитных зондов проводимости и диэлектрической проницаемости, расположенных на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока через транспортное запаздывание.An additional control measurement of the volumetric flow rate of a three-component gas-liquid flow is carried out by the tagged method according to variations in the readings of inductive electromagnetic conductivity and dielectric permittivity probes located on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow through transport delay.

Объемное содержание газа в трехкомпонентном газожидкостном потоке дополнительно определяют по разности температуры и давления до сужающих устройств и после них, возникающей за счет дросселирования газа и жидкости через сужающие устройства, путем измерения температуры и перепада давления в устройстве высокоточными датчиками давления и температуры.The volumetric gas content in the three-component gas-liquid flow is additionally determined by the temperature and pressure difference to the constrictors and after them arising due to the throttling of gas and liquid through the constrictors, by measuring the temperature and pressure drop in the device with high-precision pressure and temperature sensors.

Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, встраиваемое в основной трубопровод для транспортировки газожидкостного потока, включающее источник и детектор гамма-излучения и датчики давления и температуры, согласно изобретению выполнено в виде симметричной конструкции, состоящей из двух вертикально и параллельно расположенных труб из высокопрочного радиопрозрачного материала-стеклопластика с металлическими законцовками, заканчивающимися фланцами, соединенных в верхней и нижней частях двумя горизонтальными металлическими трубами с вертикально расположенными фланцевыми соединительными отводами, во фланцевых соединительных отводах верхней горизонтальной трубы и в ее середине расположены три сменных сужающих устройства, представляющие собой шайбы, диаметр проходного отверстия которых в 2-4 раза меньше внутреннего диаметра вертикально расположенных стеклопластиковых труб, за счет чего создается необходимый перепад давления между восходящим и нисходящим потоками, на концах нижней горизонтальной трубы расположены фланцевые соединения, предназначенные для встраивания ее в основной трубопровод, в середине и на вертикальных отводах нижней горизонтальной металлической трубы расположены запорные шаровые краны, с помощью которых газожидкостный поток может быть направлен через нижнюю металлическую горизонтальную трубу, либо через байпасную линию устройства, образуя восходящую, горизонтальную и нисходящую ветви газожидкостного потока, на нижних металлических законцовках вертикально расположенных труб и на противоположных им частях верхней горизонтальной металлической трубы симметрично расположены четыре датчика давления и температуры, на вертикально расположенных трубах симметрично расположены два гамма-плотномера, каждый из которых содержит источник ионизирующего излучения, представляющий собой контейнер с засыпкой в них KCl, и два детектора гамма-излучения, образующие малые и большие зонды гамма-плотномеров, и два электромагнитных зонда проводимости и диэлектрической проницаемости, на верхней горизонтальной металлической трубе симметрично установлены в левом торце - компенсационный детектор фоновой гамма-активности, а в правом торце - зонд окислительно-восстановительного потенциала, при этом датчики давления и температуры, детекторы гамма-излучения малых и больших зондов гамма-плотномеров, электромагнитные зонды проводимости и диэлектрической проницаемости, компенсационный детектор фоновой гамма-активности и зонд окислительно-восстановительного потенциала соединены с введенными в устройство блоком электроники, вычислительным устройством и блоком энергонезависимой памяти с возможностью сбора и обработки информации от них, проведения вычислений по заранее заданным алгоритмам, хранения калибровочных данных, являющихся базой сравнения, и архивирования выходных данных за длительный срок измерения.The essence of the invention lies in the fact that the device for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid stream, built into the main pipeline for transporting a gas-liquid stream, including a source and a gamma-ray detector and pressure and temperature sensors, according to the invention is made in the form of a symmetrical structure consisting of two vertically and parallel pipes made of high-strength radiolucent fiberglass material with metal tips ending flanges connected in the upper and lower parts by two horizontal metal pipes with vertically arranged flanged connecting bends, in the flanged connecting bends of the upper horizontal pipe and in its middle there are three interchangeable narrowing devices, which are washers, the diameter of the passage opening of which is 2-4 times smaller the inner diameter of vertically arranged fiberglass pipes, due to which the necessary pressure drop is created between the ascending and descending flows, on which The lower horizontal pipe has flange connections designed to be installed in the main pipeline, shutoff ball valves are located in the middle and on the vertical branches of the lower horizontal metal pipe, with which gas-liquid flow can be directed through the lower horizontal metal pipe or through the bypass line of the device , forming the ascending, horizontal and descending branches of the gas-liquid flow, on the lower metal tips of vertically arranged pipes four opposite pressure and temperature sensors are symmetrically located on the opposite parts of the upper horizontal metal pipe, two gamma densitometers are symmetrically located on the vertically arranged pipes, each of which contains an ionizing radiation source, which is a container filled with KCl in them, and two gamma radiation detectors forming small and large probes of gamma-densitometers, and two electromagnetic probes of conductivity and permittivity, on the upper horizontal metal pipes symmetrically installed in the left side - a compensation detector of background gamma activity, and in the right side - a probe of redox potential, while pressure and temperature sensors, gamma radiation detectors of small and large gamma densitometer probes, electromagnetic conductivity and dielectric permittivity probes, a compensation detector of background gamma activity and a redox potential probe are connected to the electronics unit, the computing device, and the energy unit introduced into the device independent memory with the ability to collect and process information from them, perform calculations according to predetermined algorithms, store calibration data, which are the basis of comparison, and archive output data for a long measurement period.

Зонд окислительно-восстановительного потенциала содержит платиновый электрод и электрод сравнения.The redox probe contains a platinum electrode and a reference electrode.

Электромагнитные зонды проводимости и диэлектрической проницаемости выполнены в виде индуктивных катушек, расположенных на внешней поверхности вертикально расположенных труб с возможностью бесконтактных измерений затухания и сдвига фаз.Electromagnetic conductivity and permittivity probes are made in the form of inductive coils located on the outer surface of vertically arranged pipes with the possibility of non-contact measurements of attenuation and phase shift.

Индуктивные катушки на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока разнесены на расстояния, обеспечивающие измерение скорости движения газожидкостной смеси за счет ее неоднородности по проводимости и диэлектрической проницаемости.Inductive coils on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow are spaced apart by distances that provide measurement of the velocity of the gas-liquid mixture due to its inhomogeneity in conductivity and dielectric constant.

Детекторы гамма-излучения малого и большого зондов в гамма-плотномерах и детектор фоновой гамма-активности могут быть выполнены в виде сцинтиблоков, состоящих из кристалла NaJ или ZsJ и фотоэлектронного умножителя.Detectors of gamma radiation of small and large probes in gamma densitometers and a detector of background gamma activity can be made in the form of scintiblocks consisting of a NaJ or ZsJ crystal and a photoelectronic multiplier.

Для минимизации влияния космического фона детекторы гамма-излучения малого и большого зондов гамма-плотномеров защищены с внешней стороны защитными экранами, например, из освинцованной резины.To minimize the influence of the cosmic background, the gamma-ray detectors of small and large gamma-densitometer probes are protected from the outside by protective shields, for example, from leaded rubber.

Датчики давления и температуры могут быть выполнены в виде высокоточных кварцевых преобразователей давления и температуры с частотным выходом, включаемых дифференциально с накоплением разностных сигналов за среднее время транспортного запаздывания движения газожидкостного потока между серединами баз измерений, образуя гидростатические плотномеры для дополнительного измерения плотности.Pressure and temperature sensors can be made in the form of high-precision quartz pressure and temperature converters with a frequency output, which are switched on differentially with the accumulation of differential signals for the average transport delay time of the gas-liquid flow between the middle of the measurement bases, forming hydrostatic densitometers for additional density measurement.

Устройство содержит систему аварийного аккумуляторного питания, обеспечивающего работоспособность при отключении питающей сети на срок не менее 24 часов.The device contains an emergency battery supply system that ensures operability when the power supply is disconnected for a period of at least 24 hours.

Система аварийного аккумуляторного питания содержит блок автоматической подзарядки аккумуляторов при включении питающей сети.The emergency battery system contains a unit for automatically recharging batteries when the mains is turned on.

Для предотвращения нарастания на внутренней поверхности устройства асфальто-смолистых и парафиновых отложений, стенки устройства имеют защитное покрытие.To prevent buildup of asphalt-resinous and paraffin deposits on the inner surface of the device, the walls of the device have a protective coating.

Устройство закрыто теплоизолированным защитным кожухом.The device is covered by a thermally insulated protective cover.

На фиг.1 представлена схема устройства для измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока. На фиг.2 приведена схема направления потока газожидкостной смеси при подсоединении устройства в трубопровод.Figure 1 presents a diagram of a device for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow. Figure 2 shows a diagram of the direction of flow of a gas-liquid mixture when connecting the device to the pipeline.

Устройство для измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, представленное на фиг.1, выполнено в виде симметричной конструкции, состоящей из двух вертикально и параллельно расположенных труб 1 и 2, выполненных из высокопрочного радиопрозрачного материала (например, из стеклопластика) с металлическими законцовками 3, заканчивающимися фланцами 4. Верхние части вертикально расположенных труб 1 и 2 соединены верхней горизонтальной металлической трубой 5 с вертикально расположенными фланцевыми соединительными отводами 6 и 7. Во фланцевых соединительных отводах 6 и 7 и в середине горизонтальной металлической трубы 5 расположены три сменных сужающих устройства 8, 9, 10, представляющих собой шайбы, диаметр проходного отверстия которых в 2-4 раза меньше внутреннего диаметра вертикально расположенных стеклопластиковых труб 1, 2. Нижние части вертикально расположенных стеклопластиковых труб 1, 2 соединены с вертикально расположенными фланцевыми соединительными отводами 11, 12 нижней горизонтальной металлической трубы 13. На концах нижней горизонтальной металлической трубы 13 расположены фланцевые соединения 14, предназначенные для встраивания ее в основной трубопровод. В середине нижней горизонтальной металлической трубы 13 и на вертикально расположенных фланцевых соединительных отводах 11, 12 расположены запорные шаровые краны 15, 16, 17. На нижних металлических законцовках 3 вертикально расположенных стеклопластиковых труб 1, 2 и на противоположных им частях верхней горизонтальной металлической трубы 5 симметрично расположены четыре датчика 18, 19, 20, 21, предназначенные для измерения как давления, так и температуры в потоке газожидкостной смеси. Для осуществления указанных функций датчики 18, 19, 20, 21 могут быть выполнены в виде кварцевых преобразователей давления и температуры, например преобразователя ПДТК-4,0-МР производства ООО «СКТБ ЭлПА», г.Углич. Примерное расстояние между датчиками 18-19 и 20-21 по вертикали составляет около 1 м, между датчиками 19-20 по горизонтали - 0,6 м. На вертикально расположенных стеклопластиковых трубах 1 и 2 симметрично расположены два гамма-плотномера, каждый из которых содержит источник 22, 23 ионизирующего гамма-излучения и по два детектора 24, 26 и 25, 27 гамма-излучения соответственно, образующие малые и большие зонды гамма-плотномеров, и два электромагнитных зонда 28 и 29 проводимости и диэлектрической проницаемости. Электромагнитные зонды 28 и 29 проводимости и диэлектрической проницаемости выполнены в виде индуктивных катушек, размещенных на внешней поверхности вертикально расположенных труб 1 и 2.The device for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, shown in figure 1, is made in the form of a symmetrical structure consisting of two vertically and parallel pipes 1 and 2 made of high-strength radiolucent material (for example, fiberglass) with metal ends 3 ending flanges 4. The upper parts of the vertically arranged pipes 1 and 2 are connected by the upper horizontal metal pipe 5 with the vertically located flange connecting and bends 6 and 7. In the flange connecting bends 6 and 7 and in the middle of the horizontal metal pipe 5 there are three interchangeable narrowing devices 8, 9, 10, which are washers, the diameter of the passage opening of which is 2-4 times smaller than the inner diameter of the vertically arranged fiberglass pipes 1, 2. The lower parts of vertically arranged fiberglass pipes 1, 2 are connected to vertically located flange connecting bends 11, 12 of the lower horizontal metal pipe 13. At the ends of the lower horizontal Thallic pipes 13 are flange connections 14, designed to be embedded in the main pipeline. In the middle of the lower horizontal metal pipe 13 and on the vertically arranged flange connecting bends 11, 12 there are locking ball valves 15, 16, 17. On the lower metal tips 3 of the vertically arranged fiberglass pipes 1, 2 and on the opposite parts of the upper horizontal metal pipe 5 symmetrically there are four sensors 18, 19, 20, 21, designed to measure both pressure and temperature in the gas-liquid mixture stream. To perform these functions, the sensors 18, 19, 20, 21 can be made in the form of quartz pressure and temperature transducers, for example, PDTK-4.0-MR converter manufactured by SKTB ElPA LLC, Uglich. The approximate distance between the sensors 18-19 and 20-21 in the vertical direction is about 1 m, between the sensors 19-20 in the horizontal direction - 0.6 m. Two vertically arranged fiberglass pipes 1 and 2 are symmetrically arranged with two gamma densitometers, each of which contains a source of ionizing gamma radiation 22, 23 and two gamma radiation detectors 24, 26 and 25, 27, respectively, forming small and large gamma densitometer probes, and two electromagnetic conductivity and permittivity probes 28 and 29. Electromagnetic probes 28 and 29 of conductivity and permittivity are made in the form of inductive coils located on the outer surface of vertically arranged pipes 1 and 2.

На верхней горизонтальной металлической трубе 5 симметрично установлены в левом торце - компенсационный детектор 30 фоновой гамма-активности, а в правом торце - зонд 31 окислительно-восстановительного потенциала, содержащий платиновый электрод и электрод сравнения (не показано). Конструкция устройства симметрична геометрически и уравновешена гидравлически. Источники 22, 23 гамма-излучения выполнены в виде контейнеров объемом около 7,5 л с засыпкой в них KCl, безопасного для обслуживающего персонала. В качестве детекторов 24, 25, 26, 27 гамма-излучения и компенсационного детектора 30 фоновой гамма-активности использованы сцинтиляционные кристаллы NaJ(Tl) или ZsJ с фотоэлектронными умножителями (ФЭУ). С целью устранения влияния космического фона детекторы 24, 25, 26, 27 закрыты с внешней стороны защитными экранами 32 из освинцованной резины. Датчики 18, 19, 20, 21, детекторы 24, 25, 26, 27 гамма-излучения малых и больших зондов гамма-плотномеров, электромагнитные зонды 28 и 29 проводимости и диэлектрической проницаемости, компенсационный детектор 30 гамма-активности и зонд 31 окислительно-восстановительного потенциала соединены с введенными в устройство блоком электроники, вычислительным устройством, блоком энергонезависимой памяти и аккумуляторным блоком аварийного питания (не показано). Все измерительное устройство закрыто защитным кожухом 33 с теплоизоляцией 34, внутренние стенки устройства имеют защитное покрытие (не показано) для предотвращения нарастания на внутренней поверхности асфальто-смолистых и парафиновых отложений.On the upper horizontal metal pipe 5, a compensation detector 30 of background gamma activity is installed symmetrically in the left side, and a redox probe 31 containing a platinum electrode and a reference electrode (not shown) in the right side. The design of the device is symmetrical geometrically and hydraulically balanced. Sources 22, 23 of gamma radiation are made in the form of containers with a volume of about 7.5 l with a backfill of KCl in them, which is safe for staff. As detectors 24, 25, 26, 27 of gamma radiation and a compensation detector 30 of background gamma activity, scintillation crystals NaJ (Tl) or ZsJ with photomultiplier tubes (PMTs) were used. In order to eliminate the influence of the cosmic background, the detectors 24, 25, 26, 27 are closed from the outside by protective shields 32 of leaded rubber. Sensors 18, 19, 20, 21, detectors 24, 25, 26, 27 of gamma radiation of small and large probes of gamma densitometers, electromagnetic probes 28 and 29 of conductivity and permittivity, compensation detector 30 of gamma activity and a probe 31 redox potential are connected to the electronics unit, the computing device, the non-volatile memory unit and the emergency power storage unit (not shown) introduced into the device. The entire measuring device is covered by a protective casing 33 with thermal insulation 34, the inner walls of the device have a protective coating (not shown) to prevent buildup on the inner surface of asphalt-resinous and paraffin deposits.

Предлагаемый способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, в частности, продукции добывающих нефтяных скважин осуществляется следующим образом.The proposed method for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, in particular, the production of producing oil wells is as follows.

Устройство для измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока через фланцевые соединения 14 встраивают в трубопровод, по которому осуществляется транспортировка газожидкостной смеси. С помощью запорных шаровых кранов 15, 16, 17 газожидкостной поток направляют либо через нижнюю горизонтальную металлическую трубу 13 (кран 15 - открыт, краны 16 и 17 - закрыты), либо через байпасную линию устройства, состоящую из вертикально расположенной трубы 1, верхней горизонтальной металлической трубы 5 и вертикально расположенной трубы 2, образуя при этом восходящую, горизонтальную и нисходящую ветви газожидкостного потока (кран 15 - закрыт, краны 16 и 17 - открыты). При направлении газожидкостного потока через байпасную линию устройства (по схеме, приведенной на фиг.2) внутренняя полость устройства заполняется продукцией скважины. При этом создается перепад давления газожидкостного потока на каждом из сменных сужающих устройств 8, 9, 10, расположенных соответственно в начале, середине и в конце горизонтальной ветви. Измеряют плотность газожидкостного потока на восходящей и нисходящей ветвях при разных рабочих давлениях двумя гамма-плотномерами, установленными на вертикально расположенных трубах 1 и 2, и по разности показаний детекторов малого и большого зондов (детекторов гамма-излучения 24, 26 и 25, 27 соответственно на восходящей и нисходящей ветвях) определяют объемное газосодержание газожидкостного потока. Используемые в устройстве гамма-плотномеры отличаются следующими особенностями:A device for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow through flange connections 14 is built into the pipeline through which the gas-liquid mixture is transported. Using shut-off ball valves 15, 16, 17, the gas-liquid flow is directed either through the lower horizontal metal pipe 13 (the valve 15 is open, the valves 16 and 17 are closed) or through the bypass line of the device, consisting of a vertically located pipe 1, the upper horizontal metal pipe 5 and a vertically located pipe 2, thus forming an ascending, horizontal and descending branch of the gas-liquid stream (valve 15 is closed, valves 16 and 17 are open). When the direction of gas-liquid flow through the bypass line of the device (according to the scheme shown in figure 2), the internal cavity of the device is filled with well products. This creates a pressure drop of gas-liquid flow on each of the interchangeable narrowing devices 8, 9, 10 located respectively at the beginning, middle and end of the horizontal branch. The density of the gas-liquid flow is measured on the ascending and descending branches at different operating pressures by two gamma densitometers installed on vertically arranged pipes 1 and 2, and by the difference in readings of the small and large probe detectors (gamma radiation detectors 24, 26 and 25, 27, respectively ascending and descending branches) determine the volumetric gas content of the gas-liquid stream. The gamma densitometers used in the device differ in the following features:

- источники (22, 23) гамма-излучения, содержащие сильвин (KCl), являются низкофоновыми, поэтому совершенно безопасны для обслуживающего персонала и не требуют их регистрации в органах Санэпиднадзора;- sources (22, 23) of gamma radiation containing sylvin (KCl) are low-background, therefore they are completely safe for service personnel and do not require their registration with the Sanitary and Epidemiological Inspectorate;

- в отличие от коллиматорных гамма-плотномеров, гамма-плотномеры, установленные в предлагаемом устройстве, являются объемными и двухзондовыми, охватывающими все сечение потока, при этом определяемая плотность является функцией отношения показаний малого и большого зондов, что существенным образом устраняет возможную временную нестабильность работы детекторов гамма-излучения и повышает точность определения плотности газожидкостного потока.- unlike collimator gamma densitometers, the gamma densitometers installed in the proposed device are volumetric and dual-probe, covering the entire flow cross section, while the determined density is a function of the ratio of the readings of small and large probes, which significantly eliminates the possible temporary instability of the detectors gamma radiation and improves the accuracy of determining the density of gas-liquid flow.

Симметричное расположение гамма-плотномеров на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока обеспечивает возможность непрерывного определения объемного газосодержания газожидкостной смеси как по данным калибровки по газу, нефти и воде, так и по разнице плотностей в восходящем и нисходящем потоках, находящихся под различными рабочими давлениями.The symmetric arrangement of gamma densitometers on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow provides the ability to continuously determine the volumetric gas content of the gas-liquid mixture both from gas, oil and water calibration data, and from the density difference in the ascending and descending flows under different operating pressures.

Наличие в устройстве компенсационного детектора 30 гамма-активности позволяет учесть влияние естественной радиоактивности жидкости, обусловленной подходом фронта нагнетаемых вод, а также определить значение фоновой радиоактивности жидкости, что является дополнительной важной информацией о состоянии добывающей скважины. Например, при длине малого зонда 20 см и большого зонда 70 см зависимость плотности газожидкостной смеси от показания детекторов гамма-излучения с погрешностью не более ±0,1% аппроксимируется уравнением:The presence in the device of the compensation detector 30 of gamma activity allows you to take into account the influence of the natural radioactivity of the liquid, due to the approach of the front of the injected water, and also to determine the value of the background radioactivity of the liquid, which is additional important information about the state of the producing well. For example, with a small probe length of 20 cm and a large probe of 70 cm, the dependence of the density of the gas-liquid mixture on the readings of gamma radiation detectors with an error of not more than ± 0.1% is approximated by the equation:

Figure 00000002
Figure 00000002

где Jм - накопленное число импульсов детектором гамма-излучения малого зонда за время измерения τ;where J m is the accumulated number of pulses by the gamma radiation detector of the small probe during the measurement τ;

Jб - накопленное число импульсов детектором гамма-излучения большого зонда за время измерения τ;J b is the accumulated number of pulses by the gamma radiation detector of the large probe during the measurement time τ;

Jф - накопленное число импульсов компенсационным детектором фоновой гамма-активности за время измерения τ.J f - the accumulated number of pulses by the compensation detector of the background gamma activity during the measurement τ.

Время измерения τ (постоянная времени) регулируется в пределах 60÷600 с со сменой значений по правилу скользящего среднего через 10 с.The measurement time τ (time constant) is adjustable within 60 ÷ 600 s with a change of values according to the moving average rule after 10 s.

Фоновые значения естественной гамма-активности добываемой жидкости (в имп/мин) определяют также отдельным параметром с осреднением показаний за 60÷600 с и сменой значений через 10 с.The background values of the natural gamma activity of the produced fluid (in imp / min) are also determined by a separate parameter with averaging the readings over 60 ÷ 600 s and changing the values after 10 s.

Регистрация параметра Jф компенсационным детектором 30 фоновой гамма-активности позволяет также фиксировать момент появления в продукции скважины фронта осолонения, имеющего повышенную радиоактивность за счет содержания в газожидкостной смеси солей бария, и спад гамма-активности во времени с ростом обводненности.Registration parameter f J compensation detector 30, the background gamma activity also allows to fix the moment of appearance in front of well production salinity having enhanced activity due to the content in the liquid mixture of barium salt and gamma activity decline over time with increasing water content.

Гамма-плотномер позволяет проводить прямое инструментальное определение истинного газосодержания по результатам его калибровки при различных давлениях (от 1 до 40 кгс/см2) на жидкости (нефть или вода) и газе. При этом истинное газосодержание определяется по формуле:Gamma densitometer allows direct instrumental determination of true gas content according to the results of its calibration at various pressures (from 1 to 40 kgf / cm 2 ) on a liquid (oil or water) and gas. In this case, the true gas content is determined by the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

где (Jсм), (Jж), (Jг) - отношения показаний малого и большого зондов гамма-плотномера, замеренных при прохождении гамма-излучения через газожидкостную смесь, жидкость и газ.where (J cm ), (J g ), (J g ) are the ratios of the readings of the small and large probes of the gamma-density meter, measured while passing gamma radiation through a gas-liquid mixture, liquid and gas.

Параллельно с количественным высокоточным определением истинного газосодержания регистрация параметра φгп позволяет четко определить структурные формы течения газожидкостной смеси, что дает возможность повышать точность измерения путем изменения постоянной времени осреднения τ и подключением дублирующих методов измерения.In parallel with the quantitative high-precision determination of the true gas content, the registration of the parameter φ gp makes it possible to clearly determine the structural forms of the gas-liquid mixture flow, which makes it possible to increase the measurement accuracy by changing the averaging time constant τ and connecting duplicate measurement methods.

Второй способ определения истинного газосодержания смеси

Figure 00000004
заключается в использовании значений плотности, определенных гамма-плотномером в восходящей и нисходящей ветвях потока и рабочих давлений газожидкостного потока в каждой из ветвей по формуле:The second way to determine the true gas content of the mixture
Figure 00000004
consists in using the density values determined by the gamma densitometer in the ascending and descending flow branches and the working pressures of the gas-liquid flow in each of the branches according to the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где ρвос - плотность газожидкостной смеси в восходящей ветви,where ρ VOS is the density of the gas-liquid mixture in the ascending branch,

ρнис - плотность газожидкостной смеси в нисходящей ветви,ρ nis is the density of the gas-liquid mixture in the descending branch,

P1, P4 -давление в восходящей и нисходящей ветвях.P 1 , P 4 - pressure in the ascending and descending branches.

Определяемая гамма-плотномерами плотность газожидкостной смеси

Figure 00000006
является суммой произведений плотности газовой ρгр и жидкой
Figure 00000007
фаз на их долевое содержание в смеси
Figure 00000008
,
Figure 00000007
:Determined by gamma densitometers density of gas-liquid mixture
Figure 00000006
is the sum of the products of the density of gas ρ g and liquid
Figure 00000007
phases to their fractional content in the mixture
Figure 00000008
,
Figure 00000007
:

Figure 00000009
,
Figure 00000009
,

плотность газа ρгр при рабочих условиях, вычисляется по формулеgas density ρ g under operating conditions, calculated by the formula

Figure 00000010
Figure 00000010

где ρгст - плотность газа при стандартных условиях, кг/м3;where ρ gst - gas density under standard conditions, kg / m 3 ;

Тст - стандартная температура, 288,5 КT article - standard temperature, 288.5 K

Рст - стандартное (атмосферное) давление, 1 кгс/см2;R article - standard (atmospheric) pressure, 1 kgf / cm 2 ;

Рр - рабочее давление, кгс/см2;R p - working pressure, kgf / cm 2 ;

Тр - рабочая температура, К;T p - operating temperature, K;

Z - коэффициент сжимаемости газа, определяемый через приведенную температуру Тпр и приведенное давление Рпр (в диапазоне рабочих давлений от 0,5 до 4 МПа меняется от 0.98 до 0,87).Z is the gas compressibility coefficient, determined through the reduced temperature T ol and the reduced pressure R ol (in the range of operating pressures from 0.5 to 4 MPa it varies from 0.98 to 0.87).

Содержание жидкости в газожидкостной смеси ***** определяется какThe liquid content in the gas-liquid mixture ***** is defined as

Figure 00000011
Figure 00000011

плотность жидкости:fluid density:

Figure 00000012
Figure 00000012

содержание воды:water content:

Figure 00000013
Figure 00000013

а содержание нефтиand oil content

Figure 00000014
Figure 00000014

Таким образом, применение двух двухзондовых объемных гамма-плотномеров позволяет с высокой точностью определить как плотность газожидкостной смеси в восходящей и нисходящей ветвях, так и долевое содержание воды, нефти и газа.Thus, the use of two two-probe volume gamma densitometers allows one to determine with high accuracy both the density of the gas-liquid mixture in the ascending and descending branches, and the fractional content of water, oil and gas.

Симметричное расположение на восходящей и нисходящей ветвях четырех датчиков 18, 19, 20, 21, выполненных в виде высокоточных кварцевых преобразователей давления и температуры с частотным выходом, включенных дифференциально, образует гидростатические плотномеры для дополнительного измерения плотности.The symmetrical arrangement on the ascending and descending branches of four sensors 18, 19, 20, 21, made in the form of high-precision quartz pressure and temperature transducers with a frequency output, switched on differentially, forms hydrostatic densitometers for additional density measurement.

При прохождении газожидкостного потока через устройство для измерения на каждом сужающем устройстве 8, 9, 10 создается перепад давления ΔРсу1, ΔРсу2, ΔРсу3 соответственно, при этом в силу неразрывности потока при равной плотности газожидкостной смеси по всему потокуWhen a gas-liquid flow passes through the measuring device, a pressure drop ΔР Su1 , ΔР Su2 , ΔР Su3, respectively, is created on each narrowing device 8, 9, 10, while due to the continuity of the flow with an equal density of the gas-liquid mixture throughout the flow

Figure 00000015
Figure 00000015

В то же время на вертикально расположенных стеклопластиковых трубах 1 и 2 на разницу давлений до сужающих устройств 8 и 10 и после них него будет влиять и составляющая гидростатического давления. Разность давления ΔРгс между точками измерения давления Р1 и Р2 (датчиками 18 и 19) и Р3 и Р4 (датчиками 20 и 21) (см. фиг.2):At the same time, on vertically arranged fiberglass pipes 1 and 2, the pressure difference up to and after the constricting devices 8 and 10 will also be affected by the component of hydrostatic pressure. The pressure difference ΔP gs between the pressure measuring points P 1 and P 2 (sensors 18 and 19) and P 3 and P 4 (sensors 20 and 21) (see figure 2):

Figure 00000016
Figure 00000016

где Δh - расстояние между датчиками по высоте,where Δh is the distance between the sensors in height,

ρ - плотность газожидкостной смеси на участке между точками измерения.ρ is the density of the gas-liquid mixture in the area between the measurement points.

Так как гидростатическое давление в восходящей ветви газожидкостного потока направлено против потока, а в нисходящей - по потоку, то перепад давления между точками измерения будет равняться:Since the hydrostatic pressure in the ascending branch of the gas-liquid flow is directed against the flow, and in the descending branch, in the flow, the pressure drop between the measurement points will be equal to:

- на восходящей ветви- on the ascending branch

Figure 00000017
Figure 00000017

- на горизонтальной ветви- on a horizontal branch

Figure 00000018
Figure 00000018

- на нисходящей ветви- on the descending branch

Figure 00000019
Figure 00000019

Пренебрегая потерями на трение, которые на горизонтальной ветви незначительны, а на восходящей и нисходящей ветвях скомпенсированы, и учитывая, что в силу неразрывности газожидкостного потока при его неизменной плотности, скорости потока в сужающих устройствах 8, 9, 10 равны между собой, в результате чего равны и перепады давления в сужающих устройствах ΔРсу. Оперируя значениями давлений P1, Р2, Р3, р4 в точках измерения и перепадами давлений между ними, получим ряд уравнений, которые выглядят следующим образом:Neglecting friction losses, which are insignificant on the horizontal branch, and compensated on the ascending and descending branches, and taking into account that due to the continuity of the gas-liquid flow at its constant density, the flow velocities in the narrowing devices 8, 9, 10 are equal to each other, as a result of which the pressure drops in the constricting devices ΔP su are equal. Using the pressure values P 1 , P 2 , P 3 , p 4 at the measurement points and the pressure drops between them, we obtain a series of equations that look like this:

Figure 00000020
Figure 00000020

Figure 00000021
Figure 00000021

Figure 00000022
Figure 00000022

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
Figure 00000025

Из уравнений (18), (19), (20) следует, чтоFrom equations (18), (19), (20) it follows that

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

Таким образом, система из четырех датчиков 18, 19, 20, 21, симметрично размещенных в определенных точках устройства и позволяющих с высокой точностью измерить давление в этих точках позволяет определить в потоке газожидкостной смеси, проходящей через измерительное устройство, следующие параметры:Thus, a system of four sensors 18, 19, 20, 21, symmetrically placed at certain points of the device and allowing to measure pressure at these points with high accuracy, allows you to determine the following parameters in the flow of gas-liquid mixture passing through the measuring device:

P1 - давление газожидкостного потока на входе в устройство;P 1 is the pressure of the gas-liquid flow at the inlet to the device;

Р4 - давление газожидкостного потока на выходе из устройства;P 4 is the pressure of the gas-liquid stream at the outlet of the device;

ΔР1-4 - перепад давления на устройстве для измерения в целом, равный трехкратному перепаду давления на каждом из сужающих устройств;ΔP 1-4 is the pressure drop across the measuring device as a whole, equal to three times the pressure drop across each of the constricting devices;

ΔР2-3 - перепад давления на единичном (среднем или втором по потоку) сужающем устройстве;ΔР 2-3 - pressure drop on a single (average or second downstream) narrowing device;

ρ1-2 - плотность газожидкостного потока на участке между точками измерения давления Р1 и Р2;ρ 1-2 - the density of the gas-liquid flow in the area between the pressure measurement points P 1 and P 2 ;

ρ3-4 - плотность газожидкостного потока на участке между точками измерения давления Р3 и Р4;ρ 3-4 - the density of the gas-liquid flow in the area between the pressure measurement points P 3 and P 4 ;

ρ1-4 - средняя (интегральная) плотность в устройстве для измерения на участке между точками измерения давления Р1 и Р4.ρ 1-4 is the average (integral) density in the device for measuring in the area between the pressure measuring points P 1 and P 4 .

Полученная информация позволяет определить следующие параметры газожидкостного потока:The information obtained allows us to determine the following parameters of gas-liquid flow:

Qо - объемный расход газожидкостного потока по выражению:Q about - the volumetric flow rate of gas-liquid flow in the expression:

Figure 00000029
Figure 00000029

- массовый расход газожидкостного потока по выражению:- mass flow of gas-liquid flow in the expression:

Figure 00000030
Figure 00000030

где Aо, Aм - коэффициенты объемного и массового расхода, определяемые на поверочном устройстве;where A about , A m - volumetric and mass flow coefficients, determined on the calibration device;

D - диаметр трубы;D is the pipe diameter;

ΔР - перепад на сужающем устройстве;ΔР - differential on the constriction device;

ρ - плотность потока.ρ is the flux density.

При подстановке определенных ранее значений в уравнения (24) и (25) получим:When substituting the previously defined values in equations (24) and (25) we get:

- объемный расход через среднее сужающее устройство 9:- volumetric flow rate through the middle constricting device 9:

Figure 00000031
Figure 00000031

- массовый расход через среднее сужающее устройство 9:- mass flow rate through the middle constricting device 9:

Figure 00000032
Figure 00000032

- объемный интегральный расход через три сужающих устройства 8, 9, 10:- volumetric integral flow through three constricting devices 8, 9, 10:

Figure 00000033
Figure 00000033

- массовый интегральный расход через три сужающих устройства 8, 9, 10:- mass integral flow through three narrowing devices 8, 9, 10:

Figure 00000034
Figure 00000034

При неизменной плотности газожидкостного потока уравнения (26) и (27) и (28) и (29) дадут одинаковые результаты по объемному и массовому расходам.With a constant density of the gas-liquid flow, equations (26) and (27) and (28) and (29) will give the same results in volume and mass flow rates.

Контрольное измерение объемного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока можно произвести дополнительно меточным методом по вариациям показаний перепада давления на трех сужающих устройствах через транспортное запаздывание газожидкостного потока. В реальных условиях транспортируемый газожидкостный поток не всегда является однородным по плотности (например, из-за появления газового «пузыря», плотность которого много меньше плотности жидкости в составе газожидкостного потока). Назовем отношение плотностей ρ1-23-4 коэффициентом неоднородности, газожидкостного потока. При равенстве ρ1-2 и ρ3-4:The control measurement of the volumetric flow rate of the three-component gas-liquid flow can be additionally made by the tagging method according to the variations in the pressure differential readings on the three constricting devices through the transport delay of the gas-liquid flow. Under real conditions, the transported gas-liquid stream is not always uniform in density (for example, due to the appearance of a gas "bubble" whose density is much lower than the density of the liquid in the gas-liquid stream). We call the density ratio ρ 1-2 / ρ 3-4 the coefficient of heterogeneity, gas-liquid flow. If ρ 1-2 and ρ 3-4 are equal:

Figure 00000035
Figure 00000035

Если в восходящей ветви газожидкостного потока появилась неоднородность по плотности, значение Кн изменится: при прохождении восходящей ветви оно будет меньше 1, а при прохождении нисходящей ветви - больше единицы.If density inhomogeneity appears in the ascending branch of the gas-liquid flow, the K n value will change: when passing the ascending branch, it will be less than 1, and when passing the descending branch, it will be more than unity.

Обработка зависимости

Figure 00000036
в функции времени на вычислительном устройстве позволяет вычислить времена t1-2, t2-3, t3-4, t1-4, прохождения естественных «меток», определяющих время транспортного запаздывания, возникающего за счет неоднородности газожидкостного потока между измерительными базами, образованными датчиками 18, 19, 20, 21.Dependency handling
Figure 00000036
as a function of time on a computing device allows you to calculate the times t 1-2 , t 2-3 , t 3-4 , t 1-4 , the passage of natural "marks" that determine the time of transport lag arising due to the heterogeneity of the gas-liquid flow between the measuring bases, educated sensors 18, 19, 20, 21.

Зная расстояния между измерительными базами l1-2, l2-3, l3-4, l1-4, объемы измерительных баз V1-2, V2-3, V3-4, V1-4, можно определить скорости движения ν и объемные расходы Q'o «метки» на соответствующих участках измерительного устройства по одному из выражений:Knowing the distances between the measuring bases l 1-2 , l 2-3 , l 3-4 , l 1-4 , the volumes of the measuring bases V 1-2 , V 2-3 , V 3-4 , V 1-4 , we can determine speed ν and volumetric flow rates Q ' o "labels" on the corresponding sections of the measuring device according to one of the expressions:

Figure 00000037
Figure 00000037

Figure 00000038
Figure 00000038

Figure 00000039
Figure 00000039

Figure 00000040
Figure 00000040

Figure 00000041
Figure 00000041

Figure 00000042
Figure 00000042

Figure 00000043
Figure 00000043

Figure 00000044
Figure 00000044

Если «метка» сформирована газовым «пузырем», то скорости ее движения на восходящем, горизонтальном и нисходящем участках измерительного устройства будут различны, поэтому предпочтение следует отдавать интегральным значениям скорости движения (34) и объемного расхода (38).If the “mark” is formed by a gas “bubble”, then the speeds of its movement on the ascending, horizontal and descending sections of the measuring device will be different, therefore, preference should be given to the integral values of the speed of movement (34) and volumetric flow (38).

При этом за счет увеличения длины l1-4 и объема V1-4 точность определения ν1-4 и Q'o1-4 по отношению к более коротким измерительным базам повышается.Moreover, by increasing the length l 1-4 and the volume V 1-4, the accuracy of determining ν 1-4 and Q ' o1-4 in relation to shorter measuring bases increases.

При «пробковом» или «четочном» режимах движения газожидкостного потока объем прошедшего газа может быть определен интегрированием объема газовых «пробок» по значению изменения плотности ρ(t) за время движения по одной из измерительных баз с учетом рабочего давления и температуры.Under “plug” or “clear” regimes of gas-liquid flow movement, the volume of gas passed through can be determined by integrating the volume of gas “plugs” by the value of density change ρ (t) during the movement along one of the measuring bases taking into account operating pressure and temperature.

Дополнительное определение содержания нефти и газа в углеводородной части газожидкостного потока с учетом объемного газосодержания, определенного по показаниям двух гидростатических плотномеров, находящихся под разными рабочими давлениями производят следующим образом. Так как плотности ρ1-2 и ρ3-4 определяются при разных давлениях P1 и Р4, объемное содержание газа Сг может быть определено также через их значения по выражению (в долях от единицы):An additional determination of the oil and gas content in the hydrocarbon portion of the gas-liquid stream, taking into account the volumetric gas content determined by the readings of two hydrostatic densitometers under different operating pressures, is carried out as follows. Since the densities ρ 1-2 and ρ 3-4 are determined at different pressures P 1 and P 4 , the gas volume content C g can also be determined through their values by the expression (in fractions of unity):

Figure 00000045
Figure 00000045

Определяемая гидростатическим плотномером плотность (ρ1-2, ρ3-4, ρ1-4) газожидкостной смеси является суммой произведений плотности газовой и жидкой фаз на их долевое содержание в смеси:The density determined by a hydrostatic densitometer (ρ 1-2 , ρ 3-4 , ρ 1-4 ) of a gas-liquid mixture is the sum of the products of the density of the gas and liquid phases by their fractional content in the mixture:

Figure 00000046
Figure 00000046

ρгр плотность газа при рабочих условиях, определенная по формуле (5).ρ gr gas density under operating conditions, determined by the formula (5).

Содержание жидкости в газожидкостной смеси определяется аналогично формуле (6):The liquid content in the gas-liquid mixture is determined similarly to the formula (6):

Figure 00000047
Figure 00000047

Плотность жидкости ρж определяется по выражению аналогично формуле (7):The density of the liquid ρ W is determined by the expression similar to the formula (7):

Figure 00000048
Figure 00000048

Определение содержания нефти и воды по данным гидростатических плотномеров определяется исходя из условия:The determination of oil and water content according to hydrostatic densitometers is determined based on the condition:

Figure 00000049
Figure 00000049

где ρв и ρн задаются по данным лабораторных анализов продукции скважин,where ρ in and ρ n are set according to laboratory analysis of well production,

Сж определяется по выражению (41), ρж - по выражению (42).C w is determined by the expression (41), ρ w - by the expression (42).

Тогда содержание воды определяют аналогично формуле (8)Then the water content is determined similarly to the formula (8)

Figure 00000050
Figure 00000050

содержание нефти аналогично формуле (9)oil content is similar to formula (9)

Figure 00000051
Figure 00000051

Объемные расходы газа, нефти, воды определяются из условия, что объемный расход газожидкостной смеси Qo2 через сужающее устройство 9 и объемный интегральный расход Qон через три сужающих устройства 8, 9, 10, определяемые по выражениям (26, 30), равен сумме расходов компонентов смеси по их доле в объеме смеси:Gas volume flow, oil and water are determined from the condition that the volume flow rate of the gas-liquid mixture Q o2 through narrowing device 9 and the volume integral flow Q He three narrowing means 8, 9, 10, defined by the expressions (26, 30) equal to the sum of costs components of the mixture by their share in the volume of the mixture:

Figure 00000052
Figure 00000052

Figure 00000053
Figure 00000053

Тогда

Figure 00000054
Then
Figure 00000054

Figure 00000055
Figure 00000055

Figure 00000056
Figure 00000056

Figure 00000057
Figure 00000057

Figure 00000058
Figure 00000058

Figure 00000059
Figure 00000059

При измеряемой ρсм и вычисляемых ρгр (31) и ρж (34) дополнительно определяется расходное объемное газосодержание β по выражению (в долях объема):When measured ρ cm and calculated ρ gr (31) and ρ W (34), the volumetric gas flow rate β is additionally determined by the expression (in fractions of volume):

Figure 00000060
Figure 00000060

Таким образом, определение плотности газожидкостной смеси через гидростатические плотномеры и объемного расхода через сужающие устройства также позволяют определить содержание всех фаз в трехфазном потоке и их объемный расход. Объемные расходы газа, нефти и воды с использованием данных гамма-плотномеров определяют по формулам, аналогичным (51-53):Thus, the determination of the density of a gas-liquid mixture through hydrostatic densitometers and volumetric flow rate through constriction devices also makes it possible to determine the content of all phases in a three-phase flow and their volumetric flow rate. The volumetric flow rates of gas, oil and water using these gamma-densitometers are determined by the formulas similar to (51-53):

Figure 00000061
Figure 00000061

Figure 00000062
Figure 00000062

Figure 00000063
Figure 00000063

Объемное расходное газосодержание β в этом случае определяется по выражению, аналогичному формуле (54):The volumetric gas flow rate β in this case is determined by the expression similar to formula (54):

Figure 00000064
Figure 00000064

Электромагнитные зонды 28 и 29 проводимости и диэлектрической проницаемости позволяют дополнительно непрерывно определять в восходящей и нисходящей ветвях объемное содержание воды в газожидкостной смеси (по крайней мере, до 40-45%-ной обводненности при раздельном и пузырьково-пробковом течении).Electromagnetic probes 28 and 29 of conductivity and permittivity allow additionally to continuously determine in the ascending and descending branches the volumetric water content in the gas-liquid mixture (at least up to 40-45% water cut in case of separate and bubble-plug traffic).

Содержание воды в смеси определяется в этом случае по выражению:The water content in the mixture is determined in this case by the expression:

Figure 00000065
Figure 00000065

где εсм - диэлектрическая проницаемость газожидкостной смеси;where ε cm is the dielectric constant of the gas-liquid mixture;

εв - диэлектрическая проницаемость воды;ε in - dielectric constant of water;

εугл - диэлектрическая проницаемость углеводородов.ε coal is the dielectric constant of hydrocarbons.

Принимая εугл=1,6, выражение (60) приводится к виду:Taking ε angle = 1.6, expression (60) is reduced to the form:

Figure 00000066
Figure 00000066

Содержание углеводородов в смеси определяется как:The hydrocarbon content in the mixture is defined as:

Figure 00000067
Figure 00000067

Из условияFrom the condition

Figure 00000068
Figure 00000068

определяется плотность углеводородовhydrocarbon density is determined

Figure 00000069
Figure 00000069

а затем по известным значениям ρн и ρгр определяется содержание нефти и газа в углеводородной смеси:and then the known values of ρ n and ρ gr determine the content of oil and gas in the hydrocarbon mixture:

Figure 00000070
Figure 00000070

Figure 00000071
Figure 00000071

Проверка осуществляется по выражению:Verification is carried out by the expression:

Figure 00000072
Figure 00000072

а также в сравнении с уравнениями (39, 44, 45).and also in comparison with equations (39, 44, 45).

Объемный расход фаз в этом случае определяется аналогично уравнениям (48-53).The volumetric flow rate of the phases in this case is determined similarly to equations (48-53).

Индуктивные катушки электромагнитных зондов 28, 29 на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока разнесены на расстояния, обеспечивающие измерение скорости движения газожидкостной смеси за счет ее неоднородности по проводимости и диэлектрической проницаемости. Дополнительное контрольное измерение объемного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока производят меточным методом по вариациям показаний индуктивных электромагнитных зондов 28, 29 проводимости и диэлектрической проницаемости, расположенных на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока через транспортное запаздывание. При наличии неоднородностей в потоке газожидкостной смеси показания электромагнитных зондов 28, 29 меняются скачкообразно и по времени прохождения неоднородностей между точками измерения определяют общий объемный расход газожидкостного потока через устройство для измерения.Inductive coils of electromagnetic probes 28, 29 on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow are spaced apart by distances that allow measuring the velocity of the gas-liquid mixture due to its inhomogeneity in conductivity and permittivity. An additional control measurement of the volumetric flow rate of a three-component gas-liquid flow is carried out by the tagged method according to the variations in the readings of inductive electromagnetic probes 28, 29 of conductivity and dielectric constant located on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow through the transport delay. In the presence of inhomogeneities in the gas-liquid mixture flow, the readings of the electromagnetic probes 28, 29 change stepwise and the total volumetric flow rate of the gas-liquid flow through the measuring device is determined by the time the inhomogeneities pass between the measurement points.

Зонд 31 окислительно-восстановительного потенциала, размещенный в верхней горизонтальной металлической трубе 5 устройства для измерения, позволяет получить дополнительную информацию, связанную с появлением в продукции скважины воды, закачиваемой в нагнетательные скважины из открытых водоемов и имеющей повышенное содержание растворенного кислорода. Измеряя значения окислительно-восстановительного потенциала, можно зафиксировать момент прорыва в скважину закачиваемых с дневной поверхности вод и своевременно принять меры по изоляции места их поступления в скважину.The redox potential probe 31, located in the upper horizontal metal pipe 5 of the measuring device, provides additional information related to the appearance in the well production of water pumped into injection wells from open reservoirs and having a high content of dissolved oxygen. By measuring the values of the redox potential, it is possible to record the moment of a breakthrough into the well of water injected from the surface of the day and timely take measures to isolate the place of their entry into the well.

Величину окислительно-восстановительного потенциала измеряют через потенциал Eh инертного электрода, погруженного в окислительно-восстановительную среду, относительно этой среды.The value of the redox potential is measured through the potential Eh of the inert electrode immersed in the redox medium relative to this medium.

Имеет место соотношение (Pirson S.J. Redox log interprets reservoir potential. "Oil and Gas Journal", 1968, 66, №31, с.69-75 (англ.).):There is a relation (Pirson S.J. Redox log interprets reservoir potential. "Oil and Gas Journal", 1968, 66, No. 31, pp. 69-75 (English).):

Figure 00000073
Figure 00000073

где Eh - потенциал инертного электрода, отнесенный к стандартному водородному электроду;where Eh is the potential of the inert electrode, referred to the standard hydrogen electrode;

Ео - константа системы (электродный потенциал, измеренный при 50%ном окислении системы);Eo - systems constant (electrode potential, measured at 50% SG oxidation systems);

R=8,315 Дж и F=96,540 К - термодинамические константы;R = 8.315 J and F = 96.540 K are thermodynamic constants;

Т - абсолютная температура;T is the absolute temperature;

n - число электронов, участвующих в реакции;n is the number of electrons involved in the reaction;

ОХ и Red - концентрации соответственно окислительного и восстановительного агентов.OX and Red are the concentrations of oxidizing and reducing agents, respectively.

В качестве инертного электрода в зонде окислительно-восстановительного потенциала может быть использован золотой или платиновый электрод, а в качестве сравнительного электрода - свинцовый электрод, откалиброванный относительно стандартного водородного электрода (каломелевого). Способ состоит в непрерывном измерении потенциала Eh с осреднением за время измерения τ, которое может быть изменено от 10 до 120 с. Пределы измерения Eh - от +500 до -500 мВ.A gold or platinum electrode can be used as an inert electrode in a redox probe, and a lead electrode calibrated relative to a standard hydrogen electrode (calomel) can be used as a comparative electrode. The method consists in continuously measuring the potential Eh with averaging over the measurement time τ, which can be changed from 10 to 120 s. The limits of measurement of Eh are from +500 to -500 mV.

Объемное содержание газа в трехкомпонентном газожидкостном потоке дополнительно определяют по разности температуры и давления до сужающих устройств 8, 9, 10 и после них, возникающей за счет дросселирования газа и жидкости через сужающие устройства, путем измерения температуры и перепада давления в устройстве высокоточными датчиками давления и температуры 18, 19, 20, 21.The volumetric gas content in the three-component gas-liquid flow is additionally determined by the temperature and pressure difference to the constricting devices 8, 9, 10 and after them, arising due to the throttling of gas and liquid through the constricting devices, by measuring the temperature and pressure drop in the device with high-precision pressure and temperature sensors 18, 19, 20, 21.

Способ основан на основе эффекта Джоуля-Томсона (Кулинг X. Справочник по физике. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982 - 520 с. (с.174-175)), возникающего при дросселировании газожидкостного потока через сужающие устройства 8, 9, 10 (дроссели) в виде шайб. Интегральный коэффициент Джоуля-Томсона:The method is based on the Joule-Thomson effect (Cooling X. Handbook of physics. Translated from German. - M .: Mir, 1982 - 520 pp. (P. 174-175)) that occurs when the gas-liquid flow is throttled through the constriction devices 8 , 9, 10 (chokes) in the form of washers. Joule-Thomson integral coefficient:

Figure 00000074
Figure 00000074

где ΔТ - перепад температур на сужающем устройстве;where ΔТ is the temperature difference on the narrowing device;

ΔР - перепад давления на сужающем устройстве.ΔР is the pressure drop across the constriction device.

Из справочных данных значение

Figure 00000075
для воды - 0,235°С/МПа, для нефти - 0,4-0,6°С/МПа, и для газа - 3-6°С/МПа (для метана ≈ 4°С/МПа).From the reference value
Figure 00000075
0.235 ° C / MPa for water, 0.4-0.6 ° C / MPa for oil, and 3-6 ° C / MPa for gas (≈ 4 ° C / MPa for methane).

При температурах ниже критических температур прохождение жидкостей (нефть, вода) через дроссель вызывает их нагрев, а прохождение газа через дроссель - его охлаждение (знак

Figure 00000075
(меняется).At temperatures below critical temperatures, the passage of liquids (oil, water) through the throttle causes them to heat, and the passage of gas through the throttle causes it to cool (sign
Figure 00000075
(changing).

Учитывая, что

Figure 00000075
для газа на порядок больше, чем для жидкостей, а также то обстоятельство, что при дросселировании газа меняется и знак
Figure 00000075
, этот параметр целесообразно дополнительно использовать для определения объемного содержания газа в потоке (особенно при его значительных количествах) по уравнению:Given that
Figure 00000075
for gas, an order of magnitude greater than for liquids, as well as the fact that the sign changes during gas throttling
Figure 00000075
, this parameter is advisable to additionally use to determine the volumetric gas content in the stream (especially with significant quantities) according to the equation:

Figure 00000076
Figure 00000076

т.к.

Figure 00000077
,because
Figure 00000077
,

где

Figure 00000078
- коэффициент Джоуля-Томсона для смеси;Where
Figure 00000078
- Joule-Thomson coefficient for the mixture;

Figure 00000079
,
Figure 00000080
,
Figure 00000081
,
Figure 00000082
- коэффициент Джоуля-Томсона для воды, нефти, газа и жидкости;
Figure 00000079
,
Figure 00000080
,
Figure 00000081
,
Figure 00000082
- Joule-Thomson coefficient for water, oil, gas and liquid;

Св, Сн, Сг, и Сж - доли воды, нефти, газа и жидкости в смеси;With in , With n , With g , and With W - the proportion of water, oil, gas and liquid in the mixture;

то можно записатьthen you can write

Figure 00000083
.
Figure 00000083
.

Принимая

Figure 00000084
и
Figure 00000085
, имеем
Figure 00000086
.Taking
Figure 00000084
and
Figure 00000085
, we have
Figure 00000086
.

Принимая Сж=(1-Сг), получаем

Figure 00000087
Taking Cr = (1-Cr), we obtain
Figure 00000087

Отсюда

Figure 00000088
From here
Figure 00000088

Figure 00000089
Figure 00000089

Например, при Δt°=-0,062°С и ΔР=0,041 МПаFor example, at Δt ° = -0.062 ° С and ΔР = 0.041 MPa

Figure 00000090
Figure 00000090

Figure 00000091
Figure 00000091

Сж=1-0,4318=0,5652C w = 1-0.4318 = 0.5652

Значения

Figure 00000081
уточняются по составу газа, а
Figure 00000092
- по долям нефти и воды, определенным по уравнениям (3-9), (47), (48), (59), (63).Values
Figure 00000081
are specified by gas composition, and
Figure 00000092
- according to the fractions of oil and water determined by the equations (3-9), (47), (48), (59), (63).

Значение перепада давления ΔР1-4=P14 определяется по разнице показаний давлений датчиками 18 и 21, а значение перепада температур Δt - по разнице показания температур датчиками 18 и 21, выполняющих функцию измерения температуры в данном случае Δt1-4=t°1-t°4.The value of the differential pressure ΔP 1-4 = P 1 -P 4 is determined by the difference in pressure readings by the sensors 18 and 21, and the value of the differential pressure Δt is determined by the difference in temperature readings by the sensors 18 and 21, performing the function of measuring temperature in this case Δt 1-4 = t ° 1 -t ° 4 .

Таким образом, предлагаемое изобретение решает актуальную задачу нефтегазодобывающей отрасли - измерение расхода трехкомпонентных потоков продукции добывающих скважин без строительства дорогостоящих громоздких сепарационных устройств на отдельных скважинах и кустах скважин. Количественные измерения покомпонентного расхода продукции скважин могут быть проведены путем монтажа врезки устройства по предлагаемому изобретению в выкидную линию от скважины или группы скважин. При этом относительное содержание компонентов газожидкостных потоков могут изменяться в широких пределах - газовый фактор от 1 до 500 м33, обводненность от 0 до 98%. Устройство для измерения может быть смонтировано также на подвижном транспортном средстве, например прицепе, и применяться для проведения исследовательских работ при освоении и вводе скважины в эксплуатацию, что расширяет сферу его применения.Thus, the present invention solves the urgent task of the oil and gas industry - measuring the flow rate of three-component product flows of producing wells without building expensive bulky separation devices in individual wells and well clusters. Quantitative measurements of the component flow rate of the production of wells can be carried out by mounting the insert of the device according to the invention in the flow line from the well or group of wells. Moreover, the relative content of the components of gas-liquid flows can vary within wide limits - the gas factor from 1 to 500 m 3 / m 3 , water cut from 0 to 98%. The device for measuring can also be mounted on a mobile vehicle, such as a trailer, and used for research when developing and putting a well into operation, which expands its scope.

Claims (25)

1. Способ измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, включающий направление газожидкостного потока во встраиваемое в основной трубопровод устройство для измерения, в котором измеряют давление, температуру и плотность газожидкостного потока соответственно датчиками давления, температуры и гамма-плотномером, определение полного расхода газожидкостного потока и долей нефти, газа и воды в нем и расчет дебитов отдельных фаз газожидкостного потока, отличающийся тем, что газожидкостный поток направляют в устройство для измерения, используя для этого симметричную схему изменения направления газожидкостного потока, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, при этом перепад давления в восходящей и нисходящей ветвях задают за счет установки в начале, середине и конце горизонтальной ветви сменных сужающих устройств, на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостных потоков устанавливают два двухзондовых гамма-плотномера, каждый из которых содержит источник ионизирующего гамма-излучения, детектор гамма-излучения малого зонда и детектор гамма-излучения большого зонда, и измеряют плотность газожидкостного потока на восходящей и нисходящей ветвях при разных рабочих давлениях и по разности показаний детекторов малого и большого зондов определяют объемное газосодержание газожидкостного потока, измеряют проводимость и диэлектрическую проницаемость газожидкостного потока индуктивным методом бесконтактно через участки восходящих и нисходящих ветвей газожидкостного потока, образованных вертикально расположенными трубами, выполненными из радиопрозрачного высокопрочного материала, двумя электромагнитными зондами, работающими на низких и высоких частотах, и по ним определяют объемное содержание воды в газожидкостном потоке, по перепаду давления на среднем сужающем устройстве дроссельным расходомером с учетом плотности потока, определяемой гамма-плотномером, измеряют объемный расход газожидкостного потока в восходящей ветви, по разнице между объемным расходом газожидкостного потока и объемным содержанием воды определяют содержание углеводородной части газожидкостного потока, а по разнице между содержанием углеводородной части газожидкостного потока и объемным газосодержанием определяют объемное содержание нефти в потоке.1. A method of measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid flow, including directing a gas-liquid flow into a measuring device integrated in the main pipe, in which pressure, temperature and density of a gas-liquid flow are measured by pressure, temperature and gamma-density meters, respectively, determining a total gas-liquid flow rate and fractions oil, gas and water in it and the calculation of the flow rates of the individual phases of the gas-liquid stream, characterized in that the gas-liquid stream is sent to a device for measurement, using a symmetric scheme for changing the direction of the gas-liquid flow, consisting of ascending, horizontal and descending branches, while the pressure drop in the ascending and descending branches is set by installing replaceable narrowing devices at the beginning, middle and end of the horizontal branch, on the ascending and two descending gamma densitometers, each of which contains a source of ionizing gamma radiation, a small gamma radiation detector, and a descending branches of gas-liquid flows the probe and the gamma radiation detector of the large probe, and measure the density of the gas-liquid flow on the ascending and descending branches at different operating pressures, and from the difference in the readings of the detectors of the small and large probes, the gas-liquid flow is determined, the conductivity and permittivity of the gas-liquid flow are measured by the inductive method contactlessly through sections of ascending and descending branches of the gas-liquid flow formed by vertically arranged pipes made of radiolucent high-strength material, two electromagnetic probes operating at low and high frequencies, and from them determine the volumetric content of water in the gas-liquid flow, the pressure drop on the average narrowing device with a throttle flow meter taking into account the flux density determined by the gamma densitometer, measure the volumetric flow of gas-liquid flow in the ascending branch, the content of the hydrocarbon part of the gas-liquid stream is determined by the difference between the volumetric flow rate of the gas-liquid stream and the volumetric water content, and the difference between the content of the hydrocarbon part of the gas-liquid stream and the volumetric gas content determine the volumetric oil content in the stream. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве источника ионизирующего гамма-излучения используют безопасный для обслуживающего персонала низкофоновый природный источник в виде сильвина (KCl), а в качестве детекторов гамма-излучения малого и большого зондов используют сцинтиляционные детекторы.2. The method according to claim 1, characterized in that a low-background natural source in the form of sylvine (KCl), which is safe for service personnel, is used as a source of ionizing gamma radiation, and scintillation detectors are used as gamma radiation detectors of small and large probes. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что дополнительно измеряют фоновые значения гамма-активности жидкости газожидкостного потока компенсационным детектором гамма-активности, аналогичным детекторам гамма-излучения, используемым в малом и большом зондах гамма-плотномеров, но защищенным от источника ионизирующего гамма-излучения.3. The method according to claim 2, characterized in that the background values of the gamma activity of the liquid gas-liquid flow are additionally measured by a compensation gamma-ray detector, similar to gamma-ray detectors used in small and large gamma-density probes, but protected from an ionizing gamma source -radiation. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что из показаний детекторов гамма-излучения малого и большого зондов гамма-плотномеров, расположенных в восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока, вычитают показания компенсационного детектора фоновой гамма-активности жидкости газожидкостного потока, а плотность газожидкостного потока в восходящей и нисходящей ветвях потоков определяют как логарифм отношения показаний детекторов гамма-излучения малого и большого зондов гамма-плотномера с учетом фоновой гамма-активности жидкости газожидкостного потока.4. The method according to claim 3, characterized in that from the readings of gamma radiation detectors of small and large probes of gamma densitometers located in the ascending and descending branches of the gas-liquid flow, the readings of the compensation detector of the background gamma activity of the liquid of the gas-liquid flow are subtracted, and the density of the gas-liquid flow in the ascending and descending flow branches is defined as the logarithm of the ratio of the readings of the gamma radiation detectors of the small and large gamma densitometer probes taking into account the gamma activity of the gaseous fluid bone stream. 5. Способ по п.3, отличающийся тем, что по повышению показаний компенсационного детектора фоновой гамма-активности фиксируют момент появления в продукции скважины фронта осолонения, имеющего повышенную радиоактивность.5. The method according to claim 3, characterized in that by increasing the readings of the compensation detector of background gamma activity, the moment of appearance of a salinization front having increased radioactivity in the well production is recorded. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность газожидкостного потока в восходящей и нисходящей ветвях при разных рабочих давлениях дополнительно измеряют двумя гидростатическими плотномерами на основе дифференциальных преобразователей давления.6. The method according to claim 1, characterized in that the density of the gas-liquid flow in the ascending and descending branches at different operating pressures is additionally measured by two hydrostatic densitometers based on differential pressure transducers. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно измеряют величину окислительно-восстановительного потенциала жидкости потока.7. The method according to claim 1, characterized in that it further measures the value of the redox potential of the fluid stream. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что по изменению значений окислительно-восстановительного потенциала фиксируют появление в продукции скважины воды, контактирующей перед закачкой с атмосферой и имеющей повышенное содержание растворенного кислорода.8. The method according to claim 7, characterized in that by changing the values of the redox potential, the occurrence of water in the well production that is in contact with the atmosphere and has a high dissolved oxygen content prior to injection is recorded. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное содержание воды определяют с учетом ее минерализации, определяемой по периодическому анализу отбираемых проб жидкости.9. The method according to claim 1, characterized in that the volumetric water content is determined taking into account its salinity, as determined by periodic analysis of fluid samples taken. 10. Способ по п.6, отличающийся тем, что определение содержания нефти и газа в углеводородной части газожидкостного потока производят дополнительно с учетом объемного газосодержания, определенного по показаниям двух гидростатических плотномеров, находящихся под разными рабочими давлениями.10. The method according to claim 6, characterized in that the determination of the oil and gas content in the hydrocarbon portion of the gas-liquid stream is additionally carried out taking into account the volumetric gas content determined from the readings of two hydrostatic densitometers under different operating pressures. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что определение содержания газа и жидкости в потоке воды и нефти в жидкостной части газожидкостного потока и нефти и газа в углеводородной части газожидкостного потока дополнительно производят через исходные плотности компонентов с учетом рабочей температуры и давления по показаниям как гамма-плотномеров, так и гидростатических плотномеров.11. The method according to claim 1, characterized in that the determination of the gas and liquid content in the water and oil stream in the liquid part of the gas-liquid stream and oil and gas in the hydrocarbon part of the gas-liquid stream is additionally carried out through the initial density of the components taking into account the operating temperature and pressure according to indications both gamma densitometers and hydrostatic densitometers. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что контрольное измерение объемного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока производят дополнительно меточным методом по вариациям показаний перепада давления на трех сужающих устройствах через транспортное запаздывание газожидкостного потока.12. The method according to claim 1, characterized in that the control measurement of the volumetric flow rate of the three-component gas-liquid flow is additionally carried out by the tagging method according to variations in the pressure differential across the three constricting devices through the transport delay of the gas-liquid flow. 13. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительное контрольное измерение объемного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока производят меточным методом по вариациям показаний индуктивных электромагнитных зондов проводимости и диэлектрической проницаемости, расположенных на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока через транспортное запаздывание.13. The method according to claim 1, characterized in that the additional control measurement of the volumetric flow rate of the three-component gas-liquid flow is carried out by the label method according to variations in the readings of inductive electromagnetic conductivity and dielectric permittivity probes located on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow through transport delay. 14. Способ по п.1, отличающийся тем, что объемное содержание газа в трехкомпонентном газожидкостном потоке дополнительно определяют по разности температуры и давления до сужающих устройств и после них, возникающей за счет дросселирования газа и жидкости через сужающие устройства, путем измерения температуры и перепада давления в устройстве высокоточными датчиками давления и температуры.14. The method according to claim 1, characterized in that the volumetric gas content in the three-component gas-liquid flow is additionally determined by the difference in temperature and pressure to the constricting devices and after them, arising due to the throttling of gas and liquid through the constricting device, by measuring the temperature and pressure drop in the device with high-precision pressure and temperature sensors. 15. Устройство для измерения покомпонентного расхода трехкомпонентного газожидкостного потока, встраиваемое в основной трубопровод для транспортировки газожидкостного потока, включающее источник и детектор гамма-излучения и датчики давления и температуры, отличающееся тем, что оно выполнено в виде симметричной конструкции, состоящей из двух вертикально и параллельно расположенных труб из высокопрочного радиопрозрачного материала - стеклопластика с металлическими законцовками, заканчивающимися фланцами, соединенных в верхней и нижней частях двумя горизонтальными металлическими трубами с вертикально расположенными фланцевыми соединительными отводами, во фланцевых соединительных отводах верхней горизонтальной трубы и в ее середине расположены три сменных сужающих устройства, представляющие собой шайбы, диаметр проходного отверстия которых в 2-4 раза меньше внутреннего диаметра вертикально расположенных стеклопластиковых труб, за счет чего создается необходимый перепад давления между восходящим и нисходящим потоками, на концах нижней горизонтальной трубы расположены фланцевые соединения, предназначенные для встраивания ее в основной трубопровод, в середине и на вертикальных отводах нижней горизонтальной трубы расположены запорные шаровые краны, с помощью которых газожидкостный поток может быть направлен через нижнюю металлическую горизонтальную трубу, либо через байпасную линию устройства, образуя восходящую, горизонтальную и нисходящую ветви газожидкостного потока, на нижних металлических законцовках вертикально расположенных труб и на противоположных им частях верхней горизонтальной металлической трубы симметрично расположены четыре датчика давления и температуры; на вертикально расположенных трубах симметрично расположены два гамма-плотномера, каждый из которых содержит источник ионизирующего излучения, представляющий собой контейнер с засыпкой в них KCl и два детектора гамма-излучения, образующие малые и большие зонды гамма-плотномеров, и два электромагнитных зонда проводимости и диэлектрической проницаемости, на верхней горизонтальной металлической трубе симметрично установлены в левом торце - компенсационный детектор фоновой гамма-активности, а в правом торце - зонд окислительно-восстановительного потенциала, при этом датчики давления и температуры, детекторы гамма-излучения малых и больших зондов гамма-плотномеров, электромагнитные зонды проводимости и диэлектрической проницаемости, компенсационный детектор фоновой гамма-активности и зонд окислительно-восстановительного потенциала соединены с введенными в устройство блоком электроники, вычислительным устройством и блоком энергонезависимой памяти с возможностью сбора и обработки информации от них, проведения вычислений по заранее заданным алгоритмам, хранения калибровочных данных, являющихся базой сравнения, и архивирования выходных данных за длительный срок измерения.15. Device for measuring the component flow rate of a three-component gas-liquid stream, built into the main pipeline for transporting a gas-liquid stream, including a source and a gamma-ray detector and pressure and temperature sensors, characterized in that it is made in the form of a symmetrical structure consisting of two vertically and in parallel located pipes made of high-strength radiolucent material - fiberglass with metal tips ending in flanges connected to the upper and lower parts of it with two horizontal metal pipes with vertically arranged flanged connecting bends, in the flanged connecting bends of the upper horizontal pipe and in its middle there are three interchangeable narrowing devices, which are washers, the diameter of the passage opening of which is 2-4 times smaller than the inner diameter of the vertically arranged fiberglass pipes due to which the necessary pressure difference is created between the ascending and descending flows, at the ends of the lower horizontal pipe laid flange connections designed to be embedded in the main pipeline, shutoff ball valves are located in the middle and on the vertical branches of the lower horizontal pipe, with which gas-liquid flow can be directed through the lower horizontal metal pipe, or through the bypass line of the device, forming an upward, horizontal and the descending branches of the gas-liquid flow, on the lower metal tips of vertically arranged pipes and on the opposite parts of the upper horizontal hydrochloric metal pipe symmetrically arranged four pressure sensors and temperature; two gamma densitometers are symmetrically located on vertically arranged pipes, each of which contains an ionizing radiation source, which is a container filled with KCl in them and two gamma radiation detectors forming small and large gamma densitometer probes, and two electromagnetic conductivity and dielectric probes permeability, on the upper horizontal metal pipe symmetrically installed in the left side - a compensation detector of background gamma activity, and in the right side - a redox probe potential sensors, pressure and temperature sensors, gamma radiation detectors of small and large gamma-density probes, electromagnetic conductivity and permittivity probes, a compensation detector for background gamma activity, and a redox probe connected to an electronic unit introduced into the device, a computational a device and a non-volatile memory unit with the ability to collect and process information from them, perform calculations according to predetermined algorithms, store cal calibration data, which are the basis of comparison, and archiving of output data for a long measurement period. 16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что зонд окислительно-восстановительного потенциала содержит платиновый электрод и электрод сравнения.16. The device according to clause 15, wherein the redox probe contains a platinum electrode and a reference electrode. 17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что электромагнитные зонды проводимости и диэлектрической проницаемости выполнены в виде индуктивных катушек, расположенных на внешней поверхности вертикально расположенных труб с возможностью бесконтактных измерений затухания и сдвига фаз.17. The device according to p. 15, characterized in that the electromagnetic conductivity and permittivity probes are made in the form of inductive coils located on the outer surface of vertically arranged pipes with the possibility of non-contact measurements of attenuation and phase shift. 18. Устройство по п.17, отличающееся тем, что индуктивные катушки на восходящей и нисходящей ветвях газожидкостного потока разнесены на расстояния, обеспечивающие измерение скорости движения газожидкостной смеси за счет ее неоднородности по проводимости и диэлектрической проницаемости.18. The device according to 17, characterized in that the inductive coils on the ascending and descending branches of the gas-liquid flow are spaced apart by distances that allow measuring the velocity of the gas-liquid mixture due to its inhomogeneity in conductivity and permittivity. 19. Устройство по п.15, отличающееся тем, что детекторы гамма-излучения малого и большого зондов в гамма-плотномерах и детектор фоновой гамма-активности выполнены в виде сцинтиблоков, состоящих из кристалла NaJ(Tl) или ZsJ и фотоэлектронного умножителя.19. The device according to p. 15, characterized in that the gamma-ray detectors of small and large probes in gamma-density meters and a background gamma-ray detector are made in the form of scintillation blocks consisting of a NaJ (Tl) or ZsJ crystal and a photoelectronic multiplier. 20. Устройство по п.15 или 19, отличающееся тем, что для минимизации влияния космического фона детекторы гамма-излучения малого и большого зондов гамма-плотномеров защищены с внешней стороны защитными экранами, например, из освинцованной резины.20. The device according to p. 15 or 19, characterized in that in order to minimize the influence of the cosmic background, the gamma radiation detectors of small and large gamma densitometer probes are protected from the outside by protective shields, for example, from leaded rubber. 21. Устройство по п.15, отличающееся тем, что датчики давления и температуры выполнены в виде высокоточных кварцевых преобразователей давления и температуры с частотным выходом, включаемых дифференциально с накоплением разностных сигналов за среднее время транспортного запаздывания движения газожидкостного потока между серединами баз измерений, образуя гидростатические плотномеры для дополнительного измерения плотности.21. The device according to p. 15, characterized in that the pressure and temperature sensors are made in the form of high-precision quartz pressure and temperature converters with a frequency output, which are switched on differentially with the accumulation of differential signals for the average transport delay time of the gas-liquid flow between the middle of the measurement bases, forming hydrostatic Density meters for additional density measurement. 22. Устройство по п.15, отличающееся тем, что содержит систему аварийного аккумуляторного питания, обеспечивающего работоспособность при отключении питающей сети на срок не менее 24 ч.22. The device according to p. 15, characterized in that it contains an emergency battery system, which ensures operability when the power supply is disconnected for a period of at least 24 hours 23. Устройство по п.15, отличающееся тем, что система аварийного аккумуляторного питания содержит блок автоматической подзарядки аккумуляторов при включении питающей сети.23. The device according to clause 15, wherein the emergency battery system contains a unit for automatically recharging the batteries when the power is turned on. 24. Устройство по п.15, отличающееся тем, что для предотвращения нарастания на внутренней поверхности устройства асфальто-смолистых и парафиновых отложений, стенки устройства имеют защитное покрытие.24. The device according to p. 15, characterized in that to prevent buildup on the inner surface of the device asphalt-resinous and paraffin deposits, the walls of the device have a protective coating. 25. Устройство по п.15, отличающееся тем, что оно закрыто теплоизолированным защитным кожухом.25. The device according to p. 15, characterized in that it is closed by a thermally insulated protective casing.
RU2005102268/03A 2005-01-31 2005-01-31 Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow RU2301887C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102268/03A RU2301887C2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102268/03A RU2301887C2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005102268A RU2005102268A (en) 2006-07-10
RU2301887C2 true RU2301887C2 (en) 2007-06-27

Family

ID=36830397

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005102268/03A RU2301887C2 (en) 2005-01-31 2005-01-31 Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2301887C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2477790C2 (en) * 2009-12-31 2013-03-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Method for changing multi-phase flow using one high-active and one or more low-active radioactive sources
RU2503928C2 (en) * 2008-09-25 2014-01-10 Жеосервис Экипман Method of determining flow rate of first gaseous phase and at least second liquid phase present in multiphase fluid medium
RU2521721C1 (en) * 2013-01-31 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Measuring method of component-by-component flow rate of gas-liquid mixture
RU2558570C1 (en) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Gas-liquid flow studying
RU2623389C1 (en) * 2016-07-21 2017-06-26 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of determining the volume of the oil-fuel mixture obtained from the oil well
RU2793366C1 (en) * 2021-12-16 2023-03-31 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Intelligent system and method for measuring the flow rate of a two-phase flow of oil wells

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108254034B (en) * 2018-02-07 2022-08-02 安徽中控仪表有限公司 Online metering device and metering method for oil-gas-water split-phase flow
CN111119846A (en) * 2020-01-03 2020-05-08 四川雷蒙斯科技有限公司 Moisture content measuring instrument suitable for large-air-volume single well

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТОСКИ Э. и др. Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией.- НТЖ; Технология ТЭК, 2003, № 6, с.50-57. *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2503928C2 (en) * 2008-09-25 2014-01-10 Жеосервис Экипман Method of determining flow rate of first gaseous phase and at least second liquid phase present in multiphase fluid medium
US8863587B2 (en) 2008-09-25 2014-10-21 Geoservices Equipements Method for determining the flow rates of a first gas phase and at least one second liquid phase present in a polyphasic fluid
RU2477790C2 (en) * 2009-12-31 2013-03-20 Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. Method for changing multi-phase flow using one high-active and one or more low-active radioactive sources
RU2521721C1 (en) * 2013-01-31 2014-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук Measuring method of component-by-component flow rate of gas-liquid mixture
RU2558570C1 (en) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Gas-liquid flow studying
RU2623389C1 (en) * 2016-07-21 2017-06-26 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method of determining the volume of the oil-fuel mixture obtained from the oil well
RU2793366C1 (en) * 2021-12-16 2023-03-31 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Intelligent system and method for measuring the flow rate of a two-phase flow of oil wells
RU220717U1 (en) * 2023-06-16 2023-09-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВО Южно-Уральский ГАУ) Device for diagnosing the performance of hydraulic systems

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005102268A (en) 2006-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2301887C2 (en) Measurement method and device for component flow-rate of three-component gas-and-liquid flow
AU2007201486B2 (en) Multiphase flow meter using multiple pressure differentials
US5597961A (en) Two and three phase flow metering with a water cut monitor and an orifice plate
AU618602B2 (en) Measurement of flow velocity and mass flowrate
US5361632A (en) Method and apparatus for determining multiphase holdup fractions using a gradiomanometer and a densitometer
US6335959B1 (en) Apparatus and method for determining oil well effluent characteristics for inhomogeneous flow conditions
US7316166B2 (en) Method and system for analyzing multi-phase mixtures
CA2136175C (en) Method and apparatus for the measurement of the mass flowrates of fluid components in a multiphase slug flow
US8718230B2 (en) Method and system for determining the constituent content of a multiphase fluid
US20140076547A1 (en) Multiphase flowmeter for subsea applications
Baba et al. Slug length for high viscosity oil-gas flow in horizontal pipes: Experiments and prediction
US20130319132A1 (en) Apparatus for Measuring at Least One Characteristic Value of a Multiphase Fluid Mixture
US5576974A (en) Method and apparatus for determining watercut fraction and gas fraction in three phase mixtures of oil, water and gas
Blaney et al. Investigation of the exploitation of a fast-sampling single gamma densitometer and pattern recognition to resolve the superficial phase velocities and liquid phase water cut of vertically upward multiphase flows
Rajan et al. Multiphase flow measurement techniques—a review
EP0433311B1 (en) Process and instrument for a three component measurement
BRPI0519189B1 (en) method for measuring total phase volumes in multiphase flow in pipelines
RU46091U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE COMPONENT FLOW OF A THREE-COMPONENT GAS-LIQUID FLOW
CN105806424B (en) A kind of multiphase flow does not separate on-line measurement device and its measurement method
Fischer Development of a metering system for total mass flow and compositional measurements of multiphase/multicomponent flows such as oil/water/air mixtures
Morris A theoretical analysis of the neutron scattering method of measuring snow and ice density
Falcone Key multiphase flow metering techniques
Seraj et al. Review of water salinity measurement methods and considering salinity in measuring water area phase fraction of wet gas
Fordham et al. Corrections of gradiomanometer data for volume fractions in two-phase flows
Replogle FLOW METERS FOR WATER RESOURCE MANAGEMENT 1

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20060724

FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20061005

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090201