RU2319111C9 - Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components - Google Patents

Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components Download PDF

Info

Publication number
RU2319111C9
RU2319111C9 RU2005134575/28A RU2005134575A RU2319111C9 RU 2319111 C9 RU2319111 C9 RU 2319111C9 RU 2005134575/28 A RU2005134575/28 A RU 2005134575/28A RU 2005134575 A RU2005134575 A RU 2005134575A RU 2319111 C9 RU2319111 C9 RU 2319111C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
measuring
gas
pipeline
liquid
flow
Prior art date
Application number
RU2005134575/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2319111C2 (en
RU2005134575A (en
Inventor
Александр Александрович Бузов (RU)
Александр Александрович Бузов
В чеслав Михайлович Максимов (RU)
Вячеслав Михайлович Максимов
Original Assignee
Институт проблем нефти и газа РАН(ИПНГ РАН)
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 Институт проблем нефти и газа РАН(ИПНГ РАН) filed Critical Институт проблем нефти и газа РАН(ИПНГ РАН)
Priority to RU2005134575/28A priority Critical patent/RU2319111C9/en
Publication of RU2005134575A publication Critical patent/RU2005134575A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2319111C2 publication Critical patent/RU2319111C2/en
Publication of RU2319111C9 publication Critical patent/RU2319111C9/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas extractive industry, possible use for measuring flow of gas, condensate and its components, and water.
SUBSTANCE: in accordance to the invention, by means of slit intake in form of a cross, mounted to face the flow, representative sample is extracted. Extracted sample is received in measuring section, connected to ejector, which creates negative pressure to compensate for hydraulic losses of intake and measuring section. Isokinetic extraction of sample is set up by valve, made with possible management of hydraulic resistance of measuring section. Extracted sample by means of separators is divided onto liquid and gaseous phases. Flow of extracted liquid phase is measured by means of strain-gauging weights, and flow of extracted gas phase - by means of measuring washer. After sedimentation of liquid phase, volumes, occupied by its components, are measured by means of transparent calibrated pipe connected to measuring vessel or by means of capacity sensors. On basis of phase flows in the sample with known area of intake entrance and area of pipeline cross-section, flows of these phases in the pipeline are determined.
EFFECT: ensured increase of precision when measuring flows of all phases in gas-liquid flow both in manual and automatic modes, without disruption of technological process.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода газа, конденсата и его составляющих, и воды в газовой и нефтедобывающей промышленности при добыче газа и подготовке его к транспортировке. Изобретение также может быть использовано в других отраслях промышленности, в которых осуществляется работа с многофазными потоками.The invention relates to measuring equipment and can be used to measure the flow of gas, condensate and its components, and water in the gas and oil industry during gas production and preparing it for transportation. The invention can also be used in other industries in which work is carried out with multiphase flows.

Ближайшим аналогом предлагаемому изобретению является изобретение US № 212990 A, G01F 1/74 «Способ и приспособление для определения расходов компонентов жидкостей буровых скважин» [1] имеет ряд существенных недостатков.The closest analogue of the invention is the invention US No. 212990 A, G01F 1/74 "Method and device for determining the flow rate of components of fluids of boreholes" [1] has a number of significant drawbacks.

Отвод газожидкостной пробы путем отбора ее через отверстие перпендикулярно потоку в основном трубопроводе невозможно осуществить так чтобы проба была представительной. Возмущения, создаваемые отверстием для отбора пробы, приведут к искривлению линий тока, и линии тока газа и жидкости не совпадут между собой. Газа из потока будет отбираться больше, т.е. не пропорционально той доле, которая существует, в основном потоке жидкости будет отбираться меньше, т.к. искривления линий тока жидкости будут меньшими, чем у газа. В месте соединения основного трубопровода и расходной трубки для отбора пробы будут образовываться вихри, которые сузят проходное сечение, что также будет способствовать уменьшению расхода отбираемой пробы. Место соединения основного трубопровода и расходной трубки для отбора пробы обладает большим гидравлическим сопротивлением, возмущения, создаваемые им будут распространяться как вверх, так и вниз по потоку в основном трубопроводе и частично разрушать нефтеводяную эмульсию. Образовавшиеся при этом капли жидкости в силу своей инерционности частично пройдут мимо отверстия для отбора пробы.The removal of a gas-liquid sample by taking it through an opening perpendicular to the flow in the main pipeline cannot be carried out so that the sample is representative. The perturbations created by the hole for sampling will lead to a curvature of the streamlines, and the streamlines of gas and liquid will not coincide. More gas will be taken from the stream, i.e. not proportional to the fraction that exists, less will be taken away in the main fluid flow, because curvature of the fluid flow lines will be less than that of gas. At the junction of the main pipeline and the flow tube for sampling, vortices will form that narrow the flow area, which will also help reduce the consumption of the sample taken. The junction of the main pipeline and the flow tube for sampling has a high hydraulic resistance, the disturbances created by it will propagate both up and downstream in the main pipeline and partially destroy the oil-water emulsion. The resulting liquid droplets, due to their inertia, partially pass by the sampling hole.

Фиксированное положение входных отверстий трубок для отбора газа и жидкости из сепаратора не дает гарантии, что в них будет попадать именно та компонента, на которую она рассчитана.The fixed position of the inlet holes of the tubes for gas and liquid extraction from the separator does not guarantee that they will get exactly the component for which it is designed.

В патенте [1] не приводятся диапазоны изменения концентраций жидкости и газа, при которых предлагаемое устройство работоспособно. Вместе с тем, можно предположить, что способ и устройство применимы только для малых концентраций газовой фазы, в противном случае невозможно создать нефтеводяную эмульсию.The patent [1] does not provide ranges of changes in the concentrations of liquid and gas at which the proposed device is operational. However, it can be assumed that the method and device are applicable only for small concentrations of the gas phase, otherwise it is impossible to create an oil-water emulsion.

Предлагаемые способ и устройство [1] не снимают вопроса о замене всех емкостей, подлежащих сертификации.The proposed method and device [1] does not resolve the issue of replacing all containers subject to certification.

В рассматриваем патенте [1] не описано, как разделятся компоненты воды и нефти, входящие в жидкую фазу. Обходится молчанием, как работают входящие в предлагаемом устройстве другие агрегаты, например, это касается массового расходомера.In this patent [1], it is not described how the components of water and oil entering the liquid phase are separated. It is passed by in silence how other units included in the proposed device work, for example, this concerns a mass flow meter.

Автор изобретения [1] сам утверждает, что предThe inventor [1] himself claims that before

лагаемый им способ и устройство рассчитаны на измерения двух компонент жидкой фазы, а, именно воды и нефти.the method and device proposed by him are designed to measure two components of the liquid phase, namely, water and oil.

Целью предлагаемого изобретения является повышение точности измерения расходов всех фаз, входящих в газожидкостной поток, уменьшение габаритов устройства измерения, проведение измерений без нарушения технологического процесса, возможностью работать как в автоматическом, так и в ручном режиме. При этом устраняются те недостатки, которые рассмотрены в изобретении-аналоге [1].The aim of the invention is to increase the accuracy of measuring the flow rate of all phases included in the gas-liquid flow, reducing the dimensions of the measuring device, taking measurements without disrupting the process, the ability to work both in automatic and in manual mode. This eliminates the disadvantages that are considered in the invention-analogue [1].

Поставленная цель достигается следующим образом. Через установленный в трубопроводе навстречу потоку щелевой отборник изокинетически, без создания противодавления и при сохранении скорости потока во входном участке, отбирается представительная газожидкостная проба. Представительность пробы достигается за счет формы щелевого отборника. Наиболее приемлемой представляется форма щелевого отборника, выполненная в виде креста. При такой форме щелевого отборника будут наиболее полно учитываться как неравномерность ядра потока, так и неравномерность расходов жидкой пленки на стенках трубопровода. Вместе с тем допускаются и другие формы щелевых отборников. Изокинетичность отбора газожидкостной пробы достигается за счет соединения магистрали отборника с эжектором, создающим разряжение на выходе из магистрали отбора и установкой специального крана, регулирующего сопротивление магистрали отборника газожидкостной пробы. Эжектор устанавливается в самом трубопроводе, в котором производятся измерения. Расход отбираемой газожидкостной пробы достаточно мал по сравнению с расходом газожидкостного потока в трубопроводе, и всегда можно будет создать необходимое разрежение. Так при ширине щелевого отборника, выполненного в виде креста, и имеющего ширину щели, равную 4 мм, в трубопроводе диаметром 100 мм будет отбираться 10% расхода потока. Можно на выходе из магистрали отборника установить эксгаустер, который также создаст необходимое разрежение.The goal is achieved as follows. A representative gas-liquid sample is taken through a slotted sampling device installed in the pipeline towards the flow and isokinetically, without creating back pressure and while maintaining the flow velocity in the inlet section. The representativeness of the sample is achieved due to the shape of the slit sampler. The most acceptable is the shape of the slit selector, made in the form of a cross. With this form of a slit sampler, both the non-uniformity of the flow core and the non-uniformity of the flow rate of the liquid film on the walls of the pipeline will be most fully taken into account. At the same time, other forms of gap collectors are allowed. Isokinetic sampling of a gas-liquid sample is achieved by connecting the sampling line to an ejector, creating a vacuum at the outlet of the sampling line and installing a special valve that regulates the resistance of the gas-sample line. The ejector is installed in the pipeline itself, in which the measurements are made. The flow rate of the sampled gas-liquid sample is quite small compared to the flow rate of the gas-liquid stream in the pipeline, and you can always create the necessary vacuum. So when the width of the slit sampler, made in the form of a cross, and having a slit width of 4 mm, 10% of the flow rate will be selected in the pipeline with a diameter of 100 mm. It is possible to install an exhauster at the exit from the selector line, which will also create the necessary vacuum.

Отобранная газожидкостная проба разделяется в сепараторе на жидкую и газовую фазы. Расход газовой фазы предлагается измерять с помощью предварительно протарированной мерной шайбы (сопла Вентури). Расход жидкой фазы предлагается измерять с помощью тензометрических весов, на которых устанавливается специальная мерная емкость. Определив расходы отобранной газовой фазы - mgom, и жидкой фазы - mfom, при известных площадях входа отборника - Som и сечения трубопровода - Sm, расход газовой фазы - mg, и расход жидкой фазы - mf в трубопроводе находятся как

Figure 00000002
Figure 00000003
. Соотношение расходов составляющих компонент жидкой фазы, в том числе и воды, определяются после отстоя отобранной жидкости в мерной емкости. Для этого на ней устанавливается прозрачная градуированная трубка, которая используется при ручной обработке измерений, и устанавливаются емкостные или иные датчики, позволяющие определить поверхности раздела воды и составляющих компонент конденсата, а также их плотности при автоматической обработке измерений.The sampled gas-liquid sample is separated in the separator into liquid and gas phases. It is proposed to measure the flow rate of the gas phase using a pre-calibrated measuring washer (Venturi nozzle). It is proposed to measure the flow rate of the liquid phase using tensometric scales, on which a special measuring tank is installed. Having determined the flow rates of the selected gas phase — m gom , and the liquid phase — m fom , with known sampling inlet areas — S om and the pipeline cross-section — S m , the gas phase flow rate — m g , and the liquid phase flow rate — m f in the pipeline are
Figure 00000002
Figure 00000003
. The ratio of the costs of the constituent components of the liquid phase, including water, is determined after the sludge of the selected fluid in the measuring tank. To do this, a transparent graduated tube is installed on it, which is used for manual processing of measurements, and capacitive or other sensors are installed to determine the interface between the water and the components of the condensate component, as well as their density during automatic measurement processing.

Емкостные датчики установлены последовательно друг за другом, их положение известно в управляюще-измерительном блоке 24. При построении зависимости плотности жидкости по высоте измерительной емкости кривая, описывающая эту зависимость, будет иметь точки перегиба, которые и будут являться границами жидкости с различными плотностями. По этим границам определяется объем, занимаемый какой-либо составляющей отобранной компоненты жидкой фазы.Capacitive sensors are installed sequentially one after another, their position is known in the control and measuring unit 24. When constructing the dependence of the liquid density on the height of the measuring capacitance, the curve describing this dependence will have inflection points, which will be the boundaries of the liquid with different densities. Based on these boundaries, the volume occupied by any component of the selected component of the liquid phase is determined.

На чертеже представлена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа определения расходов составляющих фаз газожидкостного потока в трубопроводе. Щелевой отборник 2, выполненный в виде креста (см. вид А), устанавливается между подводящим трубопроводом 1 и проставкой 3, за которой установлен эжектор 4, соединенный с продолжением трубопровода 5. С целью предотвращения ударного входа потока в щелевой отборник задняя стенка каждой щели отборника 2 гладко спрофилирована.The drawing shows a schematic diagram of a device for implementing the proposed method for determining the costs of the constituent phases of a gas-liquid flow in the pipeline. The slit sampler 2, made in the form of a cross (see view A), is installed between the inlet pipe 1 and the spacer 3, behind which an ejector 4 is connected, connected to the continuation of the pipe 5. In order to prevent a shock entry of the flow into the slit sampler, the back wall of each sample slit 2 smoothly profiled.

Вход в щелевой отборник 2 и выход из трубопровода 1 соединены с датчиками давления 6 и 7, показания которых дублируются манометрами 8 и 9. Сигналы с датчиков давления поступают на управляюще-измерительный блок 24, который одновременно совмещает функцию управления системой измерения и функцию вычисления при определении измеряемых параметров, и, в принципе, представляет собой компьютер с заданной программой действий. Сборный коллектор 34 отборника 2 соединен с измерительной магистралью, выходы которой через краны 32 и 33 соединены с эжектором 4. На входе в измерительную магистраль установлен кран 10, регулирующий гидравлическое сопротивление всей магистрали отбора газожидкостной пробы, которым можно управлять как с управляюще-измерительного блока 24, так и вручную. С помощью регулирующего крана 10 устанавливается давление в манометре 8 (датчике 6) такое же, как в манометре 9 (датчике 7), и этим достигается изокинетичность отбора газожидкостной пробы. За регулирующим краном 10 установлены сепараторы 11 и 12 типа гидроциклонов или иного типа. При малых концентрациях жидкости в потоке работает один сепаратор 11, при этом кран 14, установленный в магистрали отбора пробы, открыт, а кран 13, подводящий отобранную газожидкостную смесь к сепаратору 12, и кран 23 закрыты. При больших концентрациях жидкости кран 14 закрыт, а краны 13 и 23 открыты, и отобранная газожидкостная смесь дополнительно проходит через сепаратор 12.The entrance to the slit sampler 2 and the exit from the pipeline 1 are connected to pressure sensors 6 and 7, the readings of which are duplicated by pressure gauges 8 and 9. The signals from the pressure sensors are supplied to the control and measuring unit 24, which simultaneously combines the control function of the measuring system and the calculation function when determining measured parameters, and, in principle, is a computer with a given program of action. The collector 34 of the sampler 2 is connected to the measuring line, the outputs of which through the taps 32 and 33 are connected to the ejector 4. At the entrance to the measuring line, a valve 10 is installed that regulates the hydraulic resistance of the entire gas-liquid sampling line, which can be controlled as from a control and measuring unit 24 both manually. Using the control valve 10, the pressure in the manometer 8 (sensor 6) is set to the same as in the manometer 9 (sensor 7), and this achieves the isokinetic nature of the sampling of a gas-liquid sample. Behind the control valve 10, separators 11 and 12 of the type of hydrocyclones or other type are installed. At low concentrations of liquid in the flow, one separator 11 operates, while the valve 14 installed in the sampling line is open, and the valve 13 supplying the selected gas-liquid mixture to the separator 12, and the valve 23 are closed. At high concentrations of liquid, the valve 14 is closed, and the valves 13 and 23 are open, and the selected gas-liquid mixture additionally passes through the separator 12.

Магистрали выхода для жидкости обоих сепараторов соединены, и за этим соединением установлена мерная емкость 26, соединенная с магистралью отбора жидкости и ее слива двумя гибкими шлангами 25 и 31, и установленная на тензометрических весах 30, сигнал с которых подается на управляюще-измерительный блок 24. Для измерения расхода жидкости вручную мерная емкость 26 соединяется с прозрачной градуированной трубкой 27. На выходе из мерной емкости 26 устанавливаются два крана 28 и 32. Кран 28 служит для дренажа мерной емкости и для ее тарировки, а кран 32 установлен на магистрали, соединяющей мерную емкость 26 с эжектором 4.The liquid exit lines of both separators are connected, and a measuring tank 26 is connected behind this connection, connected to the liquid withdrawal and drain line with two flexible hoses 25 and 31, and mounted on strain gauge scales 30, the signal from which is supplied to the control and measuring unit 24. To measure the liquid flow manually, the measuring tank 26 is connected to a transparent graduated tube 27. At the outlet of the measuring tank 26 two taps 28 and 32 are installed. The crane 28 serves to drain the measuring tank and to calibrate it, and the crane 32 is installed updated on the highway connecting the measuring tank 26 with the ejector 4.

На мерной емкости 26, устанавливаются емкостные датчики 29, позволяющие определить после отстоя жидкой фазы границы раздела ее компонент и их плотности, а следовательно, соотношение расходов компонент жидкости. Емкостные датчики установлены последовательно друг за другом, их положение известно в управляюще-измерительном блоке 24. При построении зависимости плотности жидкости по высоте измерительной емкости, кривая, описывающая эту зависимость, будет иметь точки перегиба, которые и будут являться границами жидкости с различными плотностями. По этим границам определяется объем, занимаемый какой-либо составляющей отобранной компоненты жидкой фазы.On the measuring tank 26, capacitive sensors 29 are installed, which allow to determine after separation of the liquid phase the interface of its components and their density, and therefore the ratio of the flow rates of the liquid components. Capacitive sensors are installed sequentially one after another, their position is known in the control and measuring unit 24. When constructing the dependence of the liquid density on the height of the measuring capacitance, the curve describing this dependence will have inflection points, which will be the boundaries of the liquid with different densities. Based on these boundaries, the volume occupied by any component of the selected component of the liquid phase is determined.

Сигнал с этих предварительно протарированных датчиков подается на управляюще-измерительный блок 24. В ручном режиме работы соотношение расходов компонент жидкости определяется визуально с помощью прозрачной градуированной трубки 27 при освещении ее монохроматическим светом под некоторым небольшим углом к ней. Вследствие различных углов преломления на границах раздела различных компонент жидкости, в том числе воды, эти границы должны четко проявиться.The signal from these pre-calibrated sensors is supplied to the control and measuring unit 24. In manual operation, the ratio of the flow rates of the liquid components is determined visually using a transparent graduated tube 27 when illuminated with monochromatic light at a slight angle to it. Due to the different angles of refraction at the interfaces of various components of the liquid, including water, these boundaries should be clearly manifested.

На магистрали выхода газа из сепараторов устанавливается предварительно протарированная мерная шайба 15. Для измерения температуры газа перед мерной шайбой 15 устанавливается датчик температуры 16, сигнал с которого подается на управляюще-измерительный блок 24, а также на милливольтметр 17. Перед мерной шайбой измеряется также давление газа с помощью датчика давления 18, сигнал с которого поступает на управляюще-измерительный блок 24 и на милливольтметр 20. Измерение давления газа перед мерной шайбой дублируются с помощью манометра 19. Для измерения перепада давления на мерной шайбе устанавливается датчик 21, сигнал с которого поступает как на управляюще-измерительный блок 24, так и на милливольтметр 22.A pre-calibrated measuring washer 15 is installed on the gas outlet line from the separators. To measure the gas temperature, a temperature sensor 16 is installed in front of the measuring washer 15, the signal from which is supplied to the control and measuring unit 24, as well as to the millivoltmeter 17. The gas pressure is also measured before the measuring washer using a pressure sensor 18, the signal from which is supplied to the control and measuring unit 24 and to the millivoltmeter 20. The gas pressure measurements in front of the measuring washer are duplicated using a pressure gauge 19. To measure rhenium differential pressure on the measuring washer mounted sensor 21, the signal from which is supplied to both the control and measuring unit 24, and millivoltmeter 22.

Все упомянутые датчики и милливольтметры подбираются исходя из значения параметров измеряемого газожидкостного потока, соответственно, параметров отобранной пробы и необходимой точности измерения.All the mentioned sensors and millivoltmeters are selected based on the values of the parameters of the measured gas-liquid flow, respectively, the parameters of the selected sample and the required measurement accuracy.

Работа по измерению расходов двухфазного многокомпонентного потока в трубопроводе с помощью щелевого отборника осуществляется следующим образом. Открываются краны 10 и 33 и закрывается кран 32, и с помощью программы, заложенной в компьютер управляющего измерительного блока, по сигналам с датчиков давления 6 и 7, устанавливается такое положение крана 10, чтобы давление в сечении трубопровода 1, в котором происходят измерения, и на входе в щелевой отборник 2, были одинаковыми или достаточно близкими друг к другу. При управлении краном 10 вручную равенство давлений на выходе из трубопровода и на входе в щелевой отборник можно обеспечить по показаниям манометров 8 и 9. Точки замера давления на входе в щелевой отборник 2 желательно иметь в каждой из его четырех щелей, тогда датчик давления 6 или манометр 8 покажут в случае неравномерности давления его среднее значение.The work on measuring the flow rate of a two-phase multicomponent flow in the pipeline using a slotted sampler is as follows. The valves 10 and 33 are opened and the valve 32 is closed, and using the program embedded in the computer of the control measuring unit, the signals from the pressure sensors 6 and 7 are used to set the position of the valve 10 so that the pressure in the cross-section of the pipeline 1 in which the measurements take place, and at the entrance to the slit selector 2, were the same or fairly close to each other. When manually controlling the valve 10, equal pressure at the outlet of the pipeline and at the entrance to the slit sample can be ensured by the readings of pressure gauges 8 and 9. It is desirable to have pressure measuring points at the entrance to the slot sample 2 in each of its four slots, then pressure sensor 6 or manometer 8 will show in the case of pressure unevenness its average value.

Изокинетически отобранная проба после регулирующего крана 10 поступает в сепаратор 11, в котором газовая фаза отделяется от жидкой фазы. В случае работы одного сепаратора 11 кран 14 открыт, а краны 13 и 23 закрыты. Закрытие и открытие всех кранов, приведенных на чертеже, осуществляется либо автоматически по сигналу с управляюще-измерительного блока 24 (на схеме линии подсоединения приводов всех кранов к управляющему блоку не показаны), либо вручную. Необходимость подключения второго сепаратора определяется эмпирически, т.е. производится измерение с одним сепаратором и с двумя, и если при этом результаты измерения расходов как жидкой фазы, так и газовой фазы не отличаются, то оставляют работать один сепаратор 11. При работе с двумя сепараторами кран 14 закрывается, а краны 13 и 23 открывается.The isokinetically selected sample after the control valve 10 enters the separator 11, in which the gas phase is separated from the liquid phase. In the case of the operation of one separator 11, the valve 14 is open, and the valves 13 and 23 are closed. Closing and opening of all the taps shown in the drawing is carried out either automatically by a signal from the control and measuring unit 24 (the connection lines of the drives of all taps to the control unit are not shown in the diagram) or manually. The need to connect a second separator is determined empirically, i.e. a measurement is made with one separator and with two, and if the results of measuring the flow rates of both the liquid phase and the gas phase do not differ, then one separator 11 is left to work. When working with two separators, the valve 14 closes and the valves 13 and 23 open.

Отделенная от газа жидкость, как показано на схеме, поступает в мерную емкость 26, установленную на тензометрических весах 30, по сигналу с которых по специальной программе, заложенной в управляюще-измерительном блоке 24, определяется ее расход - mfom в промежутке времени - τиз. За это же время с помощью поплавкового датчика измеряется объем емкости, занятый жидкой фазой - Vfom.The liquid separated from the gas, as shown in the diagram, enters a measuring tank 26 mounted on a strain gauge 30, according to which, according to a special program embedded in the control and measuring unit 24, its flow rate is determined - m fom in the time interval - τ from . During the same time, the volume of the tank occupied by the liquid phase, V fom, is measured using a float sensor.

При проведении измерений в ручном режиме с помощью градуированной трубки 27 определяется объем мерной емкости - Vfom, заполненный жидкостью за промежуток измерения - τиз.When carrying out measurements in manual mode using a graduated tube 27, the volume of the measured capacitance is determined - V fom , filled with liquid over the measurement period - τ out .

После прохождения через сепараторы отделенная газовая фаза поступает на мерную шайбу 15. На входе в мерную шайбу измеряются температура газа, его давление и перепад давления на шайбе с помощью, соответственно, датчиков 16, 18 и 21. При автоматической работе системы измерения сигналы с этих датчиков поступают в управляюще-измерительный блок 24, в котором по специальной программе с заложенными в ней тарировками датчиков определяется расход газа в отобранной пробе - mgom. При определении расхода газовой фазы вручную все перечисленные выше параметры снимаются с милливольтметров 17, 20 и 22, и расход газа определяется по проведенным ранее тарировкам.After passing through the separators, the separated gas phase enters the measuring washer 15. At the inlet of the measuring washer, the gas temperature, its pressure and the pressure drop across the washer are measured using sensors 16, 18 and 21, respectively. During automatic operation of the measurement system, the signals from these sensors enter the control and measuring unit 24, in which, according to a special program with sensor calibrations in it, the gas flow rate in the selected sample is determined - m gom . When determining the gas phase flow rate manually, all of the above parameters are removed from millivoltmeters 17, 20 and 22, and the gas flow rate is determined by the previously performed calibrations.

После определения расходов жидкости и газа в отобранной пробе определяются расходы жидкости и газа в трубопроводе по формулам (1) и (2).After determining the flow rates of liquid and gas in the selected sample, the flow rates of liquid and gas in the pipeline are determined by formulas (1) and (2).

Для определения расходов отдельных составляющих компонент жидкой фазы закрываются краны 10, 32 и 33, и дается некоторое время для отстоя отобранной жидкости с целью установления межфазных границ.To determine the flow rates of the individual components of the components of the liquid phase, the taps 10, 32 and 33 are closed, and some time is given for the sediment of the selected fluid to establish interphase boundaries.

При автоматическом определении соотношения составляющих компонент жидкости в результате обработки показаний емкостных датчиков определяются объем мерной емкости, заполненный жидкостью после ее отстоя - Vfomc, и объемы и плотности составляющих компонент отобранной жидкости, соответственно,

Figure 00000004
и ρk, где k изменяется от единицы до n, а n, в свою очередь, число компонент жидкой фазы. Объем жидкости после ее отстоя, а также объемы отдельных ее составляющих, будут несколько больше тех, которые были по окончании изокинетического отбора, т.к. часть жидкости сольется в мерную емкость из проводящих трубопроводов за время выхода из изокинетического режима отбора пробы и закрытие кранов. Тогда при ранее определенном суммарном расходе жидкости в трубопроводе - mf, расход i-той составляющей в трубопроводе определятся по формулеWhen automatically determining the ratio of the constituent components of the liquid as a result of processing the readings of the capacitive sensors, the volume of the measured capacity filled with the liquid after its sedimentation is determined , V fomc , and the volumes and densities of the constituent components of the selected liquid, respectively,
Figure 00000004
and ρ k , where k varies from unity to n, and n, in turn, is the number of components of the liquid phase. The volume of liquid after its sedimentation, as well as the volumes of its individual components, will be slightly larger than those that were at the end of the isokinetic selection, because part of the liquid will merge into the measuring tank from the conductive pipelines during the exit from the isokinetic sampling mode and closing the taps. Then as previously defined total fluid flow in the pipeline - m f, i-flow of the component in the pipeline are determined by the formula

Figure 00000005
Figure 00000005

В режиме визуального определения расхода отдельных компонент жидкой фазы без проведения взвешивания мерной емкости предварительно должен быть найден химический состав жидкой фазы. Тогда при известных температуре и давлении смеси жидкости будут известны и плотности ее составляющих компонент - ρk. Температуру отобранной жидкой пробы можно принять равной температуре газа, определенной на предыдущем этапе, или поставить термопару в мерную емкость 26. Давление в мерной емкости 26 можно определить по показаниям щитового милливольтметра 20 или по показаниям манометра 19 при открытом кране 14. С помощью градуированной трубки 27 измеряется объем мерной емкости, занятый каждой i-ой фазой жидкости -

Figure 00000006
и полный объем мерной емкости, занятый жидкостью - Vfomc.In the mode of visual determination of the flow rate of individual components of the liquid phase without weighing the measured capacity, the chemical composition of the liquid phase must first be found. Then, at a known temperature and pressure of the liquid mixture, the densities of its component components, ρ k, will also be known. The temperature of the selected liquid sample can be taken equal to the gas temperature determined in the previous step, or put the thermocouple in the measuring tank 26. The pressure in the measuring tank 26 can be determined by the readings of the shield millivoltmeter 20 or by the readings of the pressure gauge 19 with the tap 14 open. Using a graduated tube 27 the volume of the measured capacity occupied by each i-th phase of the liquid is measured -
Figure 00000006
and the total volume measuring container occupied by the liquid - V fomc.

Тогда при известном объеме - Vfom, найденном за время измерения - τиз, на этапе изокинетического отбора пробы, расход каждой компоненты жидкости в трубопроводе -

Figure 00000007
, рассчитывается по следующей формуле:Then, with a known volume - V fom , found during the measurement - τ from , at the isokinetic sampling stage, the flow rate of each liquid component in the pipeline is
Figure 00000007
calculated by the following formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

Суммарный расход жидкости в трубопроводе определится какThe total fluid flow in the pipeline is defined as

Figure 00000009
Figure 00000009

Способ определения суммарного расхода жидкой фазы путем взвешивания ее на тензометрических весах за время изокинетического режима отбора пробы является более точным, чем по формуле (5), т.к. в первом случае измерение производится с помощью достаточно точных тензометрических весов, а во втором случае с помощью емкостных датчиков, измерение с помощью которых менее точно из-за расплывчатости границ между составляющими компонентами жидкой фазы. Следует также учесть тот фактор, что при сложении расходов отдельных составляющих компонент жидкой фазы складываются и погрешности в их измерении. Вмести с тем формулу (5) следует оставить для контроля измерения расходов отдельных компонент жидкой фазы.The method for determining the total flow rate of the liquid phase by weighing it on a tensometric balance during the isokinetic sampling mode is more accurate than according to formula (5), because in the first case, the measurement is carried out using sufficiently accurate tensometric scales, and in the second case, using capacitive sensors, the measurement with which is less accurate due to the vagueness of the boundaries between the constituent components of the liquid phase. It should also be taken into account that when adding up the costs of the individual components of the components of the liquid phase, errors in their measurement are also added. At the same time, formula (5) should be left to control the measurement of the costs of the individual components of the liquid phase.

Предлагаемые авторами «Способ и устройство для измерения расходов фаз газожидкостного потока в трубопроводе с последующим измерением расходов составляющих компонент жидкой фазы» могут быть использованы во всей области изменения концентраций жидкой фазы, практически, до ее значений, близких к нулю. При использовании предлагаемых способа и устройства для их реализации не требуется емкостей, подлежащих сертификации.The method and device proposed by the authors for measuring the flow rates of phases of a gas-liquid flow in a pipeline, followed by measuring the flow rates of the components of the liquid phase, can be used in the entire range of changes in the concentration of the liquid phase, almost to its values close to zero. When using the proposed method and device for their implementation does not require containers to be certified.

Claims (2)

1. Способ покомпонентного измерения расхода фаз многофазного потока в трубопроводе, отличающийся тем, что с помощью установленного в трубопроводе отборника из потока изокинетически, без изменения скоростей всех входящих в него фаз, отбирают представительную пробу, разделяют ее на жидкую и газовую фазы, определяют их расходы, и по этим расходам находят расходы газовой и жидкой фазы в целом в трубопроводе по формулам1. The method of component-wise measurement of the flow rate of phases of a multiphase flow in a pipeline, characterized in that, using a sampler installed in the pipeline, a representative sample is taken from the flow isokinetically, without changing the velocities of all phases included in it, separated into liquid and gas phases, and their costs determined , and for these costs are the costs of the gas and liquid phases as a whole in the pipeline according to the formulas
Figure 00000010
Figure 00000011
Figure 00000010
Figure 00000011
где mgom - расход отобранной газовой фазы,where m gom is the flow rate of the selected gas phase, mfom - расход отобранной жидкой фазы,m fom is the flow rate of the selected liquid phase, mg - расход газа в трубопроводе,m g - gas flow in the pipeline, mf - расход жидкости трубопроводе,m f - flow rate of the pipeline, Som - площадь входа отборника пробы,S om is the entrance area of the sampler, Sm - площадь радиального сечения трубопровода;S m - the area of the radial section of the pipeline; после отстоя жидкой фазы отобранной пробы определяют границы и объемы компонентов жидкой фазы в отобранной пробе путем измерения плотностей компонентов и границ между ними с помощью емкостных датчиков, и вычисляют расходы компонентов жидкой фазы в трубопроводе по формулеafter sedimentation of the liquid phase of the selected sample, the boundaries and volumes of the components of the liquid phase in the selected sample are determined by measuring the densities of the components and the boundaries between them using capacitive sensors, and the flow rates of the components of the liquid phase in the pipeline are calculated by the formula
Figure 00000012
Figure 00000012
где
Figure 00000013
- расход i-й компоненты жидкости в трубопроводе,
Where
Figure 00000013
- flow rate of the i-th fluid component in the pipeline,
ρi, ρk - плотности i-й и k-й компонент отобранной жидкой фазы,ρ i , ρ k are the densities of the i-th and k-th components of the selected liquid phase,
Figure 00000014
и
Figure 00000015
- измеренные объемы i-ой и k-й компонент отобранной жидкой фазы после ее отстоя,
Figure 00000014
and
Figure 00000015
- the measured volumes of the i-th and k-th components of the selected liquid phase after its sedimentation,
n - число компонент жидкой фазы.n is the number of components of the liquid phase.
2. Устройство для покомпонентного измерения расхода фаз многофазного потока в трубопроводе, отличающееся тем, что включает в себя щелевой отборник, установленный в трубопроводе навстречу потоку и выполненный в виде креста для обеспечения представительности отобранной пробы, и измерительный участок, соединенный с выходным коллектором щелевого отборника, состоящий из двух последовательно установленных сепараторов для отделения жидкой фазы от газовой с предусмотренной возможностью работы одного сепаратора при малых концентрациях жидкости в потоке, мерной емкости, установленной на тензометрических весах, позволяющих определять расход жидкой фазы в режиме изокинетического отбора пробы, и сообщенной с прозрачной градуированной трубкой, предназначенной для тарировки мерной емкости, и оснащенной емкостными датчиками для измерения плотности отдельных компонентов жидкой фазы отобранной пробы и границы между ними, а также мерной шайбы для измерения расхода газовой фазы, при этом выходные магистрали для жидкости и газа измерительного участка соединены через краны с эжектором, создающим разрежение и компенсирующим гидравлические потери измерительного участка, а на входе в измерительный участок установлен кран, выполненный с возможностью регулирования гидравлического сопротивления измерительного участка и выхода на изокинетический режим отбора пробы.2. A device for component-wise measurement of the flow rate of phases of a multiphase flow in a pipeline, characterized in that it includes a slit sampler installed in the pipeline towards the flow and made in the form of a cross to ensure representativeness of the selected sample, and a measuring section connected to the output collector of the slotted sampler, consisting of two sequentially installed separators for separating the liquid phase from the gas phase with the provided possibility of the operation of one separator at low concentrations of liquid flow in a measuring tank mounted on a strain gauge that allows determining the flow rate of the liquid phase in the isokinetic sampling mode and connected to a transparent graduated tube for calibration of the measuring tank and equipped with capacitive sensors for measuring the density of individual components of the liquid phase of the selected sample and the boundaries between them, as well as a measuring washer for measuring the flow rate of the gas phase, while the output lines for the liquid and gas of the measuring section are connected through taps with an ejection an orifice that creates a rarefaction and compensates for the hydraulic losses of the measuring section, and at the entrance to the measuring section, a crane is installed that is able to control the hydraulic resistance of the measuring section and enter the isokinetic sampling mode.
RU2005134575/28A 2005-11-09 2005-11-09 Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components RU2319111C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005134575/28A RU2319111C9 (en) 2005-11-09 2005-11-09 Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005134575/28A RU2319111C9 (en) 2005-11-09 2005-11-09 Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2005134575A RU2005134575A (en) 2007-05-20
RU2319111C2 RU2319111C2 (en) 2008-03-10
RU2319111C9 true RU2319111C9 (en) 2008-07-10

Family

ID=38163793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005134575/28A RU2319111C9 (en) 2005-11-09 2005-11-09 Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2319111C9 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496101C1 (en) * 2012-06-04 2013-10-20 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина Device for sampling of liquid from pipeline
RU2497083C1 (en) * 2012-06-09 2013-10-27 Шлюмберже Текнолоджи Б.В. Method to assess thermodynamic balance of gas liquid mixture when performing filtration experiments

Also Published As

Publication number Publication date
RU2319111C2 (en) 2008-03-10
RU2005134575A (en) 2007-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7942065B2 (en) Isokinetic sampling method and system for multiphase flow from subterranean wells
US5608170A (en) Flow measurement system
US6032539A (en) Multiphase flow measurement method and apparatus
RU2270981C2 (en) System and method for measuring multi-phase stream
EP1899685B1 (en) Method and device for determining the density of one of the components of a multi-component fluid flow
EP0523068B1 (en) Improvements to two and three-phase flow measurement
EP2497556B1 (en) Water removing device for extremly high water content three-phase flow
US5390547A (en) Multiphase flow separation and measurement system
US4776210A (en) Multiphase fluid flow measurement systems and methods
EP2192391A1 (en) Apparatus and a method of measuring the flow of a fluid
CN105840169A (en) Pried type oil-gas-separation single-well metering device and metering method thereof
CN207486445U (en) A kind of pipeline sequentially-fed contaminated product experimental provision
CN110987097B (en) Method for measuring gas-liquid multiphase flow by using pressure fluctuation
CN205778806U (en) A kind of skid-mounted type Oil-gas Separation single well metering device
RU2319111C9 (en) Method and device for measuring phase flows of gas-liquid flow in pipeline with following measurement of flows of liquid phase components
RU2532490C1 (en) Method and installation for flow rate measurement of products from gas-condensate and oil wells
RU66779U1 (en) INSTALLATION OF BOREHOLD ACCOUNTING OF HYDROCARBON PRODUCTS
GB2331978A (en) A method and apparatus for taking liquid samples in a gas outlet pipe of a liquid/gas separator, fed with an oil well effluent
RU2378638C2 (en) Density metre-flow metre of fluid media
RU2371701C1 (en) Method for detection of contaminants content in liquid that flows in pipeline
RU2375696C2 (en) Method and device for determination of single component density in fluid multicomponent stream
RU35824U1 (en) SEPARATORY INSTALLATION FOR MEASURING OIL WELL DEBIT
RU73485U1 (en) DENSITY-FLOW METER FLUID
US11815524B2 (en) Volume fraction meter for multiphase fluid flow
CN2407331Y (en) Accurate automatic oil-gas-water flowmeter

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20101110

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20111127

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

Effective date: 20121110