RU2326241C1 - Equipment for production rate of oil-well measuring - Google Patents
Equipment for production rate of oil-well measuring Download PDFInfo
- Publication number
- RU2326241C1 RU2326241C1 RU2006134088/03A RU2006134088A RU2326241C1 RU 2326241 C1 RU2326241 C1 RU 2326241C1 RU 2006134088/03 A RU2006134088/03 A RU 2006134088/03A RU 2006134088 A RU2006134088 A RU 2006134088A RU 2326241 C1 RU2326241 C1 RU 2326241C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- oil
- separator
- water
- flow meter
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано для определения дебита жидкости, газа и нефти в продукции, добываемой из нефтяной скважины.The invention relates to the oil industry and can be used to determine the flow rate of liquid, gas and oil in products extracted from an oil well.
Известно, что точное и достоверное измерение количества извлекаемой из недр нефти является одной из острых проблем нефтяной отрасли. Введение с 1 марта 2006 г. национального стандарта «Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования" (ГОСТ Р8.615-2005) призвано навести порядок в эксплуатации нефтяных месторождений.It is known that accurate and reliable measurement of the amount of oil recovered from the bowels of the earth is one of the acute problems of the oil industry. Introduction from March 1, 2006 of the national standard “State system for ensuring the uniformity of measurements. Measuring the amount of oil and gas extracted from the bowels of the earth. General metrological and technical requirements "(GOST R8.615-2005) is intended to restore order in the operation of oil fields.
Известна установка для измерения продукции скважин (патент РФ №2057922, кл. Е21В 47/00 от 10.04.96. Бюл. №10), содержащая две измерительные емкости, сообщенные в верхней и нижней частях трубопроводами и снабженные датчиками верхнего и нижнего уровней жидкости, одновременно служащими датчиками гидростатического давления столба жидкости в измерительных емкостях, а сепарационная емкость выполнена в виде отдельного блока, один выход из которого сообщен с трубопроводом, соединяющим измерительные емкости в верхней части, а другой выход из сепарационной емкости соединен через переключатель потока с трубопроводом, соединяющим измерительные емкости в нижней части. Установка позволяет определить дебит жидкости, газовый фактор жидкости, обводненность продукции скважины и далее расчетом определяются дебит нефти и воды, газовый фактор нефти.A well-known installation for measuring production of wells (RF patent No. 2057922, class ЕВВ 47/00 dated 10.04.96. Bull. No. 10), containing two measuring tanks communicated in the upper and lower parts by pipelines and equipped with sensors for upper and lower liquid levels, at the same time serving as hydrostatic pressure sensors for the liquid column in the measuring tanks, and the separation tank is made in the form of a separate unit, one outlet of which is connected to the pipeline connecting the measuring tanks in the upper part, and the other exit from the separation the capacitance is connected through a flow switch with a pipeline connecting the measuring capacitance in the lower part. The installation allows you to determine the flow rate of the liquid, the gas factor of the liquid, the water cut of the well production, and then the calculation determines the flow rate of oil and water, the gas factor of oil.
Данный аналог обладает рядом недостатков, одним из которых является циклический характер процесса измерения, что отрицательно влияет на точность и достоверность полученных результатов. Кроме того, недостатком этой установки является ограниченность диапазона определений при выбранных размерах измерительных емкостей. Максимальный дебит жидкости можно определить только при соответствующих размерах измерительных емкостей. А увеличение размеров измерительных емкостей приводит к увеличению затрат при изготовлении и при эксплуатации установки. Пропускная способность по газу тоже зависит от размеров измерительных емкостей.This analogue has several disadvantages, one of which is the cyclical nature of the measurement process, which negatively affects the accuracy and reliability of the results. In addition, the disadvantage of this setup is the limited range of definitions for the selected dimensions of the measuring capacitance. The maximum fluid flow rate can only be determined with the appropriate dimensions of the measuring tanks. And the increase in the size of the measuring capacities leads to an increase in costs in the manufacture and operation of the installation. Gas throughput also depends on the size of the measuring tanks.
Наиболее близкой по технической сущности является установка для определения дебита продукции (патент RU №2190096). Установка содержит микропроцессор, две измерительные емкости, сообщенные между собой в верхних частях газопроводом, а в нижних частях трубопроводом и снабженные датчиками верхнего и нижнего уровней жидкости, одновременно служащими датчиками гидростатического давления столба жидкости в измерительных емкостях. Снизу к измерительным емкостям через переключатель потока подключена сепарационная емкость, подключенная сверху к обводному газопроводу, соединенному через обратный клапан с газопроводом и через расходомер и регулятор расхода газа со сборным коллектором. Между переключателем потока и сборным коллектором установлен насос откачки, производительность которого выше производительности замеряемых скважин.The closest in technical essence is the installation for determining the production rate (patent RU No. 2190096). The installation contains a microprocessor, two measuring tanks, interconnected in the upper parts by a gas pipeline, and in the lower parts by a pipeline and equipped with sensors for upper and lower liquid levels, which simultaneously serve as sensors for the hydrostatic pressure of the liquid column in the measuring tanks. From the bottom to the measuring vessels through the flow switch, a separation tank is connected, connected from above to the bypass gas pipe, connected through a non-return valve to the gas pipe and through a flow meter and gas flow regulator with a collecting manifold. A pumping pump is installed between the flow switch and the collection manifold, the productivity of which is higher than the productivity of the measured wells.
К недостаткам установки-прототипа следует отнести недостаточную точность, обусловленную следующими факторами. Все измерительные элементы установки-прототипа имеют жесткую настройку и не предусматривают перенастройку в процессе измерения. Между тем состав анализируемого потока не является величиной постоянной и может изменяться в процессе измерения, в частности, может колебаться в достаточно широком диапазоне количество растворенного в нефти газа и количество воды. Отсутствие динамической адаптивности регистрирующих устройств, обеспечиваемой обратной связью между ними и средствами для замера, отрицательно сказывается на точности измерения. Кроме того, в устройстве-прототипе прямыми измерениями определяют только время заполнения измерительных емкостей, гидростатическое давление в них и объем выделившегося газа. Остальные параметры определяются расчетным путем с использованием осредненных величин, допущений и т.п., причем при определении газовой составляющей учитывается только свободный газ и совершенно не принимается во внимание газ, растворенный в нефти и воде. Более того, разделение жидкой фракции на нефть и воду вообще не предусмотрено.The disadvantages of the installation of the prototype should include insufficient accuracy due to the following factors. All the measuring elements of the prototype installation are rigorously configured and do not provide for reconfiguration during the measurement process. Meanwhile, the composition of the analyzed stream is not constant and can change during the measurement process, in particular, the amount of gas dissolved in oil and the amount of water can fluctuate over a fairly wide range. The lack of dynamic adaptability of the recording devices provided by the feedback between them and the means for measuring negatively affects the accuracy of the measurement. In addition, in the prototype device, direct measurements determine only the filling time of the measuring tanks, the hydrostatic pressure in them and the volume of gas released. The remaining parameters are determined by calculation using averaged values, assumptions, etc., moreover, when determining the gas component only free gas is taken into account and gas dissolved in oil and water is not taken into account at all. Moreover, the separation of the liquid fraction into oil and water is not provided at all.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является устранение указанных недостатков, а именно повышение точности определения состава газожидкостной смеси, поступающей из скважины за счет обеспечения динамической адаптивности регистрирующих элементов заявляемого устройства к фактическому у состава анализируемого потока и условиям измерения, при одновременном упрощении конструкции устройства и повышения его надежности.The problem to which the invention is directed is to eliminate these drawbacks, namely, improving the accuracy of determining the composition of the gas-liquid mixture coming from the well by providing dynamic adaptability of the recording elements of the claimed device to the actual composition of the analyzed stream and measurement conditions, while simplifying the design of the device and increase its reliability.
Поставленная задача решается тем, что установка для измерения дебита нефтяной скважины, содержащая сепаратор, вход которого соединен с трубопроводом подвода из магистрали газожидкостной смеси, а выходы соединены с трубопроводами нефти, воды и газа, при этом трубопровод газа присоединен к верхней части сепаратора и в нем установлен первый расходомер, соединенный с устройством управления, контроля и отображения информации, к которому подключены датчики давления и температуры сепаратора, а трубопровод воды выполнен с клапаном сброса воды и присоединен к нижней части сепаратора, в отличие от прототипа снабжена вторым и третьим расходомерами, гомогенизатором и модулем коррекции, при этом трубопровод нефти с одной стороны присоединен к средней части сепаратора, а с другой через гомогенизатор соединен со вторым расходомером, выход которого соединен с модулем коррекции, один выход которого связан обратной связью со вторым расходомером, а другой - с клапаном сброса воды, причем модуль коррекции представляет собой корпус, внутри которого последовательно расположены зона измерения относительного содержания газа в анализируемом потоке, включающая диаметрально расположенные источник и приемник ультразвукового излучения, и зона измерения относительного содержания воды в анализируемом потоке в виде области с высокочастотным полем, образованным пластинами конденсатора, перед и после которой расположены датчики температуры, причем выход приемника ультразвукового излучения и датчиков температуры через устройство управления, контроля и отображения информации связаны со вторым расходомером.The problem is solved in that the installation for measuring the flow rate of an oil well containing a separator, the inlet of which is connected to the supply pipe from the gas-liquid mixture line, and the outlets are connected to oil, water and gas pipelines, while the gas pipeline is connected to and in the upper part of the separator a first flowmeter is installed, connected to a control, monitoring and information display device, to which pressure and temperature sensors of the separator are connected, and the water pipeline is made with a water discharge valve and attached to the bottom of the separator, in contrast to the prototype, is equipped with a second and third flow meters, a homogenizer and a correction module, while the oil pipeline is connected to the middle part of the separator on one side and connected to a second flow meter through the homogenizer, the output of which is connected to the module correction, one output of which is connected by feedback with the second flow meter, and the other with a water discharge valve, and the correction module is a housing, inside which the measuring zone is sequentially located the relative content of gas in the analyzed stream, including a diametrically located source and receiver of ultrasonic radiation, and a zone for measuring the relative water content in the analyzed stream in the form of a region with a high-frequency field formed by capacitor plates, in front of and after which there are temperature sensors, and the output of the ultrasonic radiation receiver and temperature sensors through the control device, control and display of information associated with the second flow meter.
При анализе патентной и научно-технической литературы авторами не обнаружено аналогичного решения как по исполнению, так и по выполняемым функциям, что дает основание считать заявляемое техническое решение соответствующим критерию «новизна». В то же время данное решение не является очевидным, поскольку здесь реализован новый подход к определению дебита скважины. Действительно, помимо того, что устройство предполагает учет не только свободного газа, отделенного в сепараторе, но и остаточного газа, как растворенного в нефти, так и свободного, данное устройство позволяет учитывать изменение концентрации составляющих компонентов в процессе измерения и производить адекватную поднастройку второго расходомера в соответствии с текущими характеристиками потока. Эта функция обусловливает новый взгляд на процесс измерения дебита скважин и является изобретательским шагом в этой области.When analyzing the patent and scientific and technical literature, the authors did not find a similar solution both in execution and in the functions performed, which gives reason to consider the claimed technical solution as meeting the “novelty” criterion. At the same time, this solution is not obvious, since a new approach to determining well production is implemented here. Indeed, in addition to the fact that the device involves taking into account not only the free gas separated in the separator, but also the residual gas, both dissolved in oil and free, this device allows you to take into account the change in the concentration of constituent components during the measurement process and make an adequate adjustment of the second flow meter in according to current flow characteristics. This function provides a new look at the process of measuring the flow rate of wells and is an inventive step in this area.
На фиг.1 изображена блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 - блок-схема модуля коррекции, на фиг.3 - вид ультразвуковых импульсов в модуле коррекции.Figure 1 shows a block diagram of the inventive device, figure 2 is a block diagram of a correction module, figure 3 is a view of ultrasonic pulses in the correction module.
Заявляемая установка содержит трубопровод 1, по которому газожидкостная смесь из скважины поступает в сепаратор 2. В сепараторе осуществляется расслоение ГЖС на газовую составляющую 3 и жидкую составляющую, состоящую из нефти 4 и воды 5.The inventive installation contains a pipeline 1, through which the gas-liquid mixture from the well enters the separator 2. In the separator, the GHS is stratified into a gas component 3 and a liquid component consisting of
Соответственно сепаратор 2 имеет три выходных трубопровода - газа, нефти и воды. К верхней части сепаратора 2 присоединен трубопровод газа 6 и в нем установлен первый расходомер 7, соединенный с устройством управления, контроля и отображения (не показано). Поскольку условия проведения измерений могут быть различными и отличными от нормальных (1 атм, 20°С), сепаратор снабжен датчиками давления 8 и температуры 9. Жидкая фаза, которая скапливается в нижней части сепаратора, по трубопроводу 10 подается в гомогенизатор 11 и через второй расходомер 12 в модуль коррекции 13. В нижней части сепаратора 2 имеется трубопровод 14, соединенный через клапан сброса воды 15 с третьим расходомером 16. Модуль коррекции 13 (см. фиг.2) представляет собой корпус 17 с последовательно расположенными в нем двумя зонами - зоной измерения относительного содержания газа в анализируемом потоке 18 и зоной измерения относительного содержания воды в анализируемом потоке 19. Зона измерения относительного содержания газа в анализируемом потоке 18 содержит расположенные напротив друг друга источник 20 и приемник 21 ультразвукового излучения, выход которого соединен через устройство управления, измерения и контроля, в качестве которого использована ПЭВМ (не показана) со вторым расходомером. Зона измерения относительного содержания воды в анализируемом потоке 19 представляет собой область с высокочастотным полем, созданным пластинами конденсатора 22. Перед областью с высокочастотным полем и после этой области расположены датчики температуры 23 и 24, также связанные через ПЭВМ со вторым расходомером. Модуль коррекции 13 информационно связан обратной связью 25 со вторым расходомером 12. Кроме того, второй выход модуля коррекции соединен с клапаном сброса воды 15.Accordingly, the separator 2 has three outlet pipelines - gas, oil and water. A gas pipeline 6 is connected to the upper part of the separator 2 and a first flowmeter 7 is installed in it, connected to a control, monitoring and display device (not shown). Since the measurement conditions can be different and different from normal (1 atm, 20 ° C), the separator is equipped with pressure sensors 8 and temperature 9. The liquid phase that accumulates in the lower part of the separator is fed through a pipe 10 to the homogenizer 11 and through a second flow meter 12 to the correction module 13. In the lower part of the separator 2 there is a pipe 14 connected through a water discharge valve 15 to the third flow meter 16. The correction module 13 (see figure 2) is a
Заявляемое устройство работает следующим образом. Анализируемая газожидкостная смесь из магистрали по трубопроводу 1 направляется в сепаратор 2. При этом для повышения эффективности сепарации газа вход в сепаратор предпочтительно выполнить тангенциальным. В этом случае обеспечивается закрутка потока, при которой жидкая фаза концентрируется у стенок сепаратора, а газовая составляющая 3 у центра, поднимается вверх и по трубопроводу 6 направляется на первый расходомер 7, откуда удаляется за пределы устройства. Таким образом получают данные о количестве свободного газа в анализируемом потоке. Жидкая составляющая анализируемого потока, состоящая из нефти 4 и воды 5, концентрируется в нижней части сепаратора, при этом вода, как более тяжелая, скапливается на дне и по трубопроводу 14 через клапан сброса воды попадает на третий расходомер 16. Выше пласта воды 5 в сепараторе располагается нефть 4, а точнее эмульсия из нефти, воды, остаточного газа, как свободного, так и растворенного. Эта эмульсия по трубопроводу 10 подается на гомогенизатор 11, где происходит перемешивание этой эмульсии до однородной массы, которая поступает на второй расходомер 12, который настроен с учетом наличия в потоке газа и воды, взятых в осредненных значениях. Далее поток поступает на блок коррекции 13, в котором определяется фактическое текущее содержание газа и воды в потоке, значения которых по линии обратной связи 25 поступают на второй расходомер для коррекции его показателей. Работа модуля коррекции 13 осуществляется следующим образом. Анализируемый поток поступает на вход модуля и попадает в зону измерения относительного содержания газа в анализируемом потоке 18, который содержит расположенные диаметрально друг напротив друга источник 20 и приемник 21 ультразвукового излучения. Расстояние между ними равно L (см. фиг.3). Т - период ультразвуковых колебаний, τ - период следования ультразвуковых импульсов (определяется скважностью импульсов). Время τ должно быть больше времени прохождения ультразвуковым импульсом расстояния L от источника 20 до приемника 21. Распространение ультразвуковых волн должно происходить перпендикулярно потоку, в этом случае эффект Допплера будет нулевым и не будет вносить погрешность в измерения. Известно, что скорость распространения механических колебаний (в данном случае звука) в жидкости зависит от ее упругости, т.е. сжимаемости, которая в свою очередь зависит от количества газа в ней. Чем больше газа в жидкости, тем выше ее сжимаемость и ниже скорость звука. В данном случае время τ должно быть больше времени прохождения звуковым импульсом расстояния L от источника 20 до приемника 21. Поскольку расстояние L невелико, то период следования ультразвуковых импульсов будет достаточно малым и период звуковых колебаний Т должен быть очень небольшим. Эти условия можно выполнить, использовав ультразвуковые колебания. Замеряя время прохождения звуковым сигналом фиксированного расстояния L, вычисляют количество газа в анализируемом потоке. В случае, если количество газа в потоке больше или меньше среднего значения, на которое был предварительно настроен второй расходомер 12, по линии обратной связи 25 подают соответствующий сигнал на второй расходомер 12 и осуществляют коррекцию его показаний. Анализируемый поток далее попадает в зону измерения относительного содержания воды в анализируемом потоке 19. В начальной части этой зоны производят измерение температуры анализируемого потока с помощью первого датчика температуры 23. Далее поток попадает в область высокочастотного электромагнитного поля, источником которого могут быть пластины конденсатора 22 (или катушки индуктивности). Вода, присутствующая в анализируемом потоке, обладает электропроводностью из-за большого количества растворенных в ней солей. За счет возникновения вихревых токов Фуко, проходя область высокочастотного электромагнитного поля, она нагревается, причем степень нагрева пропорциональна электропроводности потока, иными словами содержанию в нем воды. Второй датчик температуры 24 замеряет температуру анализируемого потока на выходе из области высокочастотного электромагнитного поля. На основе разности температур определяют количество воды в анализируемом потоке. В случае если анализируемый поток состоит в основном из воды, открывается линия, соединяющая модуль коррекции 13 с клапаном сброса воды 15, и она отводится через третий расходомер 16. Данные с расходомеров и датчиков модуля коррекции, а также датчиков давления и температуры в сепараторе передаются в блок управления, фиксации и отображения информации, в качестве которого использована ПЭВМ (на фиг. не показана). Помимо вычисления конкретного количества нефти, газа (как свободного, так и остаточного - свободного и растворенного) и воды, происходит приведение результатов измерения к нормальным условиям (давление 1 атм и температура 20°С), как этого требует национальный стандарт «Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования" (ГОСТ Р8.615-2005).The inventive device operates as follows. The analyzed gas-liquid mixture from the line through the pipeline 1 is sent to the separator 2. In this case, to increase the efficiency of gas separation, the entrance to the separator is preferably made tangential. In this case, swirling of the flow is ensured, in which the liquid phase is concentrated at the separator walls, and the gas component 3 at the center rises and goes through the pipeline 6 to the first flow meter 7, from where it is removed outside the device. Thus, data on the amount of free gas in the analyzed stream are obtained. The liquid component of the analyzed stream, consisting of
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134088/03A RU2326241C1 (en) | 2006-09-25 | 2006-09-25 | Equipment for production rate of oil-well measuring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134088/03A RU2326241C1 (en) | 2006-09-25 | 2006-09-25 | Equipment for production rate of oil-well measuring |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006134088A RU2006134088A (en) | 2008-03-27 |
RU2326241C1 true RU2326241C1 (en) | 2008-06-10 |
Family
ID=39581388
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006134088/03A RU2326241C1 (en) | 2006-09-25 | 2006-09-25 | Equipment for production rate of oil-well measuring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2326241C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751054C1 (en) * | 2020-11-24 | 2021-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" | Method and installation for measuring flow rate of oil well |
-
2006
- 2006-09-25 RU RU2006134088/03A patent/RU2326241C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2751054C1 (en) * | 2020-11-24 | 2021-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "Пакер" | Method and installation for measuring flow rate of oil well |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006134088A (en) | 2008-03-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1899688B1 (en) | A system and method for optimizing a gas/liquid separation process | |
US7526966B2 (en) | Apparatus and method for measuring a parameter of a multiphase flow | |
US8322228B2 (en) | Method of measuring flow properties of a multiphase fluid | |
US8641813B2 (en) | System and method for optimizing a gas/liquid separation process | |
US7437946B2 (en) | Apparatus and method for measuring a parameter of a multiphase flow | |
US10704937B2 (en) | Critical flow nozzle flowmeter for measuring respective flowrates of gas phase and liquid phase in multiphase fluid and measuring method thereof | |
AU2016359472B2 (en) | A stratified flow multiphase flowmeter | |
EP3494278B1 (en) | Monitoring hydrocarbon fluid flow | |
EP1982169B1 (en) | Apparatus and method for measuring parameters of a multiphase fluid flow | |
RU2631495C2 (en) | Multiphase ultrasonic flowmetre for pipelines | |
US11841255B2 (en) | Systems, methods, and apparatus to measure multiphase flows | |
WO2011159816A1 (en) | Minimally intrusive monitoring of a multiphase process flow using a tracer | |
WO2018072226A1 (en) | Positive displacement multi-phase flow mass flow meter | |
CN104880228A (en) | Multiphase flowmeter | |
CN105804720A (en) | Dual-body type oil-well three-phase automatic metering device | |
RU2328597C1 (en) | Process and device of oil well yield measurement at group facilities | |
EA024819B1 (en) | Device for determining a component composition of a downhole fluid | |
US11543276B2 (en) | Multiphase flowmeter system with a non-radioactive sensor subsystem and methods thereof | |
RU2326241C1 (en) | Equipment for production rate of oil-well measuring | |
CN204514402U (en) | A kind of differential pressure mass flowmeter for vortex street | |
RU129256U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE COMPONENT COMPOSITION OF OIL AND GAS WELL PRODUCTS | |
CN204514403U (en) | A kind of differential pressure mass flowmeter for vortex street | |
Wrasse et al. | Two-phase flow rate measurement using a capacitive sensor and a Venturi meter | |
RU2695957C1 (en) | Method of determining volume fractions of water and free gas in a stream of crude oil and a measuring system for its implementation | |
CN2405192Y (en) | Intelligent flowmeter |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090926 |