RU2359247C1 - Density metre-flow metre for liquid and gaseous media - Google Patents

Density metre-flow metre for liquid and gaseous media Download PDF

Info

Publication number
RU2359247C1
RU2359247C1 RU2007142586/28A RU2007142586A RU2359247C1 RU 2359247 C1 RU2359247 C1 RU 2359247C1 RU 2007142586/28 A RU2007142586/28 A RU 2007142586/28A RU 2007142586 A RU2007142586 A RU 2007142586A RU 2359247 C1 RU2359247 C1 RU 2359247C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
liquid
density
loop
gas
Prior art date
Application number
RU2007142586/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Чуринов (RU)
Михаил Иванович Чуринов
Гумер Гафиуллович Сафиуллин (RU)
Гумер Гафиуллович Сафиуллин
Лариса Федоровна Попова (RU)
Лариса Федоровна Попова
Илья Николаевич Кучернюк (RU)
Илья Николаевич Кучернюк
Original Assignee
Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "СейсмоСетСервис" (ЗАО НПФ "СейсмоСетСервис")
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 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "СейсмоСетСервис" (ЗАО НПФ "СейсмоСетСервис") filed Critical Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "СейсмоСетСервис" (ЗАО НПФ "СейсмоСетСервис")
Priority to RU2007142586/28A priority Critical patent/RU2359247C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2359247C1 publication Critical patent/RU2359247C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: instrument engineering; oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention can be used in oil and gas extraction, oil processing, petrochemical and other industries. Density metre-flow metre includes loop-shaped pipe of equal section consisting of rising, horizontal and falling lines, 4 pressure samples installed correspondingly at the rising line (1st pressure sampler), horizontal line (2nd pressure sampler) and falling line (3rd pressure sampler) of loop-shaped pipe and at thermometre casing of calibration liquid temperature sensor (4th pressure sampler). The device also includes the 1st and 2nd pressure-difference transducers, absolute pressure sensor, working fluid temperature sensor, calibration liquid temperature sensor, pulse tubes with calibration liquid sensing pressure of working fluid and recording unit. The 1st, 3rd, 4th pressure samplers and additional pressure sampler (5th) installed at falling line of loop-shaped pipe are arranged at one level in loop lower end. The 2nd pressure-difference transducer is connected to the 5th and 1st pressure sampler by means of pulse tubes. The 1st pressure-difference transducer is connected to the 3rd and 4th pressure sampler. Thermometre is connected to the 2nd pressure sampler. Liquid or gas density and flow rate is calculated from the specified expressions.
EFFECT: accuracy increase, extension of functional capabilities.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения параметров жидкости или газа непосредственно в потоке и может найти применение в нефтегазодобывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of measuring parameters of a liquid or gas directly in the stream and can find application in oil and gas production, oil refining, petrochemical and other industries.

Известен плотномер для жидких сред, содержащий вертикальную измерительную колонку, выполненную в виде двух параллельных труб одинакового диаметра, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, отборники давления, расположенные на внешних изгибах верхних и нижних участков восходящей и нисходящей ветвях труб на равных уровнях (полезная модель №15787, бюл. №31, 2000 г.).A well-known densitometer for liquids containing a vertical measuring column made in the form of two parallel pipes of the same diameter, impulse tubes with a “reference” liquid, pressure collectors located on the external bends of the upper and lower sections of the ascending and descending branches of the pipes at equal levels (utility model No. 15787, bull. No. 31, 2000).

Недостатком конструкции является расположение импульсных трубок с «эталонной» жидкостью внутри измерительных колонок, поэтому при больших скоростях потока жидкости происходит вихреобразование, что вносит погрешность в величину отбора давления, а следовательно, и в результаты измерения величин плотности жидкости.The design drawback is the location of the impulse tubes with a “reference” fluid inside the measuring columns, therefore, at high fluid flow rates, vortexing occurs, which introduces an error in the pressure selection and, consequently, in the results of measuring fluid density.

Известен плотномер для жидких сред, содержащий

Figure 00000001
-образную трубу, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три преобразователя давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях трубы, два дифференциальных манометра и регистрирующий прибор (авт. св. СССР №1325328, бюл. №27, 23.07.1987 г.).Known densitometer for liquid media containing
Figure 00000001
-shaped pipe consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure transducers mounted respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the pipe, two differential pressure gauges and a recording device (ed. St. USSR No. 1325328, bull. No. 27, 23.07. 1987).

Недостатком плотномера является отсутствие автоматической коррекции плотности «эталонной» жидкости по температуре и давлению применительно к рабочим условиям измеряемой среды, что сказывается на точности измерения плотности жидкости.The disadvantage of the densitometer is the lack of automatic correction of the density of the “reference” liquid by temperature and pressure as applied to the operating conditions of the medium being measured, which affects the accuracy of measuring the density of the liquid.

Известен (полезная модель №67263, опубл. 10.10.2007 г., бюл. №28) плотномер жидких или газообразных сред, который лишен указанных недостатков и содержит

Figure 00000001
-образную (петлеобразную) трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, два датчика разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающей давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок. Для повышения точности измерения он снабжен дополнительным датчиком температуры «эталонной» жидкости, залитой в импульсные трубки, и дополнительным отборником давления, расположенным на корпусе для термометра. В качестве «эталонной» жидкости использована жидкость, контактирующая с рабочей средой, но не смешивающаяся с ней. Кроме того, отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы, и отборник давления, расположенный на корпусе для термометра, находятся на одном уровне в нижней части петли, а плотность жидкости или газообразных сред определяется соответственно по формуламKnown (utility model No. 67263, publ. 10.10.2007, bull. No. 28) densitometer of liquid or gaseous media, which is devoid of these shortcomings and contains
Figure 00000001
-shaped (loop-shaped) pipe of equal cross-section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure selectors installed respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the loop-shaped pipe, two pressure difference sensors, absolute pressure sensor, medium temperature sensor, impulse tubes with a “reference” fluid that perceives the pressure of the working medium directly by the contact method, and a recording unit. To increase the accuracy of measurement, it is equipped with an additional temperature sensor of the "reference" liquid, which is filled into the pulse tubes, and an additional pressure selector located on the housing for the thermometer. As a "reference" fluid used fluid in contact with the working medium, but not miscible with it. In addition, the pressure sampling devices installed on the ascending, descending branches of the loop-shaped pipe and the pressure sampling device located on the housing for the thermometer are at the same level in the lower part of the loop, and the density of the liquid or gaseous media is determined respectively by the formulas

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где ρж, ρг - плотности соответственно жидкости и газа, кг/м3,where ρ W , ρ g - the density of the liquid and gas, kg / m 3 , respectively

Figure 00000004
- плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3,
Figure 00000004
- the density of the "reference" fluid, reduced to the operating conditions, kg / m 3 ,

ΔP1 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и суммой гидростатического давления, измеряемой жидкости (газа) и потерями давления на восходящей ветви, Па,ΔP 1 is the pressure difference between the column of the "reference" fluid and the sum of the hydrostatic pressure, the measured fluid (gas) and pressure loss on the ascending branch, Pa,

ΔР2 - разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и разностью гидростатического столба измеряемой жидкости (газа) и потерями давления на нисходящей ветви, Па,ΔP 2 is the pressure difference between the column of the "reference" liquid and the difference of the hydrostatic column of the measured liquid (gas) and pressure losses on the descending branch, Pa,

g - ускорение свободного падения, м/с2,g is the acceleration of gravity, m / s 2 ,

h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м,h is the distance between the upper and lower pressure sampling points, m,

hк - высота компенсации столба «эталонной» жидкости, м.h to - the height of the compensation column "reference" fluid, m

Кроме того, датчик абсолютного давления, два датчика разности давления, датчики температуры рабочей среды и температуры «эталонной» жидкости связаны с регистрирующим блоком (Прототип).In addition, an absolute pressure sensor, two pressure difference sensors, sensors for the temperature of the working medium and the temperature of the “reference” liquid are connected to the recording unit (Prototype).

Недостатком конструкции является низкая точность в определении массового расхода вследствие необходимости ввода поправки на разность показаний (ΔР2-ΔР1)±ΔР при определении массового расхода из-за особенности подключения датчиков разности давления.The design drawback is the low accuracy in determining the mass flow rate due to the need to introduce corrections for the difference in readings (ΔР 2 -ΔР 1 ) ± ΔР when determining the mass flow rate due to the peculiarity of connecting pressure difference sensors.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности измерения параметров жидкости и газа и расширение функциональных возможностей устройства за счет определения состава жидких двухкомпонентных сред, абсолютной влажности газа и измерения массового расхода жидкости или газа с переменной плотностью.The objective of the invention is to increase the accuracy of measuring the parameters of the liquid and gas and expand the functionality of the device by determining the composition of liquid two-component media, the absolute humidity of the gas and measuring the mass flow rate of liquid or gas with variable density.

Указанная задача решается за счет того, что в плотномере-расходомере жидких или газообразных сред, содержащем петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, первый и второй датчики разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, датчик температуры «эталонной» жидкости, отборник давления, размещенный на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающие давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, при этом отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы и отборник давления, размещенный на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, расположены на одном уровне в нижней части петли. Устройство снабжено расположенным на одном уровне с упомянутыми отборниками давления дополнительным отборником давления, установленным на нисходящей ветви петлеобразной трубы, второй датчик разности давления подключен импульсными трубками с «эталонной» жидкостью к дополнительному отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления на восходящей ветви, а первый датчик разности давления подключен к отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления, размещенному на корпусе термометра, соединенного с верхним отборником давления на горизонтальном участке петли, расположенным симметрично относительно плеч нисходящей и восходящей ветвей петлеобразной трубы, при этом плотность жидкости или газа определяется соответственно по формуламThis problem is solved due to the fact that in a densitometer-flowmeter of liquid or gaseous media containing a loop-shaped pipe of equal cross-section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure selectors installed respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the loop-shaped pipe, the first and second pressure difference sensors, absolute pressure sensor, medium temperature sensor, “reference” liquid temperature sensor, pressure sampler located on the sensor thermometer body and the temperatures of the “reference” fluid, impulse tubes with the “reference” fluid, perceiving the pressure of the working medium directly by the contact method, and a recording unit, while pressure taps mounted on the ascending, descending branches of the loop-shaped pipe and a pressure tester located on the body of the temperature sensor thermometer "Reference" fluid, located at the same level in the lower part of the loop. The device is equipped with an additional pressure sampler located at the same level as the pressure samplers installed on the descending branch of the loop-shaped pipe, the second pressure difference sensor is connected by impulse tubes with a “reference” liquid to the additional pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler on the ascending branch, and the first the pressure difference sensor is connected to the pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler located on the thermometer body connected to the upper discharge rnikom pressure on the horizontal portion of the loop, disposed symmetrically with respect to the shoulders descending and ascending branches of the loop-shaped pipe, while the density of the liquid or gas is determined respectively by the formulas

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

величины массовых расходов жидкости или газа определяются соответственно по формуламthe mass flow rates of a liquid or gas are determined respectively by the formulas

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

а состав жидких двухкомпонентных сред («нефть-вода») и абсолютная влажность газа определяются соответственно по формулам, взятым из источника (6):and the composition of liquid two-component media (“oil-water”) and the absolute humidity of the gas are determined respectively by the formulas taken from the source (6):

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

где

Figure 00000004
- плотность «эталонной» жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3,Where
Figure 00000004
- the density of the "reference" fluid, reduced to the operating conditions, kg / m 3 ,

ΔР1 - верхний расчетный перепад давления, зависящий от изменения плотности в рабочих условиях (разность давлений между столбом «эталонной» жидкости и разностью гидростатического давления, измеряемой жидкости (газа) и потерями давления на нисходящей ветви, Па),ΔР 1 is the upper calculated pressure drop depending on the density change under operating conditions (pressure difference between the column of the “reference” liquid and the difference in hydrostatic pressure, measured liquid (gas) and pressure losses on the descending branch, Pa),

ΔР2ТР - потери давления на трение между точками отбора давления на нисходящей и восходящей ветвях петлеобразной трубы при движении жидкости, Па, ΔР 2ТР - pressure loss due to friction between the points of pressure selection on the descending and ascending branches of the loop-like pipe when the fluid moves, Pa,

g - ускорение свободного падения, м/с2,g is the acceleration of gravity, m / s 2 ,

h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м,h is the distance between the upper and lower pressure sampling points, m,

hк - высота компенсации столба «эталонной жидкости», м,h to - the height of the compensation column "reference fluid", m,

d - диаметр трубопровода, м,d is the diameter of the pipeline, m,

α - поправочный коэффициент, устанавливается по результатам градуировки прибора,α - correction factor, is determined by the results of the calibration of the device,

Мж - массовый расход жидкости, кг/с,M W - mass flow rate of liquid, kg / s,

Мг - массовый расход газа, кг/с,M g - mass flow rate of gas, kg / s,

W - процентное содержание воды в нефти, %,W is the percentage of water in oil,%,

А - абсолютная влажность газа, кг/м3,And the absolute humidity of the gas, kg / m 3 ,

ρв - плотность пластовой воды, кг/м3, определяется по лабораторным данным по каждой скважине,ρ in - the density of produced water, kg / m 3 is determined by laboratory data for each well,

ρн - плотность дегазированной нефти, кг/м3, определяется по лабораторным данным по каждой скважине,ρ n - the density of degassed oil, kg / m 3 is determined by laboratory data for each well,

ρ0 - плотность сухого газа при стандартных условиях: Т0=293,15 К,ρ 0 is the density of dry gas under standard conditions: T 0 = 293.15 K,

Р0=0,10325 МПа, кг/м3, выбирается по известным таблицам,P 0 = 0.10325 MPa, kg / m 3 , is selected according to known tables,

Т0, Р0 - стандартные условия (293,15 К; 0,10325 МПа, кг/м3),T 0 , P 0 - standard conditions (293.15 K; 0.10325 MPa, kg / m 3 ),

Р, Т - давление и температура в рабочих условиях, МПа, К,P, T - pressure and temperature under operating conditions, MPa, K,

Z - коэффициент сжимаемости газа, выбирается по известным таблицам,Z is the gas compressibility coefficient, is selected according to known tables,

ρг - плотность газа, измеренная в рабочих условиях, кг/м3,ρ g - gas density, measured under operating conditions, kg / m 3 ,

ρж - плотность жидкости, измеренная в рабочих условиях, кг/м3.ρ W - the density of the liquid, measured under operating conditions, kg / m 3 .

В заявляемом плотномере датчик абсолютного давления, два датчика разности давлений, датчик температуры рабочей среды и датчик температуры «эталонной» жидкости связаны с регистрирующим блоком.In the inventive densitometer, an absolute pressure sensor, two pressure difference sensors, a medium temperature sensor and a “reference” liquid temperature sensor are connected to the recording unit.

На чертеже изображено заявляемое устройство.The drawing shows the inventive device.

Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред содержит петлеобразную трубу, состоящую из восходящей 1, горизонтальной 2 и нисходящей 3 ветвей, импульсные трубки 4, заполненные «эталонной» жидкостью, непосредственно контактирующей с рабочей средой, но не смешивающейся с ней, например кремнеорганической, имеющей известные коэффициенты объемного расширения и сжатия, четыре отборника давления, расположенные на одном уровне 5-8 в нижней части петли, отборник давления 9, расположенный на горизонтальной ветви на расстоянии h от уровня расположения нижних отборников давления. При этом отборник давления 5 установлен на восходящей ветви 1, отборники давления 6 и 8 - на нисходящей ветви 3, а отборник давления 7 установлен на корпусе для термометра 10 с датчиком температуры 11. Два датчика разности давления 12 и 13 связаны с восходящей ветвью 1 и нисходящей ветвью 3 следующим образом: «минусовая» камера датчика разности давления 12 посредством импульсной трубки с «эталонной» жидкостью соединена с отборником давления 5 на восходящей ветви 1, а «плюсовая» камера указанного датчика соединена с дополнительным отборником давления 8 на нисходящей ветви 3, «минусовая» камера датчика разности давления 13 соединена импульсной трубкой с датчиком 6 на нисходящей ветви, а «плюсовая» камера указанного датчика соединена с отборником давления 7 на корпусе для термометра. В месте контакта «эталонной» жидкости и рабочей средой в отборниках давления выполнены мини-камеры для передачи давления.The densitometer-flowmeter of liquid or gaseous media contains a loop-shaped pipe, consisting of ascending 1, horizontal 2 and descending 3 branches, impulse tubes 4, filled with a “reference” liquid that is directly in contact with the working medium, but not miscible with it, for example, organosilicon, which has known volume expansion and compression coefficients, four pressure sampling devices located at the same level 5-8 in the lower part of the loop, pressure sampling device 9 located on a horizontal branch at a distance h from the level of distribution zheniya lower pressure sockets. In this case, the pressure sampling device 5 is installed on the ascending branch 1, the pressure sampling devices 6 and 8 on the descending branch 3, and the pressure sampling device 7 is installed on the housing for the thermometer 10 with temperature sensor 11. Two pressure difference sensors 12 and 13 are connected to the ascending branch 1 and the descending branch 3 as follows: the "negative" chamber of the pressure difference sensor 12 is connected to the pressure sampler 5 on the ascending branch 1 by means of a pulse tube with a "reference" liquid, and the "positive" chamber of the specified sensor is connected to an additional pressure sampler I 8 on the descending branch 3, the "negative" chamber of the pressure difference sensor 13 is connected by a pulse tube to the sensor 6 on the descending branch, and the "plus" chamber of the specified sensor is connected to the pressure selector 7 on the housing for the thermometer. In the place of contact of the "reference" fluid and the working medium in the pressure tracers, mini-chambers for transmitting pressure are made.

Датчик абсолютного давления 14 рабочей среды «Q» установлен на прямом участке в начале восходящей ветви 1, а датчик температуры рабочей среды 15 установлен на выходе нисходящей ветви 3. Датчики разности давления 12 и 13, термометр 10, датчик абсолютного давления рабочей среды 14 и датчик температуры рабочей среды 15 связаны с регистрирующим блоком 16 (БОИ - блок обработки информации), который по заложенной в нем программе рассчитывает плотность рабочей среды, ее массу, состав для двухкомпонентных жидких сред или абсолютную влажность газовых сред и выдает на средство визуализации, например компьютер (не показано).The absolute pressure sensor 14 of the working fluid “Q” is installed in a straight section at the beginning of the ascending branch 1, and the temperature sensor of the working medium 15 is installed at the output of the descending branch 3. Pressure difference sensors 12 and 13, a thermometer 10, an absolute pressure sensor of the working medium 14 and a sensor the temperature of the working medium 15 is connected with the recording unit 16 (BOI - information processing unit), which, according to the program laid down in it, calculates the density of the working medium, its mass, composition for two-component liquid media or the absolute humidity of gaseous media and provides a visualization tool, such as a computer (not shown).

Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред работает следующим образом.Density meter-flow meter of liquid or gaseous media works as follows.

Рабочая жидкость или газообразная среда (рабочая среда «Q») поступает на вход восходящей ветви 1, где датчиком абсолютного давления 14 измеряется давление рабочей среды и передается на блок 16. Далее рабочая среда поднимается по восходящей ветви 1, при этом отборник давления 5 передает давление на датчик разности давления 12 в его «минусовую» камеру, и поступает на горизонтальную линию 2, где через отборник давления 9 давление передается в «плюсовую» камеру датчика разности давления 13, показание которого поступает в регистрирующий блок 16. Далее рабочая среда опускается по нисходящей ветви 3 и ее давление через отборник давления 6 передается в «минусовую» камеру датчика разности давления 13, показания которого поступают на блок 16, а давление этой же рабочей среды через отборник давления 8 поступает в «плюсовую» камеру датчика разности давления 12. На выходе в нисходящей ветви температура рабочей среды измеряется датчиком температуры 15, показания которого поступают на блок 16.The working fluid or gaseous medium (working medium "Q") enters the inlet of the ascending branch 1, where the absolute pressure sensor 14 measures the pressure of the working medium and passes to block 16. Next, the working medium rises along the ascending branch 1, while the pressure selector 5 transmits pressure to the pressure difference sensor 12 into its "negative" chamber, and enters the horizontal line 2, where pressure is transmitted through the pressure selector 9 to the "positive" chamber of the pressure difference sensor 13, the reading of which is transmitted to the recording unit 16. Next the working medium is lowered along the descending branch 3 and its pressure is transmitted through the pressure selector 6 to the "negative" chamber of the pressure difference sensor 13, the readings of which are sent to block 16, and the pressure of the same working medium through the pressure selector 8 enters the "positive" difference sensor chamber pressure 12. At the outlet in the descending branch, the temperature of the working medium is measured by a temperature sensor 15, the readings of which are sent to block 16.

В процессе измерения используется метод сравнения статических показателей «эталонной» жидкости с изменяющимися параметрами рабочей среды.In the measurement process, a method is used to compare the static indicators of the "reference" fluid with the changing parameters of the working medium.

Сущность измерения раскрывается в нижеприведенном примере расчета параметров жидкости или газообразных сред.The essence of the measurement is disclosed in the following example of calculating the parameters of a liquid or gaseous media.

Изделие работает следующим образом.The product works as follows.

Исследуемый поток Q жидкости или газообразных сред поступает на вход вертикальной ветви и, проходя через горизонтальную ветвь и нисходящую ветвь, поступает на выход. При этом осуществляется измерение перепадов давления ΔР1 на нисходящей ветви и потери давления на трение ΔР2ТР между точками отбора давления на нисходящей и восходящей ветвях трубы при движении жидкости, а также температуры tэт «эталонной» жидкости в импульсной трубке и рабочей среды в трубопроводе и абсолютного давления Р в трубопроводе. Так как верхний отборник давления 9 расположен симметрично относительно восходящей и нисходящей ветвей, а плотность жидкости (газа) измеряется только на нисходящей ветви, то в формулы введены значения 0,5ΔР2ТР, а перепады давлений ΔР1 и ΔР2ТР определяются по следующим формулам:The studied flow Q of liquid or gaseous media enters the inlet of the vertical branch and, passing through the horizontal branch and the descending branch, enters the outlet. In this case, the pressure drops ΔР 1 on the descending branch and the pressure loss on friction ΔР 2ТР are measured between the pressure take-off points on the descending and ascending branches of the pipe when the fluid moves, as well as the temperature t et of the "reference" fluid in the impulse tube and the working medium in the pipeline and absolute pressure P in the pipeline. Since the upper pressure sampler 9 is located symmetrically with respect to the ascending and descending branches, and the density of the liquid (gas) is measured only on the descending branch, the values entered are 0.5ΔP 2TP , and the pressure drops ΔP 1 and ΔP 2TP are determined by the following formulas:

Figure 00000011
Figure 00000011

при этомwherein

Figure 00000012
Figure 00000012

илиor

Figure 00000013
откуда
Figure 00000013
where from

Figure 00000014
Figure 00000014

Давление, создаваемое «эталонной» жидкостью, определяется по формулеThe pressure created by the "reference" fluid is determined by the formula

Figure 00000015
Figure 00000015

где ρt эт - плотность «эталонной» жидкости, кг/м3,where ρ t et - the density of the "reference" fluid, kg / m 3 ,

g - ускорение свободного падения, м/с2,g is the acceleration of gravity, m / s 2 ,

h - расстояние (при измерении жидких сред) между точками «отбора давления», м,h is the distance (when measuring liquid media) between the points of "pressure selection", m,

ΔРж - гидростатическое давление столба жидкости, равное расстоянию h, ПаΔР Ж - hydrostatic pressure of a liquid column equal to the distance h, Pa

Figure 00000016
Figure 00000016

Так как трубопровод одного диаметра (труба из нержавеющей стали повышенной точности), то можно принять, что коэффициент шероховатости на восходящей ветви примерно равен коэффициенту шероховатости в нисходящей ветви (петля выполнена из одного участка трубы)Since the pipeline is of the same diameter (stainless steel pipe of increased accuracy), it can be assumed that the roughness coefficient on the ascending branch is approximately equal to the roughness coefficient in the descending branch (the loop is made from one section of the pipe)

где

Figure 00000017
Where
Figure 00000017

(см. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Л., Машиностроение, 1979 г.)(see. Kremlevsky P.P. Flowmeters and counters of quantity. Reference book. L., Mechanical engineering, 1979)

здесь ρ20 эт - плотность «эталонной» жидкости при нормальных условиях (t=20°C, P=0,103 МПа);here ρ 20 et is the density of the “reference” liquid under normal conditions (t = 20 ° C, P = 0.103 MPa);

βt - коэффициент объемного расширения «эталонной» жидкости при изменении температуры, 1°С;β t is the coefficient of volume expansion of the "reference" fluid with temperature, 1 ° C;

t - температура «эталонной» жидкости, измеряемая датчиком температуры, °С;t is the temperature of the "reference" fluid, measured by a temperature sensor, ° C;

kp - коэффициент объемного сжатия «эталонной» жидкости, 1/МПа;k p is the volumetric compression coefficient of the "reference" fluid, 1 / MPa;

Р - абсолютное давление, МПа;P is the absolute pressure, MPa;

βt и kp берутся из государственной системы стандартных данных.β t and k p are taken from the state standard data system.

Для выбора диапазона измерения плотности газа необходимо ввести компенсацию столба давления «эталонной» жидкости - hк,To select the measurement range of the gas density, it is necessary to introduce compensation of the pressure column of the "reference" liquid - h to

Figure 00000018
Figure 00000018

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
;
Figure 00000021
;
Figure 00000022
,
Figure 00000020
;
Figure 00000021
;
Figure 00000022
,

тогдаthen

Figure 00000023
,
Figure 00000023
,

делим на

Figure 00000024
, получаемdivide by
Figure 00000024
we get

Figure 00000025
Figure 00000025

где ΔP1 - верхний расчетный перепад давления, зависящий от изменения плотности в рабочих условиях (давления и температуры),where ΔP 1 is the upper design pressure drop, depending on the change in density under operating conditions (pressure and temperature),

ρг - плотность газа в стандартных условиях известна.ρ g - the gas density under standard conditions is known.

Figure 00000026
Figure 00000026

делим на gh, тогдаdivide by gh, then

Figure 00000027
Figure 00000027

откудаwhere from

Figure 00000028
Figure 00000028

илиor

Figure 00000029
Figure 00000029

В основу измерения потерь на трение заложено уравнение Бернулли для вязкой жидкости [3] при постоянном сечении трубопроводаThe basis for measuring friction losses is the Bernoulli equation for a viscous fluid [3] with a constant cross-section of the pipeline

Figure 00000030
Figure 00000030

где h1 и h2 - высоты, м;where h 1 and h 2 - height, m;

g - ускорение свободного падения, м/с;g is the acceleration of gravity, m / s;

ρ - плотность жидкости или газа, кг/м3;ρ is the density of the liquid or gas, kg / m 3 ;

V1 и V2 - скорость потока, м/с;V 1 and V 2 - flow velocity, m / s;

α1 и α2 - коэффициенты Кориолиса;α 1 and α 2 are the Coriolis coefficients;

P1 и Р2 - давление, Па;P 1 and P 2 - pressure, Pa;

Ртр - потери давления на трение, Па.R Tr - pressure loss on friction, Pa.

Для предлагаемого плотномера-расходомера диаметр петлеобразной трубы везде одинаковый (труба из нержавеющей стали повышенной точности), следовательно, площади сечения трубы на всей длине одинаковые и скорости одинаковые, т.е. V1=V2, расстояния h1=h2, так как отборники давления находятся на одном уровне.For the proposed densitometer-flowmeter, the diameter of the loop-shaped pipe is the same everywhere (stainless steel pipe of increased accuracy), therefore, the cross-sectional areas of the pipe along the entire length are the same and the speeds are the same, i.e. V 1 = V 2 , distances h 1 = h 2 , since the pressure testers are on the same level.

При равенстве скоростей потока коэффициент Кориолиса α=1,If the flow velocities are equal, the Coriolis coefficient α = 1,

α12,α 1 = α 2 ,

тогда уравнение (17) запишется в следующем виде:then equation (17) can be written as follows:

Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000031
Figure 00000032

илиor

Figure 00000033
Figure 00000033

Из формулы (18) найдем среднюю скорость потока вязкой жидкости, м/с:From formula (18) we find the average flow rate of a viscous fluid, m / s:

Figure 00000034
Figure 00000034

Зная среднюю скорость потока при движении жидкости, диаметр петли трубопровода, плотность жидкости (газа), можно определить массу жидкости или газа по следующей формуле:Knowing the average flow rate during fluid movement, the diameter of the loop of the pipeline, the density of the liquid (gas), we can determine the mass of liquid or gas by the following formula:

Figure 00000035
Figure 00000035

Figure 00000036
Figure 00000036

где

Figure 00000037
Where
Figure 00000037

а

Figure 00000038
, в которой Q - расход жидкости или газа, м3/с.but
Figure 00000038
, in which Q is the flow rate of liquid or gas, m 3 / s.

Использование предлагаемого изделия позволяет измерять плотность жидких или газообразных сред, определять количество массы жидкости или газа и состава жидких двухкомпонентных сред, абсолютной влажности газа и измерять массовый расход жидкости или газа с переменной плотностьюUsing the proposed product allows you to measure the density of liquid or gaseous media, to determine the amount of mass of liquid or gas and the composition of liquid two-component media, the absolute humidity of the gas and to measure the mass flow of liquid or gas with a variable density

По данному изделию разработаны рабочие чертежи, изготовлен экспериментальный образец, проведены лабораторные испытания на воде, получены положительные результаты, подтверждающие правильность расчетов.Working drawings were developed for this product, an experimental sample was made, laboratory tests on water were carried out, positive results were obtained confirming the correctness of the calculations.

Источники информацииInformation sources

1. Плотномер для жидких сред. Свидетельство на полезную модель RU №15787, МКИ7 G01N 9/26, опубл. Бюл. №31, 2000 г.1. Density meter for liquid media. Utility Model Certificate RU No. 15787, MKI 7 G01N 9/26, publ. Bull. No. 31, 2000

2. Плотномер для жидких сред. Авт. свид. СССР №1325328, МКИ4 G01N 9/26, опубл. Бюл. №27, 1987 г.2. Density meter for liquid media. Auth. testimonial. USSR No. 1325328, MKI 4 G01N 9/26, publ. Bull. No. 27, 1987

3. Альтшуль А.Д., Животовский Л.С., Иванов Л.П. Гидравлика и аэродинамика. - М.: Стройиздат, 1985 г.3. Altshul A.D., Zhivotovsky L.S., Ivanov L.P. Hydraulics and aerodynamics. - M .: Stroyizdat, 1985

4. Плотномер жидких или газообразных сред. Патент на полезную модель RU №67263, МПК G01N 9/26, опубл. 10.10.2007 г., Бюл. №28.4. Density meter of liquid or gaseous media. Utility Model Patent RU No. 67263, IPC G01N 9/26, publ. 10/10/2007, bull. No. 28.

5. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Справочник. Л., «Машиностроение», 1979 г.5. Kremlin P.P. Flow meters and quantity counters. Directory. L., "Engineering", 1979

6. Плотников В.М., Подрешетников В.А., Радкевич В.В., Тетеревятников Л.Н. Контроль состава и качества природного газа. Л., «Недра», 1983 г.6. Plotnikov V. M., Podreshetnikov V. A., Radkevich V. V., Teterevyatnikov L. N. Monitoring the composition and quality of natural gas. L., "The bowels", 1983

Claims (2)

1. Плотномер-расходомер жидких или газообразных сред, содержащий петлеобразную трубу равного сечения, состоящую из восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвей, три отборника давления, установленные соответственно на восходящей, горизонтальной и нисходящей ветвях петлеобразной трубы, первый и второй датчики разности давления, датчик абсолютного давления, датчик температуры рабочей среды, датчик температуры «эталонной» жидкости, отборник давления, размещенный на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, импульсные трубки с «эталонной» жидкостью, воспринимающие давление рабочей среды непосредственно контактным методом, и регистрирующий блок, при этом отборники давления, установленные на восходящей, нисходящей ветвях петлеобразной трубы и отборник давления, размещенный на корпусе термометра датчика температуры «эталонной» жидкости, расположены на одном уровне в нижней части петли, отличающийся тем, что он снабжен расположенным на одном уровне с упомянутыми отборниками давления дополнительным отборником давления, установленным на нисходящей ветви петлеобразной трубы, второй датчик разности давления подключен импульсными трубками с «эталонной» жидкостью к дополнительному отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления на восходящей ветви, а первый датчик разности давления подключен к отборнику давления на нисходящей ветви и к отборнику давления, размещенному на корпусе термометра, соединенного с верхним отборником давления на горизонтальном участке петли, расположенным симметрично относительно плеч нисходящей и восходящей ветвей петлеобразной трубы, при этом плотность жидкости или газа определяется соответственно по формулам:
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
а величины массовых расходов жидкости или газа определяются соответственно по формулам:
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
а состав жидких двухкомпонентных сред: «нефть-вода» и абсолютная влажность газа определяются соответственно по формулам:
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
где
Figure 00000045
- плотность эталонной жидкости, приведенная к рабочим условиям, кг/м3;
ΔР1 - верхний расчетный перепад давления, зависящий от изменения плотности в рабочих условиях, Па;
ΔР2ТР - потери давления на трение между точками отбора давления на нисходящей и восходящей ветвях петлеобразной трубы при движении жидкости, Па;
g - ускорение свободного падения, м/с2;
h - расстояние между верхней и нижней точками отбора давления, м;
hк - высота компенсации столба эталонной жидкости, м;
d - диаметр трубопровода, м;
α - поправочный коэффициент;
Мж - массовый расход жидкости, кг/с;
Мг - массовый расход газа, кг/с;
W - процентное содержание воды в нефти, %;
А - абсолютная влажность газа, кг/м3;
ρв - плотность пластовой воды, кг/м3;
ρн - плотность дегазированной нефти, кг/м3;
ρ0 - плотность сухого газа при стандартных условиях: Т0=293,15 К°, Р0=0,10325 МПа, кг/м3;
Т0, Р0 - стандартные условия (293,15 К°; 0,10325 МПа, кг/м3);
Р, Т - давление и температура в рабочих условиях, МПа, К°;
Z - коэффициент сжимаемости газа;
ρг - плотность газа, измеренная в рабочих условиях, кг/м3;
ρж - плотность жидкости, измеренная в рабочих условиях, кг/м3.
1. A densitometer-flowmeter of liquid or gaseous media, containing a loop-shaped pipe of equal cross-section, consisting of ascending, horizontal and descending branches, three pressure detectors mounted respectively on the ascending, horizontal and descending branches of the loop-shaped pipe, the first and second pressure difference sensors, absolute sensor pressure, temperature sensor of the working medium, temperature sensor of the "reference" liquid, a pressure selector located on the thermometer housing of the temperature sensor of the "reference" liquid, pulse tubes with a “reference” liquid, which perceive the pressure of the working medium directly by the contact method, and a recording unit, while the pressure samples installed on the ascending, descending branches of the loop-shaped pipe and the pressure sampler located on the thermometer body of the temperature sensor of the “reference” liquid are located on one level in the lower part of the loop, characterized in that it is equipped with located on the same level with the above pressure testers additional pressure tester installed on the downward branches of the loop-like pipe, the second pressure difference sensor is connected by impulse tubes with a “reference” liquid to an additional pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler on the ascending branch, and the first pressure difference sensor is connected to the pressure sampler on the descending branch and to the pressure sampler located on the case of the thermometer connected to the upper pressure tester on the horizontal section of the loop, located symmetrically relative to the shoulders of the descending and ascending branches of the loop-shaped pipe, is density of the liquid or gas is determined respectively by the formulas:
Figure 00000039
,
Figure 00000040
,
and the mass flow rates of a liquid or gas are determined respectively by the formulas:
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
and the composition of liquid two-component media: "oil-water" and the absolute humidity of the gas are determined respectively by the formulas:
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Where
Figure 00000045
- the density of the reference fluid, reduced to the operating conditions, kg / m 3 ;
ΔP 1 - the upper design pressure drop, depending on the change in density under operating conditions, Pa;
ΔР 2ТР - pressure loss due to friction between the points of pressure selection on the descending and ascending branches of the loop-like pipe when the fluid moves, Pa;
g is the acceleration of gravity, m / s 2 ;
h is the distance between the upper and lower pressure sampling points, m;
h to - the height of the compensation column of the reference fluid, m;
d is the diameter of the pipeline, m;
α is the correction factor;
M W - mass flow rate of liquid, kg / s;
M g - mass flow rate of gas, kg / s;
W is the percentage of water in oil,%;
And - the absolute humidity of the gas, kg / m 3 ;
ρ in - density of produced water, kg / m 3 ;
ρ n - the density of degassed oil, kg / m 3 ;
ρ 0 is the density of dry gas under standard conditions: T 0 = 293.15 K °, P 0 = 0.10325 MPa, kg / m 3 ;
T 0 , P 0 - standard conditions (293.15 K °; 0.10325 MPa, kg / m 3 );
P, T - pressure and temperature under operating conditions, MPa, K °;
Z is the gas compressibility coefficient;
ρ g - gas density, measured under operating conditions, kg / m 3 ;
ρ W - the density of the liquid, measured under operating conditions, kg / m 3 .
2. Плотномер по п.1, отличающийся тем, что датчик абсолютного давления, два датчика разности давлений, датчик температуры рабочей среды и датчик температуры «эталонной» жидкости связаны с регистрирующим блоком. 2. The density meter according to claim 1, characterized in that the absolute pressure sensor, two pressure difference sensors, a temperature sensor of the working medium and a temperature sensor of the "reference" liquid are connected to the recording unit.
RU2007142586/28A 2007-11-19 2007-11-19 Density metre-flow metre for liquid and gaseous media RU2359247C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142586/28A RU2359247C1 (en) 2007-11-19 2007-11-19 Density metre-flow metre for liquid and gaseous media

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007142586/28A RU2359247C1 (en) 2007-11-19 2007-11-19 Density metre-flow metre for liquid and gaseous media

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2359247C1 true RU2359247C1 (en) 2009-06-20

Family

ID=41026009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007142586/28A RU2359247C1 (en) 2007-11-19 2007-11-19 Density metre-flow metre for liquid and gaseous media

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2359247C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106568682A (en) * 2016-11-03 2017-04-19 上海隧道工程有限公司 Slurry balanced shield slurry density detecting device and detecting method
RU2632999C2 (en) * 2015-12-15 2017-10-11 Ильшат Робертович Салимов Device for measuring parameters of liquid media in pipeline
RU176182U1 (en) * 2017-09-26 2018-01-11 Ильшат Робертович Салимов Full-flow liquid density meter
RU209259U1 (en) * 2021-08-11 2022-02-10 Общество с ограниченной ответственностью «Квантор-Т» DENSITY-FLOWMETER FOR LIQUIDS

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2632999C2 (en) * 2015-12-15 2017-10-11 Ильшат Робертович Салимов Device for measuring parameters of liquid media in pipeline
CN106568682A (en) * 2016-11-03 2017-04-19 上海隧道工程有限公司 Slurry balanced shield slurry density detecting device and detecting method
CN106568682B (en) * 2016-11-03 2019-04-02 上海隧道工程有限公司 Slurry balance shield mud density detection device and its detection method
RU176182U1 (en) * 2017-09-26 2018-01-11 Ильшат Робертович Салимов Full-flow liquid density meter
RU209259U1 (en) * 2021-08-11 2022-02-10 Общество с ограниченной ответственностью «Квантор-Т» DENSITY-FLOWMETER FOR LIQUIDS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6945095B2 (en) Non-intrusive multiphase flow meter
US4144754A (en) Multiphase fluid flow meter
US20110296911A1 (en) Method and apparatus for measuring the density of a flowing fluid in a conduit using differential pressure
RU2348918C2 (en) Density gauge for liquid or gaseous mediums
RU2359247C1 (en) Density metre-flow metre for liquid and gaseous media
CN101162165A (en) Low gas content gas-liquid two-phase flow measuring apparatus based on capacitance sensor and standard venturi tube
RU2378638C2 (en) Density metre-flow metre of fluid media
CN201032457Y (en) Low gas content gas-liquid dual-phase flow measuring apparatus based on standard Venturi tube and vortex flowmeter
CN1746632A (en) Two-phase flow and dual parameter measurement with bent tube and flowmeter combination and system thereof
RU72763U1 (en) DENSITY-FLOW METER OF LIQUID OR GAS MEDIA
CN101275894B (en) Hydrocarbon resin polymer material viscosity on-line continuous detecting method
CA2972625A1 (en) Ultrasonic viscometer
RU166008U1 (en) DEVICE FOR MEASURING LIQUID MEDIA PARAMETERS
RU73485U1 (en) DENSITY-FLOW METER FLUID
RU73072U1 (en) DENSITY-FLOW METER OF LIQUID OR GAS MEDIA
RU67263U1 (en) DENSITY OF LIQUID OR GAS MEDIA
RU164946U1 (en) DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE
RU2634081C2 (en) Device for measuring parameters of gas-liquid mixture obtained from oil wells
RU2743511C1 (en) Flow method for measuring viscosity of newtonian and non-newtonian liquids using slit-type narrowing device
RU2632999C2 (en) Device for measuring parameters of liquid media in pipeline
RU164355U1 (en) VOLUME-MASS LIQUID GAS FLOW METER
RU15787U1 (en) DENSITY OF LIQUID MEDIA
RU11342U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DENSITY OF LIQUID AND GAS-LIQUID FLOWS
EP2392910A2 (en) Method and apparatus for measuring the density of a flowing fluid in a conduit using differential pressure
RU176182U1 (en) Full-flow liquid density meter

Legal Events

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

Effective date: 20121120