RU23645U1 - Устройство для измерения дебита нефтяных скважин - Google Patents

Abstract

Устройство для измерения дебита нефтяных скважин, содержащее вертикальный мерный резервуар с боковым патрубком для подачи в него продукции скважины, с верхним патрубком для отведения попутного газа и нижним патрубком для сливания жидкости, датчик температуры в мерном резервуаре, датчики соответственно максимально и минимально допустимого уровня жидкости в нем, датчик разности гидростатических давлений в этом резервуаре, датчик избыточного давления в верхней точке полости резервуара, а также контроллер с многоканальным по количеству датчиков входом для введения в него электрических информационных сигналов этих датчиков и управляющими выходами, трубопровод подачи продукции, трубопровод отведения попутного газа и трубопровод слива жидкости соответственно, электроуправляемые контроллером переключатель скважин и трехходовой кран, входы которого соединены с трубопроводами попутного газа и слива жидкости соответственно, а его выход предназначен для подключения через обратный клапан к сборному коллектору нефтепромысла, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно промежуточными датчиками уровня, установленными по высоте мерного резервуара между датчиками минимально и максимально допустимого уровня, причем все датчики уровня идентичны, установлены и сообщены с резервуаром с шагом расположения их по высоте резервуара, равным их двойной абсолютной погрешности, а общее количество N датчиков уровня определено целым числом из соотношениягде Н - конструктивно заданный линейный размер (высота) мерной части резервуара;Δ - абсолютная погрешность измерения датчика уровня.

Description

2001132858 М.кл.Е21В47/10

7. 1) Р , т

Устройство для измерения дебита нефтяных скважин

Полезная модель относится к нефтепромысловому оборудованию и может быть использовано в области измерения и контроля дебита группы нефтяных скважин в системах сбора, транспорта, подготовки и сдачи нефти и попутного газа.

Известно устройство 1 для измерения дебита нефтяных скважин, содерлсащее вертикальный цилиндрический сепаратор, датчики давления, температуры, нижнего и верхнего уровней, газовую, впускную и выпускную жидкостные линии, микропроцессор, переключатель для поочередного подключения к сборному коллектору выпускных газовой и жидкостных линий, обратный клапан и насос, установленный на жидкостной линии.

Устройство измеряет дебит по жидкости путем пересчета разности гидростатических давлений в местах установки верхнего и нижнего уровнемеров на сепараторе с использованием заранее заданных констант (таких как плотность нефти, плотность пластовой воды, площадь поперечного сечения сепаратора) и времени заполнения его (сепаратора) мерного калиброванного участка. Подключение конкретной скважины на замер дебита производится переключателем скважин по программе, задаваемой микропроцессором. Пормированный измерительный объем сепаратора ограничен датчиками нижнего и верхнего уровней, при достижении которых осуществляется цикл измерения массы отсепарированной жидкости и объем газа.

дебитов подключенных к нему сквалшн, поскольку величина нормированного измерительного объема, ограниченная по высоте сепаратора двумя датчиками уровня (заполняемая при замерах жидкостью и высокодебитных, и малодебитных скважин), неизменна, вследствие чего затрачивается неоправданно много времени на измерение дебита малодебитных скважин. С этой целью для измерения дебита малопроизводительных скважин требуется уменьшить объем нормированной порции сепаратора.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому устройству является устройство 2 для измерения дебита нефтяных скважин, содержап ;ее вертикальную цилиндрическую сепарационную емкость, с узлом предварительного отбора газа на линии поступления в нее продукции скважины, кран трехходовой с электроприводом, три указателя уровня жидкости, клапан обратный, электрический датчик температуры, электрический датчик давления, электрический датчик перепада давления, контроллер и переключатель скважин.

Принцип работы устройства аналогичен принципу работы выше описанного устройства (аналога). В отличие от аналога в устройстве (установке) применено три указателя (датчика) уровня для разделения объема сепаратора на два нормированных измерительных объема - один объем между нижним (первым) и верхним (третьим) датчиками и второй объем - между первым и промежуточным (вторым) датчиками уровней. Меньший объем предназначен для измерения дебита малопродуктивных нефтяных скважин. И это является преимушеством данного прототипа по сравнению с аналогом. Устройство (прототип) более прогрессивно, чем аналог.

устройства на нефтепромыслах, например, Тюменской области. Применение в устройстве трех датчиков уровня жидкости (двух нормированных измерительных объемов) является произвольным без какого-либо весомого обоснования, поскольку на реальных объектах, на кустах нефтяных сквалшн, встречаются скважины с самыми различными дебитами. Отсюда следует, что длительность одного цикла измерения дебита той или иной скважины (из группы подключаемых к устройству) не всегда минимальна, но достаточна при сохранении заданной нормированной погрешности.

Таким образом, цель заявляемого устройства (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеспечении известному техническому решению более высоких потребительских свойств, а именно: достижение оптимального (минимального) времени измерения дебита нефтяных скважин независимо от их производительности при сохранении заданной нормированной погрешности измерения.

Как показывают стендовые и промышленные испытания заявляемого устройства и опыт эксплуатации устройства-прототипа, поставленная цель (технический результат) достигается тем, что

устройство для измерения дебита нефтяных скважин, согласно прототипу, содержашее вертикальный мерный резервуар с боковым патрубком для подачи в него продукции скважины, с верхним патрубком для отведения попутного газа и нижним патрубком для сливания жидкости, датчик температуры в мерном резервуаре, датчики, соответственно, максимально и минимально допустимого уровня жидкости в нем, датчик разности гидростатических давлений в этом резервуаре, датчик избыточного давления в верхней точке полости резервуара, а также контроллер с многоканальным, по количеству датчиков, входом для введения в него электрических информационных сигналов этих датчиков и управляющими выходами, трубопровод подачи продукции, трубопровод отведения попутного газа и

Трубопровод слива жидкости соответственно, элеюроуправляемые контроллером переключатель скважин и трехходовой кран, входы которого соединены с трубопроводами попутного газа и слива жидкости соответственно, а его выход предназначен для подключения, через обратный клапан, к сборному коллектору нефтепромысла, снабжено, дополнительно промежуточными датчиками уровня, установленными, по высоте мерного резервуара, между датчиками минимально и максимально допустимого уровня, причем все датчики уровня идентичны, установлены и сообщены с резервуаром с шагом расположения их по высоте резервуара, равным их двойной абсолютной погрешности, а обшее количество N датчиков уровня определено целым числом из соотношения:

где: Н - конструктивно заданный линейный размер (высота) мерной части резервуара;

А - абсолютная погрешность измерения датчика уровня.

Требуемый технический результат обеспечен наличием в совокупности существенных признаков (характеризующих предлагаемую конструкцию устройства для измерения дебита нефтяных сква:якин) вышеуказанных отличительных признаков, а необнаружение в общедоступных источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами предполагает соответствие заявляемого объекта критериям «полезной модели.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства для измерения дебита нефтяных скважин.

Устройство состоит из вертикального мерного резервуара 1 с подводящим патрубком 2 и, соответственно отводящими газ и жидкость патрубками 3 и 4; оно содержит также датчик 5 температуры, датчики 6 и 7 минимально и максимально допустимого в резервуаре уровня

7 + 1, 2А

ЖИДКОСТИ, датчик 8 разности гидростатического давления в мерной части резервуара, то есть разности давления по ее высоте Н, заполненном жидкостью до максимально допустимого уровня, датчик 9 избыточного давления в верхней точке полости резервуара, а также контроллер 10 с многоканальным входом 11 и выходами 12 и 13, трубопроводы 14, 15 и 16 для подачи в резервуар продукпии, выведения газа и слива жидкости соответственно, электроуправляемые контроллером переключатель 17 скважин и трехходовой кран 18. Кроме того, устройство снабжено промежуточными датчиками 19.1...19.П уровней, установленными, по высоте мерного резервуара, между датчиками минимально и максимально допустимого уровня, причем все датчики уровня идентичны, установлены и сообщены с резервуаром с шагом расположения их, по высоте резервуара, равным их двойной

абсолютной погрешности, а обш:ее количество N датчиков уровня

определено целым числом из соотношения Л - +1.

Приведем конкретный пример реализации заявляемого устройства. Для этого принимаем конструктивно задаваемый линейный размер (высоту Н) мерной части резервуара 1, равным 570 мм, абсолютную погрешность А датчика 6 минимального уровня (Ymin) и промежуточных датчиков (позиции 19.1, 19.2, ... , 19.П-2, 19.П-1, 19.п на чертеже)

уровня, равной 15 мм. Тогда по формуле N - + 1 обш;ее количество N

датчиков уровня составит (+ 1) 20 штук с шагом их расположения

на мерном резервуаре, по его высоте, равным 30 мм. Отсюда следует, что помимо двух датчиков 6 и 7, минимально и максимально допустимых уровней соответственно, на этом резервуаре должно быть установлено еш;е восемнадцать промежуточных датчиков (поз. 19) уровня. При этом, к примеру же, устройство обслуживает из восьми скважин, каждая из которых в течение суток подключается

Ы((

посредством переключателя, управляемого контроллером, на замер дебита; для этого программно задействуют датчик 6 минимального уровня и один из промежуточных датчиков 19, работа которого предопределена заранее, исходя из определяемого (или существующего) дебита.

Устройство работает следующим образом. Посредством контроллера, то есть программным путем, по ранее известной (ориентировочно) производительности, для z-той скважины устанавливают свой, соответствующий ее дебиту верхний уровень У, жидкости и, соответственно, свой промежуточный датчик 19./ этого уровня, то есть (одна из позиций 19 на чертеже), соответственно, свой калиброванный измерительный объем V;, исходя из условия минимального времени измерения tmin i при сохранении заданной нормированной погрешности измерения.

Продукция одной из скважин через переключатель 17 и трубопровод 14, который может быть дооборудован узлом для предварительного отбора газа (на чертеже не показан), поступает в мерный резервуар 1, где происходит разделение жидкости и попутного газа. Трехходовой электроуправляемый кран 18 находится в положении, при котором попутный газ под избыточным давлением в мерном резервуаре 1 направляется в сборный коллектор, а жидкость заполняет полость мерного резервуара.

При достижении уровня Ут1п контроллер, по сигналу датчика 6, фиксирует значение гидростатического давления ДР столба жидкости в емкости по величине тока Ii датчика разности давлений, и начинается отсчет времени измерения ti.

При достижении уровня жидкости У, контроллер, по сигналу датчика 19.г, фиксирует время измерения и гидростатическое давление столба жидкости ДР2 по значению выходного тока .

После окончания процесса наполнения полости мерного резервуара от уровня Ymin до уровня У, трехходовой электроуправляемый кран 18 по команде с контроллера переключается в положение «слив жидкости, и жидкость начинает вытесняться из мерного резервуара сжатым газом, имеющимся в его мерной части. При этом скважина от мерного резервуара отсечена переключателем по команде контроллера.

Пересчеты фиксируемых контроллером в мерном резервуаре параметров в величину дебита осуществляются по общеизвестным зависимостям.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТЫЕ ВО ВНИМАНИЕ ПРИ ОФОРМЛЕНИИ НАСТОЯЩЕЙ ЗАЯВКИ:

1.РФ, описание полезной модели по свидетельству № 9478, МПК Е2Ш47/10, приоритет 17.03.97г.

2.ISSN 0132-2222. НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промыпшенности. М, ОАО «ВБНИОЭНГ, 2001, № 1, с. 16-18, прототип.

Claims (1)

1. Устройство для измерения дебита нефтяных скважин, содержащее вертикальный мерный резервуар с боковым патрубком для подачи в него продукции скважины, с верхним патрубком для отведения попутного газа и нижним патрубком для сливания жидкости, датчик температуры в мерном резервуаре, датчики соответственно максимально и минимально допустимого уровня жидкости в нем, датчик разности гидростатических давлений в этом резервуаре, датчик избыточного давления в верхней точке полости резервуара, а также контроллер с многоканальным по количеству датчиков входом для введения в него электрических информационных сигналов этих датчиков и управляющими выходами, трубопровод подачи продукции, трубопровод отведения попутного газа и трубопровод слива жидкости соответственно, электроуправляемые контроллером переключатель скважин и трехходовой кран, входы которого соединены с трубопроводами попутного газа и слива жидкости соответственно, а его выход предназначен для подключения через обратный клапан к сборному коллектору нефтепромысла, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно промежуточными датчиками уровня, установленными по высоте мерного резервуара между датчиками минимально и максимально допустимого уровня, причем все датчики уровня идентичны, установлены и сообщены с резервуаром с шагом расположения их по высоте резервуара, равным их двойной абсолютной погрешности, а общее количество N датчиков уровня определено целым числом из соотношения
   

   

   
   где Н - конструктивно заданный линейный размер (высота) мерной части резервуара;
   Δ - абсолютная погрешность измерения датчика уровня.