RU2383868C2 - Method and device for measurement of gas-liquid mixture and its components flow rate - Google Patents
Method and device for measurement of gas-liquid mixture and its components flow rate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2383868C2 RU2383868C2 RU2008105884/28A RU2008105884A RU2383868C2 RU 2383868 C2 RU2383868 C2 RU 2383868C2 RU 2008105884/28 A RU2008105884/28 A RU 2008105884/28A RU 2008105884 A RU2008105884 A RU 2008105884A RU 2383868 C2 RU2383868 C2 RU 2383868C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- liquid
- flow rate
- liquid mixture
- calibrated
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано при измерениях среднесуточного массового расхода жидкости, среднесуточного объемного расхода газа и для определения среднесуточного массового расхода нефти, добываемой из нефтяных скважин, и в других случаях, когда необходимо измерять количество жидкости и газа в мультифазном потоке при рабочих условиях.The invention relates to the field of oil production and can be used when measuring the average daily mass flow rate of the liquid, the average daily volumetric flow rate of gas and to determine the average daily mass flow rate of oil produced from oil wells, and in other cases when it is necessary to measure the amount of liquid and gas in a multiphase flow at working conditions.
Известен способ измерения расхода жидкости и газа, основанный на периодическом заполнении жидкостью (водонефтяной смесью) и последующем опорожнении (заполнении газом) измерительной (калиброванной) камеры, выполненной в виде вертикальной цилиндрической емкости, оборудованной двумя датчиками уровня (преобразователями гидростатического давления). Расход жидкости определяют по скорости заполнения жидкостью калиброванной камеры, а расход газа - по скорости ее опорожнения.A known method of measuring the flow of liquid and gas, based on the periodic filling with liquid (oil-water mixture) and subsequent emptying (filling with gas) of the measuring (calibrated) chamber, made in the form of a vertical cylindrical tank, equipped with two level sensors (hydrostatic pressure transducers). The liquid flow rate is determined by the rate of filling of the calibrated chamber with liquid, and the gas flow rate is determined by the rate of its emptying.
Также известен способ измерения расхода газожидкостного потока, основанный на поочередном заполнении и опорожнении половин измерительной камеры, выполненной в виде двух вертикально установленных цилиндров, соединенных между собой в верхней части трубопроводом и оборудованных верхним и нижним датчиками уровня, в качестве которых используются преобразователи гидростатического давления столба жидкости. Причем в этом случае по скорости опорожнения калиброванной части одного цилиндра определяют расход газожидкостной смеси, а по скорости одновременно протекающего заполнения калиброванной части второго цилиндра - расход жидкости. Известный способ позволяет обнаружить изменение вместимости одного из цилиндров по разности их показаний расхода. Однако при пульсирующем характере поступления газожидкостной смеси упомянутым признаком в практическом применении воспользоваться невозможно.Also known is a method of measuring the flow of gas-liquid flow, based on alternately filling and emptying the halves of the measuring chamber, made in the form of two vertically mounted cylinders interconnected in the upper part of the pipeline and equipped with upper and lower level sensors, which are used as hydrostatic pressure transducers of the liquid column . Moreover, in this case, the flow rate of the gas-liquid mixture is determined by the speed of emptying the calibrated part of one cylinder, and the fluid flow rate by the speed of the simultaneously flowing filling of the calibrated part of the second cylinder. The known method allows to detect a change in the capacity of one of the cylinders by the difference in their flow readings. However, with the pulsating nature of the gas-liquid mixture intake, it is impossible to use the mentioned sign in practical application.
Недостатками известных способов являются:The disadvantages of the known methods are:
- большая погрешность измерения ввиду того, что калибровка вместимости измерительной камеры производится на стенде на воде. Однако в течение эксплуатации вместимость калиброванной части измерительной камеры изменяется из-за отложений шлама и парафиносмолистых соединений на стенках, перегородках, успокоителях, в смотровых люках и других элементах, являющихся неотъемлемой частью реальных измерительных емкостей, работающих под давлением. Кроме того, при калибровке на воде, калиброванная часть измерительной камеры находится между контрольным нижним и верхним штуцерами, расстояние которых от чувствительных элементов датчиков уровня задается конструкцией. Однако плотность измеряемой водонефтяной смеси всегда меньше плотности воды, и калиброванная часть измерительной камеры, зафиксированная как разность веса столба жидкости между верхним и нижним контрольным штуцерами, как бы перемещается вверх тем выше, чем меньше относительная плотность измеряемой водонефтяной смеси;- large measurement error due to the fact that the calibration of the capacity of the measuring chamber is carried out on a bench on the water. However, during operation, the capacity of the calibrated part of the measuring chamber changes due to deposits of sludge and paraffin-resinous compounds on the walls, partitions, dampers, inspection hatches and other elements that are an integral part of real pressure measuring vessels. In addition, when calibrating on water, the calibrated part of the measuring chamber is located between the control lower and upper fittings, the distance of which from the sensitive elements of the level sensors is determined by the design. However, the density of the measured oil-water mixture is always lower than the density of water, and the calibrated part of the measuring chamber, recorded as the difference in the weight of the liquid column between the upper and lower control fittings, moves upward, the higher, the lower the relative density of the measured oil-water mixture;
- вместимость калиброванного участка измерительной камеры определяется в заводских условиях, не в рабочем режиме и без учета рельефа местности участка, где производится реальное измерение. В реальных условиях устройства размещаются на подготовленных площадках, повторяющих уклон местности, в связи с чем вместимость измерительных камер изменяется, следствием чего является большая погрешность измерения;- the capacity of the calibrated section of the measuring chamber is determined in the factory, not in operating mode and without taking into account the topography of the area where the actual measurement is made. In real conditions, the devices are placed on prepared sites that repeat the terrain, in connection with which the capacity of the measuring chambers changes, which results in a large measurement error;
- открытие и закрытие жидкостной и газовой линии осуществляется одним устройством - трехходовым краном с электроприводом, смонтированным на стыке трубопроводов, отводящих газ и жидкость из сепаратора. Таким образом, при закрытой жидкостной линии газовая линия всегда открыта, или наоборот. Наличие в конструкции такой связи приводит к разрежению сепаратора во время заполнения измерительной камеры, при этом нарушается условие равновесия системы, что отрицательно влияет на метрологические характеристики установки;- opening and closing of the liquid and gas lines is carried out by one device - a three-way valve with an electric drive mounted at the junction of pipelines that discharge gas and liquid from the separator. Thus, with a closed liquid line, the gas line is always open, or vice versa. The presence of such a connection in the design leads to a rarefaction of the separator during filling of the measuring chamber, while the condition of equilibrium of the system is violated, which negatively affects the metrological characteristics of the installation;
- чувствительные элементы датчиков уровня жидкости находятся в зоне активной ступени сепарации вследствие воздействия среды, вызванной пульсирующим режимом подачи газожидкостной смеси, пенообразования, неустановившегося гидростатического уровня, увеличивается погрешность измерения.- the sensitive elements of the liquid level sensors are located in the zone of the active separation stage due to the influence of the medium caused by the pulsating mode of supply of the gas-liquid mixture, foaming, unsteady hydrostatic level, the measurement error increases.
Целью изобретения является повышение точности измерения расхода газожидкостной смеси и составляющих ее компонентов.The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the flow rate of a gas-liquid mixture and its constituent components.
Согласно заявляемому способу повышение точности измерения расхода газожидкостной смеси и составляющих ее компонентов достигается тем, что калибровку (определение вместимости) измерительной камеры производят в рабочем режиме скважин с помощью, например, трубопоршневого блока (одно- или двунаправленного действия) с определенной вместимостью. При этом в устройстве в качестве измерительной камеры используется вспомогательная вертикальная накопительная емкость, сочлененная с горизонтальным сепаратором по принципу сообщающихся сосудов. Вертикальная емкость оборудована одним или двумя датчиками уровня жидкости.According to the claimed method, improving the accuracy of measuring the flow rate of a gas-liquid mixture and its constituent components is achieved by calibrating (determining the capacity) of the measuring chamber in the operating mode of the wells using, for example, a piston-piston unit (unidirectional or bi-directional action) with a certain capacity. At the same time, the device uses an auxiliary vertical storage tank articulated with a horizontal separator according to the principle of communicating vessels as a measuring chamber. The vertical tank is equipped with one or two liquid level sensors.
Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерия "существенного отличия". Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемые способ и устройство для измерения расхода газожидкостной смеси и составляющих ее компонентов отличается тем, что исключается влияние изменения, в процессе эксплуатации, вместимости измерительной камеры за счет отложений парафиносмолистых веществ и шлама, исключается влияние изменения плотности водонефтяной смеси, входящей в состав газожидкостного потока.Comparison of the proposed solution not only with the prototype, but also with other technical solutions in this area revealed the signs that distinguish the claimed solution from the prototype, which allows us to conclude that the criterion of "significant difference". Comparative analysis with the prototype shows that the inventive method and device for measuring the flow rate of a gas-liquid mixture and its constituent components is characterized in that it excludes the influence of changes during operation, the capacity of the measuring chamber due to deposits of paraffin-tar substances and sludge, the influence of changes in the density of the oil-water mixture is excluded, included in the gas-liquid stream.
Таким образом, заявляемый способ и устройство для измерения газожидкостной смеси и составляющих ее компонентов соответствует критерию "новизна". На чертеже изображена эквивалентная схема одного из вариантов реализации предлагаемого способа и устройства.Thus, the inventive method and device for measuring a gas-liquid mixture and its constituent components meets the criterion of "novelty." The drawing shows an equivalent diagram of one of the embodiments of the proposed method and device.
В состав устройства входит горизонтальный сепаратор (1), вертикальная накопительная емкость (2), соединенные между собой трубопроводами жидкостной (3) и газовой линии (4), входной трубопровод (6), подводящий газожидкостную смесь в сепаратор, трубопровод (7) верхней переливной и газоотводящей линии, трубопровод (8) нижней переливной и газоотводящей линии, жидкостный трубопровод (9), трубопровод (10), отводящий газожидкостную смесь и оборудованный трубопоршневым блоком (11) с расширителями на концах, включающий в себя калиброванную трубу с поршневым разделителем, детекторами S1 и S2 и переключателем потока(12). Вертикальная накопительная емкость оборудована одним или двумя преобразователями гидростатического столба жидкости (5). В исходном положении газожидкостный поток поступает в сепаратор и разделяется на жидкость и газ. Выделившийся газ стремится к верхней полости сепаратора, жидкость накапливается в нижней части сепаратора, проходит через трубопровод (3) в вертикальную накопительную емкость. Во время заполнения емкостей жидкостью управляемый кран (13), регулятор перепада (14) на выходном трубопроводе (10) в закрытом положении, происходит накопление (рост) и выравнивание уровня жидкости. При достижении величины перепада, достаточной для преодоления сопротивления, создаваемого регулятором перепада давления (при этом его клапан приоткрывается), газ уходит через расширитель трубопоршневого блока в коллектор, уровень жидкости продолжает подниматься до уровня верхнего перелива. Жидкость начинает уходить через трубопроводы газоотводящих линий и трубопоршневого блока, вытесняя при этом газ в коллектор. Газ и жидкость, продолжающие поступать в сепаратор, создают перепад давления, превышающий суммарное сопротивление поршневого разделителя и регулятора перепада. Поршень начинает движение по калиброванной трубе трубопоршневого блока и уровень жидкости в сепараторе начинает снижаться.The device includes a horizontal separator (1), a vertical storage tank (2), interconnected by pipelines of a liquid (3) and a gas line (4), an inlet pipe (6) that supplies a gas-liquid mixture to the separator, a pipeline (7) of the upper overflow and a gas outlet line, a pipeline (8) of the lower overflow and gas outlet line, a liquid pipeline (9), a pipeline (10) that discharges a gas-liquid mixture and is equipped with a pipe-piston block (11) with expanders at the ends, including a calibrated pipe with a piston azdelitelem, detectors S 1 and S 2 and a flow switch (12). The vertical storage tank is equipped with one or two converters of a hydrostatic liquid column (5). In the initial position, the gas-liquid flow enters the separator and is divided into liquid and gas. The released gas tends to the upper cavity of the separator, the liquid accumulates in the lower part of the separator, passes through the pipeline (3) into the vertical storage tank. During filling of containers with liquid, a controlled valve (13), a differential controller (14) at the outlet pipe (10) in the closed position, accumulate (grow) and level the liquid. Upon reaching a differential value sufficient to overcome the resistance created by the differential pressure regulator (while its valve is ajar), the gas flows through the pipe-piston block expander into the manifold, the liquid level continues to rise to the level of the overflow. The liquid begins to flow through the pipelines of the exhaust lines and the piston block, displacing the gas into the manifold. Gas and liquid, which continue to flow into the separator, create a pressure drop that exceeds the total resistance of the piston separator and the differential controller. The piston begins to move along the calibrated pipe of the pipe-piston block and the liquid level in the separator begins to decrease.
После нескольких "холостых" ходов поршневого разделителя, необходимых для стабилизации слива жидкости из сепаратора, контроллер начинает измерение вместимости калибруемой части измерительной камеры. При этом, после срабатывания первого детектора (например, S1) первого "рабочего" хода поршневого разделителя по калиброванной трубе, контроллер фиксирует значение выходного сигнала нижнего датчика уровня (У1) и принимает это значение в качестве верхней уставки калибруемой части измерительной камеры, начинает отсчет времени ее опорожнения и расчет среднего значения расхода газожидкостной смеси по средней скорости движения поршневого разделителя по калиброванной трубе известной вместимости между детекторами S1 и S2. После достижения уровня жидкости заданного нижнего значения, после срабатывания второго детектора (например, S2) последнего "рабочего " хода поршневого разделителя по калиброванной трубе, контроллер вновь фиксирует значение выходного сигнала датчика уровня (У2), принимает это значение в качестве нижней уставки калибруемой части измерительной камеры, заканчивает отсчет времени ее опорожнения, определяет результирующее среднее значение расхода газожидкостного потока, измеренного трубопоршневым блоком и вместимостью откалиброванной части измерительной камеры. При этом трубопоршневой блок, продолжая работать, выводит поршневой разделитель в один из расширителей трубопоршневого блока, открывается управляемый кран (13) на трубопроводе (9). Уровень жидкости снижается ниже нижней уставки до получения некоторого свободного объема для стабилизации процесса последующего налива жидкости. Далее контроллер останавливает трубопоршневой блок, закрывает управляемый кран (13) на трубопроводе (9), жидкость вновь начинает накапливаться в измерительной камере. По мере повышения уровня взлива, при достижении им значения нижней уставки, контроллер начинает, а при достижении значения верхней уставки - заканчивает отсчет времени заполнения, откалиброванной в процессе предыдущего цикла опорожнения части измерительной камеры.After several idle strokes of the piston separator, necessary to stabilize the drain of liquid from the separator, the controller begins to measure the capacity of the calibrated part of the measuring chamber. In this case, after the first detector (for example, S 1 ) triggers the first "working" stroke of the piston separator through the calibrated pipe, the controller fixes the output signal of the lower level sensor (U 1 ) and takes this value as the upper setting of the calibrated part of the measuring chamber, starts counting the time of its emptying and calculating the average value of the flow rate of the gas-liquid mixture by the average speed of the piston separator along a calibrated pipe of known capacity between the detectors S 1 and S 2 . After the liquid level reaches a predetermined lower value, after the second detector (for example, S 2 ) triggers the last "working" stroke of the piston separator through the calibrated pipe, the controller again records the value of the output signal of the level sensor (U 2 ), takes this value as the lower setting of the calibrated part of the measuring chamber, ends the countdown time for its emptying, determines the resulting average value of the flow rate of the gas-liquid flow measured by the piston block and the capacity of the calibrated h Part of the measuring chamber. At the same time, the pipe-piston unit, while continuing to work, displays the piston separator in one of the pipe-piston block expanders, a controlled valve (13) opens on the pipeline (9). The liquid level drops below the lower set point until a certain free volume is obtained to stabilize the process of subsequent liquid filling. Then the controller stops the piston-piston block, closes the controlled valve (13) on the pipeline (9), the liquid again begins to accumulate in the measuring chamber. As the level of inflow increases, when it reaches the lower set point, the controller starts, and when it reaches the upper set point, it ends the countdown of the filling time, calibrated during the previous cycle of emptying part of the measuring chamber.
Процесс измерения расхода жидкости заканчивается и вновь начинается процесс измерения расхода газожидкостной смеси описанным выше способом.The process of measuring the flow rate of the liquid ends and the process of measuring the flow rate of the gas-liquid mixture begins again as described above.
Расход газожидкостной смеси рассчитывается по средней скорости прохождения поршневого разделителя по калиброванной трубе с известной вместимостью между детекторами.The flow rate of the gas-liquid mixture is calculated by the average speed of the piston separator through a calibrated pipe with a known capacity between the detectors.
Расход жидкости рассчитывается по скорости заполнения откалиброванной (при сливе жидкости) части измерительной камеры.The liquid flow rate is calculated by the filling speed of the calibrated (when draining the liquid) part of the measuring chamber.
Расход газа рассчитывается как разность значений расхода газожидкостной смеси и жидкости.The gas flow rate is calculated as the difference between the flow rates of the gas-liquid mixture and liquid.
При условии устойчивости процесса слива, т.е. наличия в продукции скважин газа, после выполнения серии измерений по определению вместимости калиброванного участка измерительной камеры установка может переводиться на штатный режим эксплуатации.Under the condition of stability of the discharge process, i.e. the presence of gas in the production of wells, after performing a series of measurements to determine the capacity of the calibrated section of the measuring chamber, the installation can be switched to normal operation.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2125651 «ОЗНА-МИКРОН»1. RF patent No. 2125651 OZNA-MICRON
2. Авторское свидетельство SU 1553661 А1, опубл. 30.03.90 г.2. Copyright certificate SU 1553661 A1, publ. 03/30/90
3. Патент №1777446, зарегистрирован в Госреестре изобретений 18.05.93 г.3. Patent No. 1777446, registered in the State Register of Inventions 05/18/93
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008105884/28A RU2383868C2 (en) | 2008-02-19 | 2008-02-19 | Method and device for measurement of gas-liquid mixture and its components flow rate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008105884/28A RU2383868C2 (en) | 2008-02-19 | 2008-02-19 | Method and device for measurement of gas-liquid mixture and its components flow rate |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008105884A RU2008105884A (en) | 2009-08-27 |
RU2383868C2 true RU2383868C2 (en) | 2010-03-10 |
Family
ID=41149221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008105884/28A RU2383868C2 (en) | 2008-02-19 | 2008-02-19 | Method and device for measurement of gas-liquid mixture and its components flow rate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2383868C2 (en) |
-
2008
- 2008-02-19 RU RU2008105884/28A patent/RU2383868C2/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008105884A (en) | 2009-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101329245B (en) | Liquid line flow resistance force detection device and method for detecting drag reduction effect of drag reducer | |
RU2299322C1 (en) | Method for oil and gas-condensate well production measurement in air-tight oil collection systems | |
RU2426877C1 (en) | Device for measurement of yield of gas and fluid of oil wells | |
RU2396427C2 (en) | Method for determination of water cuttings of oil well production "ohn++" | |
RU76070U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING OIL WELL PRODUCTS | |
CN105258766B (en) | Measuring device, measuring system and the measurement method of continuous metering gas flowmeter | |
RU2383868C2 (en) | Method and device for measurement of gas-liquid mixture and its components flow rate | |
RU2492322C2 (en) | Device to measure product yield of oil and gas producing wells | |
RU2220282C1 (en) | Process measuring production rate of oil wells in systems of sealed gathering and gear for its implementation | |
RU2340772C2 (en) | Method of evaluation of water cuttings of well production of oil wells "охн+" | |
RU168317U1 (en) | INSTALLATION FOR MEASURING OIL WELL PRODUCTS | |
RU166008U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING LIQUID MEDIA PARAMETERS | |
RU2401384C2 (en) | Method of measuring oil well products and device to this end | |
RU2513891C1 (en) | Oil well gauging device | |
RU194085U1 (en) | Device for measuring the amount of oil, water and gas in the production of low-yield wells | |
RU2131027C1 (en) | Device for measuring production rate of oil wells | |
RU2008113643A (en) | METHOD FOR OPERATIONAL MEASUREMENT OF OIL OR GAS-CONDENSATE WELL LIQUID DEBIT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2002116614A (en) | A method of measuring the production rate of oil wells in pressurized collection systems and a device for its implementation | |
RU164946U1 (en) | DEVICE FOR MEASURING PARAMETERS OF LOW-VISCOUS AND VISCOUS FLUIDS IN A PIPELINE | |
RU2807959C1 (en) | Method for determining water cut in oil well production | |
RU196575U1 (en) | STAND FOR MEASURING THE VOLUME OF UNSOLVED GAS IN THE WORKING LIQUIDS OF HYDRAULIC SYSTEMS | |
RU2273828C2 (en) | Method and device for measuring mass flow of gas-liquid mixture | |
RU2533745C1 (en) | Dialling and calibration method of gas flow meter, and device for its implementation | |
RU92951U1 (en) | INSTALLATION FOR ACCOUNTING HIGH-VISCOUS OIL | |
RU2325520C2 (en) | Method for determination of production rate of wells' production |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110220 |