RU2386811C1 - Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units - Google Patents

Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units Download PDF

Info

Publication number
RU2386811C1
RU2386811C1 RU2008135064/03A RU2008135064A RU2386811C1 RU 2386811 C1 RU2386811 C1 RU 2386811C1 RU 2008135064/03 A RU2008135064/03 A RU 2008135064/03A RU 2008135064 A RU2008135064 A RU 2008135064A RU 2386811 C1 RU2386811 C1 RU 2386811C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
gas
mass
water
mixture
Prior art date
Application number
RU2008135064/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008135064A (en
Inventor
Генрих Саакович Абрамов (RU)
Генрих Саакович Абрамов
Алексей Васильевич Барычев (RU)
Алексей Васильевич Барычев
Владимир Александрович Надеин (RU)
Владимир Александрович Надеин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "СИБНЕФТЕАВТОМАТИКА" (ОАО ИПФ "СибНА")
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 Открытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "СИБНЕФТЕАВТОМАТИКА" (ОАО ИПФ "СибНА") filed Critical Открытое акционерное общество "Инженерно-производственная фирма "СИБНЕФТЕАВТОМАТИКА" (ОАО ИПФ "СибНА")
Priority to RU2008135064/03A priority Critical patent/RU2386811C1/en
Publication of RU2008135064A publication Critical patent/RU2008135064A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2386811C1 publication Critical patent/RU2386811C1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: oil-and-gas production.
SUBSTANCE: method is in alternate changing of mass and density, previously separated from gas liquid, gas mass and inclusion volume fraction of water and oil of each well, passed correspondingly through mass counters of liquid, gas and continuous drymetre during fixed time space, with recalculation into daily output agreeably by mass velocity crude oil (water-oil mixture), mass velocity of oil and volume flow of oil gas. Novelty of method is in definition of residue (free) gas content by formula
Figure 00000035
. On conditions that difference between
Figure 00000036
and
Figure 00000037
changes to the value
Figure 00000036
, where
Figure 00000037
correspondingly is calculated and medium measured densities of oil-water-gas mixture, W - average watering of water-oil mixture, measured by continuous drymetre, Δ ρabc - absolute accuracy of densimetre instrumentation. Further numerical value Kg can be used for updating of oil mass Mog in oil-water-gas mixture and volume Vg of residue free gas.
EFFECT: higher consumer properties in comparison to known already technical decisions.
2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения и контроля дебита нефтяных скважин и может быть использовано в информационно-измерительных системах добычи, транспорта, подготовки нефти, газа и воды.The invention relates to the field of measuring and controlling the flow rate of oil wells and can be used in information-measuring systems for production, transport, preparation of oil, gas and water.

Известен [1, 2] способ непосредственного взвешивания весами (например, тензометрическими) измерительной емкости вместе с жидкостью (водонефтяная смесь). При этом из емкости предварительно удаляется попутный нефтяной газ, а по результату взвешивания измерительной емкости вместе с жидкостью и по известному времени наполнения жидкостью этой емкости контроллер выдает результат измерения дебита подключаемой на измерение нефтяной скважины (из группы скважин) в единицах массы - т/сут. В дальнейшем по известным значениям плотностей нефти и воды (результат лабораторного анализа) и по измеренному влагомером процентному содержанию воды в нефти, введенным в контроллер в виде уставок, определяются дебиты (в единицах измерения массы) по нефти и воде. Измерение суточного объема газа выполняется с помощью объемных (тахометрических или вихревых) счетчиков газа [1-3].There is a known [1, 2] method of direct weighing with a scale (for example, tensometric) of a measuring tank together with a liquid (oil-water mixture). At the same time, associated petroleum gas is preliminarily removed from the tank, and the controller gives the result of measuring the flow rate of the oil well connected to the measurement (from the group of wells) in units of mass - t / day, based on the result of weighing the measuring tank together with the liquid and according to the known time of filling the tank with liquid. Further, according to the known values of the densities of oil and water (the result of laboratory analysis) and the percentage of water in oil measured by a moisture meter, entered into the controller in the form of settings, the flow rates (in units of mass) of oil and water are determined. The daily gas volume is measured using volumetric (tachometric or vortex) gas meters [1-3].

Недостатком указанного способа является тот факт, что после сепарации в измерительной емкости с жидкостью (нефть+вода), в силу различных обстоятельств (например, некачественной сепарации) всегда присутствует неучтенный свободный газ в виде мелкодисперсной структуры, который занимает вполне определенный объем [4] в измерительной калиброванной емкости и который в данной установке воспринимается как жидкость. В данной установке этот факт не учитывается.The disadvantage of this method is the fact that after separation in the measuring tank with a liquid (oil + water), due to various circumstances (for example, poor-quality separation), there is always unaccounted-for free gas in the form of a finely dispersed structure, which occupies a well-defined volume [4] measuring calibrated capacity and which in this installation is perceived as a liquid. In this installation, this fact is not taken into account.

Известен гидростатический способ [3] измерения и контроля дебита нефтяных скважин, основанный на зависимости гидростатического давления столба жидкости высотой Н от плотности смесиA known hydrostatic method [3] for measuring and controlling the flow rate of oil wells, based on the dependence of the hydrostatic pressure of a liquid column of height H on the density of the mixture

Figure 00000001
Figure 00000001

где g - ускорение свободного падения, м/с2; Н - высота столба смеси жидкостей, м; ΔР - перепад давления столба смеси жидкостей, Н/м2; ρсм - плотность смеси жидкостей, кг/м3.where g is the acceleration of gravity, m / s 2 ; N - the height of the column of a mixture of liquids, m; ΔР - pressure drop of the column of a mixture of liquids, N / m 2 ; ρ cm is the density of the mixture of liquids, kg / m 3 .

Из формулы (1) определяется плотность смеси ρсм.From the formula (1) the density of the mixture ρ cm is determined.

А дебиты скважин по жидкости (смеси) и по газу определяются соответственно по формулам:And the flow rates of wells by liquid (mixture) and gas are determined respectively by the formulas:

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

где S - площадь сечения емкости, определенная при изготовлении измерительной емкости; ti - время наполнения измерительной емкости; Vi=S·H - калиброванный объем жидкости.where S is the cross-sectional area of the tank, determined during the manufacture of the measuring tank; t i is the filling time of the measuring capacitance; V i = S · H is the calibrated volume of fluid.

Определение дебита скважины по нефти и воде выполняется косвенным расчетным путем при известных плотностях воды и нефти и определенной по формуле (1) плотности смеси ρсм.The well production rate for oil and water is determined indirectly by the known densities of water and oil and the mixture density ρ cm determined by formula (1).

При всех достоинствах гидростатического способа измерения дебита нефтяных скважин (в единицах массы) есть существенный недостаток, который заключается в следующем. В силу различных обстоятельств (некачественная сепарация, недостаток времени полного всплывания пузырьков газа) после сепарации нефть всегда содержит мелкодисперсный свободный газ [4], который занимает вполне определенный объем в объеме калиброванной емкости Vк. Доля свободного газа К в объеме Vк (неотсепарированного) в процессе измерения дебита нефтяных скважин будет восприниматься как водонефтяная смесь, что, в свою очередь, дает дополнительную погрешность в определении плотности смеси и соответственно дебита смеси, нефти и газа.With all the advantages of the hydrostatic method for measuring the flow rate of oil wells (in mass units), there is a significant drawback, which is as follows. Due to various circumstances (poor-quality separation, lack of time for full bubbling of gas bubbles) after separation, oil always contains finely divided free gas [4], which occupies a well-defined volume in the volume of a calibrated tank V k . The share of free gas K in the volume V k (unseparated) in the process of measuring the flow rate of oil wells will be perceived as a water-oil mixture, which, in turn, gives an additional error in determining the density of the mixture and, accordingly, the flow rate of the mixture, oil and gas.

Известен также объемный способ измерения дебита нефтяных скважин, который реализуется сепарационными измерительными устройствами, главным образом автоматизированными групповыми замерными установками [1].Also known is the volumetric method for measuring the flow rate of oil wells, which is implemented by separation measuring devices, mainly automated group metering units [1].

Сепарационные устройства для измерения покомпонентного расхода (нефть+газ+вода) являются самыми распространенными в мире, и реализуются они по классическим схемам трехфазных или двухфазных измерителей дебита нефтяных скважин.Separating devices for measuring component flow rates (oil + gas + water) are the most common in the world, and they are implemented according to the classical schemes of three-phase or two-phase flow meters of oil wells.

В свою очередь, сепарационные устройства конструктивно и функционально подразделяются на два вида:In turn, separation devices are structurally and functionally divided into two types:

- измерители покомпонентного расхода с горизонтальным гидроциклонным сепаратором;- component flow meters with horizontal hydrocyclone separator;

- измерители покомпонентного расхода с вертикальным мерным резервуаром-сепаратором.- component flow meters with a vertical measuring tank-separator.

В современных напорных герметизированных системах сбора и транспорта продукции скважины используют автоматизированные сепарационно-замерные установки АСЗГУ (типов ЗУГ, «Спутник», АГЗУ и т.п.) [5]. Принцип действия таких установок можно рассмотреть на примере работы установки «Спутник-А». Продукция скважин по выкидным линиям подается в многоходовой переключатель, каждому положению которого соответствует подача на замер продукции одной скважины. Продукция данной скважины направляется в газосепаратор горизонтального типа, состоящий из верхней и нижней емкостей. Продукция остальных скважин, минуя газосепаратор, направляется в сборный коллектор.In modern pressurized pressurized systems for collecting and transporting well products, automated separation and metering units of the automatic control system (type ZUG, Sputnik, AGZU, etc.) are used [5]. The principle of operation of such installations can be considered by the example of the operation of the Sputnik-A installation. Well production via flow lines is fed to a multi-way switch, each position of which corresponds to the supply of one well to measure production. The products of this well are sent to a horizontal type gas separator, consisting of upper and lower tanks. The products of the remaining wells, bypassing the gas separator, are sent to the collection manifold.

Нефть из верхней емкости газосепаратора перетекает в нижнюю, здесь ее уровень повышается, и при определенном положении поплавка закрывается заслонка на газовой линии газосепаратора. Давление в газосепараторе повышается, и нефть начинает поступать через счетчик-расходомер в сборный коллектор. После этого уровень жидкости в нижней емкости снижается, поплавок опускается с открытием заслонки газовой линии, после чего процесс повторяется. Продолжительность этого цикла зависит от дебита скважины.Oil flows from the upper tank of the gas separator to the lower, here its level rises, and at a certain position of the float, the shutter on the gas line of the gas separator closes. The pressure in the gas separator rises, and oil begins to flow through the flow meter into the collection manifold. After that, the liquid level in the lower tank decreases, the float lowers with the opening of the gas line damper, after which the process is repeated. The duration of this cycle depends on the flow rate of the well.

В блоке местной автоматики (БМА) регистрируются накапливаемые объемы жидкости, прошедшей через счетчик-расходомер, и количество газа, прошедшего через счетчик-расходомер газа, установленного на выкидной газовой линии из сепаратора.In the local automation unit (BMA), the accumulated volumes of liquid passing through the flow meter and the amount of gas passing through the gas flow meter installed on the flow gas line from the separator are recorded.

Следующая скважина включается на замер по команде с БМА с помощью гидропривода.The next well is included in the measurement on command from the BMA using a hydraulic actuator.

Установки с горизонтальным газосепаратором, подобные описанной выше, применяются повсеместно на нефтяных месторождениях Российской Федерации. Основной недостаток объемного способа измерения дебита скважин, реализованного с помощью групповых автоматизированных установок с газосепараторами горизонтального типа, заключается в том, что он не дает возможности перейти (без соответствующей технической и функциональной модернизации) к массовым измерениям продукции скважин. Не решает он также и проблемы учета остаточного (свободного) газа.Installations with a horizontal gas separator, similar to those described above, are used everywhere in the oil fields of the Russian Federation. The main disadvantage of the volumetric method for measuring the flow rate of wells, implemented using automated batch plants with horizontal gas separators, is that it does not make it possible to transfer (without appropriate technical and functional modernization) to mass measurements of well production. He also does not solve the problem of accounting for residual (free) gas.

Известные технические решения [6-8], которые в той или иной мере улучшают (конструктивно и функционально) технические характеристики установок горизонтального типа для измерения дебита группы нефтяных скважин, также не решают этих проблем.Known technical solutions [6-8], which to one degree or another improve (structurally and functionally) the technical characteristics of horizontal type installations for measuring the flow rate of a group of oil wells, also do not solve these problems.

Известен также способ [9] определения газового фактора на групповых замерных установках, который заключается в сепарации нефти в сепараторе групповой замерной установки, определении мгновенного дебита скважины, измерении времени изменения давления до граничных значений, измерении граничных значений давления сепарации и определении газового фактора из соотношения, в которое входят названные выше параметры.There is also a method [9] for determining the gas factor in group metering units, which consists in separating oil in a separator of a group metering unit, determining the instant flow rate of a well, measuring the time of pressure change to boundary values, measuring the boundary values of the separation pressure and determining the gas factor from the relation which includes the above parameters.

Недостатком способа является, во-первых, то, что используется объемный метод измерения дебита скважины, а во-вторых, не решается проблема учета остаточного (свободного) газа.The disadvantage of this method is, firstly, that a volumetric method for measuring well production is used, and secondly, the problem of accounting for residual (free) gas is not solved.

Есть еще один вопрос, который, по нашему мнению, нелишне здесь затронуть. В работе [10] рассматриваются проблемы, связанные с внедрением национального стандарта ГОСТ Р 8.615-2005. «Измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа». В этой работе отмечается, что за последние 4 года введено в эксплуатацию на месторождениях страны более 700 установок с горизонтальным газосепаратором, половина из которых поставлена по заказу нефтяных компаний несертифицированной как средство измерения. Следовательно, предстоит достаточно объемная задача по модернизации огромного количества замерных установок с целью обеспечения возможности их сертификации согласно требованиям указанного стандарта.There is one more question, which, in our opinion, is worth discussing here. The work [10] discusses the problems associated with the implementation of the national standard GOST R 8.615-2005. “Measurements of the amount of oil and gas extracted from the bowels of the earth.” In this work, it is noted that over the past 4 years, more than 700 plants with a horizontal gas separator were commissioned at the country's fields, half of which were commissioned by oil companies as uncertified as a means of measurement. Therefore, there is a rather voluminous task to modernize a huge number of metering installations in order to ensure the possibility of their certification in accordance with the requirements of this standard.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к заявляемому способу является способ прямых измерений [11] за определенный период времени массы сырой нефти (водонефтяной смеси), нефти в смеси и объема нефтяного газа при стандартных условиях с использованием комплекса технических средств - измерительных установок «КТС-ИУ» (Технические условия 4213-020-0013793-2006) в составе автоматизированных групповых замерных установок (АГЗУ). При измерении продукции скважины происходит ее разделение на сырую нефть и газ в сепараторе АГЗУ. По заданному алгоритму управления КТС-ИУ накопленные в сепараторе АГЗУ водонефтяная смесь и газ периодически или непрерывно (для газа) сбрасываются в общий коллектор. На выходе АГЗУ при сбросе продукции в коллектор производятся прямые независимые измерения следующих физических величин:The closest technical solution (prototype) to the claimed method is a direct measurement method [11] for a certain period of time of the mass of crude oil (oil-water mixture), oil in the mixture and the volume of oil gas under standard conditions using a complex of technical means - measuring systems "KTS- IU ”(Technical conditions 4213-020-0013793-2006) as part of automated group metering units (AGZU). When measuring the production of a well, it is divided into crude oil and gas in the separator AGZU. According to the specified KTS-IU control algorithm, the water-oil mixture and gas accumulated in the separator of the AGZU are periodically or continuously (for gas) discharged into a common collector. At the AGZU output, when products are dumped into the collector, direct independent measurements of the following physical quantities are performed:

- массы и плотности сырой нефти - с помощью массовых счетчиков кориолисова типа;- mass and density of crude oil - using mass Coriolis type counters;

- массы газа - с помощью счетчиков того же типа;- masses of gas - using meters of the same type;

- температуры сырой нефти - с помощью преобразователей температуры;.- crude oil temperature - using temperature converters ;.

- объемной доли воды и нефти в водонефтяной смеси - с помощью поточного влагомера сырой нефти;- volume fraction of water and oil in the oil-water mixture - using a flow hydrometer of crude oil;

- времени измерения продукции скважины и времени работы скважины за месяц - таймером блока обработки информации.- the time of measuring the production of the well and the operating time of the well per month - by the timer of the information processing unit.

Дополнительно лабораторными стандартизированными методами производятся измерения плотности пластовой воды и газа при стандартных условиях, значения которых вводятся в блок обработки информации (БОИ) КТС-ИУ в качестве условно-постоянных величин для данной скважины.Additionally, laboratory standardized methods measure the density of formation water and gas under standard conditions, the values of which are entered into the information processing unit (BOI) KTS-IU as conditionally constant values for a given well.

На базе результатов прямых измерений физических величин автоматически с помощью БОИ КТС-ИУ производятся вычисления:Based on the results of direct measurements of physical quantities, automatically using BOI KTS-IU the following calculations are performed:

- массы нефти в водонефтяной смеси (т);- the mass of oil in the oil-water mixture (t);

- объема нефтяного газа в стандартных условиях (нм3);- the volume of oil gas in standard conditions (nm 3 );

- массового расхода сырой нефти (т/сутки);- mass flow of crude oil (t / day);

- массового расхода нефти (т/сутки);- mass oil consumption (t / day);

- объемного расхода нефтяного газа (нм3/сутки).- volumetric flow rate of oil gas (nm 3 / day).

Такой способ измерения в большей степени, чем известные, свободен от перечисленных выше недостатков и удовлетворяет требованиям национального стандарта ГОСТ Р 8.615-2005. «Измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа».This measurement method is more than known, free from the above disadvantages and meets the requirements of the national standard GOST R 8.615-2005. “Measurements of the amount of oil and gas extracted from the bowels of the earth.”

Недостатком известного технического решения способа (прототипа) измерения дебита нефтяных скважин является также погрешность в определении дебита нефтяных скважин при наличии в измерительной емкости неконтролируемого свободного (неотсепарированного) газа. Как показывают результаты промысловых испытаний, объем свободного попутного газа может достигать (1-10)% от объема Vсм измерительной емкости.A disadvantage of the known technical solution of the method (prototype) for measuring oil production rate is also an error in determining the production rate of oil wells in the presence of uncontrolled free (unseparated) gas in the measuring tank. As the results of field tests show, the volume of free associated gas can reach (1-10)% of the volume V cm of the measuring capacity.

Таким образом, цель заявляемого объекта (иначе - требуемый технический результат) заключается в обеспечении известному техническому решению более высоких потребительских свойств путем введения в процесс определения остаточного (свободного) газосодержания с возможностью коррекции результата измерения дебита скважины по нефти.Thus, the purpose of the claimed object (otherwise, the required technical result) is to provide the well-known technical solution of higher consumer properties by introducing into the process of determining the residual (free) gas content with the ability to correct the result of measuring the flow rate of the well for oil.

Требуемый технический результат достигается тем, что в заявляемом способе, согласно способу-прототипу заключающемся в поочередном, по заданной программе, измерении массы и плотности предварительно отсепарированной от газа жидкости, массы газа и объемной доли воды и нефти каждой скважины, прошедших соответственно через массовые счетчики жидкости, газа и поточный влагомер за фиксированный интервал времени, с пересчетом в суточную производительность соответственно по массовому расходу сырой нефти (водонефтяной смеси), массовому расходу нефти и объемному расходу нефтяного газа, вычисляется расчетное значение плотности сырой нефти по формулеThe required technical result is achieved by the fact that in the inventive method, according to the prototype method, which consists in alternately, according to a given program, measuring the mass and density of the liquid preliminarily separated from the gas, the mass of the gas and the volume fraction of water and oil of each well that have passed through mass liquid meters, respectively , gas and flow hygrometer for a fixed period of time, with recalculation into daily output, respectively, according to the mass flow rate of crude oil (oil-water mixture), mass flow rate oil and the volumetric flow rate of oil gas, the calculated value of the density of crude oil is calculated by the formula

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где ρн и ρв - плотности соответственно нефти и воды, измеренные лабораторным путем по каждой скважине;where ρ n and ρ in are the densities of oil and water, respectively, measured by laboratory methods for each well;

W - средняя обводненность водонефтяной смеси, определенная по ряду измеренных поточным влагомером мгновенных значений Wi.W is the average water content of the oil-water mixture, determined by a number of instantaneous values of Wi measured by a flow hydrometer.

На основании ряда мгновенных значений плотности сырой нефти по каждой подключенной для измерения нефтяной скважине определяется среднее значение плотности,

Figure 00000005
, при этом, если разность
Figure 00000006
и
Figure 00000007
изменяется на величину Δρ>Δρабс (где Δ ρабс - абсолютная погрешность измерения плотномера), то остаточное газосодержание сырой нефти определяют по формулеBased on a number of instantaneous values of the density of crude oil for each connected to measure the oil well, the average density value is determined,
Figure 00000005
Moreover, if the difference
Figure 00000006
and
Figure 00000007
changes by Δρ> Δρ abs (where Δ ρ abs is the absolute measurement error of the density meter), then the residual gas content of crude oil is determined by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

а численное значение Кг в дальнейшем используется для корректировки массы нефти Мнг в нефтеводогазовой смеси и объема Vг в смеси по формулам:and the numerical value of K g is subsequently used to adjust the mass of oil M ng in the oil-gas mixture and the volume V g in the mixture according to the formulas:

Figure 00000009
;
Figure 00000009
;

Figure 00000010
Figure 00000010

Требуемый технический результат обеспечен наличием в совокупности существенных признаков (характеризующих предлагаемый адаптивный способ определения остаточного (свободного) газосодержания на групповых замерных установках) вышеуказанных отличительных признаков, а необнаружение в общедоступных источниках патентной и технической информации эквивалентных технических решений с теми же свойствами и несомненной промышленной применимостью предполагает соответствие заявляемого объекта критериям изобретения.The required technical result is ensured by the presence of a combination of essential features (characterizing the proposed adaptive method for determining the residual (free) gas content in group metering units) of the above distinguishing features, and the non-detection of equivalent technical solutions with the same properties and undoubted industrial applicability in public sources of patent and technical information implies compliance of the claimed object with the criteria of the invention.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства, реализующего адаптивный способ определения остаточного (свободного) газосодержания на групповых замерных установках.The drawing shows a schematic diagram of a device that implements an adaptive method for determining the residual (free) gas content in group metering installations.

Устройство (см. чертеж) состоит из горизонтального гидроциклонного сепаратора 1 с боковым подводящим патрубком 2 и отводящими газ и жидкость патрубками 3 и 4 соответственно. Оно содержит контроллер 5 с многоканальным входом 6 и с управляющими выходами 7 и 8. Устройство содержит поплавок 9 регулятора уровня, заслонку 10 газовой линии, трубопроводы 11, 12 и 13 для подачи в сепаратор продукции, отвода газа и слива жидкости соответственно, электроуправляемые контроллером 5 переключатель скважин 14 и трехходовой кран 15, обратный клапан 16, сборный коллектор 17, а также датчик 18 температуры, датчик 19 избыточного давления в сепараторе, массовый счетчик и плотномер 20 сырой нефти, влагомер 21, массовый счетчик 22 газа. Информационные выходы датчиков подключены к многоканальному входу 6 контроллера 5.The device (see drawing) consists of a horizontal hydrocyclone separator 1 with a lateral inlet pipe 2 and gas and liquid discharge pipes 3 and 4, respectively. It contains a controller 5 with a multi-channel input 6 and with control outputs 7 and 8. The device contains a float 9 of the level regulator, a gas line damper 10, pipelines 11, 12 and 13 for supplying to the product separator, gas outlet and liquid drain, respectively, electrically controlled by the controller 5 switch of wells 14 and a three-way valve 15, non-return valve 16, pre-assembled manifold 17, as well as a temperature sensor 18, an overpressure sensor in the separator, a mass meter and a crude oil density meter 20, a moisture meter 21, a mass gas meter 22. The information outputs of the sensors are connected to the multi-channel input 6 of the controller 5.

Устройство работает следующим образом. Посредством контроллера 5 программным путем через переключатель скважин 12 производится поочередное подключение нефтяных скважин на замер дебита.The device operates as follows. By means of the controller 5, through the switch of wells 12, through the switch of the wells 12, oil wells are alternately connected to measure the flow rate.

Продукция одной из скважин по трубопроводу 11 поступает через патрубок 2 в сепаратор 1, где происходит разделение жидкости и попутного газа. Продукция остальных скважин, минуя газосепаратор, направляется в сборный коллектор 17.The production of one of the wells through the pipe 11 enters through the pipe 2 into the separator 1, where the separation of liquid and associated gas. The products of the remaining wells, bypassing the gas separator, are sent to the collector 17.

Трехходовой электроуправляемый кран 13 находится в положении, при котором попутный газ под избыточным давлением в сепараторе 1 направляется через массовый счетчик 22 газа в сборный коллектор 17, а жидкость заполняет нижнюю (накопительную) полость сепарационной емкости. Поплавок 9 в накопительной емкости через систему рычагов при достижении в ней верхнего предельного уровня жидкости перекрывает заслонку на газовой линии. Давление в накопительной емкости повышается, и сырая нефть (водонефтяная смесь) через отводящий патрубок 4, массовый счетчик и плотномер 20, влагомер 21, трехходовой кран 15 и обратный клапан 16 начинает поступать в сборный коллектор 17. После этого уровень жидкости в накопительной емкости снижается, поплавок 9 опускается и открывает заслонку 10, после чего процесс повторяется. Затем контроллер 5 подает команду на переключатель скважин 12 для подключения на измерение следующей скважины.A three-way electrically operated valve 13 is in a position in which associated gas under excess pressure in the separator 1 is sent through a mass gas meter 22 to the collection manifold 17, and the liquid fills the lower (storage) cavity of the separation tank. The float 9 in the storage tank through a system of levers when it reaches the upper limit level of the liquid closes the valve on the gas line. The pressure in the storage tank rises, and crude oil (oil-water mixture) through the discharge pipe 4, the mass meter and densitometer 20, a moisture meter 21, a three-way valve 15 and a check valve 16 begins to flow into the collection manifold 17. After that, the liquid level in the storage tank decreases, the float 9 lowers and opens the shutter 10, after which the process is repeated. Then, the controller 5 sends a command to the switch wells 12 for connection to the measurement of the next well.

В контроллер 5 при сбросе продукции в коллектор (соответственно по сырой нефти и газу) поступает информация о массе и плотности сырой нефти, массе газа, температуре сырой нефти, объемной доле воды и нефти и времени измерения продукции скважины. На базе этих результатов, полученных прямыми измерениями физических величин, а также на базе введенных в память контроллера (по каждой скважине) так называемых условно-постоянных величин плотности нефти ρн и плотности воды ρв, измеренных лабораторным способом, контроллер автоматически производит следующие вычисления:When the product is discharged into the collector (respectively, according to crude oil and gas), information about the mass and density of crude oil, the mass of gas, the temperature of crude oil, the volume fraction of water and oil, and the time of measuring the production of the well is received into controller 5. On the basis of these results obtained by direct measurements of physical quantities, and also based on input to the controller (for each well), so-called semi-fixed quantities of oil density ρ n and the water density ρ in the measured laboratory method, the controller automatically performs the following calculation:

- массы нефти в водонефтяной смеси (т);- the mass of oil in the oil-water mixture (t);

- объема нефтяного газа в стандартных условиях (нм3);- the volume of oil gas in standard conditions (nm 3 );

- массового расхода сырой нефти (т/сутки);- mass flow of crude oil (t / day);

- массового расхода нефти (т/сутки);- mass oil consumption (t / day);

- объемного расхода нефтяного газа (нм3/сутки).- volumetric flow rate of oil gas (nm 3 / day).

Реально, как мы показали ранее, часть объема накопительной емкости Vсм занимает свободный (неотсепарированный) газ Vг, который, во-первых, необходимо измерить (определить), а во-вторых, использовать его численное значение для корректировки массы нефти в нефтеводогазовой смеси. С появлением в смеси объема Vг уменьшается объем нефти VH в смеси, следовательно можно записатьIn reality, as we showed earlier, a part of the storage tank volume V cm is occupied by free (unseparated) gas V g , which, firstly, needs to be measured (determined), and secondly, to use its numerical value to adjust the mass of oil in the oil-gas mixture . With the appearance of a volume of V g in the mixture, the volume of oil V H in the mixture decreases, therefore, we can write

Figure 00000011
Figure 00000011

где Кг - доля объема свободного газа в нефти (газосодержание).where K g is the fraction of the volume of free gas in oil (gas content).

В работе [12] при анализе влияния свободного газа на метрологические характеристики объемно-весовых (массовых) измерителей дебита получено следующее выражениеIn [12], when analyzing the effect of free gas on the metrological characteristics of volumetric-weight (mass) flow meters, the following expression was obtained

Figure 00000012
Figure 00000012

где ρсм, ρн, ρв, - соответственно плотности смеси, нефти, воды;where ρ cm , ρ n , ρ in , respectively, the density of the mixture, oil, water;

W - обводненность смеси;W is the water content of the mixture;

К - доля объема свободного газа.K is the fraction of the volume of free gas.

Проанализируем выражение (5) с точки зрения его применимости для обоснования предлагаемого нами адаптивного способа определения остаточного (свободного) газосодержания на групповых замерных установках. Числитель выражения (5) представляет собой расчетное значение плотности водонефтяной смеси (естественно без учета свободного газа). Для ясности дальнейшего изложения запишем числитель формулы (5) в виде:Let us analyze expression (5) from the point of view of its applicability to justify our adaptive method for determining the residual (free) gas content in group metering units. The numerator of expression (5) is the calculated value of the density of the oil-water mixture (naturally, excluding free gas). For clarity of the further discussion, we write the numerator of formula (5) in the form:

Figure 00000013
Figure 00000013

Отметим, что расчетное значение

Figure 00000006
(6) является некоторой средней оценкой плотности смеси, поскольку, в свою очередь, аргументы функции (5) получены статистическим усреднением лабораторных измерений значений (ρн, ρв) и измеряемых влагомером значений Wi. Note that the calculated value
Figure 00000006
(6) is some average estimate of the density of the mixture, since, in turn, the arguments of function (5) were obtained by statistical averaging of laboratory measurements of the values (ρ n , ρ c ) and the values of W i measured by the hydrometer .

Формула (5) получена [12] в предположении, что наличие некоторой доли свободного газа в нефтеводогазовой смеси практически не влияет на ее массу, измеряемую массовым, например кориолисовым расходомером, но влияет на плотность нефтеводогазовой смеси, измеряемую тем же прибором, но по каналу «измерение плотности смеси». Именно эту плотность и измеряет кориолисовый расходомер. Переходя от мгновенных измерений значений плотности смеси к ее средним оценкам, и с учетом формулы (6) формула (5) трансформируется к виду:Formula (5) was obtained [12] under the assumption that the presence of a certain fraction of free gas in an oil-gas mixture has practically no effect on its mass, measured by a mass, for example, Coriolis flowmeter, but affects the density of an oil-gas mixture, measured by the same device, but via the channel " measuring the density of the mixture. " It is this density that the Coriolis flowmeter measures. Moving from instantaneous measurements of the density of the mixture to its average estimates, and taking into account formula (6), formula (5) is transformed to:

Figure 00000014
Figure 00000014

Из формулы (7) следует окончательное выражение для определения величины Кг - объемной доли свободного газа (газосодержания):From the formula (7) follows the final expression for determining the value of K g - volume fraction of free gas (gas content):

Figure 00000015
Figure 00000015

где параметры W и

Figure 00000016
- измеряемые величины, а
Figure 00000017
- рассчитываемая величина при известных ρн, ρв и W.where the parameters W and
Figure 00000016
- measured values, and
Figure 00000017
- the calculated value for known ρ n, ρ in and W.

Таким образом, по каждой подключенной для измерения скважине контроллер (5) осуществляет следующие операции:Thus, for each well connected for measurement, the controller (5) performs the following operations:

- на основании измеренных значений (средних оценок) ρн, ρв и W рассчитывает плотность

Figure 00000017
;- based on the measured values (average estimates) ρ n, ρ in and W calculates the density
Figure 00000017
;

- на основании ряда мгновенных значений плотности сырой нефти определяет среднее значение плотности

Figure 00000018
- on the basis of a number of instantaneous values of the density of crude oil determines the average value of the density
Figure 00000018

- если разность

Figure 00000017
и
Figure 00000016
изменяется на величину Δρ>Δρа6с, где Δρабс - абсолютная погрешность измерения плотномера, то остаточное газосодержание сырой нефти определяют по формуле (8).- if the difference
Figure 00000017
and
Figure 00000016
changes by Δρ> Δρ a6s , where Δρ abs is the absolute error of the density meter, the residual gas content of crude oil is determined by the formula (8).

В дальнейшем численное значение Кг используется для корректировки массы нефти Мнг в нефтеводогазовой смеси и объема Vг свободного (неотсепарированного) газа в смеси путем подстановки, например, значения Кг в формулы, данные в работах [12, стр.18 (26) и стр.16 (4)]:Subsequently, the numerical value of K g is used to adjust the mass of oil M ng in the oil-gas mixture and the volume V g of free (unseparated) gas in the mixture by substituting, for example, the K g value in the formulas given in [12, p. 18 (26) and p.16 (4)]:

Figure 00000019
Figure 00000019

Figure 00000020
Figure 00000020

или в аналогичные в зависимости, в каждом конкретном случае, от реализуемых алгоритмов с учетом давления, температуры и др.or similar, depending, in each case, on the implemented algorithms taking into account pressure, temperature, etc.

Совокупность существенных признаков (в том числе и отличительных) заявляемого способа измерения (определения) дебита группы нефтяных скважин обеспечивает достижение требуемого технического результата, соответствует критериям «изобретения» и подлежит защите охранными документами (патентом) РФ в соответствии с просьбой заявителя.The set of essential features (including distinguishing ones) of the proposed method for measuring (determining) the flow rate of a group of oil wells ensures the achievement of the required technical result, meets the criteria of the "invention" and is subject to protection by the title documents of the Russian Federation in accordance with the request of the applicant.

Источники информацииInformation sources

1. НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2003. - №4 - с.7-18.1. NTZ “Automation, telemechanization and communication in the oil industry. M .: VNIIOENG OJSC, 2003. - No. 4 - p. 7-18.

2. Установка массоизмерительная транспортабельная «АСМА-Т-03-180-300А», 40100.00.00.000ТО. Межрегиональное акционерное общество «Нефтеавтоматика» (Уфа), Серафимовский опытный завод средств автоматики и телемеханики, 2000.2. Installation mass measuring transportable "ASMA-T-03-180-300A", 40100.00.00.000TO. Interregional Joint-Stock Company Nefteavtomatika (Ufa), Serafimovsky Experimental Plant of Automation and Telemechanics, 2000.

3. Абрамов Г.С., Барычев А.В., Зимин М.И. Практическая расходометрия в промышленности. - М.: ВНИИОЭНГ. - 2000. - 472 с.(80-83).3. Abramov G.S., Barychev A.V., Zimin M.I. Practical flow measurement in industry. - M.: VNIIOENG. - 2000 .-- 472 p. (80-83).

4. Журнал «Мир измерений». - М. 2006 - №11. - с.92.4. Magazine "World of measurements". - M. 2006 - No. 11. - p. 92.

5. Справочник по добыче нефти / В.В.Андреев, К.Р.Уразаков, В.У.Далимов и др.; Под ред. К.Р.Уразакова. - М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 374 с.(стр.259-263).5. Handbook of oil production / VVAndreev, K.R. Urazakov, V.U. Dalimov and others; Ed. K.R. Urazakova. - M.: Nedra-Business Center LLC, 2000. - 374 p. (P. 259-263).

6. Авторское свидетельство СССР №1043293, кл. Е21В 43/00.6. USSR Copyright Certificate No. 1043293, cl. ЕВВ 43/00.

7. Авторское свидетельство СССР №1165777, кл. Е21В 47/10.7. Copyright certificate of the USSR No. 1165777, cl. ЕВВ 47/10.

8. РФ, описание изобретения к патенту №2136881, C1, Е21В 47/10, 28.10.97.8. RF, description of the invention to patent No. 2136881, C1, ЕВВ 47/10, 10.28.97.

9. НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2007. - №9 - с.2-6.9. NTZ “Automation, telemechanization and communication in the oil industry. M .: VNIIOENG OJSC, 2007. - No. 9 - p.2-6.

10. Авторское свидетельство СССР №901486, кл. Е21В 47/10.10. Copyright certificate of the USSR No. 901486, cl. ЕВВ 47/10.

11. ГСИ. «Методика выполнения измерений количества сырой нефти и нефтяного газа на отдельной скважине с помощью измерительной установки «КТС-ИУ», 2000.11. The ICG. “Methodology for measuring the amount of crude oil and oil gas in a separate well using the measuring system" KTS-IU ", 2000.

12. НТЖ «Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2006. - №11 - с.2-19.12. NTZ “Automation, telemechanization and communication in the oil industry. M .: VNIIOENG OJSC, 2006. - No. 11 - p.2-19.

Claims (2)

1. Адаптивный способ определения остаточного (свободного) газосодержания на групповых замерных установках, заключающийся в поочередном, по заданной программе, измерении массы и плотности, предварительно отсепарированной от газа жидкости, массы газа и объемной доли воды и нефти каждой скважины, прошедших соответственно через массовые счетчики жидкости, газа и поточный влагомер за фиксированный интервал времени, с пересчетом в суточную производительность соответственно по массовому расходу сырой нефти (водонефтяной смеси), массовому расходу нефти и объемному расходу нефтяного газа, отличающийся тем, что вычисляется расчетное значение плотности сырой нефти по формуле
Figure 00000021

где ρн и ρв - плотности соответственно нефти и воды, измеренные лабораторным путем по каждой скважине;
W - средняя обводненность водонефтяной смеси, определенная по ряду измеренных поточным влагомером мгновенных значений Wi,
на основании ряда мгновенных значений плотности сырой нефти по каждой подключенной для измерения нефтяной скважине определяется среднее значение плотности
Figure 00000022
при этом, если разность
Figure 00000023
и
Figure 00000024
изменяется на величину Δρ≥Δρабс (где Δ ρабс - абсолютная погрешность измерения плотномера), то остаточное газосодержание сырой нефти определяют по формуле
Figure 00000025
1. An adaptive method for determining the residual (free) gas content in group metering plants, which consists in alternately, according to a given program, measuring the mass and density previously separated from the gas fluid, the mass of gas and the volume fraction of water and oil of each well, passed through mass meters, respectively liquids, gas and flow hydrometer for a fixed period of time, with conversion to daily output, respectively, according to the mass flow rate of crude oil (oil-water mixture), mass course of oil and gas volumetric flow rate, characterized in that the calculated estimated density value of the crude oil by the formula
Figure 00000021

where ρ n and ρ in are the densities of oil and water, respectively, measured by laboratory methods for each well;
W is the average water content of the oil-water mixture, determined from a number of instantaneous values of W i measured by the flow hydrometer,
on the basis of a series of instantaneous values of the density of crude oil for each connected to measure the oil well, the average density value is determined
Figure 00000022
in this case, if the difference
Figure 00000023
and
Figure 00000024
changes by Δρ≥Δρ abs (where Δ ρ abs is the absolute measurement error of the density meter), then the residual gas content of crude oil is determined by the formula
Figure 00000025
2. Адаптивный способ определения остаточного (свободного) газосодержания на групповых замерных установках по п.1, отличающийся тем, что численное значение Кг может быть использовано для корректировки массы нефти Мнг в нефтеводогазовой смеси и объема Vг остаточного свободного газа в смеси соответственно по формулам:
Figure 00000026

Figure 00000027
2. The adaptive method for determining the residual (free) gas content in group metering plants according to claim 1, characterized in that the numerical value of K g can be used to adjust the mass of oil M ng in the oil-gas mixture and the volume V g of residual free gas in the mixture, respectively formulas:
Figure 00000026

Figure 00000027
RU2008135064/03A 2008-08-27 2008-08-27 Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units RU2386811C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135064/03A RU2386811C1 (en) 2008-08-27 2008-08-27 Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008135064/03A RU2386811C1 (en) 2008-08-27 2008-08-27 Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008135064A RU2008135064A (en) 2010-03-10
RU2386811C1 true RU2386811C1 (en) 2010-04-20

Family

ID=42134717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008135064/03A RU2386811C1 (en) 2008-08-27 2008-08-27 Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2386811C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2513892C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-20 Артур Маратович Галимов Method for determination of residual gas content in fluid
RU2625130C1 (en) * 2016-03-10 2017-07-11 Публичное Акционерное Общество "Нефтеавтоматика" Method for determining the proportion of free and dissolved gas in crude oil at metering stations
RU2632691C1 (en) * 2016-06-23 2017-10-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" Method for determining the separation coefficient
RU2647539C1 (en) * 2017-01-10 2018-03-16 Акционерное Общество "Нефтеавтоматика" Method of measuring the debit of oil well production
RU2763193C1 (en) * 2020-12-14 2021-12-28 Илья Анатольевич Тарусин Method for determining the proportion of petroleum (associated) gas in crude petroleum

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2696714C1 (en) * 2018-06-14 2019-08-05 Акционерное общество "Сибнефтемаш" Method for thermo-chemical treatment of oil reservoir

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2513892C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-20 Артур Маратович Галимов Method for determination of residual gas content in fluid
RU2625130C1 (en) * 2016-03-10 2017-07-11 Публичное Акционерное Общество "Нефтеавтоматика" Method for determining the proportion of free and dissolved gas in crude oil at metering stations
RU2632691C1 (en) * 2016-06-23 2017-10-09 Общество С Ограниченной Ответственностью "Газпром Добыча Надым" Method for determining the separation coefficient
RU2647539C1 (en) * 2017-01-10 2018-03-16 Акционерное Общество "Нефтеавтоматика" Method of measuring the debit of oil well production
RU2763193C1 (en) * 2020-12-14 2021-12-28 Илья Анатольевич Тарусин Method for determining the proportion of petroleum (associated) gas in crude petroleum

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008135064A (en) 2010-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201637443U (en) Measuring device for multi-phase flow with extremely-high water content
RU2386811C1 (en) Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units
US5608170A (en) Flow measurement system
CN100398998C (en) Crude oil-natural gas-water three-phase flow meter
CN105804720A (en) Dual-body type oil-well three-phase automatic metering device
RU2532490C1 (en) Method and installation for flow rate measurement of products from gas-condensate and oil wells
RU2344288C2 (en) Method of determining production capacity of well field
CN102808609A (en) U-shaped tubular single well producing rate metering device
RU2396427C2 (en) Method for determination of water cuttings of oil well production "ohn++"
RU2610745C1 (en) Method of measuring flow rate of oil wells and device for its implementation
RU76070U1 (en) DEVICE FOR MEASURING OIL WELL PRODUCTS
RU163243U1 (en) INSTALLATION FOR GAS-CONDENSATE RESEARCHES OF GAS AND GAS-CONDENSATE WELLS
CN112593925B (en) Oil field multiphase flow online measurement equipment and measurement method
RU86976U1 (en) ADAPTIVE DEVICE FOR MEASURING OIL WELL DEBIT
RU155020U1 (en) INSTALLATION FOR MEASURING THE DEBIT OF OIL WELL PRODUCTS
RU66779U1 (en) INSTALLATION OF BOREHOLD ACCOUNTING OF HYDROCARBON PRODUCTS
RU2382195C1 (en) Device for oil wells oil recovery rate measurements
RU73915U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DEBIT OF A GROUP OF OIL WELLS
RU2405935C2 (en) Method for efficient measurement of liquid debit in oil or gas condensate well and device for its realisation
RU64281U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE DEBIT OF A GROUP OF OIL WELLS
RU35824U1 (en) SEPARATORY INSTALLATION FOR MEASURING OIL WELL DEBIT
RU2513891C1 (en) Oil well gauging device
RU2131027C1 (en) Device for measuring production rate of oil wells
RU2647539C1 (en) Method of measuring the debit of oil well production
RU2799684C1 (en) Unit for measuring production rates of gas condensate and oil wells and method for its operation