RU2515622C2 - Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation - Google Patents

Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2515622C2
RU2515622C2 RU2012139177/03A RU2012139177A RU2515622C2 RU 2515622 C2 RU2515622 C2 RU 2515622C2 RU 2012139177/03 A RU2012139177/03 A RU 2012139177/03A RU 2012139177 A RU2012139177 A RU 2012139177A RU 2515622 C2 RU2515622 C2 RU 2515622C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
pipe
liquid
string
column
Prior art date
Application number
RU2012139177/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012139177A (en
Inventor
Игорь Владимирович Шулятиков
Александр Александрович Плосков
Владимир Игоревич Шулятиков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий-Газпром ВНИИГАЗ"
Priority to RU2012139177/03A priority Critical patent/RU2515622C2/en
Publication of RU2012139177A publication Critical patent/RU2012139177A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2515622C2 publication Critical patent/RU2515622C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: method is implemented with means of emission source introduction, the source is capable to light the production string which is made with one section of transparent material and graduation lines marked at it, and with photographic registration and recording of panoramic images to the memory of the data processing unit. Measurements and photographic registration of experimental results are made in the synchronous mode.
EFFECT: providing observation of quantitative changes and improvement of visualisation quality for processes occurring in space and height of the production string and thus improvement in accuracy of results for gas-hydrodynamic experiments and reduction in time for their analysis.
6 cl, 2 dwg

Description

Группа изобретений относится к области газовой промышленности и может быть использована для проведения газогидродинамических исследований движения газожидкостных потоков с включением механических примесей, например, процессов добычи газа в нефтегазовой отрасли, связанной с изучением процессов движения газожидкостных потоков в вертикальных, наклонных трубопроводах и отдельных устройствах.The group of inventions relates to the field of the gas industry and can be used to conduct gas-hydrodynamic studies of the movement of gas-liquid flows with the inclusion of mechanical impurities, for example, gas production processes in the oil and gas industry, associated with the study of the processes of gas-liquid flows in vertical, inclined pipelines and individual devices.

Из уровня техники известен способ проведения газогидродинамических исследований скважин (патент РФ №2159850, Е21В 47/00, 27.11.2000), согласно которому осуществляют измерение давления, температуры, дебита на стационарных и нестационарных режимах фильтрации. В процессе последовательной смены режимов в рамках одного исследования непрерывно измеряют частоту сигналов первичного преобразователя, пропорциональную измеряемым параметрам газа, методом зависимого счета. При этом число импульсов измеряемой частоты, задающее длительность интервала счета импульсов опорной частоты, рассчитывают по математической формуле. Определяют начало и окончание каждого режима по трем и более последовательно поступающим сигналам и изменяют алгоритм обработки данных. Результаты обработки и измерений записывают. Вместе с сигналами об ошибках, вырабатываемых при выходе результатов за заданные пределы, результаты измерений подают на блок визуализации, откуда выводят информацию в режиме "реального времени".The prior art method for conducting gas-hydrodynamic studies of wells (RF patent No. 2159850, ЕВВ 47/00, 11/27/2000), according to which pressure, temperature, and flow rates are measured in stationary and non-stationary filtration modes. In the process of successive regime changes, within the framework of one study, the frequency of the primary converter signals proportionally to the measured gas parameters is continuously measured by the dependent counting method. The number of pulses of the measured frequency, which sets the duration of the interval counting pulses of the reference frequency, is calculated by the mathematical formula. The start and end of each mode are determined by three or more sequentially incoming signals and the data processing algorithm is changed. The results of processing and measurements are recorded. Together with error signals generated when the results go beyond the specified limits, the measurement results are fed to the visualization unit, from where information is output in "real time" mode.

Наиболее близким к предлагаемому решению является способ газогидродинамических исследований скважин (патент РФ №2232266, Е21В 47/00, 10.07.2004), который включает измерение давления, температуры и дебита газа на установившихся режимах работы скважины, обработку результатов и определение экспериментальных коэффициентов индикаторных линий. При этом рассчитывают дебиты для каждого режима по коэффициентам индикаторных линий текущего исследования и определяют показатель, характеризующий их отклонение от значений дебитов, полученных в результате измерений. Затем по коэффициентам индикаторных линий, полученным при обработке предыдущих исследований, рассчитывают для каждого режима дебиты и определяют показатель, характеризующий их отклонение от дебитов, рассчитанных по коэффициентам индикаторных линий текущего исследования. Если оба показателя меньше заданных значений, исследования завершают, а если один или оба показателя больше или равны заданным значениям проводят дополнительные исследования для уточнения характеристик скважины. Недостаток известного способа состоит в том, что в нем отсутствует возможность определения количества жидкости, находящейся в скважине во время проведения исследований, особенно в режиме работы скважины без выноса жидкости к устью. Также известный способ не позволяет установить зависимость влияния находящейся в скважине жидкости на суммарные потери давления. Кроме того, отсутствует возможность визуального наблюдения процессов при проведении исследований.Closest to the proposed solution is a method of gas-hydrodynamic research of wells (RF patent No. 2232266, ЕВВ 47/00, 07/10/2004), which includes measuring pressure, temperature and gas production at steady-state well operating conditions, processing the results, and determining experimental coefficients of indicator lines. In this case, the flow rates for each mode are calculated by the coefficients of the indicator lines of the current study and an indicator characterizing their deviation from the flow rates obtained as a result of measurements is determined. Then, according to the coefficients of indicator lines obtained during the processing of previous studies, the rates are calculated for each mode and an indicator characterizing their deviation from the rates calculated by the coefficients of indicator lines of the current study is determined. If both indicators are less than the specified values, the studies are completed, and if one or both indicators are greater than or equal to the specified values, additional studies are carried out to clarify the characteristics of the well. The disadvantage of this method is that it lacks the ability to determine the amount of fluid in the well during research, especially in the mode of operation of the well without the removal of fluid to the wellhead. Also, the known method does not allow to establish the dependence of the influence of the fluid in the well on the total pressure loss. In addition, there is no possibility of visual observation of processes during research.

Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа из скважин газовых, конденсатных и нефтяных месторождений (RU 48580, U1, опубл. 27.10.2005). Известный стенд предназначен для изучения условий подъема газа и жидкости по лифтовым колоннам труб. Стенд включает одну или нескольких колонн труб различного диаметра, узел подачи и регулирования расхода жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа, в состав которого входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны газожидкостной смеси, сепаратор, имеющий выходы для жидкости и газа, средство отвода жидкости и газа из установки. Трубопровод снабжен патрубком избыточного давления газа и патрубком сброса газа. В известном решении отсутствует возможность визуального наблюдения за проведением исследований что, в свою очередь, негативно отражается на достоверности и точности результатов проводимых экспериментов.A bench is known from the prior art for studying the conditions of liquid lifting using gas from gas, condensate and oil field wells (RU 48580, U1, publ. 10.27.2005). The well-known stand is designed to study the conditions for lifting gas and liquid along the pipe risers. The stand includes one or more columns of pipes of various diameters, a unit for supplying and regulating the flow of liquid, means for supplying and regulating the flow of gas, which includes a compressor, a device for introducing and removing gas-liquid mixture into the column, and a separator having outlets for liquid and gas, means for draining liquid and gas from the installation. The pipeline is equipped with a gas overpressure pipe and a gas discharge pipe. In the known solution there is no possibility of visual observation of the research, which, in turn, negatively affects the reliability and accuracy of the results of the experiments.

Из уровня техники известен стенд для исследования условий подъема жидкости с использованием газа (RU 118354, U1, опубл. 20.07.2012), который является наиболее близким к предлагаемому техническому решению. Известный стенд включает лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования подачи жидкости, средство подачи и регулирования расхода газа. В состав последнего входит компрессор, устройство ввода в колонну и отвода из колонны, сепаратор, приборы измерения давления в лифтовой колонне труб, установленные на входе в лифтовую колонну труб или на выходе из лифтовой колонны труб. Кроме того, в известном стенде входы жидкости и газа в устройстве ввода расположены таким образом, чтобы исключить перетекание жидкости из трубопровода подачи жидкости в трубопровод подачи газа за счет размещения входа жидкости ниже входа газа. Однако известный стенд также не позволяет провести качественный анализ процессов, проходящих в объеме и по длине лифтовой колонны труб и по трубопроводу, и не позволяет обнаружить детали и общие характеристики исследуемых в колонне потоков.The prior art bench for studying the conditions of liquid lifting using gas (RU 118354, U1, publ. 20.07.2012), which is the closest to the proposed technical solution. A well-known stand includes an elevator pipe string, a unit for supplying and regulating the supply of liquid, means for supplying and regulating the flow of gas. The structure of the latter includes a compressor, a device for introducing into the column and withdrawal from the column, a separator, pressure measuring devices in the pipe riser installed at the inlet to the pipe riser or at the outlet of the pipe riser. In addition, in the known stand, the liquid and gas inlets in the input device are arranged so as to prevent liquid from flowing from the liquid supply line to the gas supply line by placing the liquid inlet below the gas inlet. However, the well-known stand also does not allow a qualitative analysis of the processes taking place in the volume and along the length of the pipe tubing and through the pipeline, and does not allow to find details and general characteristics of the flows studied in the string.

Задача, решаемая предлагаемой группой изобретений, заключается в разработке способа газогидродинамических исследований, проходящих в лифтовой колонне труб, и создании устройства для его осуществления, позволяющих оперативно контролировать характеристики потока рабочей среды и модели продуктивного пласта.The problem solved by the proposed group of inventions is to develop a method of gas-hydrodynamic studies taking place in the tubing string, and to create a device for its implementation, allowing you to quickly control the flow characteristics of the working environment and the reservoir model.

Технический результат группы изобретений заключается в обеспечении возможности наблюдения количественных изменений и улучшении качества визуализации происходящих в объеме и по высоте лифтовой колонны труб процессов, следовательно - повышении точности результатов проводимых газогидродинамических экспериментов и уменьшении времени их анализа.The technical result of the group of inventions consists in the possibility of observing quantitative changes and improving the quality of visualization of processes occurring in the volume and height of the pipe string, therefore, improving the accuracy of the results of gas-hydrodynamic experiments and reducing the time of their analysis.

Сущность способа проведения газогидродинамических исследований заключается в измерении давления, температуры, расхода вещества на установившихся режимах работы, и последующей обработке результатов проведенных измерений. Испытания проводят на установке, оборудованной лифтовой колонной труб, предназначенной для заполнения рабочим веществом с заданным составом, по крайней мере, один участок которой выполнен из прозрачного материала. После запуска установки и стабилизации режима работы синхронизируют снятия показаний измерительной аппаратуры и фоторегистрацию течения потока на, по крайней мере, одном прозрачном участке лифтовой колонны труб, получая панорамное изображение, и фиксируя показания измерительной аппаратуры. Обрабатывая полученные изображения, проводят идентификацию и определяют размеры газожидкостных и/или сухих пробок и/или расстояний между ними, и/или отдельных частиц, выявленных в лифтовой колонне труб, повторяют исследования при измененных условиях эксперимента.The essence of the method of conducting gas-hydrodynamic studies is to measure pressure, temperature, flow rate of the substance at steady-state operating modes, and subsequent processing of the results of the measurements. The tests are carried out on a plant equipped with an elevator pipe string designed to fill with a working substance with a given composition, at least one section of which is made of transparent material. After starting the installation and stabilizing the operating mode, the readings of the measuring equipment and the photoregistration of the flow in the at least one transparent section of the pipe tubing string are synchronized, obtaining a panoramic image and recording the readings of the measuring equipment. Processing the obtained images, the identification is carried out and the sizes of gas-liquid and / or dry plugs and / or the distances between them, and / or individual particles detected in the pipe lift string are determined, the studies are repeated under modified experimental conditions.

Дополнительно рабочее вещество может быть обработано флуоресцентным материалом. При этом идентификацию и определение размеров газожидкостных и/или сухих пробок и/или расстояний между ними, и/или отдельных частиц, выявленных в лифтовой колонне труб, осуществляют по интенсивности и оттенкам свечения рабочего вещества.Additionally, the working substance can be treated with a fluorescent material. In this case, the identification and determination of the sizes of gas-liquid and / or dry plugs and / or the distances between them, and / or individual particles detected in the tubing string are carried out according to the intensity and shades of the glow of the working substance.

При фоторегистрации течения потока, проходящего внутри лифтовой колонны труб, по крайней мере, один прозрачный участок облучают ультрафиолетовым источником излучения.When photographing the flow of the stream passing inside the tubing string, at least one transparent section is irradiated with an ultraviolet radiation source.

Обработку полученных изображений производят методом аддитивной цветовой модели RGB.Processing of the obtained images is carried out using the additive color model RGB.

Установка для осуществления способа включает, по крайней мере, одну лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования подачи жидкости, узел подачи и регулирования расхода газа, связанный с устройствами ввода в колонну и отвода из колонны. Стенд дополнительно содержит, по крайней мере, один источник излучения, установленный с возможностью освещения лифтовой колонны труб в диапазонах видимого и/или ультрафиолетового спектра. По крайней мере, один участок лифтовой колонны труб изготовлен из прозрачного материала с нанесенными на нем делениями. По крайней мере, один фоторегистратор, предназначен для записи панорамных изображений в память блока обработки информации и передачи и отображения изображений, полученных на прозрачном участке лифтовой колонны труб, на экране монитора и/или люминесцентном экране с нанесенными на нем мерными шкалами. Блок обработки информации снабжен программой графического редактора и предназначен для задания режимов работы установки и обработки информации, синхронно получаемой через интерфейс передачи информации от измерительных приборов, установленных, по крайней мере, в верхнем, нижнем и на прозрачном участках лифтовой колонны труб и, по крайней мере, от одного фоторегистратора.The installation for implementing the method includes at least one pipe lift string, a fluid supply and control unit, a gas supply and control unit connected with input devices and withdrawals from the column. The stand additionally contains at least one radiation source that is installed with the possibility of lighting the tubing string in the visible and / or ultraviolet range. At least one section of the pipe tubing string is made of transparent material with divisions applied thereon. At least one photo recorder is intended for recording panoramic images in the memory of the information processing unit and transmitting and displaying images obtained on the transparent section of the pipe tubing, on the monitor screen and / or luminescent screen with measured scales applied to it. The information processing unit is equipped with a graphical editor program and is intended to set the operating modes of the installation and processing information synchronously received through the interface for transmitting information from measuring devices installed at least in the upper, lower, and transparent sections of the pipe tubing and, at least, , from one photorecorder.

Установка дополнительно содержит устройство отвода из колонны газожидкостной смеси связано с узлом подачи и регулирования расхода газа через сепаратор, выход для жидкости которого соединен посредством трубопровода подачи жидкости с устройством ввода в колонну через узел подачи и регулирования подачи жидкости, выход для газа сепаратора посредством трубопровода подачи газа соединен с узлом подачи и регулирования расхода газа, который снабжен, по крайней мере, компрессором, одним патрубком избыточного давления газа и одним патрубком сброса газа. Входы жидкости и газа устройства ввода в колонну установлены на разной высоте с тем, чтобы исключить перетекания жидкости из трубопровода подачи жидкости в трубопровод подачи газа. Выход узла подачи и регулирования расхода газа связан трубопроводом подачи газа с устройством ввода в колонну. Сливной патрубок установлен на выходе устройства ввода в колонну.The installation further comprises a device for discharging the gas-liquid mixture from the column; it is connected to a gas supply and control unit for the gas flow through the separator, the liquid outlet of which is connected via the liquid supply line to the column input device through the liquid supply and control unit; connected to the gas supply and control unit, which is equipped with at least a compressor, one pipe for excess gas pressure and one pipe sb gas dew. The liquid and gas inlets of the input device to the column are installed at different heights in order to prevent liquid from flowing from the liquid supply pipeline to the gas supply pipeline. The output of the gas supply and control unit for gas flow is connected by a gas supply pipeline to the input device to the column. A drain pipe is installed at the output of the input device to the column.

Группа изобретений поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен пример осуществления установки для проведения газогидродинамических исследований, а на фиг.2 показан вид сверху предлагаемой установки, поясняющий расположение элементов установки относительно друг друга.The group of inventions is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows an example of an installation for conducting gas-hydrodynamic studies, and Fig. 2 shows a top view of the proposed installation, explaining the location of the installation elements relative to each other.

В состав установки (фиг.1, 2) для исследования газогидродинамических процессов, входят:The composition of the installation (figure 1, 2) for the study of gas-hydrodynamic processes, includes:

- лифтовая колонна труб (1), выполненная из прозрачного материала и устанавливаемая в вертикальном или наклонном положении;- an elevator pipe string (1) made of a transparent material and installed in a vertical or inclined position;

- в верхней и нижней частях лифтовой колонны труб установлены устройства ввода в колонну (2) и отвода из колонны (3) соответственно;- in the upper and lower parts of the pipe tubing string, input devices to the string (2) and discharge from the string (3), respectively, are installed;

- узел подачи и регулирования расхода газа (4), состоящий из компрессора (5) и запорно-регулирующей арматуры;- gas flow supply and control unit (4), consisting of a compressor (5) and shut-off and control valves;

- сепаратор (6);- separator (6);

- узел подачи и регулирования подачи жидкости (7), работающий по замкнутому циклу;- node supply and regulation of fluid supply (7), operating in a closed cycle;

- трубопроводы подачи газа (8) и жидкости (9) соответственно;- gas supply pipelines (8) and liquids (9), respectively;

- источники излучения (10), которые могут работать как в диапазонах видимого, так и ультрафиолетового спектров, в качестве последнего могут быть использованы ультрафиолетовые лампы или лазерные излучатели;- radiation sources (10), which can operate both in the ranges of the visible and ultraviolet spectra, ultraviolet lamps or laser emitters can be used as the latter;

- фоторегистратор (11), предназначенный для съемки изображений, полученных с помощью предлагаемого стенда под воздействием источника излучения (10) в диапазонах ультрафиолетового спектра, в качестве фоторегистратора (И) могут быть применены фотопленка, либо позиционно чувствительный детектор, либо люминесцентный экран, либо цифровая видеокамера;- a photographic recorder (11) designed to capture images obtained using the proposed stand under the influence of a radiation source (10) in the ultraviolet spectrum, a photographic film, either a position sensitive detector, or a fluorescent screen, or a digital one can be used as a photographic recorder (I) video camera;

- сливной патрубок (12);- drain pipe (12);

- измерительная линейка (13) или люминесцентный экран (14) с нанесенными на них делениями, мерные шкалы линейки (13) экрана (14) обрабатывают люминесцентными веществами, линейка предназначена для обеспечения ее видимости при отсутствии источника внешнего освещения, а также для идентификации размеров газожидкостных пробок, сухих пробок, расстояний между ними с помощью движущихся трассеров;- a measuring ruler (13) or a luminescent screen (14) with divisions on them, the measuring scales of the ruler (13) of the screen (14) are treated with luminescent substances, the ruler is designed to ensure its visibility in the absence of an external light source, as well as to identify the sizes of gas-liquid traffic jams, dry traffic jams, the distances between them using moving tracers;

- экран (14) предназначен для проецирования на нем изображений, полученных фоторегистраторами (11);- the screen (14) is designed to project on it the images obtained by the photorecorders (11);

- блок (15) обработки информации (БОРГ), который может быть реализован с помощью персонального компьютера (ПК) и RS-232 - интерфейса передачи информации между двумя устройствами, с установленной на ПК программой графического редактора (например, GIMP, CorelDraw и др.);- information processing unit (15), which can be implemented using a personal computer (PC) and RS-232 - an information transfer interface between two devices, with a graphical editor installed on a PC (for example, GIMP, CorelDraw, etc. );

- измерительная аппаратура (на чертежах не показана), включает расходомеры газа и жидкости, преобразователи разности давлений, датчики давлений, датчики температуры, которые могут быть установлены по высоте лифтовой колонны труб.- measuring equipment (not shown in the drawings), includes gas and liquid flow meters, differential pressure transmitters, pressure sensors, temperature sensors, which can be installed along the height of the pipe tubing string.

Во время работы стенд подключают к источнику газа высокого давления патрубком подачи избыточного давления газа. Затем открывают запорно-регулирующие устройства и заполняют все устройства стенда газом до установления заданного давления. Величину давления контролируют показаниями приборов для измерения давления, установленных на входе в лифтовую колонну труб (1) и/или на ее выходе, в нижней и/или верхней ее частях, и/или на каком-либо другом ее участке. После того, как давление газа в стенде достигнет заданного значения, включают в работу компрессор (5). При этом газ из сепаратора (6) всасывается в компрессор (5), а затем подается через прибор измерения расхода газа и устройство ввода в колонну (2) в нижнюю часть лифтовой колонны труб (1). Газ, поступивший в лифтовую колонну труб (1), поднимается по ней вверх и через устройство (3) отвода из колонны по трубопроводу поступает в сепаратор (6), а затем в компрессор (5). Газ, заполняющий стенд, начинает циркулировать по стенду в замкнутом цикле.During operation, the stand is connected to a high-pressure gas source by a pipe for supplying excess gas pressure. Then the locking and regulating devices are opened and all the devices of the stand are filled with gas until a predetermined pressure is established. The pressure value is controlled by the readings of pressure measuring instruments installed at the inlet to the pipe tubing string (1) and / or at its outlet, in its lower and / or upper parts, and / or in some other part thereof. After the gas pressure in the stand reaches the set value, the compressor (5) is turned on. At the same time, gas from the separator (6) is sucked into the compressor (5), and then fed through a gas flow meter and an input device into the column (2) to the lower part of the pipe tubing string (1). The gas entering the pipe riser (1) rises upward through it and through the pipe outlet (3) from the column enters the separator (6) and then to the compressor (5). The gas filling the stand begins to circulate through the stand in a closed loop.

Работа на установке может выполняться в различных режимах: без жидкости - в «сухом» режиме, с песком или без него, или с жидкостью - в «мокром» режиме, с песком или без него.Work on the installation can be performed in various modes: without liquid - in the "dry" mode, with or without sand, or with liquid - in the "wet" mode, with or without sand.

В случае необходимости в установку также могут подаваться механические примеси, например, песок, обработанный флуоресцентными материалами (при наличии песка различных фракций, каждая фракция обрабатывается отдельным цветом), обеспечивая визуальное наблюдение распределения фракций песка в осевом и радиальном направлении в лифтовой колонне труб.If necessary, mechanical impurities can also be supplied to the unit, for example, sand treated with fluorescent materials (in the presence of sand of various fractions, each fraction is treated in a separate color), providing visual observation of the distribution of sand fractions in the axial and radial direction in the pipe lift string.

Для калибровки в статическом состоянии, в лифтовую колонну труб (1) засыпают или заливают фиксированное для конкретного эксперимента количество песка, или жидкости или их смеси. Включают источник излучения (10). При помощи фоторегистратора (11) производят съемку участка, заполненного песком, или жидкостью, или их смесью, захватывая в кадр часть прилегающего участка без песка, или жидкости, или их смеси соответственно. Полученные изображения участка лифтовой колонны труб, заполненного песком, или жидкостью, или их смесью соответственно, и прилегающих к нему участков передают в блок обработки информации (15). При помощи графического редактора сначала производят процедуру калибровки, а затем обработку первичного изображения методом аддитивной цветовой модели RGB (смешения красного, зеленого и синего), описывающей цвет сложением трех базовых цветов как в зоне наличия песка или жидкости, или их смеси, так и в прилегающих зонах, получая, таким образом, цветовую модель RGB в зоне, заполненной песком и в прилегающей зоне, где песок отсутствует. Для исследования потока в динамических условиях в нижнюю часть лифтовой колонны подают газ и/или песок, и/или жидкость, или их смесь. На входе в лифтовую колонну труб (1) посредством БОИ (15) задают необходимые технологические параметры работы стенда, такие как температуру, давление, расход газа или жидкости, или необходимое количество песка. Наблюдая за проводимым экспериментом и фиксируя минимальные изменения, происходящие в заданном диапазоне параметров, таких как давление, расход газа или жидкости, температуру внутри лифтовой колонны труб и окружающей среды, разность давлений в верхней и нижней частях лифтовой колонны труб, снимают и записывают показания приборов на входе, выходе и по всей высоте лифтовой колонны труб (1), до тех пор, пока в стенде не установится стабильный режим. Измерения технологических параметров - давление, расход газа или жидкости, температуру, разность давлений на входе, выходе и по всей высоте лифтовой колонны труб (1), проводят на протяжении всего эксперимента. Одновременно осуществляют фоторегистрацию процесса по всей высоте лифтовой колонны труб (1) с помощью фоторегистраторов (11) с частотой, например, от 1 до 1000 кадров в секунду. Частота предварительно рассчитывается с помощью блока обработки информации (15), исходя из условия, при котором между двумя зарегистрированными кадрами пройденное потоком расстояние составляет, например, не более, чем 1-2 см как для сонаправленных, так и для противоточных режимов течения. БОИ управляет синхронной работой измерительных приборов и фоторегистраторов. Зная диаметр лифтовой колонны труб, можно определить усредненную скорость движения потока на любом участке лифтовой колонны труб. Измеренные технологические параметры и отснятые графические изображения передаются в блок обработки информации (15) и сохраняются в памяти БОИ (15).For calibration in a static state, a fixed amount of sand, or liquid, or a mixture thereof, is poured or poured into an elevator column of pipes (1). Turn on the radiation source (10). Using a photorecorder (11), a site is filled with sand or liquid or a mixture of them, capturing part of the adjacent area without sand, or liquid, or their mixture, respectively, in the frame. The obtained images of the section of the pipe tubing string filled with sand or liquid, or a mixture thereof, respectively, and the adjacent sections, are transmitted to the information processing unit (15). Using a graphical editor, the calibration procedure is first performed, and then the primary image is processed using the additive RGB color model (mixing red, green and blue), which describes color by adding three basic colors both in the zone of sand or liquid, or a mixture of them, and in adjacent areas, thus obtaining an RGB color model in the area filled with sand and in the adjacent area where there is no sand. To study the flow under dynamic conditions, gas and / or sand, and / or liquid, or a mixture thereof, is supplied to the lower part of the elevator column. At the entrance to the elevator pipe string (1), using BOI (15), the necessary technological parameters of the bench operation are set, such as temperature, pressure, gas or liquid flow rate, or the required amount of sand. Observing the experiment and recording the minimum changes that occur in a given range of parameters, such as pressure, gas or liquid flow rate, temperature inside the pipe string and the environment, the pressure difference in the upper and lower parts of the pipe pipe, take readings and record the readings on inlet, outlet and over the entire height of the pipe pipe string (1) until a stable mode is established in the stand. Measurement of technological parameters - pressure, gas or liquid flow rate, temperature, pressure difference at the inlet, outlet, and over the entire height of the pipe pipe string (1), is carried out throughout the experiment. At the same time, the process is photographed along the entire height of the pipe pipe string (1) with the help of photo recorders (11) with a frequency, for example, from 1 to 1000 frames per second. The frequency is preliminarily calculated using the information processing unit (15), based on the condition under which, between two registered frames, the distance traveled by the stream is, for example, no more than 1-2 cm for both co-directional and countercurrent flow regimes. BOI manages the synchronous operation of measuring instruments and photographic recorders. Knowing the diameter of the pipe tubing string, it is possible to determine the average flow rate at any portion of the pipe tubing string. Measured technological parameters and captured graphic images are transmitted to the information processing unit (15) and stored in the memory of the BOI (15).

После получения необходимого количества измерений все параметры фиксируются в памяти БОИ, при этом проводится не менее 20 замеров. Затем либо изменяют с помощью БОИ (15) режимы заданных параметров эксперимента, например давления, расхода газа или жидкости, температуры или разности давлений в верхней и нижней частях лифтовой колонны труб, либо проводят дальнейшие наблюдения до тех пор, пока в стенде не установится стабильный режим, либо останавливают работу стенда и переходят к обработке полученной информации. При каждом режиме работы стенда, фиксируемые технологические параметры и графические изображения сохраняются в памяти БОИ (15).After obtaining the required number of measurements, all parameters are recorded in the memory of the BOI, while at least 20 measurements are taken. Then, with the help of BOI (15), the modes of the specified experiment parameters are changed, for example, pressure, gas or liquid flow rate, temperature or pressure difference in the upper and lower parts of the pipe tubing string, or further observations are carried out until a stable mode is established in the stand or stop the work of the stand and proceed to the processing of the received information. At each mode of operation of the stand, recorded technological parameters and graphic images are stored in the memory of the BOI (15).

Во время проведения конкретного эксперимента замеры давления на заданных участках лифтовой колоны труб (1) осуществляют манометрами или дифференциальными манометрами. По меньшей мере, отдельный участок лифтовой колонны труб или вся колонна может быть выполнена из прозрачного материала с нанесенными на нем делениями. Эксперименты могут проводиться при незначительном (либо полностью отсутствующем) источнике внешнего освещения. С помощью фоторегистратора при проведении фото- и/или видеорегистрации протекающего в стенде процесса синхронно проводят заданные протекающим экспериментом измерения параметров процесса. Излучатель располагают таким образом, чтобы излучение не передавалось на фоторегистратор (фиг. 2). Т.е. объектив (линза камеры) должен находиться «в тени». Установленный за лифтовой колонной труб экран, обработанный люминесцентными веществами, обеспечивает более контрастное представление происходящего процесса в рабочем устройстве. Цвет экрана подбирается таким образом, чтобы получить лучшее представление цветовой гаммы процесса, проходящего в лифтовой колонне труб. Сбоку вдоль лифтовой колонны труб может быть установлена измерительная линейка, шкала которой также обработана люминесцентными веществами, и/или экран, имеющий на своем поле вертикально и горизонтально расположенные деления. Шкала линейки может быть дополнительно обработана люминесцентными веществами для обеспечения ее видимости при отсутствии источника внешнего освещения, а также для идентификации размеров (газожидкостных пробок, сухих пробок, отдельных частиц, расстояний между ними и т.п.). В результате может быть получено изображение движущегося потока на фоне делений шкалы экрана и/или линейки. При проведении эксперимента могут быть исключены источники внешнего освещения (лампы, окна, естественное освещение и т.п.) и включены источники излучения. После этого могут быть произведены замеры фиксируемых параметров (давления, расходы, скорости, температуры).During a specific experiment, pressure measurements at predetermined sections of the pipe tubing lift (1) are carried out with pressure gauges or differential pressure gauges. At least a separate section of the pipe tubing string or the entire string may be made of transparent material with divisions applied thereon. The experiments can be carried out with a small (or completely absent) source of external lighting. Using a photo recorder, during photo and / or video recording of the process taking place in the test bench, the process parameters specified by the running experiment are synchronously measured. The emitter is positioned so that the radiation is not transmitted to the photorecorder (Fig. 2). Those. the lens (camera lens) should be “in the shade”. A screen mounted behind an elevator pipe string treated with luminescent substances provides a more contrasting representation of the process in the working device. The screen color is selected in such a way as to obtain a better representation of the color gamut of the process taking place in the pipe riser. On the side along the pipe string can be installed a measuring ruler, the scale of which is also treated with luminescent substances, and / or a screen having vertically and horizontally spaced divisions in its field. The scale of the ruler can be further processed with luminescent substances to ensure its visibility in the absence of an external light source, as well as to identify sizes (gas-liquid plugs, dry plugs, individual particles, distances between them, etc.). As a result, an image of a moving stream against the background of the divisions of the scale of the screen and / or ruler can be obtained. During the experiment, sources of external illumination (lamps, windows, natural light, etc.) can be excluded and radiation sources included. After that, fixed parameters can be measured (pressure, flow, speed, temperature).

По окончании требуемых измерений могут быть также изменены технологические параметры режима работы стенда: давление, расходы газа - с помощью компрессора (5), и жидкости - с помощью насоса. Можно прекратить работу стенда, удаляя жидкость и песок из колонны через сливной патрубок (12) с запорным устройством, находящиеся в нижней части лифтовой колонны труб в систему утилизации.At the end of the required measurements, the technological parameters of the stand operation mode can also be changed: pressure, gas flow rates - with the help of a compressor (5), and liquids - with the help of a pump. You can stop the operation of the stand by removing liquid and sand from the column through the drain pipe (12) with a shut-off device located in the lower part of the pipe riser into the disposal system.

Для каждого из перечисленных выше режимов с помощью БОИ производят обработку полученных с помощью фоторегистраторов графических материалов. Определяя значения RGB вдоль лифтовой колонны труб (1) и сопоставляя полученные значения со значениями параметров, полученных при калибровке, определяют места нахождения пробок в лифтовой колонне (1). Проецируя данные участки на линейку (13) на графических изображениях, можно определять высоту каждого участка Н; в лифтовой колонне труб (1). Суммируя высоту всех участков Hi, получают общую высоту пробки Н, находящейся в лифтовой колонне (1):For each of the above modes with the help of BOI, the processing of graphic materials obtained with the help of photo recorders is performed. Determining the RGB values along the pipe lift string (1) and comparing the obtained values with the parameter values obtained during calibration, determine the location of the plugs in the lift string (1). By projecting these sections onto a ruler (13) on graphic images, it is possible to determine the height of each section H ; in the pipe lift string (1). Summing the height of all sections H i , get the total height of the cork H, located in the elevator column (1):

H=ΣHi.H = ΣH i .

С помощью БОИ вычисляют количество жидкости, песка или смеси, стекающей вниз вдоль лифтовой колонны труб (1), как разность между количеством жидкости, поступившей (Qж) в лифтовую колонну труб (1), и количеством стекающей жидкости, занимаемой на общей высоте пробки Н.Using BOI, the amount of liquid, sand or mixture flowing down along the pipe riser (1) is calculated, as the difference between the amount of liquid entering (Q g ) into the pipe riser (1) and the amount of flowing liquid occupied at the total height of the tube N.

Q с т е к = Q ж π d 2 4 H ,

Figure 00000001
Q from t e to = Q well - π d 2 four H ,
Figure 00000001

где Qcтeк - количество жидкости, стекающей вниз по внутренней стенке лифтовой колонны, (м3 или л);where Q stack is the amount of liquid flowing down the inner wall of the elevator column, (m 3 or l);

Qж - количество жидкости, залитой в лифтовую колонну, (м3 или л);Q W - the amount of fluid poured into the elevator column (m 3 or l);

d - внутренний диаметр лифтовой колонны труб, м;d is the inner diameter of the pipe string, m;

H - общая высота пробки, м.H - total cork height, m.

Таким образом, предлагаемая группа изобретений позволяет проводить наблюдения количественных изменений с улучшенным качеством визуализации происходящих в объеме и по высоте лифтовой колонны труб и трубопровода процессов, следовательно, - повысить точность результатов проводимых экспериментов.Thus, the proposed group of inventions makes it possible to observe quantitative changes with improved quality of visualization of processes occurring in the volume and height of the pipe string and the pipeline, therefore, to increase the accuracy of the results of the experiments.

Claims (6)

1. Способ проведения газогидродинамических исследований, включающий измерение давления, температуры, расхода вещества на установившихся режимах работы, обработку результатов измерений отличающийся тем, что испытания проводят на установке, оборудованной лифтовой колонной труб, предназначенной для заполнения рабочим веществом с заданным составом, по крайней мере, один участок которой выполнен из прозрачного материала, после запуска установки и стабилизации режима работы синхронизируют снятия показаний измерительной аппаратуры и фоторегистрацию течения потока на, по крайней мере, одном прозрачном участке лифтовой колонны труб, получая панорамное изображение и фиксируя показания измерительной аппаратуры, обрабатывая полученные изображения, проводят идентификацию и определяют размеры газожидкостных и/или сухих пробок, и/или расстояний между ними, и/или отдельных частиц, выявленных в лифтовой колонне труб, повторяют исследования при измененных условиях эксперимента.1. A method of conducting gas-hydrodynamic studies, including measuring pressure, temperature, flow rate of a substance under steady-state operating conditions, processing the measurement results, characterized in that the tests are carried out on a plant equipped with an elevator pipe string designed to fill with a working substance with a given composition, at least one section of which is made of transparent material, after starting the installation and stabilizing the operating mode, the readings of the measuring equipment and photos are synchronized registration of the flow in at least one transparent section of the pipe tubing, obtaining a panoramic image and recording the readings of the measuring equipment, processing the images obtained, identify and determine the sizes of gas-liquid and / or dry plugs, and / or the distances between them, and / or individual particles identified in the tubing string, repeat the study under modified experimental conditions. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что рабочее вещество обрабатывают флуоресцентным материалом, идентификацию и определение размеров газожидкостных и/или сухих пробок и/или расстояний между ними, и/или отдельных частиц, выявленных в лифтовой колонне труб, осуществляют по интенсивности и оттенкам свечения рабочего вещества.2. The method according to claim 1, characterized in that the working substance is treated with a fluorescent material, the identification and determination of the sizes of gas-liquid and / or dry plugs and / or the distances between them, and / or individual particles detected in the pipe lift string, is carried out according to the intensity and shades of glow of the working substance. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при фоторегистрации течения потока, проходящего внутри лифтовой колонны труб, по крайней мере, один прозрачный участок облучают ультрафиолетовым источником.3. The method according to claim 2, characterized in that when photorecording the flow of the stream passing inside the tubing string, at least one transparent section is irradiated with an ultraviolet source. 4. Способ по любому из пп. 1-3 отличающийся тем, что обработку полученных изображений производят методом аддитивной цветовой модели RGB.4. The method according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that the processing of the obtained images is performed using the additive color model RGB. 5. Установка для осуществления способа по п.1, включающая, по крайней мере, одну лифтовую колонну труб, узел подачи и регулирования подачи жидкости, узел подачи и регулирования расхода газа, связанный с устройствами ввода в колонну и отвода из колонны, измерительную аппаратуру, отличающаяся тем, что стенд дополнительно содержит, по крайней мере, один источник излучения, установленный с возможностью освещения лифтовой колонны труб в диапазонах видимого и/или ультрафиолетового спектра, по крайней мере, один участок которой изготовлен из прозрачного материала с нанесенными на нем делениями, и, по крайней мере, один фоторегистратор, предназначенный для записи панорамных изображений в память блока обработки информации и передачи и отображения изображений, полученных на прозрачном участке лифтовой колонны труб, на экране монитора и/или люминесцентном экране, с нанесенными на нем мерными шкалами, при этом блок обработки информации снабжен программой графического редактора и предназначен для задания режимов работы установки и обработки информации, синхронно получаемой через интерфейс передачи информации блоком обработки информации от измерительных приборов, установленных, по крайней мере, в верхнем, нижнем и прозрачном участках лифтовой колонны труб и, по крайней мере, от одного фоторегистратора.5. Installation for implementing the method according to claim 1, comprising at least one pipe lift string, a fluid supply and control unit, a gas supply and control unit for gas, connected to the input and output devices from the column, measuring equipment, characterized in that the stand additionally contains at least one radiation source that is installed with the possibility of lighting the pipe string in the visible and / or ultraviolet spectrum, at least one portion of which is made of material with divisions on it, and at least one photorecorder intended for recording panoramic images in the memory of the information processing unit and for transmitting and displaying images obtained on the transparent section of the pipe tubing, on the monitor screen and / or luminescent screen, with measured scales applied on it, while the information processing unit is equipped with a graphical editor program and is intended to set the operating modes of the installation and information processing synchronously obtained through the interface for transmitting information by the information processing unit from measuring instruments installed in at least the upper, lower, and transparent sections of the pipe tubing and at least one photorecorder. 6. Установка по п.5, отличающаяся тем, что дополнительно содержит устройство отвода из колонны газожидкостной смеси связано с узлом подачи и регулирования расхода газа через сепаратор, выход для жидкости которого соединен посредством трубопровода подачи жидкости с устройством ввода в колонну через узел подачи и регулирования подачи жидкости, выход для газа сепаратора посредством трубопровода подачи газа соединен с узлом подачи и регулирования расхода газа, который снабжен, по крайней мере, компрессором, одним патрубком избыточного давления газа и одним патрубком сброса газа, входы жидкости и газа устройства ввода в колонну установлены на разной высоте с возможностью исключения перетекания жидкости из трубопровода подачи жидкости в трубопровод подачи газа, выход узла подачи и регулирования расхода газа связан трубопроводом подачи газа с устройством ввода в колонну, сливной патрубок установлен на выходе устройства ввода в колонну. 6. Installation according to claim 5, characterized in that it further comprises a device for discharging a gas-liquid mixture from the column, connected to a gas supply and control unit for gas flow through a separator, the liquid outlet of which is connected via a liquid supply line to the input device to the column through the gas supply and control unit fluid supply, the gas outlet of the separator through a gas supply pipe is connected to a gas supply and control unit, which is equipped with at least a compressor, one overpressure pipe gas and one gas discharge pipe, the liquid and gas inlets of the input device to the column are installed at different heights with the possibility of eliminating the flow of liquid from the liquid supply pipe to the gas supply pipe, the output of the gas supply and control unit for gas flow is connected to the gas supply pipe to the input device to the column , a drain pipe is installed at the outlet of the input device to the column.
RU2012139177/03A 2012-09-13 2012-09-13 Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation RU2515622C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139177/03A RU2515622C2 (en) 2012-09-13 2012-09-13 Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012139177/03A RU2515622C2 (en) 2012-09-13 2012-09-13 Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012139177A RU2012139177A (en) 2014-03-20
RU2515622C2 true RU2515622C2 (en) 2014-05-20

Family

ID=50279988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012139177/03A RU2515622C2 (en) 2012-09-13 2012-09-13 Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2515622C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558570C1 (en) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Gas-liquid flow studying
RU2580546C1 (en) * 2015-03-31 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Device for testing separation equipment
RU2749773C1 (en) * 2020-11-30 2021-06-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Stand for researching gas-holding capacity of compounds used in underground well repair
RU2799026C1 (en) * 2022-05-04 2023-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Method and device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150721A (en) * 1978-01-11 1979-04-24 Norwood William L Gas well controller system
RU2159850C2 (en) * 1999-01-27 2000-11-27 Предприятие "Надымгазпром" Gear and process conducting gas and hydrodynamic examination of wells
RU2232266C1 (en) * 2002-11-10 2004-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Надымгазпром" Method for gas-hydrodynamic research of wells
RU118354U1 (en) * 2012-03-02 2012-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4150721A (en) * 1978-01-11 1979-04-24 Norwood William L Gas well controller system
RU2159850C2 (en) * 1999-01-27 2000-11-27 Предприятие "Надымгазпром" Gear and process conducting gas and hydrodynamic examination of wells
RU2232266C1 (en) * 2002-11-10 2004-07-10 Общество с ограниченной ответственностью "Надымгазпром" Method for gas-hydrodynamic research of wells
RU118354U1 (en) * 2012-03-02 2012-07-20 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" STAND FOR RESEARCH OF CONDITIONS OF LIFT LIFT WITH USE OF GAS

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558570C1 (en) * 2014-06-06 2015-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Gas-liquid flow studying
RU2580546C1 (en) * 2015-03-31 2016-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Device for testing separation equipment
RU2749773C1 (en) * 2020-11-30 2021-06-16 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Stand for researching gas-holding capacity of compounds used in underground well repair
RU2799026C1 (en) * 2022-05-04 2023-07-03 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" Method and device for studying the movement of gas-liquid mixtures in wells, as well as flowlines and pipelines from wells

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012139177A (en) 2014-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Gomez et al. Gas dispersion measurements in flotation cells
CN102549440B (en) PVT analysis of pressurized fluids
RU2555984C2 (en) Measurement of gas losses in surface circulation system of drilling rig
CN107036966A (en) The method of work of the water regime monitoring system of water quality situation is obtained by water surface image
RU2515622C2 (en) Method of gas-hydrodynamic survey and plant for its implementation
Cely et al. Study and characterization of gas-liquid slug flow in an annular duct, using high speed video camera, wire-mesh sensor and PIV
Arunkumar et al. Two phase flow regime identification using infrared sensor and volume of fluids method
Mohmmed et al. Measurements of translational slug velocity and slug length using an image processing technique
CN104196518A (en) Device and method for measuring slippage among gas phase, liquid phase and solid phase in shaft annulus
RU123454U1 (en) STAND FOR RESEARCH OF GAS-HYDRODYNAMIC PROCESSES
US11795785B2 (en) Device for measuring stratum deformation during natural gas hydrate exploitation
CN102564520A (en) Automatic oil-water metering device and automatic oil-water metering method
US7075063B2 (en) Determining phase transition pressure of downhole retrograde condensate
CN103018134A (en) Device and method for determination of oil gas minimum miscibility pressure through magnetic resonance imaging technology
CN105784707A (en) Gas-liquid two-phase flow measurement method based on high-speed photography technology and device thereof
Eikehaug et al. Engineering meter-scale porous media flow experiments for quantitative studies of geological carbon sequestration
JP4822363B2 (en) Groundwater flow and turbidity measurement device
RU135713U1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF GAS-FLUID FLOWS
WO2014163509A1 (en) System and method for determining fluid levels interfaces
CN114526040B (en) Device and method for measuring carbon dioxide foam flooding gravity separation distance of layered heterogeneous oil reservoir
RU2558570C1 (en) Gas-liquid flow studying
RU2571473C1 (en) Device for carrying out research of gas-liquid stream
CN116181260A (en) Method and device for accurately measuring flow of drilling fluid outlet
RU2580546C1 (en) Device for testing separation equipment
McCleney et al. Density Measurement of Three-Phase Flows Inside of Vertical Piping Using Planar Laser Induced Fluorescence PLIF

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
PC41 Official registration of the transfer of exclusive right

Effective date: 20180517