RU2600075C2 - Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation - Google Patents

Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2600075C2
RU2600075C2 RU2014116834/28A RU2014116834A RU2600075C2 RU 2600075 C2 RU2600075 C2 RU 2600075C2 RU 2014116834/28 A RU2014116834/28 A RU 2014116834/28A RU 2014116834 A RU2014116834 A RU 2014116834A RU 2600075 C2 RU2600075 C2 RU 2600075C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
flow
signal
optical
stream
detector
Prior art date
Application number
RU2014116834/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014116834A (en
Inventor
Виктор Сангирович Бак
Антон Васильевич Панченко
Леонид Сергеевич Станкевич
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "АРЛИН ИНЖИНИРИНГ"
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 "АРЛИН ИНЖИНИРИНГ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "АРЛИН ИНЖИНИРИНГ"
Priority to RU2014116834/28A priority Critical patent/RU2600075C2/en
Publication of RU2014116834A publication Critical patent/RU2014116834A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2600075C2 publication Critical patent/RU2600075C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/66Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by measuring frequency, phase shift or propagation time of electromagnetic or other waves, e.g. using ultrasonic flowmeters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: measuring equipment.
SUBSTANCE: present invention relates to methods and devices for studying mixed flow of gas, liquid and solid particles. Gas and liquid can be represented by water, steam and different fractions of hydrocarbons. Application field of proposed technical solution is oil and gas industry. Method of determining parameters of downhole multiphase multicomponent flow involves passing through optical signal in the wavelength range from 850 to 2,000 nm, registration of signal after its interaction with the flow and computer processing of obtained results. Signal is transmitted on at least two different wavelengths, preliminarily dividing it on optical divider into two parts, one of which is the reference, parallel recording of reference signal is performed, and obtained results processing is carried out on the basis of comparison of both signal intensity and phase. In disclosed method processing obtained results is possible to carry out on the basis of calculating flow components speed, obtaining holographic pattern of flow. Device for determining parameters of downhole multiphase multicomponent flow contains measuring chamber in form of pipe, as well as additionally contains at least one source of optical signal, at least one optical signal detector arranged with its source on same axis, optical divider, optical system for delivery of reference signal to detector in bypass of measuring chamber and processing unit, wherein source and detector are separated by walls of measuring chamber, made from material transparent for optical signal.
EFFECT: technical result is possibility of determination of concentration of different phases of multi-phase flow in investigated area, construction of spatial distribution of fluids in investigated area, evaluation of dynamics of movement and obtaining data on volume fraction of flow components.
4 cl, 2 dwg

Description

Способ определения параметров скважинного многофазного многокомпонентного потока и устройство для его осуществленияA method for determining the parameters of a borehole multiphase multicomponent flow and a device for its implementation

Настоящее изобретение относится к способам и устройствам изучения смешанного потока газа, жидкости и твердых частиц. Газ и жидкость могут быть представлены водой, паром и различными фракциями углеводородов. Область применения предлагаемого технического решения - нефтегазовая промышленность.The present invention relates to methods and devices for studying a mixed flow of gas, liquid and solid particles. Gas and liquid can be represented by water, steam and various fractions of hydrocarbons. The scope of the proposed technical solution is the oil and gas industry.

Продукция скважины при добыче выходит на поверхность в виде смеси по трубам. В устье скважины (на поверхности) требуется определять параметры многокомпонентного потока для контроля добычи. Измерения производят как для каждой скважины в отдельности, так и для групп скважин. Данные об объемах добычи каждой компоненты служат для анализа и прогнозирования эксплуатации скважин.Well production during production comes to the surface in the form of a mixture through pipes. At the wellhead (on the surface), it is required to determine the parameters of a multicomponent flow to control production. Measurements are made for each well individually, and for groups of wells. Data on the production volumes of each component are used to analyze and predict the operation of wells.

Традиционным решением задачи определения покомпонентного расхода (дебита) многофазного скважинного потока являются сепараторы. Сепарационный способ заключается в полном разделении фаз и/или отделении газовой компоненты и измерении доли воды в оставшемся объеме жидкости. Для определения наличия твердых частиц и/или воды также используется дополнительное оборудование и/или производится отбор проб и их анализ. На таком принципе действует множество двух и трехфазных установок: «Спутник» в различных модификациях (AM, Д и т.д.), «МЕРА-Массомер», «ОЗНА-Импульс», «СПЕКТР» и др.The traditional solution to the problem of determining the component flow rate (flow rate) of a multiphase borehole flow are separators. The separation method consists in completely separating the phases and / or separating the gas component and measuring the proportion of water in the remaining liquid volume. To determine the presence of particulate matter and / or water, additional equipment is also used and / or samples are taken and analyzed. Many two and three-phase installations operate on this principle: Sputnik in various modifications (AM, D, etc.), MERA-Massomer, OZNA-Impulse, SPECTR, etc.

Для получения надежного замера дебитов с помощью сепаратора прежде всего требуется полностью отделить газ от жидкости и в большинстве случаев осуществить последующее отделение воды от нефти. Затем разделенные компоненты попадают в однофазные расходомеры на выходе из сепаратора. Большинство однофазных расходомеров очень чувствительны к присутствию в потоке других компонент, что приводит к недостоверным замерам. На промыслах, где условия эксплуатации, дебиты, отношения газ-жидкость и вода-жидкость нестабильны, наблюдается плохое разделение фаз. Более того, промысловые сепараторы зачастую не снабжены многоступенчатыми или дублирующими измерительными системами, поэтому любой унос жидкости потоком газа или прорыв газа через жидкостную линию не выявляется и не определяется, приводя к очень большим ошибкам в конечных измерениях.To obtain reliable measurement of flow rates using a separator, first of all, it is necessary to completely separate the gas from the liquid and, in most cases, carry out the subsequent separation of water from oil. Then, the separated components fall into single-phase flow meters at the outlet of the separator. Most single-phase flow meters are very sensitive to the presence of other components in the flow, which leads to unreliable measurements. In fields where operating conditions, flow rates, gas-liquid and water-liquid ratios are unstable, poor phase separation is observed. Moreover, field separators are often not equipped with multi-stage or duplicate measuring systems, therefore, any ablation of a liquid by a gas stream or gas breakthrough through a liquid line is not detected and is not determined, leading to very large errors in the final measurements.

Кроме проблем, связанных с разделением фаз, сепараторы, используемые в качестве измерительных приборов, содержат в себе множество источников ошибок, включая калибровки, механические неисправности, проблематичное состояние флюидов (например, эмульсии), коррозию, потоки твердых частиц и человеческие ошибки. Все эти факторы значительно снижают точность замеров сепарационными установками в полевых условиях.In addition to the problems associated with phase separation, separators used as measuring instruments contain many sources of errors, including calibrations, mechanical malfunctions, the problematic state of fluids (e.g. emulsions), corrosion, particulate flows and human errors. All these factors significantly reduce the accuracy of measurements by separation plants in the field.

Дополнительно недостатками таких технических решений являются: продолжительное время цикла исследования, как следствие, невозможность оперативной реакции в реальном времени; низкая точность при низких концентрациях жидкости; высокая цена оборудования и его сервисного обслуживания; большой вес и габариты приборов сильно затрудняют и удорожают доставку, установку и обслуживание; также к недостаткам относится некорректность выбора интервала осреднения при динамически изменяющемся режиме работы скважины, что приводит к значительным ошибкам, неработоспособность в условиях высоких объемных долей газовой компоненты [1].Additionally, the disadvantages of such technical solutions are: a long time of the research cycle, as a result, the impossibility of an operational reaction in real time; low accuracy at low fluid concentrations; high price of equipment and its maintenance; the large weight and dimensions of the devices greatly complicate and increase the cost of delivery, installation and maintenance; the disadvantages include the incorrect choice of the averaging interval with a dynamically changing mode of operation of the well, which leads to significant errors, inoperability in conditions of high volume fractions of the gas component [1].

Другим более современным способом являются бессепарационные или проточные способы, имеющие общее название - многофазная расходометрия. Замеры производятся без разделения фаз на многофазном потоке. Данный способ обладает рядом значительных преимуществ по сравнению с сепарационным способом как с точки зрения эксплуатационных характеристик, так и с точки зрения качества данных [2].Another more modern way are non-separation or flow methods, which have a common name - multiphase flow measurement. Measurements are made without phase separation on a multiphase flow. This method has a number of significant advantages compared with the separation method both in terms of operational characteristics and in terms of data quality [2].

Измерения проводятся на устье скважины пропусканием исследуемого потока через измерительную камеру. Основным принципом служит измерение скважинного флюида различными физическими полями напрямую в потоке без значительного изменения его объема, давления и температуры (в т.н. линейных условиях). Ключевым достоинством всех проточных многофазных расходомеров является высокая информативность, хорошее разрешение по времени и возможность получения данных в режиме реального времени, что позволяет решать ряд серьезных технических задач, неразрешимых ранее [3]. Полученные данные являются основой для принятия важных оперативных решений, как, например, выбора момента закрытия убыточной скважины или вопросы проведения геолого-технологических мероприятий на скважине [2].Measurements are taken at the wellhead by passing the test stream through the measuring chamber. The basic principle is the measurement of well fluid by various physical fields directly in the flow without significant changes in its volume, pressure and temperature (under the so-called linear conditions). The key advantage of all flow-through multiphase flow meters is high information content, good time resolution and the ability to receive data in real time, which allows us to solve a number of serious technical problems that were previously unsolvable [3]. The data obtained are the basis for making important operational decisions, such as, for example, choosing the moment of closing a loss-making well or issues of geological and technological measures at the well [2].

Однако в зависимости от применяемого физического принципа или комбинации способов, многофазные проточные расходомеры определяют расход компонент потока с различной точностью в различных условиях.However, depending on the applied physical principle or combination of methods, multiphase flow meters determine the flow rate of flow components with different accuracy under different conditions.

Точность работы проточных расходомеров также сильно зависит от параметров плотности нефти и концентраций жидкости в смеси. Эти факторы ограничивают область применения расходомеров такого типа, например, на скважинах с высоким объемным газовым фактором в линейных условиях (GVF или Gas Volume Factor - соотношение объемов газа и жидкости в линейных условиях ячейки измерения), когда доля жидкой фазы очень мала. Наиболее часто такое встречается на месторождениях газового конденсата. На сегодняшний день наибольшие сложности представляют замеры в диапазоне 80-100% GVF. Все заявленные для работы в данном диапазоне установки являются либо модификациями однофазных (газовых) расходомеров с целью учесть наличие жидкости в потоке, либо модификациями многофазных (нефтяных) расходомеров, адаптированных под высокий GVF. Такой подход приводит к низкой точности замера на газовых и газоконденсатных скважинах, где оптимизация извлечения легких жидких углеводородов особенно актуальна. Известные модификации однофазных расходомеров, не будучи многофазными, обладают фундаментальными недостатками, позволяющими применять такие расходомеры только в комплексе с другими устройствами под контролем и при постоянной перекалибровке на референтные устройства.The accuracy of the flow meters also greatly depends on the parameters of the oil density and the concentration of the liquid in the mixture. These factors limit the scope of this type of flow meter, for example, in wells with a high volumetric gas factor in linear conditions (GVF or Gas Volume Factor - the ratio of gas and liquid volumes under linear conditions of the measuring cell) when the fraction of the liquid phase is very small. Most often this occurs in gas condensate fields. To date, the greatest difficulties are measurements in the range of 80-100% GVF. All applications declared for operation in this range are either modifications of single-phase (gas) flow meters to take into account the presence of liquid in the stream, or modifications of multiphase (oil) flow meters adapted for high GVF. This approach leads to low accuracy in gas and gas condensate wells, where optimization of the extraction of light liquid hydrocarbons is especially relevant. Known modifications of single-phase flow meters, not being multiphase, have fundamental disadvantages that allow the use of such flow meters only in combination with other devices under control and with constant recalibration to reference devices.

Известны устройства, реализующие принцип кросс-корреляции по набору параметров (плотностных, электромагнитных). Примером такого решения является Roxar 1900 VI [4]. Недостатками данного устройства являются высокая требовательность к гетерогенности потока: регистрируемое физическое поле должно проявлять характерные неоднородности, применяемые для оценки скорости потока; невозможность детектировать капли жидких углеводородов в потоке газа; данные системы не способны работать при высоких значениях GVF.Known devices that implement the principle of cross-correlation for a set of parameters (density, electromagnetic). An example of such a solution is the Roxar 1900 VI [4]. The disadvantages of this device are the high demands on the heterogeneity of the flow: the recorded physical field must exhibit characteristic inhomogeneities used to estimate the flow rate; the inability to detect droplets of liquid hydrocarbons in a gas stream; these systems are not capable of operating at high GVF values.

Известны устройства, использующие радиоактивные источники плотнометрии. Наиболее известен расходомер от Schlumberger - PhaseWatcherVx. Ключевые компоненты установки: гамма-плотномер на основе радиоактивного источника Барий-133 и сужающее устройство. Данные температуры и перепада давления на сужающем устройстве (труба Вентури) определяют общий расход смеси, а спектр поглощения гамма-квантов позволяет определить относительные объемные доли газа, нефти и воды [5]. Данные устройства были разработаны для замеров нефти с низкими GVF, затем технология была доработана и расширена на более высокие GVF - для газовых и газоконденсатных исследований. Недостатками таких устройств являются серьезные сложности в калибровке на чистую среду; большая зависимость от PVT свойств флюида как для перехода от линейных условий к стандартным, так и для расчетов в линейных условиях; необходимость получения результатов лабораторных исследований флюида до предоставления окончательной информации по дебитам; длительный период от проведения замеров до получения окончательных результатов; высокая неопределенность в окрестности газовой точки при малых содержаниях жидкой фазы; наличие радиоактивного источника предъявляет особые требования к обслуживанию и транспортировке прибора.Known devices using radioactive sources of densitometry. The most famous flow meter from Schlumberger is PhaseWatcherVx. Key components of the installation: a gamma-density meter based on a radioactive source Barium-133 and a narrowing device. The temperature and pressure drop data on the constriction device (Venturi pipe) determine the total flow rate of the mixture, and the absorption spectrum of gamma rays allows you to determine the relative volume fractions of gas, oil and water [5]. These devices were developed for measuring oil with low GVF, then the technology was refined and expanded to higher GVF for gas and gas condensate studies. The disadvantages of such devices are serious difficulties in calibrating for a clean environment; great dependence on the PVT properties of the fluid, both for the transition from linear to standard conditions, and for calculations in linear conditions; the need to obtain the results of laboratory studies of the fluid before providing final information on flow rates; a long period from taking measurements to obtaining final results; high uncertainty in the vicinity of the gas point at low contents of the liquid phase; the presence of a radioactive source makes special demands on the maintenance and transportation of the device.

В качестве прототипа заявляемого устройства выбрана томографическая секция многофазного расходомера FMC Tech МРМ [6]. В ней массовый расход вычисляется с помощью датчиков перепада давления, установленных в трубке Вентури. На основе способа 3-х мерного радиочастотного измерения диэлектрической проницаемости определяется распределение фаз в многокомпонентном потоке. Измерения проводятся в различных плоскостях. В каждой плоскости измерения проводятся на нескольких частотах в широком диапазоне. Плотность многофазной среды определяется гамма-плотномером.As a prototype of the claimed device selected tomographic section of a multiphase flowmeter FMC Tech MPM [6]. In it, the mass flow rate is calculated using differential pressure sensors installed in the venturi. Based on the method of 3-dimensional radio-frequency measurement of dielectric constant, the phase distribution in the multicomponent stream is determined. Measurements are taken in various planes. In each plane, measurements are carried out at several frequencies in a wide range. The density of a multiphase medium is determined by a gamma-density meter.

Выбранный прототип имеет высокую чувствительность к изменению обводненности потока. Однако он обладает следующими недостатками: во-первых, в необходимости предварительной подготовки потока перед измерением, так как в противном случае томографические принципы, применяемые в устройстве, не будут действовать; во-вторых, в низкой разрешающей способности прибора, связанной со спецификой системы детектирования и малым количеством сенсоров [7].The selected prototype has a high sensitivity to changes in water cut. However, it has the following disadvantages: firstly, the need for preliminary preparation of the flow before measurement, since otherwise the tomographic principles used in the device will not work; secondly, in the low resolution of the device, associated with the specifics of the detection system and a small number of sensors [7].

С точки зрения повышения точности исследования в условиях высоких значений GVF привлекательными выглядят оптические способы исследования. Оптические способы позволяют вместо регистрации полей (как сегодня это реализовано в различных способах многофазной расходометрии, приведенных выше) получать образы объектов в потоке газа. Поэтому чувствительность оптических способов к незначительным включениям примесей в газовый поток позволяет получить гораздо более высокую точность замеров по жидкой фазе (капли жидкости в потоке газа). Наиболее точные способы - это 3-х мерный способ цифровой трассерной визуализации (или DPIV) и способ цифровой голографии, так как они позволяют восстановить структуру потока и получить объемную картину.From the point of view of increasing the accuracy of research under conditions of high GVF values, optical methods of investigation look attractive. Optical methods make it possible to obtain images of objects in a gas stream instead of registering fields (as it is today implemented in various methods of multiphase flow metering above). Therefore, the sensitivity of optical methods to insignificant inclusions of impurities in the gas stream allows one to obtain a much higher accuracy of measurements in the liquid phase (liquid droplets in the gas stream). The most accurate methods are a 3-dimensional method of digital tracer visualization (or DPIV) and a method of digital holography, since they allow you to restore the flow structure and get a three-dimensional picture.

Способ DPIV применяется для изучения пространственного распределения частиц, капель, пузырьков в потоке (далее - частиц), а также для определения их скорости перемещения и размеров [8]. В качестве источника излучения используется лазер, а у каждого отверстия располагается фоточувствительная матрица, регистрирующая рассеянное излучение. Координаты частиц определяются численными способами, а с помощью стандартного способа кросс-корреляции (двойной замер с фиксированной разницей во времени) вычисляется скорость передвижения. Размер частицы рассчитывается исходя из интенсивности рассеянного излучения. Минусами данного способа являются сложность учета ошибок вычисления координат, невозможность определения фаз в случаях многофазного потока и необходимость трудоемкой калибровки для измерения размеров частиц. Кроме того, минимальный размер измеряемой частицы составляет 200 мкм, что составляет значительное ограничение.The DPIV method is used to study the spatial distribution of particles, drops, bubbles in a stream (hereinafter referred to as particles), as well as to determine their speed of movement and size [8]. A laser is used as the radiation source, and at each hole there is a photosensitive matrix recording the scattered radiation. Particle coordinates are determined numerically, and using the standard cross-correlation method (double measurement with a fixed time difference), the speed of movement is calculated. The particle size is calculated based on the intensity of the scattered radiation. The disadvantages of this method are the difficulty of accounting for errors in the calculation of coordinates, the inability to determine the phases in cases of multiphase flow and the need for laborious calibration to measure particle sizes. In addition, the minimum size of the measured particle is 200 μm, which is a significant limitation.

Способ цифровой голографии используется в том числе и для визуализации планктона в потоке воды [9]. В схеме измерения предметным лучом является лазерный пучок света, дифрагирующий на объекте исследования, а опорным является луч, который свободно прошел через исследуемый объем среды. Устройство детектирует интерференционную картину предметного и опорного луча, называемую голограммой. Далее алгоритмы обработки позволяют по восстановленным изображениям воссоздавать образы океанического планктона и вычислять траекторию интересующих объектов непосредственно из голограмм. Минусами установки, созданной авторами, является возможность работы только с двухфазными средами, в которых плотность второй фазы не искажает коллимированный пучок света. Кроме того, данный способ, как и тот, что был описан выше, не позволяет разделять фазы в многофазном потоке.Digital holography is also used to visualize plankton in a water stream [9]. In the measurement scheme, the object beam is a laser beam of light diffracting at the object of study, and the reference beam is a beam that freely passed through the volume of the medium under study. The device detects the interference pattern of the object and reference beam, called a hologram. Further, processing algorithms allow reconstructing images of oceanic plankton from reconstructed images and calculating the trajectory of objects of interest directly from holograms. The disadvantages of the installation, created by the authors, is the ability to work only with two-phase media in which the density of the second phase does not distort the collimated beam of light. In addition, this method, like the one described above, does not allow phase separation in a multiphase flow.

Опираясь на источники, описанные выше, можно сказать, что прототипом предлагаемого способа является техническое решение для визуализации планктона голографическими способами.Based on the sources described above, we can say that the prototype of the proposed method is a technical solution for visualizing plankton by holographic methods.

Задачей заявляемого технического решения является разработка способа высокоточного определения концентрации фазовых составляющих в многофазных потоках и устройства для его реализации.The objective of the proposed technical solution is to develop a method for high-precision determination of the concentration of phase components in multiphase flows and devices for its implementation.

Техническими результатами изобретения являются возможность определения концентрации различных фаз многофазного потока в исследуемой области, построение пространственного распределения флюидов в исследуемой области, оценка динамики движения и получение данных об объемных долях компонент потока.The technical results of the invention are the ability to determine the concentration of various phases of the multiphase flow in the study area, the construction of the spatial distribution of fluids in the study area, the assessment of the dynamics of motion and obtaining data on the volume fractions of the components of the stream.

Технические результаты достигаются за счет того, что в способе определения параметров скважинного многофазного многокомпонентного потока, включающем пропускание через поток оптического сигнала в диапазоне длин волн от 850 до 2000 нм, регистрацию сигнала после его взаимодействия с потоком и компьютерную обработку получаемых результатов, сигнал подают на не менее чем двух различных длинах волн, предварительно разделив его на оптическом делителе на две части, одна из которых является эталонной, производят параллельную регистрацию эталонного сигнала, а обработку получаемых результатов проводят на основе сравнения обоих сигналов по интенсивности и фазе, получая голографическую картину потока.Technical results are achieved due to the fact that in the method for determining the parameters of a borehole multiphase multicomponent stream, including passing an optical signal through the stream in the wavelength range from 850 to 2000 nm, registering the signal after it interacts with the stream and computer processing the results, the signal is sent to less than two different wavelengths, after dividing it on an optical divider into two parts, one of which is the reference, parallel registration of the reference on signal and processing of results performed by comparing the signals of both the intensity and phase, yielding a holographic picture stream.

В заявляемом способе обработку получаемых результатов возможно проводить на основе расчета скорости компонентов потока.In the inventive method, the processing of the obtained results can be carried out on the basis of calculating the speed of the flow components.

Технические результаты достигаются также за счет того, что устройство для определения параметров скважинного многокомпонентного потока, содержащее измерительную камеру в форме трубы, дополнительно содержит как минимум один источник оптического сигнала, как минимум один детектор оптического сигнала с возможностью получения голографической картины потока, расположенный с его источником на одной оси, оптический делитель, оптическую систему доставки эталонного сигнала на детектор в обход измерительной камеры и блок обработки, при этом источник и детектор отделены стенками измерительной камеры, выполненными из материала, прозрачного для оптического сигнала.Technical results are also achieved due to the fact that the device for determining the parameters of the borehole multicomponent stream, containing a measuring chamber in the form of a pipe, additionally contains at least one optical signal source, at least one optical signal detector with the possibility of obtaining a holographic picture of the stream located with its source on one axis, an optical divider, an optical system for delivering a reference signal to the detector bypassing the measuring chamber and the processing unit, while the source and the detector are separated by the walls of the measuring chamber made of a material transparent to the optical signal.

Устройство может дополнительно содержать детектор сигнала рассеянного излучения, расположенный на заданном расстоянии от детектора оптического сигнала по оси.The device may further comprise a scattered radiation signal detector located at a predetermined distance from the optical signal detector along the axis.

Сущность заявляемого устройства для определения параметров скважинного многофазного многокомпонентного потока поясняется чертежами, где на рис. 1 схематично изображен продольный разрез, на рис. 2 - поперечный разрез устройства.The essence of the claimed device for determining the parameters of a borehole multiphase multicomponent flow is illustrated by drawings, where in Fig. 1 schematically shows a longitudinal section, in Fig. 2 is a cross-sectional view of the device.

Устройство содержит измерительную камеру 1 в форме трубы, источник 2 оптического сигнала, оптический делитель 3, детектор 4 оптического сигнала, оптическую систему 5 доставки эталонного сигнала, стенки 6 из оптически прозрачного материала.The device comprises a measuring chamber 1 in the form of a pipe, an optical signal source 2, an optical divider 3, an optical signal detector 4, an optical system 5 for delivering a reference signal, and a wall 6 made of optically transparent material.

Осуществление заявляемого способа с помощью данного устройства для определения параметров скважинного многофазного многокомпонентного потока происходит следующим образом.The implementation of the proposed method using this device to determine the parameters of the borehole multiphase multicomponent flow is as follows.

Исследуемый поток пропускают через измерительную камеру 1. Сигнал от источника 2 подают на оптический делитель 3, после чего одну его часть (предметную) пропускают через стенку 6 внутрь камеры 1 и далее через многофазный многокомпонентный поток под заданным углом. Прошедший через многофазный многокомпонентный поток оптический сигнал попадает через стенку 6 на детектор 4. Одновременно вторую часть сигнала (эталонную) от источника 2, полученную на оптическом делителе 3 через оптическую систему 5 доставки, подают на детектирующее устройство блока обработки. В качестве такого детектирующего устройства может использоваться как отдельный детектор, так и детектор 4. Далее, оптические сигналы (опорный и эталонный) сравнивают между собой и полученные результаты обрабатывают в блоке обработки, получая в результате данные о качественном и количественном составе исследуемого потока в виде его голографической картины.The studied stream is passed through the measuring chamber 1. The signal from the source 2 is fed to the optical divider 3, after which one part (object) is passed through the wall 6 into the chamber 1 and then through the multiphase multicomponent stream at a given angle. The optical signal passing through the multiphase multicomponent stream passes through the wall 6 to the detector 4. At the same time, the second part of the signal (reference) from the source 2, obtained on the optical divider 3 through the optical delivery system 5, is fed to the detection device of the processing unit. As such a detecting device, either a separate detector or a detector 4 can be used. Next, the optical signals (reference and reference) are compared with each other and the results are processed in the processing unit, resulting in data on the qualitative and quantitative composition of the studied stream in the form of holographic picture.

Заявляемый способ и используемое для его реализации устройство позволяют различать в потоке капли жидкости с различными оптическими свойствами (нефть, конденсат или вода). Наличие отдельной оптической системы доставки для эталонного сигнала позволяет получить голографическую картину в условиях, когда эталонный сигнал не имеет возможности пройти беспрепятственно через изучаемый объем.The inventive method and the device used for its implementation make it possible to distinguish between liquid droplets with various optical properties (oil, condensate or water). The presence of a separate optical delivery system for the reference signal allows you to get a holographic picture in conditions when the reference signal is not able to pass through the volume under study without hindrance.

ЛитератураLiterature

1. Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на управление эксплуатацией. Э. Тоски, Б.В. Ханссен, Д. Смит, Schlumberger, 3 Phase Measurements, Берген, Норвегия, Б. Теувени, Schlumberger, Кембридж, Великобритания1. The evolution of multiphase flow measurements and their impact on operational management. E. Toski, B.V. Hanssen, D. Smith, Schlumberger, 3 Phase Measurements, Bergen, Norway, B. Teuveny, Schlumberger, Cambridge, UK

(http://www.oilcapital.ru/edition/technik/archives/technik/technik_06_2003/66466/public/66502.shtml)(http://www.oilcapital.ru/edition/technik/archives/technik/technik_06_2003/66466/public/66502.shtml)

2. Devegowda, D. and S.L. Scott: "Assessment of Subsea Production Systems" paper presented at the SPE Annual Technical Meeting & Exhibition, Denver (Oct. 5-8, 2003), SPE J. of Petroleum Tech., 56-57 (http://www.rogtecmagazine.com/PDF/Issue_011/06_Multiphase.pdf).2. Devegowda, D. and S.L. Scott: "Assessment of Subsea Production Systems" paper presented at the SPE Annual Technical Meeting & Exhibition, Denver (Oct. 5-8, 2003), SPE J. of Petroleum Tech., 56-57 (http: //www.rogtecmagazine .com / PDF / Issue_011 / 06_Multiphase.pdf).

3. Mehdizadeh, P., B. Ghaempanah and S.L. Scott: "Impact of Data Quality on Production Allocation and Reserves Forecasting," paper presented at the SPE ATCE, San Antonio3. Mehdizadeh, P., B. Ghaempanah and S. L. Scott: "Impact of Data Quality on Production Allocation and Reserves Forecasting," paper presented at the SPE ATCE, San Antonio

4. http://www2.emersonprocess. com/enus/brands/roxar/flowmetering/metermgsystems/pages/roxarmultiphasemeter.aspx.4.http: //www2.emersonprocess. com / enus / brands / roxar / flowmetering / metermgsystems / pages / roxarmultiphasemeter.aspx.

5. Vx Technology Multiphase flow rate measurements without fluid separation (http://www.slb.corn/~/media/Files/testing/brochures/multiphase/vx_technology_brochure.pdf)5. Vx Technology Multiphase flow rate measurements without fluid separation (http: //www.slb.corn/~/media/Files/testing/brochures/multiphase/vx_technology_brochure.pdf)

6. MPM flowmeter (http://www.mpm-no.com/mpmproducts/)6. MPM flowmeter (http://www.mpm-no.com/mpmproducts/)

7. Method and apparatus for tomographic multiphase flow measurements (US 20090126502 A1)7. Method and apparatus for tomographic multiphase flow measurements (US 20090126502 A1)

8. F. Pereira, M. Gharib and others "Defocusing digital particle image velocity: a 3-component 3-dimensional DPIV measurement technique. Application to bubbly flows."8. F. Pereira, M. Gharib and others "Defocusing digital particle image velocity: a 3-component 3-dimensional DPIV measurement technique. Application to bubbly flows."

9. J. A. Dominguez-Caballero, N. Loomis and others "Advances in Plankton Imaging using Digital Holograph"9. J. A. Dominguez-Caballero, N. Loomis and others "Advances in Plankton Imaging using Digital Holograph"

Claims (4)

1. Способ определения параметров скважинного многофазного многокомпонентного потока, включающий пропускание через поток оптического сигнала в диапазоне длин волн от 850 до 2000 нМ, регистрацию сигнала после его взаимодействия с потоком и компьютерную обработку получаемых результатов, отличающийся тем, что сигнал подают на не менее чем двух различных длинах волн, предварительно разделив его на оптическом делителе на две части, одна из которых является эталонной, производят параллельную регистрацию эталонного сигнала, а обработку получаемых результатов проводят на основе сравнения обоих сигналов по интенсивности и фазе, получая голографическую картину потока.1. A method for determining the parameters of a borehole multiphase multicomponent stream, including passing an optical signal through the stream in the wavelength range from 850 to 2000 nM, registering the signal after it interacts with the stream and computer processing the results, characterized in that the signal is applied to at least two different wavelengths, having previously divided it into two parts on the optical divider, one of which is the reference one, parallel registration of the reference signal is performed, and processing is obtained x results are carried out based on a comparison of both signals in intensity and phase, obtaining a holographic picture of the stream. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку получаемых результатов проводят на основе расчета скорости компонентов потока.2. The method according to p. 1, characterized in that the processing of the obtained results is carried out on the basis of calculating the speed of the flow components. 3. Устройство для определения параметров скважинного многофазного многокомпонентного потока, содержащее измерительную камеру в форме трубы, отличающееся тем, что дополнительно содержит как минимум один источник оптического сигнала, как минимум один детектор оптического сигнала с возможностью получения голографической картины потока, расположенный с его источником на одной оси, оптический делитель, оптическую систему доставки эталонного сигнала на детектор в обход измерительной камеры и блок обработки, при этом источник и детектор отделены стенками измерительной камеры, выполненными из материала, прозрачного для оптического сигнала.3. A device for determining the parameters of a borehole multiphase multicomponent stream, containing a measuring chamber in the form of a pipe, characterized in that it further comprises at least one optical signal source, at least one optical signal detector with the possibility of obtaining a holographic picture of the stream, located with its source on one axis, optical divider, optical system for delivering a reference signal to the detector bypassing the measuring chamber and the processing unit, while the source and detector from divided by the walls of the measuring chamber made of a material transparent to the optical signal. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что дополнительно содержит детектор сигнала рассеянного излучения, расположенный на заданном расстоянии от детектора оптического сигнала по оси. 4. The device according to p. 3, characterized in that it further comprises a scattered radiation signal detector located at a predetermined distance from the optical signal detector along the axis.
RU2014116834/28A 2014-06-30 2014-06-30 Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation RU2600075C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116834/28A RU2600075C2 (en) 2014-06-30 2014-06-30 Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014116834/28A RU2600075C2 (en) 2014-06-30 2014-06-30 Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014116834A RU2014116834A (en) 2016-01-27
RU2600075C2 true RU2600075C2 (en) 2016-10-20

Family

ID=55237062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014116834/28A RU2600075C2 (en) 2014-06-30 2014-06-30 Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2600075C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009008729A1 (en) * 2007-07-09 2009-01-15 Integrated Optoelectronics As Measuring of fuel composition by using laser
RU2353906C2 (en) * 2003-11-17 2009-04-27 Фотон Контрол Инк. Optic device and method for determination of polyphase flow parameters
US7609380B2 (en) * 2005-11-14 2009-10-27 Schlumberger Technology Corporation Real-time calibration for downhole spectrometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2353906C2 (en) * 2003-11-17 2009-04-27 Фотон Контрол Инк. Optic device and method for determination of polyphase flow parameters
US7609380B2 (en) * 2005-11-14 2009-10-27 Schlumberger Technology Corporation Real-time calibration for downhole spectrometer
WO2009008729A1 (en) * 2007-07-09 2009-01-15 Integrated Optoelectronics As Measuring of fuel composition by using laser

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014116834A (en) 2016-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Thorn et al. Recent developments in three-phase flow measurement
US6345536B1 (en) Multiple-phase flow meter
AU674141B2 (en) Method and apparatus for the measurement of the mass flowrates of fluid components in a multiphase slug flow
CA1305565C (en) Measurement of flow velocity and mass flowrate
EP3350548B1 (en) System and method for real-time flow measurement in pipelines using thz imaging
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
US20090139345A1 (en) Isokinetic sampling method and system for multiphase flow from subterranean wells
DK1893952T3 (en) Method and apparatus for measuring non-homogeneous flow phase velocities.
Blaney et al. Investigation of the exploitation of a fast-sampling single gamma densitometer and pattern recognition to resolve the superficial phase velocities and liquid phase water cut of vertically upward multiphase flows
Faraj et al. Measurement of vertical oil-in-water two-phase flow using dual-modality ERT–EMF system
Goncalves et al. Application of the ultrasonic technique for monitoring and measuring the phase fractions of liquid-gas-solid mixtures
Zych An analysis and interpretation of the signals in gamma-absorption measurements of liquid–gas intermittent flow
EP2504696A1 (en) Composition of multiphase flow
Lucas et al. Large probe arrays for measuring mean and time dependent local oil volume fraction and local oil velocity component distributions in inclined oil-in-water flows
RU2600075C2 (en) Method of determining parameters of borehole flow and device for its implementation
Ortiz et al. Cyclonic capacitive sensor for multiphase composition measurement
Tjugum et al. Multibeam gamma-ray measurements and electrical tomography for improved multiphase flow metering
GB2562993A (en) Multiphase flow meter calibrator and sampling system
CN102519528B (en) Solid flow measurement method and system of recirculating fluidized bed
Falcone Key multiphase flow metering techniques
Stavland et al. Multimodal analysis of gas-oil intermittent structures in co-current horizontal flow
Zych et al. Application of spectral analysis in radiometric measurements of twophase liquid-gas flow
Meribout et al. An accurate machine for real-time two-phase flowmetering in a laboratory-scale flow loop
RU2789623C1 (en) Multiphase flow meter
RU2814443C1 (en) Method for determining component composition and flow rate of multiphase mixture, device and system for its implementation

Legal Events

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

Effective date: 20170701

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180704

HE4A Notice of change of address of a patent owner

Effective date: 20191126