RU2654099C1 - Device for control over the wells production components flow rate - Google Patents

Device for control over the wells production components flow rate Download PDF

Info

Publication number
RU2654099C1
RU2654099C1 RU2017121806A RU2017121806A RU2654099C1 RU 2654099 C1 RU2654099 C1 RU 2654099C1 RU 2017121806 A RU2017121806 A RU 2017121806A RU 2017121806 A RU2017121806 A RU 2017121806A RU 2654099 C1 RU2654099 C1 RU 2654099C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
input
output
amplifier
detector
gas
Prior art date
Application number
RU2017121806A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Викторович Ермолкин
Дмитрий Николаевич Великанов
Янина Дмитриевна Попова
Михаил Александрович Гавшин
Игорь Юрьевич Храбров
Алексей Николаевич Лотош
Алексей Евгеньевич Шитиков
Дмитрий Валерьевич Мартынов
Анатолий Владимирович Горохов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный университет нефти и газа (национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина"
Priority to RU2017121806A priority Critical patent/RU2654099C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2654099C1 publication Critical patent/RU2654099C1/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00Survey of boreholes or wells
    • E21B47/10Locating fluid leaks, intrusions or movements
    • 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
    • G01F1/05Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects
    • G01F1/34Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using mechanical effects by measuring pressure or differential pressure

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to the oil and gas production industry and can be used to control the gas, gas condensate and oil wells production flow parameters. Device contains the controlled flow pressure and temperature sensors and a piezoceramic flow pressure pulsations sensor connected to the input of a broadband matching amplifier. Broadband matching amplifier outputs are connected to the inputs of the first, second and third active bandpass filters. First active bandpass filter output is connected to the programmable gain ratio amplifier first input. Output of the second one is connected to the first detector input, and the output of the third one is connected to the second detector input. Programmable gain ratio amplifier output is connected to the first input of the two-channel analog-to-digital converter. First detector output is connected to the second input of the two-channel analog-to-digital converter through a series-connected integrator and a scaling amplifier. Second detector output is connected to the pulses generator first input through the level comparator, to the second input of which the reference frequency clock pulse generator is connected. Outputs of the dual-channel analog-to-digital converter, scaling amplifier, pulses generator and pressure sensors and controlled flow temperature are connected to the microprocessor controller first, second, third, fourth and fifth information inputs, respectively, which said outputs are connected to the digital interface inputs, and its control output is connected to the programmable gain ratio amplifier second input.
EFFECT: achieved technical result consists in providing, in addition to the information on the number of particle impacts of sand impurities and water impurities per unit of time determined by the impact signal exceeding of the predetermined threshold value, information on the impact action parameters, determined by the impurity particles mass and velocity, due to the generation of the signals proportional to the impact action intensity.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для контроля параметров потока продукции газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин, а именно для измерения дебита продукции, раздельно дебита газа и дебита жидкости (газового конденсата, нефти), измерения количества жидких и твердых примесей (раздельно расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка) без сепарации потока, а также измерения температуры и давления в трубопроводе контролируемого потока.The invention relates to the field of oil and gas industry and can be used to control the flow parameters of gas, gas condensate and oil wells, namely, to measure the production rate, separately the flow rate of gas and the flow rate of liquid (gas condensate, oil), measure the amount of liquid and solid impurities (separately consumption of water impurities and specific content of sand impurities) without separation of the flow, as well as temperature and pressure measurements in the controlled flow pipeline.

Известно устройство для контроля расхода газа и количества примесей в продукции газовых скважин, содержащее два пьезокерамических датчика пульсаций давления потока, два компаратора уровня, два формирователя импульсов, первый, второй и третий активные полосовые фильтры (RU п. 2249690, опубл. 10.04.2005. Бюл. № 10).A device for monitoring gas flow and the amount of impurities in the production of gas wells, containing two piezoceramic sensors for pressure pulsations of the flow, two level comparators, two pulse shapers, the first, second and third active bandpass filters (RU p. 2249690, publ. 10.04.2005. Bull. No. 10).

Указанное устройство обеспечивает измерение расхода газа и раздельно количества песка и водоглинопесчаной смеси в продукции газовых скважин в широком диапазоне изменения режимов их работы.The specified device provides a measurement of gas flow and separately the amount of sand and water-clay mixture in the production of gas wells in a wide range of modes of operation.

Однако известное устройство не предназначено для измерения дебита жидкости (газового конденсата, нефти) в составе продукции газоконденсатных и нефтяных скважин. Кроме того, использование данного устройства с целью измерения количества примесей связано с необходимостью получения априорной информации о составе примесей воды и примесей песка.However, the known device is not intended to measure the flow rate of liquid (gas condensate, oil) in the composition of the production of gas condensate and oil wells. In addition, the use of this device to measure the amount of impurities is associated with the need to obtain a priori information on the composition of water impurities and sand impurities.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин, содержащее измерительный модуль, включающий один пьезокерамический датчик пульсаций давления потока и согласующие усилители нижних и верхних частот, а также вторичный измерительный прибор, включающий три активных полосовых фильтра, управляемый масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два формирователя импульсов и микропроцессорный контроллер с дисплеем и клавиатурой (RU п. 2151288, опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17). Устройство предназначено для одновременного раздельного измерения расхода газа и количества песка и водоглинопесчаной смеси в продукции эксплуатационных газовых скважин.Closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a device for controlling the flow of components of well products, comprising a measuring module, including one piezoceramic flow pressure pulsation sensor and matching low and high frequency amplifiers, as well as a secondary measuring device, including three active band-pass filters , controlled scaling amplifier, analog-to-digital converter, two pulse shapers and microprocessor controller with and the keyboard (RU p. 2151288, publ. 06/20/2000. Bull. No. 17). The device is designed for simultaneous separate measurement of gas flow and the amount of sand and water-clay mixture in the production of production gas wells.

Недостатками известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности, так как устройство не предназначено для измерения дебита жидкости (газового конденсата, нефти) в составе продукции газоконденсатных и нефтяных скважин. Кроме того, данное устройство позволяет подсчитывать только количество соударений частиц примесей песка и примесей воды, регистрируемых пьезокерамическим датчиком, что не позволяет получить информацию собственно о расходе примесей воды и удельном содержании примесей песка в общем потоке продукции газовых и газоконденсатных скважин без дополнительной информации о составе примесей воды и примесей песка.The disadvantages of the known device are its limited functionality, since the device is not designed to measure the flow rate of liquid (gas condensate, oil) in the composition of gas condensate and oil wells. In addition, this device allows you to count only the number of collisions of particles of sand impurities and water impurities recorded by a piezoceramic sensor, which does not allow to obtain information on the consumption of water impurities and the specific content of sand impurities in the total production stream of gas and gas condensate wells without additional information on the composition of impurities water and sand impurities.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение получения информации о дебите продукции, раздельно дебите газа и дебите жидкости (газового конденсата, нефти), а также о количестве примесей (раздельно расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка) в потоке продукции газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин в широком диапазоне изменения режимов работы нефтегазовых скважин по дебиту.The technical problem to which the present invention is directed is to provide information on the production rate, separately the rate of gas and the rate of liquid (gas condensate, oil), as well as the amount of impurities (separately the consumption of water impurities and the specific content of sand impurities) in the product stream gas, gas condensate and oil wells in a wide range of changes in the operating modes of oil and gas wells in flow rate.

Указанная проблема решается тем, что устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин содержит датчики давления и температуры контролируемого потока и пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу широкополосного согласующего усилителя, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего активных полосовых фильтров, причем выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления, выход второго подключен к входу первого детектора, а выход третьего - к входу второго детектора, выход усилителя с программируемым коэффициентом усиления подключен к первому входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, выход первого детектора подключен через последовательно соединенные интегратор и масштабирующий усилитель ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, а выход второго детектора подключен через компаратор уровня к первому входу формирователя импульсов, ко второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов эталонной частоты, выходы двухканального аналого-цифрового преобразователя, масштабирующего усилителя, формирователя импульсов и датчиков давления и температуры контролируемого потока подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам микропроцессорного контроллера, указанные выходы которого подключены к входам цифрового интерфейса, а его управляющий выход подключен ко второму входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления.This problem is solved in that the device for controlling the flow of components of the well products contains pressure and temperature sensors of the monitored flow and a piezoceramic flow pressure pulsation sensor connected to the input of the broadband matching amplifier, the outputs of which are connected to the inputs of the first, second and third active bandpass filters, the output being the first active bandpass filter is connected to the first input of the amplifier with a programmable gain, the output of the second is connected to the input of the first of the third detector, and the output of the third to the input of the second detector, the output of the amplifier with a programmable gain is connected to the first input of the two-channel analog-to-digital converter, the output of the first detector is connected through a series-connected integrator and scaling amplifier to the second input of the two-channel analog-to-digital converter, and the output the second detector is connected via a level comparator to the first input of the pulse shaper, to the second input of which a clock pulse generator is connected at the alonine frequency, the outputs of a two-channel analog-to-digital converter, a scaling amplifier, a pulse shaper, and pressure and temperature sensors of the controlled flow are connected, respectively, to the first, second, third, fourth, and fifth information inputs of the microprocessor controller, the indicated outputs of which are connected to the inputs of the digital interface, and its control output is connected to the second input of the amplifier with a programmable gain.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении получения дополнительно к информации о количестве соударений частиц примесей песка и примесей воды в единицу времени, определяемой по превышению сигнала ударного воздействия заранее установленного порогового значения, информации о параметрах ударного воздействия, определяемых массой и скоростью частиц примесей, за счет формирования сигналов, пропорциональных интенсивности ударного воздействия.The technical result achieved is to provide, in addition to information on the number of collisions of particles of sand impurities and water impurities per unit time, determined by exceeding the impact signal of a predetermined threshold value, information on impact parameters determined by the mass and speed of the impurity particles, due to the formation of signals proportional to the intensity of the shock.

Функционирование предлагаемого устройства осуществляется в соответствии с зависимостями, связывающими расходы газа и жидкости (газового конденсата и нефти) со среднеквадратическим значением сигнала в соответствующих информативных полосах частот в звуковом диапазоне, полученными на основе эмпирических данных и представленными в аналитической форме. Расход примесей воды - со среднеквадратическим значением сигнала в соответствующей информативной полосе частот в ультразвуковом диапазоне, а удельное содержание примесей песка - со средним значением частоты прямоугольных импульсов на выходе формирователя импульсов, которое связано с интенсивностью ударного воздействия примесей песка:The functioning of the proposed device is carried out in accordance with the dependencies connecting the flow rates of gas and liquid (gas condensate and oil) with the rms value of the signal in the corresponding informative frequency bands in the audio range, obtained on the basis of empirical data and presented in analytical form. The consumption of water impurities is with the rms signal value in the corresponding informative frequency band in the ultrasonic range, and the specific content of sand impurities is with the average frequency of rectangular pulses at the output of the pulse shaper, which is associated with the intensity of the impact of sand impurities:

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где Qг - дебит газа;where Q g is the gas flow rate;

Qж - дебит жидкости;Q W - flow rate;

Qв - расход примесей воды;Q in - consumption of water impurities;

Sn - удельное содержание примесей песка;S n - specific content of sand impurities;

(G1, G2) - среднеквадратические значения сигналов в первой и второй информативных полосах частот в звуковом диапазоне;(G 1 , G 2 ) - the rms values of the signals in the first and second informative frequency bands in the audio range;

G3 - средневыпрямленное значение сигнала в третьей информативной полосе частот в ультразвуковом диапазоне;G 3 - the average rectified value of the signal in the third informative frequency band in the ultrasonic range;

FИ - среднее значение частоты прямоугольных импульсов на выходе формирователя, пропорциональное средневыпрямленному значению сигнала ударного воздействия песчинок в четвертой информативной полосе частот в ультразвуковом диапазоне.F AND - the average value of the frequency of rectangular pulses at the output of the shaper, proportional to the average rectified value of the signal of impact of sand grains in the fourth informative frequency band in the ultrasonic range.

А, В, С, D - коэффициенты, определяемые на стадии калибровки по месту эксплуатации устройства, учитывающие геометрические характеристики измерительного участка, связанные с индивидуальными особенностями обвязки скважины, и влияние термобарических условий на конкретной скважине.A, B, C, D - coefficients determined at the stage of calibration at the place of operation of the device, taking into account the geometric characteristics of the measuring section associated with the individual features of the well binding and the effect of thermobaric conditions on a particular well.

Расчет среднеквадратического значения сигнала в соответствующей информативной полосе производится по формуле:The calculation of the rms value of the signal in the corresponding informative band is made according to the formula:

Figure 00000005
Figure 00000005

где j=1, 2 - номер информативной полосы частот;where j = 1, 2 is the number of the informative frequency band;

М - количество циклов измерения;M is the number of measurement cycles;

Xi - мгновенное значение сигнала в информативной полосе частот.X i is the instantaneous value of the signal in the informative frequency band.

Расчет средневыпрямленного значения сигнала в соответствующей информативной полосе частот производится по формуле:Calculation of the average rectified signal value in the corresponding informative frequency band is performed according to the formula:

Figure 00000006
Figure 00000006

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля параметров потока продукции нефтегазовых скважин, на фиг. 2 представлен алгоритм работы микропроцессорного контроллера.The essence of the proposed device is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 is a block diagram of an apparatus for monitoring flow parameters of oil and gas wells, FIG. 2 shows the algorithm of the microprocessor controller.

Устройство состоит из пьезокерамического датчика пульсаций давления потока 1, широкополосного согласующего усилителя 2, первого, второго и третьего активных полосовых фильтров 3, 4 и 5, соответственно, усилителя с программируемым коэффициентом усиления 6, первого и второго детекторов 7 и 8, соответственно, интегратора 9, компаратора уровня 10, масштабирующего усилителя постоянного тока 11, генератора тактовых импульсов эталонной частоты 12, формирователя импульсов 13, двухканального аналого-цифрового преобразователя 14, микропроцессорного контроллера 15, а также цифрового интерфейса 16. Помимо этого, устройство содержит измерительный преобразователь температуры 17, аналого-цифровой преобразователь 18 и датчик давления 19 с цифровым выходом.The device consists of a piezoceramic flow pressure pulsation sensor 1, a broadband matching amplifier 2, the first, second and third active bandpass filters 3, 4 and 5, respectively, an amplifier with programmable gain 6, the first and second detectors 7 and 8, respectively, of the integrator 9 , a comparator of level 10, a scaling DC amplifier 11, a clock pulse generator of a reference frequency 12, a pulse shaper 13, a two-channel analog-to-digital converter 14, a microprocessor a roller 15, as well as a digital interface 16. In addition, the device includes a temperature measuring transducer 17, an analog-to-digital transducer 18 and a pressure sensor 19 with a digital output.

Устройство устанавливается на трубопроводе 20 на определенном расстоянии от специального сужающего устройства 21, предназначенного для более интенсивной турбулизации и формирования заданной структуры потока.The device is installed on the pipeline 20 at a certain distance from a special constricting device 21, designed for more intensive turbulization and the formation of a given flow structure.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Сигнал с пьезокерамического датчика 1 поступает на широкополосный согласующий усилитель 2, далее происходит разделение на три измерительных канала с помощью трех активных полосовых фильтров 3, 4 и 5. Усилитель 2 предназначен для согласования высокоомного сопротивления пьезокерамического датчика с входным сопротивлением активных полосовых фильтров 3, 4 и 5.The signal from the piezoceramic sensor 1 is fed to a broadband matching amplifier 2, then it is divided into three measuring channels using three active bandpass filters 3, 4 and 5. The amplifier 2 is designed to match the high resistance of the piezoceramic sensor with the input resistance of the active bandpass filters 3, 4 and 5.

Формирование информационного канала измерения дебита газа и дебита жидкости происходит следующим образом. Электрический сигнал с согласующего усилителя 2 поступает на первый активный полосовой фильтр 3, который формирует информативную полосу частот канала измерения дебита. Он выделяет и усиливает сигнал с частотными составляющими в диапазоне звуковых частот (десятки-сотни герц). С выхода активного полосового фильтра 3 сигнал поступает на первый вход усилителя с программируемым коэффициентом усиления 6, который нормирует измерительный сигнал для передачи в блок обработки информации в оптимальном динамическом диапазоне. С выхода усилителя 6 сигнал подается на первый вход двухканального аналого-цифрового преобразователя 14, а затем на первый вход микропроцессорного контроллера 15. Причем коэффициент усиления усилителя 6 задается автоматически микропроцессорным контроллером 15 через вход управления (2). При превышении или уменьшении сигнала заранее заданных границ, оптимальных для работы аналого-цифрового преобразователя 14, происходит, соответственно, уменьшение или увеличение коэффициента усиления с известным дискретным шагом. Микропроцессорный контроллер 15 производит цифровую фильтрацию в первой и второй информативных полосах частот звукового диапазона, а также вычисления дебита газа и жидкости в соответствии с заданным алгоритмом, и по окончании измерений полученные значения дебита газа и дебита жидкости становятся доступными для считывания через цифровой интерфейс 16.The formation of the information channel for measuring gas flow rate and fluid flow rate is as follows. The electrical signal from the matching amplifier 2 is fed to the first active bandpass filter 3, which forms an informative frequency band of the flow measurement channel. It isolates and amplifies the signal with frequency components in the range of sound frequencies (tens to hundreds of hertz). From the output of the active band-pass filter 3, the signal is fed to the first input of the amplifier with a programmable gain 6, which normalizes the measuring signal for transmission to the information processing unit in the optimal dynamic range. From the output of amplifier 6, the signal is fed to the first input of a two-channel analog-to-digital converter 14, and then to the first input of the microprocessor controller 15. Moreover, the gain of the amplifier 6 is automatically set by the microprocessor controller 15 through the control input (2). When exceeding or decreasing the signal of predetermined limits, optimal for operation of the analog-to-digital Converter 14, there is, respectively, a decrease or increase in gain with a known discrete step. The microprocessor controller 15 performs digital filtering in the first and second informative audio frequency bands, as well as calculates the gas and liquid rates in accordance with a given algorithm, and upon completion of the measurements, the obtained gas rates and liquid rates become available for reading through digital interface 16.

Формирование информационного канала измерения расхода примесей воды производится следующим образом. Сигнал с выхода согласующего усилителя 2 поступает на второй активный полосовой фильтр 4, который выделяет третью информативную полосу в диапазоне ультразвуковых частот (десятки-сотни килогерц), интенсивность сигнала в которой связана с расходом примесей воды. Далее выделенный сигнал поступает на первый детектор 7, осуществляющий преобразование сигнала, а затем на интегратор 9 для его интегрирования. Полученное значение поступает на вход масштабирующего усилителя постоянного тока 11, выход которого подключен ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя 14, а затем на второй вход микропроцессорного контроллера 15, который после обработки в соответствии с заданным алгоритмом передает полученное значение расхода примесей воды на второй вход цифрового интерфейса 16, где оно становится доступными для считывания.The formation of the information channel for measuring the flow of water impurities is as follows. The signal from the output of the matching amplifier 2 enters the second active bandpass filter 4, which selects the third informative band in the range of ultrasonic frequencies (tens to hundreds of kilohertz), the signal intensity in which is associated with the consumption of water impurities. Next, the selected signal is fed to the first detector 7, which converts the signal, and then to the integrator 9 to integrate it. The obtained value is fed to the input of the scaling DC amplifier 11, the output of which is connected to the second input of the two-channel analog-to-digital converter 14, and then to the second input of the microprocessor controller 15, which after processing in accordance with the specified algorithm transmits the obtained value of the flow of water impurities to the second input digital interface 16, where it becomes available for reading.

Формирование информационного канала измерения удельного содержания примесей песка производится следующим образом. Сигнал с предварительного широкополосного усилителя 2 поступает на третий активный полосовой фильтр 5, который выделяет и усиливает сигнал в четвертой информативной полосе частот ультразвукового диапазона (единицы мегагерц), интенсивность сигнала в которой связана с удельным содержанием примесей песка. Далее отфильтрованный и усиленный сигнал поступает на второй детектор 8. Продетектированный сигнал поступает на компаратор уровня 10, порог срабатывания которого настроен выше пиковых значений шумовых сигналов. При превышении на входе компаратора амплитуды полезного сигнала заданного порога компаратор срабатывает и запускает формирователь импульсов 13, представляющий собой логическую схему «И», на второй вход которого с генератора тактовых импульсов эталонной частоты 12 поступают импульсы прямоугольной формы заданных амплитуды, длительности и скважности. В результате на выходе формирователя 13 за время активного режима работы формируется последовательность импульсов. При снижении на входе компаратора 10 амплитуды сигнала ниже порогового уровня компаратор запрещает работу формирователя импульсов 13 и переводит его в режим ожидания. Средняя частота импульсов, полученных на выходе формирователя импульсов 13, подсчитывается на счетном входе (3) микропроцессорного контроллера 15 и после соответствующей обработки становится доступной для считывания через цифровой интерфейс 16.The formation of the information channel for measuring the specific content of sand impurities is as follows. The signal from the preliminary broadband amplifier 2 is fed to the third active bandpass filter 5, which extracts and amplifies the signal in the fourth informative frequency band of the ultrasonic range (units of megahertz), the signal intensity in which is associated with the specific content of sand impurities. Next, the filtered and amplified signal is fed to the second detector 8. The detected signal is fed to a level 10 comparator, the threshold of which is configured above the peak values of noise signals. When the useful signal amplitude exceeds the specified threshold at the input of the comparator, the comparator operates and starts the pulse shaper 13, which is a logic circuit “I”, the second input of which from the clock pulse generator of the reference frequency 12 receives rectangular pulses of the specified amplitude, duration and duty cycle. As a result, at the output of the shaper 13 during the active mode of operation, a sequence of pulses is formed. When reducing at the input of the comparator 10 the signal amplitude below the threshold level, the comparator prohibits the operation of the pulse shaper 13 and puts it into standby mode. The average frequency of the pulses received at the output of the pulse shaper 13 is calculated at the counting input (3) of the microprocessor controller 15 and after appropriate processing becomes available for reading through the digital interface 16.

Средняя частота импульсов на выходе формирователя пропорциональна интенсивности сигнала ударного воздействия песка.The average pulse frequency at the shaper output is proportional to the intensity of the sand impact signal.

Помимо этого, в устройстве предусмотрено измерение температуры контролируемого потока преобразователем температуры 17, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 18, и измерение избыточного давления потока продукции в трубопроводе на устье скважины датчиком 20 с цифровым выходом. Полученные значения температуры и давления передаются на четвертый и пятый входы микропроцессорного контроллера 15, соответственно.In addition, the device provides for measuring the temperature of the controlled flow by the temperature transducer 17, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital transducer 18, and measuring the overpressure of the product flow in the pipeline at the wellhead by a sensor 20 with a digital output. The obtained temperature and pressure values are transmitted to the fourth and fifth inputs of the microprocessor controller 15, respectively.

Алгоритм работы микропроцессорного контроллера 15 приведен на фиг. 2. Он содержит следующие основные операторы:The operation algorithm of the microprocessor controller 15 is shown in FIG. 2. It contains the following basic operators:

1 - пуск;1 - start;

2 - подпрограмма самотестирования;2 - self-test routine;

3 - подпрограмма инициализации ресурсов системы;3 - subroutine initialization of system resources;

4 - ввод количества циклов измерения М;4 - enter the number of measurement cycles M;

5 - обнуление накопителей каналов дебита газа, дебита жидкости, расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка;5 - zeroing of the storage channels of the gas flow rate, fluid flow rate, the consumption of water impurities and the specific content of sand impurities;

6 - инициализация коэффициента усиления К масштабирующего усилителя;6 - initialization of the gain K of the scaling amplifier;

7 - чтение из АЦП мгновенного значения сигнала Xi в информативной полосе частот;7 - reading from the ADC of the instantaneous value of the signal X i in an informative frequency band;

8 - накопление суммы (Xi)2;8 - accumulation of the amount (X i ) 2 ;

9 - подпрограмма расчета оптимального К с учетом среднего уровня сигнала, поступающего на первый вход с выхода двухканального аналого-цифрового преобразователя;9 - subroutine for calculating the optimal K, taking into account the average level of the signal supplied to the first input from the output of a two-channel analog-to-digital converter;

10 - вывод К на выход микропроцессорного контроллера;10 - output K to the output of the microprocessor controller;

11 - проверка окончания последнего цикла измерения;11 - verification of the end of the last measurement cycle;

12 - сброс накопителя импульсов;12 - reset drive pulses;

13 - увеличение на единицу накопителя импульсов;13 - increase per unit of the pulse drive;

14 - проверка окончания последнего цикла измерения;14 - verification of the end of the last measurement cycle;

15 - чтение из АЦП мгновенного значения температуры;15 - reading from the ADC instantaneous temperature;

16 - чтение с выхода цифрового датчика давления мгновенного значения давления;16 - reading from the output of the digital pressure sensor instantaneous pressure values;

17 - вычисление значений Gj;17 - calculation of the values of G j ;

18 - вычисление дебита газа, дебита жидкости, расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка с учетом давления и температуры по формулам (1), (2), (3) и (4), соответственно;18 - calculation of gas flow rate, fluid flow rate, flow rate of water impurities and specific content of sand impurities, taking into account pressure and temperature according to formulas (1), (2), (3) and (4), respectively;

19 - вывод Qг, Qж, Qв и Sn на интерфейс для считывания;19 - output Q g , Q W , Q in and S n to the interface for reading;

20 - конец.20 is the end.

Claims (1)

Устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин, характеризующееся тем, что оно содержит датчики давления и температуры контролируемого потока и пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу широкополосного согласующего усилителя, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего активных полосовых фильтров, причем выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления, выход второго подключен к входу первого детектора, а выход третьего - к входу второго детектора, выход усилителя с программируемым коэффициентом усиления подключен к первому входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, выход первого детектора подключен через последовательно соединенные интегратор и масштабирующий усилитель ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, а выход второго детектора подключен через компаратор уровня к первому входу формирователя импульсов, ко второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов эталонной частоты, выходы двухканального аналого-цифрового преобразователя, масштабирующего усилителя, формирователя импульсов и датчиков давления и температуры контролируемого потока подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам микропроцессорного контроллера, выходы которого подключены к входам цифрового интерфейса, а его управляющий выход подключен ко второму входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления.A device for controlling the flow of components of well products, characterized in that it contains pressure and temperature sensors of the monitored flow and a piezoceramic flow pressure pulsation sensor connected to the input of a broadband matching amplifier, the outputs of which are connected to the inputs of the first, second and third active bandpass filters, the output being the first active bandpass filter is connected to the first input of the amplifier with a programmable gain, the output of the second is connected to the input of the first the output of the third to the input of the second detector, the output of the amplifier with a programmable gain is connected to the first input of the two-channel analog-to-digital converter, the output of the first detector is connected through a series-connected integrator and scaling amplifier to the second input of the two-channel analog-to-digital converter, and the output of the second the detector is connected via a level comparator to the first input of the pulse shaper, to the second input of which a clock pulse generator is connected of the second frequency, the outputs of the two-channel analog-to-digital converter, a scaling amplifier, a pulse shaper, and pressure and temperature sensors of the controlled flow are connected, respectively, to the first, second, third, fourth, and fifth information inputs of the microprocessor controller, the outputs of which are connected to the inputs of the digital interface, and its control output is connected to the second input of the amplifier with a programmable gain.
RU2017121806A 2017-06-21 2017-06-21 Device for control over the wells production components flow rate RU2654099C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121806A RU2654099C1 (en) 2017-06-21 2017-06-21 Device for control over the wells production components flow rate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017121806A RU2654099C1 (en) 2017-06-21 2017-06-21 Device for control over the wells production components flow rate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2654099C1 true RU2654099C1 (en) 2018-05-16

Family

ID=62152943

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017121806A RU2654099C1 (en) 2017-06-21 2017-06-21 Device for control over the wells production components flow rate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2654099C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3834227A (en) * 1973-05-02 1974-09-10 Shell Oil Co Method for determining liquid production from a well
RU2008617C1 (en) * 1991-06-25 1994-02-28 Институт проблем управления РАН Method for measuring of each-constituent rate of gas- fluid flow having three constituents and running over pipeline, and device for implementation of this method
SU1805737A1 (en) * 1990-07-12 1995-07-20 Научно-производственное объединение "Сфера" Meter measuring flow rate and density of liquid
RU2103503C1 (en) * 1996-06-18 1998-01-27 ГАНГ им.Губкина Device for control of outputs of well product components
RU2151288C1 (en) * 1998-06-08 2000-06-20 Государственная академия нефти и газа им. И.М. Губкина Device for control over flow rate of well production components
RU2151287C1 (en) * 1998-06-08 2000-06-20 Государственная академия нефти и газа им. И.М.Губкина Device for control over flow rate of well production components

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3834227A (en) * 1973-05-02 1974-09-10 Shell Oil Co Method for determining liquid production from a well
SU1805737A1 (en) * 1990-07-12 1995-07-20 Научно-производственное объединение "Сфера" Meter measuring flow rate and density of liquid
RU2008617C1 (en) * 1991-06-25 1994-02-28 Институт проблем управления РАН Method for measuring of each-constituent rate of gas- fluid flow having three constituents and running over pipeline, and device for implementation of this method
RU2103503C1 (en) * 1996-06-18 1998-01-27 ГАНГ им.Губкина Device for control of outputs of well product components
RU2151288C1 (en) * 1998-06-08 2000-06-20 Государственная академия нефти и газа им. И.М. Губкина Device for control over flow rate of well production components
RU2151287C1 (en) * 1998-06-08 2000-06-20 Государственная академия нефти и газа им. И.М.Губкина Device for control over flow rate of well production components

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2016029508A1 (en) Multi-sound-path ultrasonic flowmeter capable of parallel and synchronous flow measurement and flow measurement method
JP2012170702A5 (en)
CA2573518A1 (en) Sonar sand detection
EP3800449B9 (en) Method and device for determining the presence and mass flow rate of milk flowing in a pipe
EP1085301A3 (en) Vortex Flowmeter
JP2022516484A (en) Dynamic temperature calibration of ultrasonic transducer
RU2654099C1 (en) Device for control over the wells production components flow rate
EP3476678B1 (en) Brake pipe length estimation
JP2021526218A (en) Vortex flowmeter to detect flow instability
CN103671066A (en) Acoustic-emission-technology-based device for detecting small-flow working condition unstable flow of centrifugal pump
JPH0552972U (en) Underwater debris particle detector
CN203670182U (en) Device for detecting unsteady flow of small-flow working condition of centrifugal pump based on acoustic emission technology
KR20140011266A (en) Equipment for diagnosing blockage of lead pipe and method for diagnosing blockage of lead pipe
RU2148711C1 (en) Device for checking flow rate of components in products of wells
RU2249690C1 (en) Device for controlling gas flow and admixtures amount in gas wells product
RU2154162C2 (en) Device for control over flow rate of well production components
RU118743U1 (en) ULTRASONIC FLOW METER
RU2151288C1 (en) Device for control over flow rate of well production components
RU2151287C1 (en) Device for control over flow rate of well production components
JP6374064B1 (en) Vortex flow meter
RU2148168C1 (en) Device for control over flow rate of well production components
WO2007125725A1 (en) Converter pulse width shaping circuit and excessive flow rate meter
RU2008111024A (en) METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING THE FLUID FLOW PARAMETERS AND THE ULTRASONIC FLOW METER
RU2151286C1 (en) Device for control over flow rate of well production components
RU152833U1 (en) Piezoelectric Transducer Performance Monitoring Device