RU38944U1 - DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE - Google Patents

DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE

Info

Publication number
RU38944U1
RU38944U1 RU2004107380/22U RU2004107380U RU38944U1 RU 38944 U1 RU38944 U1 RU 38944U1 RU 2004107380/22 U RU2004107380/22 U RU 2004107380/22U RU 2004107380 U RU2004107380 U RU 2004107380U RU 38944 U1 RU38944 U1 RU 38944U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
water
pipeline
liquid mixture
coil
Prior art date
Application number
RU2004107380/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.С. Кобрин
А.Б. Тихонов
В.Б. Беляев
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова
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 унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова
Priority to RU2004107380/22U priority Critical patent/RU38944U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU38944U1 publication Critical patent/RU38944U1/en

Links

Abstract

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в газовой и нефтедобывающей промышленности для определения объемной доли воды в трубопроводе с газожидкостной смесью без разделения на фракции продуктов непосредственно на скважинах или на коллекторных участках первичной переработки газоконденсатных и нефтегазовых промыслов в реальном масштабе времени. Технический результат - повышение точности определения объемной доли воды в потоке газожидкостной смеси в трубопроводе за счет исключения влияния ее солености на результаты измерения. В устройстве, содержащем отрезок трубы из диэлектрического материала, пропущенный через витки двух идентичных катушек, соединенных одна с опорным, другая - с измерительным автогенераторами, внутри катушки, соединенной с опорным автогенератором, размещен электрический экран с продольной щелью (экран Фарадея), охватывающий трубу.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in the gas and oil industry to determine the volume fraction of water in a pipeline with a gas-liquid mixture without fractioning the products directly at the wells or in the collector sections of the primary processing of gas condensate and oil and gas fields in real time. EFFECT: increased accuracy of determining the volume fraction of water in a gas-liquid mixture flow in a pipeline by eliminating the influence of its salinity on the measurement results. In a device containing a piece of pipe made of dielectric material, passed through turns of two identical coils connected to a reference coil and the other to measuring oscillators, an electric screen with a longitudinal slot (Faraday screen) is placed inside the coil connected to a reference oscillator, covering the pipe.

Description

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в газовой и нефтедобывающей промышленности для определения объемной доли воды в трубопроводе с газожидкостной смесью (ГЖС) без разделения на фракции продуктов добычи непосредственно на скважинах или на коллекторных участках первичной переработки газоконденсатных и нефтегазовых промыслов в реальном масштабе времени.The utility model relates to the field of measurement technology and can be used in the gas and oil industry to determine the volume fraction of water in a pipeline with a gas-liquid mixture (GHS) without dividing into fractions of the products of production directly at the wells or in the collector sections of the primary processing of gas condensate and oil and gas fields in real time scale.

В расходометрии ГЖС широко используются сепараторы, обеспечивающие периодический контроль покомпонентного расхода ГЖС. В последнее время интенсивно развивается расходометриия многофазных потоков в реальном масштабе времени, в основном для нефтедобычи. Созданы измерители на комплексном использовании классических однофазных расходомеров, например, турбинных, диафрагменных, кориолисовых, сопел Вентури и другие. Однако такие измерительные средства не получили широкого распространения, в основном из-за низкой надежности, при эксплуатации в многофазных потоках нефтегазовых скважин.In the flow metering of GHS, separators are widely used, which provide periodic monitoring of the component flow rate of GHS. Recently, real-time flow metering of multiphase flows has been intensively developing, mainly for oil production. Meters have been created on the integrated use of classic single-phase flow meters, for example, turbine, diaphragm, Coriolis, Venturi nozzles and others. However, such measuring tools are not widely used, mainly due to low reliability, when operating in multiphase flows of oil and gas wells.

Известно устройство для определения объемного содержания воды в потоке ГЖС, описанное в труде: Daisake Yamazaki, Shuichi Haruyama. Development of multiphase flowmeter without radioactive sourse. - Yokogava, Electric corporation: В сборнике - BP Exploration Multiphase Mesurement Course, 1997, стр.69.A device for determining the volumetric water content in the flow of GHS described in the work: Daisake Yamazaki, Shuichi Haruyama. Development of multiphase flowmeter without radioactive sourse. - Yokogava, Electric Corporation: Collected - BP Exploration Multiphase Mesurement Course, 1997, p. 69.

Это устройство содержит встраиваемый в трубопровод измерительный участок, зауженный в поперечном сечении, измерители скорости, давления и температуры, вычислительно-управляющий блок. Измерительный участок охватывают два кольцевых электрода (чувствительные элементы), установленные параллельно друг к другу и концентрично трубе. Один электрод соединен This device includes a built-in measuring section narrowed in cross section, speed, pressure and temperature meters, a control and computing unit. The measuring section is covered by two ring electrodes (sensitive elements) mounted parallel to each other and concentrically to the pipe. One electrode connected

с источником переменного напряжения, другой - с входом измерителя емкостного тока. Значение тока определяется емкостью между электродами, которая зависит от диэлектрической проницаемости потока, зависящей, в свою очередь, от объемного содержания воды в потоке. К недостаткам данного устройства следует отнести малую протяженность участка взаимодействия чувствительных элементов с потоком, вследствие чего затруднено пространственное интегрирование переменных плотности и скорости потока, поэтому снижается точность измерения. Кроме того, не учитывается соленость воды, влияющая на ее проводимость, а в результате и на точность измерения.with an AC voltage source, the other with the input of a capacitive current meter. The current value is determined by the capacitance between the electrodes, which depends on the dielectric constant of the stream, which, in turn, depends on the volumetric water content in the stream. The disadvantages of this device include the small length of the area of interaction of sensitive elements with the flow, which makes spatial integration of variables of density and flow velocity difficult, therefore, the measurement accuracy is reduced. In addition, the salinity of the water, which affects its conductivity, and, as a result, the measurement accuracy, is not taken into account.

Известны устройства, где в качестве чувствительного элемента используется многовитковая катушка, например, в зондах для исследования проводимости (Н.Хинд, Х.Хортон. Микроволновая диагностика плазмы. - Атомиздат, 1968 г., стр.351). Но зонды для исследования проводимости, учитывающие влияние солености, не могут быть использованы для измерения доли воды в потоке ГЖС.Devices are known where a multi-turn coil is used as a sensitive element, for example, in conductivity probes (N. Hind, H. Horton. Microwave plasma diagnostics. - Atomizdat, 1968, p. 351). But conductivity probes that take into account the influence of salinity cannot be used to measure the proportion of water in the GHS stream.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для определения объемных долей нефти, газа и воды в жидком потоке в трубопроводе (патент США G 01 N 22/04 US 5389883 "Mesurement of gas and water content in oil" (прототип)).Closest to the claimed is a device for determining the volume fractions of oil, gas and water in a liquid stream in a pipeline (US patent G 01 N 22/04 US 5389883 "Mesurement of gas and water content in oil" (prototype)).

Устройство содержит отрезок диэлектрической трубы, пропущенный через витки множества катушечных резонаторов с различными резонансными частотами. Катушечные резонаторы объединены в множество групп, каждая из которых включает множество резонаторов, имеющих одинаковую собственную частоту. Резонансные частоты резонаторов зависят от диэлектрической постоянной и объемного содержания материалов, протекающих через трубу. Путем измерения изменений резонансных частот могут быть вычислены пропорции нефти, газа и воды в потоке.The device contains a piece of dielectric pipe, passed through the turns of many coil resonators with different resonant frequencies. Coil resonators are combined into many groups, each of which includes many resonators having the same natural frequency. The resonant frequencies of the resonators depend on the dielectric constant and volumetric content of the materials flowing through the pipe. By measuring changes in resonant frequencies, the proportions of oil, gas, and water in the stream can be calculated.

Основным недостатком данного устройства является низкая точность измерения объемной доли воды в потоке из-за невозможности учета ее солености. The main disadvantage of this device is the low accuracy of measuring the volume fraction of water in the stream due to the impossibility of taking into account its salinity.

Кроме того, измерительная секция устройства имеет громоздкую конструкцию, требует сложной и трудоемкой настройки и регулировки, включающей в себя разворот, смещение и фиксацию резонаторов вдоль трубы, тарировку устройства при всех положениях резонаторов и т.п.In addition, the measuring section of the device has a cumbersome design, requires complex and time-consuming settings and adjustments, including turning, moving and fixing the resonators along the pipe, calibrating the device at all positions of the resonators, etc.

Техническим результатом заявляемой полезной модели является повышение точности определения объемной доли воды в потоке ГЖС в трубопроводе за счет исключения влияния ее солености на результаты измерения.The technical result of the claimed utility model is to increase the accuracy of determining the volume fraction of water in the GHS stream in the pipeline by eliminating the influence of its salinity on the measurement results.

Технический результат достигается тем, что в устройстве, содержащем отрезок трубы из диэлектрического материала, пропущенный через витки двух идентичных катушек, соединенных одна с опорным, другая - с измерительным автогенераторами, внутри катушки, соединенной с опорным автогенератором, размещен электрический экран с продольной щелью (экран Фарадея), охватывающий трубу.The technical result is achieved by the fact that in a device containing a piece of pipe made of dielectric material, passed through the turns of two identical coils, one connected to a reference one, the other to a measuring self-oscillator, an electric screen with a longitudinal slot is placed inside the coil connected to a reference self-generated generator (screen Faraday) covering the pipe.

На фиг.1 изображено устройство, встроенное в трубопровод.Figure 1 shows a device built into the pipeline.

Устройство для определения объемной доли воды в трубопроводе с газожидкостной смесью, показанное на фиг.1, содержит отрезок трубы 1 из диэлектрического материала, помещенный в прочный корпус 2 между входным 3 и выходным 4 диффузорами. Внутреннее сечение трубы 1 с целью создания гомогенизированного (однородного по сечению) потока ГЖС по площади значительно меньше сечения трубопровода 5. На трубу 1 намотана катушка 6, соединенная с опорным автогенератором 7, и катушка 8, соединенная с измерительным автогенератором 9. При этом катушка 6 намотана непосредственно на электрический экран 10 с продольной щелью 11 (экран Фарадея), охватывающий трубу 1 и препятствующий взаимодействию электрического поля катушки с потоком ГЖС. Автогенераторы 7 и 9 для получения коротких соединений с катушками размещены в съемном блоке 12, установленном на корпусе 2.The device for determining the volume fraction of water in a pipeline with a gas-liquid mixture, shown in figure 1, contains a piece of pipe 1 made of a dielectric material, placed in a durable housing 2 between the input 3 and output 4 diffusers. The inner cross section of the pipe 1 in order to create a homogenized (uniform cross-section) GHS flow over the area is much smaller than the cross-section of the pipeline 5. A coil 6 is wound on the pipe 1, connected to a reference oscillator 7, and a coil 8, connected to a measuring oscillator 9. In this case, coil 6 wound directly on the electric screen 10 with a longitudinal slit 11 (Faraday shield), covering the pipe 1 and preventing the interaction of the electric field of the coil with the flow of GHS. Autogenerators 7 and 9 for receiving short connections with coils are placed in a removable block 12 mounted on the housing 2.

Устройство встраивается в трубопровод в непосредственной близости от скважины. Перед эксплуатацией производится настройка, регулировка и тарировка устройства.The device is built into the pipeline in the immediate vicinity of the well. Before operation, the device is configured, adjusted and calibrated.

С помощью автогенераторов возбуждают магнитное поле внутри катушки 6 и электромагнитное поле внутри катушки 8, настраивают автогенераторы на одинаковую частоту и измеряют ее значение Fo в отсутствие потока ГЖС в трубе 1.Using self-oscillators, a magnetic field inside the coil 6 and an electromagnetic field inside the coil 8 are excited, the self-oscillators are tuned to the same frequency and its value F o is measured in the absence of the GHS flow in the pipe 1.

При тарировке измеряют частоты опорного Foп и измерительного Fизм автогенераторов во время протекания потока ГЖС с известным объемным содержанием воды. Изменение частоты опорного автогенератора ΔFоп, равноеDuring calibration, the frequencies of the reference F op and the measuring F ISM of the oscillators are measured during the flow of the GHS with a known volumetric water content. The change in the frequency of the reference oscillator ΔF op equal to

ΔFоп=Fоп-Fо=ΔFмагн,ΔF op = F op -F o = ΔF magn

где Fo - частота опорного автогенератора в отсутствие потока;where F o - the frequency of the reference oscillator in the absence of flow;

Foп - частота опорного автогенератора при протекании потока;F op - the frequency of the reference oscillator during flow;

ΔFмагн - изменение частоты опорного автогенератора из-за изменения магнитного поля при протекании потока, обусловлено влиянием проводимости (солености) воды на магнитное поле катушки 6, а изменение частоты измерительного автогенератора ΔFизм, равноеΔF magn - change in the frequency of the reference oscillator due to a change in the magnetic field during flow, due to the influence of the conductivity (salinity) of water on the magnetic field of coil 6, and a change in the frequency of the measuring oscillator ΔF ISM equal to

ΔFизм=Fизм-Fо=ΔFмагн+ΔFэлектр,.DELTA.F ism ism -F = F = ΔF of the mag + ΔF electric,

где Fo - частота измерительного автогенератора в отсутствие потока;where F o is the frequency of the measuring oscillator in the absence of flow;

Fизм - частота измерительного автогенератора при протекании потока;F ISM - frequency measuring oscillator during flow;

ΔFмагн - изменение частоты измерительного автогенератора из-за изменения магнитного поля при протекании потока,ΔF magn - change in the frequency of the measuring oscillator due to changes in the magnetic field during the flow,

ΔFэлектр - изменение частоты измерительного автогенератора из-за изменения электрического поля при протекании потока, обусловлено влиянием как проводимости воды на магнитное поле катушки 8, так и диэлектрической постоянной потока ГЖС на электрическое поле этой катушки. При идентичности катушек в разности изменений частотΔF electron is a change in the frequency of the measuring oscillator due to a change in the electric field during the flow, due to the influence of both the conductivity of the water on the magnetic field of coil 8 and the dielectric constant of the GHS flow on the electric field of this coil. When the coils are identical in the difference in frequency changes

ΔFизм-ΔFоп=ΔFмагн+ΔFэлектр-ΔFмагнFэлектр Edited -ΔF op ΔF = ΔF + ΔF magn RE -ΔF magn = Δ Felektr

изменения, вызванные влиянием проводимости, компенсируют друг друга, поэтому разность частотchanges caused by the influence of conductivity cancel each other out, therefore the frequency difference

(Fизм-Fо)-(Fоп-Fо)=Fизм-Fоп=ΔFэлектр (F meas -F o ) - (F op -F o ) = F meas -F op = ΔF electron

определяется влиянием только диэлектрической постоянной потока ГЖС, пропорциональной объемной доле воды в потоке Θв, на электрическое поле катушки 8. Коэффициент пропорциональности k (изменение разности частот на один процент объемной доли воды в потоке) устанавливают при тарировке устройства во время прохождения через него потока ГЖС с известным объемным содержанием воды по формуле:is determined by the influence of only the dielectric constant of the GHS stream, proportional to the volume fraction of water in the stream Θ in , on the electric field of coil 8. The proportionality coefficient k (changing the frequency difference by one percent of the volume fraction of water in the stream) is set when the device is calibrated while the GHS stream passes through it with a known volumetric water content according to the formula:

k=(Fизм-Fоп)/Θв.k = (F meas -F op ) / Θ c .

При эксплуатации объемную долю воды ©в в потоке ГЖС вычисляют по формуле:During operation, the volume fraction of water © in the GHS stream is calculated by the formula:

Θв=(Fизм-Fоп)/k,Θ in = (F meas -F op ) / k,

где Fизм - частота измерительного автогенератора при протекании потока ГЖС;where F ISM is the frequency of the measuring oscillator during the flow of the GHS;

Foп - частота опорного автогенератора при протекании потока ГЖС;F op - the frequency of the reference oscillator during the flow of the GHS;

k - коэффициент пропорциональности, установленный при тарировке устройства. При этом значение коэффициента k не зависит от солености воды в потоке.k is the coefficient of proportionality established during calibration of the device. The value of the coefficient k does not depend on the salinity of the water in the stream.

Повышение точности определения объемной доли воды в трубопроводе с ГЖС способствует снижению затрат на коллекторных участках первичной переработки газоконденсатных или нефтегазовых промыслов, а также более точному прогнозированию жизни скважин.Improving the accuracy of determining the volume fraction of water in the pipeline with GHS contributes to lower costs in the collector sections of the primary processing of gas condensate or oil and gas fields, as well as more accurate prediction of well life.

Claims (1)

Устройство для определения объемной доли воды в трубопроводе с газожидкостной смесью, содержащее отрезок трубы из диэлектрического материала, пропущенный через витки двух идентичных катушек, соединенных: одна с опорным, а другая - с измерительным автогенераторами, отличающееся тем, что внутри катушки, соединенной с опорным автогенератором, размещен электрический экран с продольной щелью (экран Фарадея), охватывающий трубу.A device for determining the volume fraction of water in a pipeline with a gas-liquid mixture, containing a pipe segment of dielectric material, passed through the turns of two identical coils connected: one with a support coil and the other with a measuring oscillator, characterized in that inside the coil connected to a reference oscillator , placed an electric screen with a longitudinal slit (Faraday screen), covering the pipe.
Figure 00000001
Figure 00000001
RU2004107380/22U 2004-03-15 2004-03-15 DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE RU38944U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107380/22U RU38944U1 (en) 2004-03-15 2004-03-15 DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004107380/22U RU38944U1 (en) 2004-03-15 2004-03-15 DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU38944U1 true RU38944U1 (en) 2004-07-10

Family

ID=48231818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004107380/22U RU38944U1 (en) 2004-03-15 2004-03-15 DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU38944U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2833329C (en) Nuclear magnetic flow meter and method for operation of nuclear magnetic flow meters
US20050229716A1 (en) Detection and measurement of two-phase flow
JP2011526366A (en) Speed enhancement flow measurement
EP0160673B1 (en) An apparatus for the measurement of the fraction of gas in a two-component fluid flow comprising a liquid and a gas in mixture
Jia et al. Electrical resistance tomography sensor for highly conductive oil-water two-phase flow measurement
US4638251A (en) Method and apparatus for measuring flow of non-homogeneous material in incompletely filled flow channels
US20210223080A1 (en) Measuring device for determining the density, the mass flow rate and/or the viscosity of a flowable medium, and method for operating same
RU38944U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE VOLUME SHARE OF WATER IN A PIPELINE WITH A GAS-LIQUID MIXTURE
RU2261435C1 (en) Device for measuring volume fraction of water in pipeline containing gas-liquid mixture
RU2678955C1 (en) Method of moister content measuring and sampling in three-component mixtures from extracting oil wells and device for its implementation
RU2665758C2 (en) Device for measuring mass flow, molecular weight and humidity of gas
RU2259556C1 (en) Method for determining volumetric share of water in pipeline with gas-liquid mixture
RU2343423C1 (en) Electromagnetic flowmeter
Al-Rabeth et al. On the ability to dry calibrate an electromagnetic flowmeter
CN109115821B (en) Nuclear magnetic resonance fluid meter probe and fluid metering method
RU74710U1 (en) DEVICE FOR MEASURING THE COMPOSITION AND CONSUMPTION OF MULTICOMPONENT LIQUIDS BY THE NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE METHOD
RU2152006C1 (en) Nuclear-magnetic flow meter for multiphase medium
GB2402222A (en) Determining the phase of a signal
RU2275604C1 (en) Arrangement for measuring consumption of the components of the flow of gas-liquid mixture of the products of gas-oil production in a pipeline
Zhilin et al. Diagnostics of liquid metal flows using fibre-optic velocity sensor
RU2406976C1 (en) Device for measuring gas flow rate
Jia et al. A study on measurement uncertainty of a vortex flow meter in discrete liquid phase
SU921627A1 (en) Apparatus for determining content of magnetic fraction in iron ore pulp solid phase
US11486748B2 (en) Electromagnetic flowmeter having concentric coils
Zhang et al. Comparison of Transverse With Axial Excitation Modes Cross Correlation Flowmeters in High Water-Cut Oil–Water Flow Measurement

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100316