RU97122341A - Способ определения покомпонентного расхода потока газожидкостной смеси продуктов газонефтедобычи в трубопроводе и устройство для его реализации - Google Patents

Claims (5)

1. Способ определения покомпонентного расхода потока газожидкостной смеси продуктов газонефтедобычи в трубопроводе, включающий измерение площадей поперечного сечения, занятых газом и жидкостью, измерение скоростей газа и жидкости, отличающийся тем, что формируют гомогенизированный поток газожидкостной смеси с отрывом пристеночной жидкости заужением сечения трубопровода до измерительного сечения S_и, устанавливают в зауженной части трубопровода измерительный микроволновый резонатор, возбуждают его радиоволнами, заполняют потоком газожидкостной смеси и измеряют резонансную частоту заполненного резонатора f_гжс, измеряют рабочее давление газожидкостной смеси в зауженной части трубопровода Р_с и температуру смеси Т_c, после чего вычисляют занятую жидкой фракцией площадь поперечного сечения S_ж по формуле

где S_и - площадь измерительного сечения;
ε_ж - - диэлектрическая проницаемость жидкости;
C_j - коэффициент формфактора, характеризующий взаимодействие электромагнитного поля измерительного микроволнового резонатора с потоком газожидкостной смеси;
f_гжс - резонансная частота измерительного микроволнового резонатора при заполнении его потоком газожидкостной смеси;
f_г - резонансная частота измерительного микроволнового резонатора при заполнении его одним газом, определяемая по формуле

где P_c - давление газожидкостной смеси в измерительном сечении;
f_г.уд - удельное по давлению смещение резонансной частоты измерительного микроволнового резонатора для газовой фракции;
Т_c - температура газожидкостной смеси, грд. С,
затем вычисляют площадь поперечного сечения газовой фракции S_г по формуле
S_г=S_и-S_ж,
где S_и - площадь измерительного сечения;
S_ж - площадь поперечного сечения жидкой фракции,
зондируют поток газожидкостной смеси радиоволнами, измеряют спектр допплеровских частот отраженного радиосигнала и по нему определяют спектр скоростей потока газожидкостной смеси, при этом принимают за скорость газа верхнюю границу спектра скоростей, а за скорость жидкости положение скорости, средневзвешенной по площади спектра скоростей и вычисляют объемные расходы газа Q_г и жидкости Q_ж за установленное время t по формулам

где S_г - площадь поперечного сечения газовой фракции;
S_ж - площадь поперечного сечения жидкой фракции;
V_г - скорость газа в измерительном сечении;
V_ж - скорость жидкости в измерительном сечении;
t - установленное время измерения расхода.

2. Устройство для определения покомпонентного расхода потока газожидкостной смеси продуктов газонефтедобычи, содержащее измерительный участок, измеритель сечения жидкой фракции, измерители скорости, давления и температуры, вычислительно-управляющий блок, отличающееся тем, что измерительный участок встроен в трубопровод и выполнен зауженным в поперечном сечении, причем переход от стандартного сечения трубопровода к сечению измерительного участка выполнен в виде конусообразного сужения с рифленой боковой поверхностью переменной кривизны и зубчатым кольцевым выступом с острой кромкой на входе измерительного участка, измеритель сечения жидкой фракции выполнен в виде панорамного измерителя амплитудно-частотных характеристик и включает в себя микроволновый свип-генератор, выход которого соединен с входом измерительного микроволнового резонатора, расположенного в измерительном участке, причем резонатор содержит два зеркала, расположенных напротив друг друга на боковых стенках измерительного участка трубопровода, а на верхней и нижней стенках измерительного участка в зоне зеркал резонатор содержит продольные ребра треугольного профиля, микроволновый выход измерительного резонатора соединен с амплитудным детектором, низкочастотный выход которого соединен с вычислительно-управляющим блоком, измеритель скорости выполнен в виде допплеровского микроволнового радиолокатора и содержит приемопередатчик, микроволновый выход которого соединен с приемопередающей антенной, встроенной в трубопровод под острым углом к его продольной оси через радиопрозрачную вставку с наружной поверхностью, повторяющей профиль внутренней поверхности трубопровода, а низкочастотный выход приемопередатчика соединен с вычислительно-управляющим блоком, к другим входам которого подключены выходы измерителей давления и температуры.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что измерительный микроволновый резонатор измерителя сечений жидкой фракции содержит две плоскопараллельные диэлектрические пластины, расположенные напротив друг друга вплотную к зеркалам резонатора и закрывающие их полностью по всей площади.

4. Устройство по пп.2 и 3, отличающееся тем, что приемопередатчик измерителя скорости соединен с одной передающей антенной и с одной или несколькими приемными антеннами, причем электрические оси приемных антенн направлены в одну сторону с электрической осью передающей антенны, пересекаясь с ней в разных местах внутри трубопровода и формируя один или несколько измерительных объемов со своими поперечными сечениями, меньшими по сравнению с сечением трубопровода, выход каждой приемной антенны соединен с микроволновым входом своего приемного канала приемопередатчика, а низкочастотные выходы приемных каналов соединены с вычислительно-управляющим блоком.

5. Устройство по пп.2 - 4, отличающееся тем, что измеритель сечения жидкой фракции содержит свип-генератор, выход которого соединен с делителем мощности, одно из выходных плеч которого соединено с измерительным микроволновым резонатором, через второе выходное плечо делителя мощности свип-генератор присоединен к входу блока эталонного резонатора, выход которого соединен с одним из входов вычислительно-управляющего блока, третье выходное плечо делителя мощности соединено с блоком формирования шкалы микроволновых частот, выход которого соединен с соответствующим входом вычислительно-управляющего блока.