SU1411444A1 - Устройство дл измерени уровн раздела двух жидкостей с различными плотност ми или границы раздела жидкость-газ в подземном резервуаре - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к горному делу и м. б. использовано в газовой и нефтедобывающей промышленности при эксплуатации подземных резервуаров. Цель - повышение точности измерений и увеличение рабочего объема резервуара. Уст-во включает размещенные внутри скважины и подземного резервуара внешнюю и внутреннюю колонны (К), измерительную трубку (ИТ) 5, измеритель перепада давлений, узел нагнетани  и обводную линию. Диаметр его нижнего участка ИТ 5 больше диаметра внутренней К 4, а диаметр отверсти  в дне равен или меньше диаметра К 4, котора  расположена внутри нижнего участка ИТ 5 с контактированием кромок ее торца с дном расширенного участка по периметру отверсти  в дне участка. Посредством штуцера 8 ИТ 5 соедин етс  с участком 6 с измененным проходным сечением. Дл  удобства спуска в скважину этот участок выполнен совместно с К 4 и имеет верхний и нижний обтекатели 7. Совмещение нижнего участка ИТ 5 с К4 позвол ет увеличить отношение площади проходного сечени  нижнего участка ИТ 5 к площади проходного сечени  ИТ 5. Больша  величина этого отношени  повышает точность определени  уровн  при расчетах. 3 ил. i (Я

Description

4 4: 4

Изобретение относитс  к rojjiioMv делу и может быть нсио.льзовано при эксплуатации подземных ()e:ve)Byai)OB дл  определени  положени  хранимого продукта, например нефтен;) луктов, газового конденсата и др, а тмк/гд- - газовой п нефтедобываюп1ей отр ас л   X i 10 м ы 11 i. i е н пост и.

Цс;1ыо пзопретепи   в;  етс  повьпнемие точн;;сти и:,мереиий и увеличение рабочего об ьема резервуара.

На фиг. 1 представлена схема нижней маХ ти устройства; на фиг. 2 - схема ует- 1И)йства в рабочем состо нии в подземпом резервуаре; на (})иг. 3 - дпагра.мма региетра- Hiiii перепада давлени  в iiiioiu cce измере ).

На фиг. 1 и фиг. 2 соответет1 еппо обозначено; 1 - подземный резервуар; 2 - еква- жина,оборудованна  обсадной колоппой; 3-- внешн   колопна рабочих труб; 4 - внутренн   колонна рабочих труб; 5 - измерительна  трубка; 6 - участок измерительной трубки с измененным диаметром; 7 - обтекатели; 8 - штуцер; 9 - сквозные отверсти ; 10 - верхн   граница нерабочего объема подземпого резервуара и нерабочий объе.м; 11- положение этой же границы дл  случа  использовани  известного устройства; 12 - измеритель перепада давлени ; 13 - обводна  лини ; 14 - вентиль; 15 - привод вентил ; 16 - нагнетатель.

Устройство работает с. 1ед.у1О1Цим образом.

В подземный резервуар 1, соеднпенный с дневной поверхност1)Ю скважиной 2, опуше- пы внешн   и внутренн   ко.юнны 4 рабочих труб. На внутренней колонне укреплена измерительна  трубка 5, н| 1инциниа;1ьно возможна ее установка., как с наружной сто роны колонны е применение. защитных нрн- снособ-лений (фиг. 2), так и внутри KO,,ioinibi. Измерительна  трубка посредством 1нтуцера 8 соедин етс  с участком 6 с измененным проходным сечением, который раснолагаетс  па ни.жпем конце внутренней рабочей ко- „юнны 4. Дл  удобства спуска в скважину этот участок выполнен как единое целое с рабочей колонной и имеет верхний и нижний обтекатели 7, которые выполн ют также несущие функции. Совмещение нижнего участка измерительной трубки с рабочей ко- лонной позвол ет увеличить отношение ,

очзм

где S - нроходное сечение нижнего участка измерительной трубки с измене}шым диаметром , S.t.v - площадь проходпого сечепи  собственно измерительной трубки. Чем вьипе величина отношени  -±-, тем четче на кри5-игн

ВОЙ перепада давлений фиксируете  точка перегиба (т. О;, фиг. 3). что позвол ет точнее определ ть значепие APi, а это сущест- венно повышает точность определени  уровн  при расчетах но предложенной формуле. Уве.личение площади проходного сечепи  в п|)едла1 аемом уетройстве достпгаетс  с од- 1ой стороны тем, что в данной конструкп,ни

s

5

0

0

0 s

.5

0

0

отпадает необходимость во внутренней стенке - эту роль выполп ет рабоча  колонна, а также за счет кольцевой формы нижнего участка. На поверхности измерительна  труб ка присоединена к измерителю 12 перепада давлени  и к узлу нагнетани . Выбор узла нагнетани  определ етс  характером сред, заполп юпдих подземный резервуар. Если в нем размеш,аютс  две жидкости е различными плотност ми, то используетс  насос, если жидкость и газ, то примен етс  компрессор .

Вход узла нагнетани  подключен к межтрубному пространству обсадной и внешней рабочей колонн, заполненному более легким компонентом, а выход соединен с измерительной трубкой 5, При этом блок нагнетани  зашунтирован измерителем перепада давлени  и обводной линией 13 с вентилем 14, имеющим привод 15, позвол ющий периодически открывать и закрывать вентиль.

В пусковой момент вентиль 14 открыт. По обводной линии 13 измерительна  трубка 5 свободно сообщаетс  с межколонным нространством, заполненным более легким компонентом. В св зи с тем, что давлени  в измерительной трубке и межтрубье равны, в измерительной трубке устанавливаетс  граница раздела на том же уровне, что и в подземном резервуаре. Узел нагнетани  работает в холостую, так как нагнетаема  им фаза по открытой обводпой линии 13 вновь подаетс  на собственный вход. Затем в момент закрьгги  венти.л  14 (момент to, фиг, 3), обво;и1а  ;1ини  закрываетс  и нагнетательный узел начинает перекачивать компоненту :ии;о, 1п юн1ую межтрубье, в измерительную грубку 5. /давление в ней повышаетс , что сопровождаетс  вытеспепием т желой ком- из 11 жней части измерительной трубки и cooTBCTCTiieHHO по влением перепада давлени  между измерительной трубкой и межтрубье.м. Эк; фиксируетс  на диаграмме дифмапометра (интервал ty-1|, фиг. 3). Так как сечение измерительной трубки в верхней части посто нно и посто нна производительность нагнетательного узла, если пренебречь некоторым надением производительности за счет роста нротиводавлени , то рост неренада будет линеен во времени до момента достижени  границей раздела между компонентами перехода между верхним и нижним участками измерительной трубкп. Здесь резко измен етс  величина проходпого сечени , поэтому темп заполнени  трубки, а следовательно, и скорость перемещени  уровн  границы раздела падает, что сопровождаетс  из.менением наклона на анаграмме перепада давлений (интервал,-

tj) и по влением точки перегиба 0 , Чем выS ше отношение --, тем резче из.менение накЛ|ЭП

лона на диаграмме и четче фиксирование т. О|. Это позвол ет при вычислении точнее считать с диаграм.мы значение перепада APi, соответствующее прохождению границей между компонентами перехода между участками трубки. Рост перепада давлени  продолжаетс  до момента tg, соответствующего достижению границей между компонентами уровн  сквозных отверстий 9. Тогда избыток легкой компоненты в трубке, создаваемый нагнетателем, начинает перетекать из трубки в резервуар через сквозные отверсти  и рост перепада давлени  прекращаетс  (интервал t2-is, на фиг. 3). В момент открыти  вентил  14 (момент 1з) по вл етс  возможность свободного перетока легкой компоненты из измерительной трубки в межтрубье по обводной линии 13, что и происходит под действием избыточного давлени  в трубке. По мере перетекани  давление в трубке падает (интервал iz-14) перепад давлени  исчезает, измерительный цикл закончен. Через некоторое врем , заданное в привод 15 вентил , вентиль 14 закрываетс  и начинаетс  новый измерительный цикл, аналогичный предыдущему .

Если составить уравнение равновеси  давлений в измерительной трубке и резервуаре относительно уровн  сквозных отверстий 9 в моменты времени ti и t2, то будут иметь место следующие соотнощени , в которых в левых част х равенства отображены услови  в резервуаре, а в правых - в измерительной трубке

а, (H--h) + , (Н-L) +a2L+APi б,(Н-h)+ бг h б-, Н+ /.,

е Н- глубина расположени  уровн  сквозных отверстий измерительной трубки в скважине;

h- уровень границы раздела

компонент в резервуаре относительно уровн  сквозных отверстий;

L- длина участка с измененным

проходным сечением;

PI и Ризб. - значени  перепадов давлений в моменты t| и t2, считанные с диаграммы дифмано- метра.

Решение системы уравнений позвол ет вычислить уровень границы раздела в подземном резервуаре по форму.че

0

h --:

L. ДР..6

АР.иб-АР,

Предлагаемое устройство позвол ет не прерывать технологический процесс во врем  проведени  измерений, обеспечивать безаварийность эксплуатации подземного резервуара и увеличить объем резервуара за счет снижени  уровн  возможного заполнени  (положение 11 до положени  10, фиг. 2), что достигаетс  более низкой носадко бащмака внутренней рабочей колонны в под- 5 земном резервуаре.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  уровн  раздела двух жидкостей с различными плот0 ност ми или границы раздела жидкость- газ в подземном резервуаре, включающее размещенные внутри скважины и подземного резервуара внешнюю и внутреннюю рабочие колонны, измерительную трубку с ниж5 ним участком pacnjHpeHHoro диаметра с отверсти ми дл  перетока флюида в его нижней части и верхним и нижним обтекател ми , и расположенные на устье скважины измеритель терепада давлениГ, узел нагнетани  и обводную линию с вен0 тилем и приводом, отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности измерений и увеличени  рабочего объема резервуара, нижний участок измерительной трубки имеет диаметр больше диаметра внутренней рабочей колонны и отверстие в дне диа5 метром, равным или меньще диаметра внутренней колонны, внутренн   рабоча  колонна расположена внутри нижнего участка измерительной трубки с контактированием кромок ее торца с дном расширенного участка по

   р. периметру отверсти  в дне участка, при этом измерительна  трубка расположена р дом с поверхностью внутренней рабочей колонны и соединена с ней посредством патрубка и штуцера, а отверсти  дл  перетока флюида выполнены над нижним обтекателем.

   дР k

   77

   Ю

   IAP/