Радиоизотопные многофазные расходомеры для нефтедобычи

Компанией «Шлюмберже» получены конкретные научно-практические решения, позволившие создать образцы многофазных радиоизотопных расходомеров.

При разработке месторождения нефти замеры дебитов нефти, газа и воды производятся как минимум дважды. Замеряется то, что добыто, и то, что продано (или передано). Замеры добычи обычно производятся на самом устье скважины или в непосредственной близости от него. Замеры проданной нефти или газа производятся на продуктовом трубопроводе или в непосредственной близости от него, обычно после разделения продукта на его составляющие.

Технологии измерений, основанной на использовании двойных энергетических спектральных характеристик гамма-излучения и трубки Вентури и сокращенно называемой «технологией Vx». Правомерность принятой концепции была подтверждена на различных петлевых потоках и проверена испытаниями на промыслах с применением прототипов. При полевых испытаниях особое внимание уделялось флюидам с очень большой вязкостью, когда приходилось учитывать влияние вязкости на обычное уравнение Вентури. Результаты испытаний расходомера Vx на петлевых потоках и промыслах подтвердили сделанное корпорацией «Шлюмберже» заключение о том, что в настоящее время более надежные автономные измерения добываемых потоков можно получать с помощью многофазных расходомеров, а не пробных сепараторов.

Способ измерения, основанный на использовании двойных энергетических характеристик и трубки Вентури, совмещает трубку Вентури с измерениями двойной спектральной плотности энергии гамма-излучения (известными также под названием «радиоденситометрия»).

Измерительная секция прибора изображена на рис. 2. 45. Она состоит из двух главных элементов: трубки Вентури с датчиками давления, температуры и дифференциального давления; детектора гамма-излучения, работающего по принципу двойной энергетической спектральной характеристики и расположенного в месте сужения трубки Вентури, а также радиоактивного химического источника.

 

Рис. 2.45. Поперечный разрез многофазного расходомера

Перепад давления между входом в трубку Вентури и местом ее сужения используется для расчета полного дебита, т.е. точно таким же образом, как это делается при использовании традиционных однофазных расходомеров Вентури. Замеры давления и температуры используются для оценки свойств флюидов в условиях выкидной линии. С помощью измерителя гамма-излучения производится определение долей нефти, воды и газа, а также плотности смеси. Дебиты отдельных фаз рассчитываются путем перемножения общего дебита массы на массовую долю фазы.

Многофазные расходомеры, основанные на использовании двойных энергетических характеристик и трубок Вентури, продолжали развиваться с момента их промышленного освоения.

При замерах двойной спектральной плотности энергии гамма-излучения используется одиночный химический радиоактивный источник, который испускает гамма-лучи различной энергии. Сцинтилляционный детектор, расположенный на противоположной стороне, обнаруживает те гамма-лучи, которые не были поглощены смесью, протекающей через трубку Вентури.

Фотоумножитель преобразует импульсы света в электрические сигналы, которые затем обрабатываются в цифровом виде. Относительные погрешности расходомера для различных сред представлены в табл. 2, 5.

 

                                                                                      

                                                                                      Таблица 2.5

 

Параметр	Значение
Точность измерения относительного содержания нефти и газа, %	2
Точность измерения относительного содержания воды, %	1
Точность измерения объемного расхода нефти и газа, %	от 2, 5 до 3
Точность измерения объемного расхода воды, %	1, 5
Погрешность измерения по жидкости	±5
Погрешность измерения по нефти	±5
Погрешность измерения по воде	±5
Погрешность измерения по газу	±5

 

 

Детектор регистрирует интенсивность гамма-излучения и энергетический уровень каждого гамма-луча, строя полный спектр энергии, излучаемой источником. Источник выделяется, так как он обладает значительным естественным энергетическим пиком в определенных диапазонах.

Контрольные вопросы

1. На каких законах (уравнениях) гидравлики базируется вывод уравнения НСХ дроссельного расходомера? Записать это уравнение.

2. Чему равен относительный диаметр диафрагмы?

3. Почему дроссельные расходомеры не применяются на трубопроводах с диаметром условного прохода менее 50 мм?

4. Какое СУ создает меньшую потерю напора?

5. Чему равно Re и что характеризует это число?

6. Чему равны коэффициенты истечения (С) и скорости входа (Е) для диафрагмы?

7. Недостатки и достоинства расходомеров переменного перепада давления с СУ.

8. Алгоритм «прямого» и «обратного» расчета диафрагмы. Исходные данные и цели расчета.

9. Какими расходомерами можно измерить расход перегретого пара?

10. Принцип действия каких расходомеров основан на разности давлений?

11. Каким расходомером можно измерить расход трансформаторного масла?

12. Какой параметр в уравнении НСХ ЭМР может изменяться при эксплуатации в пределах МПИ и создавать дополнительную погрешность?

13. Какие расходомеры можно назвать массомерами?

14. Принцип действия и область применения ультразвукового расходомера.

15. Какие расходомеры применяются для расплавов?

16. Что является мерой расхода в ротаметрах?

17. Какими сенсорами создается выходной сигнал в кориолисовых расходомерах?

18. В чем сходство и отличие вихревых и вихреакустических расходомеров?

19. Допустимо ли реверсирование потока для расходомеров ЭМР?

20. Принцип действия и устройство струйных расходомеров.

21. Особенности измерения расходов при нефтедобыче.

 

Теплосчетчики

 

Теплосчетчики (ТС) являются измерительно- информационным комплексами (ИИК), предназначенными для измерения расходов теплоносителя (горячей воды или пара) и потреблённого количества тепловой энергии. Одновременно они информируют о температуре, давлении теплоносителя в подающем и обратном трубопроводе.

Уравнение НСХ: потреблённое количество тепловой энергии можно рассчитать для различных типовых схем теплоснабжения, например:

для закрытых систем теплоснабжения (рис.2.46)

Q = G 1( h 1- h 2);

для открытых систем теплоснабжения с разбором горячей воды (рис.2.47)

Q = G 1( h 1- h 2)+ G 3 ( h 1- hx ),

где G1, h1 – массовый расход и энтальпия теплоносителя в подающем, прямом трубопроводе; h3, hx - энтальпии теплоносителя в обратном трубопроводе и подпитке, определяемые по значениям температуры Т3, Тх; G3- массовый расход воды на бытовые нужды (ГВС).

                                                          ВЧ

 

Рис. 2.46. Схема установки ТС для закрытой системы теплоснабжения: V1, T1 – расходомер и термометр на подающем (прямом) трубопроводе отопительной сети; T2 – термометр на обратном трубопроводе; ВЧ – микропроцессорный тепловычислитель

Теплосчетчик является составным изделием, включающим в себя следующие функциональные блоки:

преобразователи расхода;

парные термопреобразователи сопротивления платиновые с НСХ 100П, Рt100 класса В;

вычислительное устройство (тепловычислитель).

В качестве тепловычислителя могут применяться вычислители различных изготовителей по выбору заказчика, но обязательно сертифицированные в комплекте данного теплосчетчика. Например, с теплосчетчиком Метран - 400 (рис. 2.48) сертифицированы тепловычислители ВКТ-7, Эльф, СПТ-941, СПТ-961, ТВМ-5, ТЕКОН-17 ВЗЛЁТ ТСР-М (рис.2.49).

 

                                         ВЧ

 

 

Рис. 2.47. Схема установки теплосчетчика для открытой системы с водоразбором на ГВС: V3, T3 – расходомер и датчик температуры в линии ГВС (горячего водоснабжения на бытовые нужды)

 

 

Рис. 2.48. Комплект теплосчетчика Метран – 400

 

Рис. 2.49. Теплосчетчик-регистратор Взлёт ТСР-М

 

 

Поверка теплосчетчиков выполняется поэлементно, то есть средства измерения, входящие в его состав, поверяются по своим поверочным схемам, тепловычислитель поверяют имитационным методом (МПИ теплосчетчиков 3-4 года).

 

ПОВЕРКА РАСХОДОМЕРОВ

 

В соответствии с определением поверка средств измерений – установление органом государственной метрологической службы (или другим уполномоченным органом, организацией или индивидуальным предпринимателем) пригодности средства измерения к применению на основании экспериментально определяемых метрологических характеристик и подтверждения их соответствия установленным обязательным требованиям. Поверке подвергают средства измерений, подлежащие государственному метрологическому контролю и надзору. При поверке используют эталон.

Поверку проводят в соответствии с обязательными требованиями, установленными нормативными документами по поверке. Поверку проводят специально обученные специалисты, аттестованные в качестве поверителей органами Государственной метрологической службы.

Результаты поверки средств измерений, признанных годными к применению, оформляют выдачей свидетельства о поверке, нанесением поверительного клейма или иными способами, установленными нормативными документами по поверке. Другими официально уполномоченными органами, которым может быть предоставлено право проведения поверки, являются аккредитованные метрологические службы юридических лиц. Аккредитация на право поверки средств измерений проводится уполномоченным на то государственным органом управления.

Виды поверки. В соответствии с правилами по метрологии ПР 50.2.006-94 «Порядок проведения поверки средств измерений» средства измерений могут быть подвергнуты первичной, периодической, внеочередной и инспекционной поверке. Первичной поверке подлежат средства измерения утвержденных типов при выпуске из производства и ремонта, при ввозе по импорту. Первичной поверке подлежит, как правило, каждый экземпляр. В обоснованных случаях допускается выборочная поверка. Первичной поверке могут не подвергаться средства измерения при ввозе по импорту на основании заключенных международных соглашений о признании результатов поверки, произведенной в зарубежных странах.

Первичную поверку центры стандартизации и метрологии могут производить на контрольно-поверочных пунктах, организуемых юридическими лицами, выпускающими и ремонтирующими средства измерения. Такая практика получила широкое распространение. Результаты первичной поверки действительны в течение межповерочного интервала. Периодической поверке через определенные межповерочные интервалы подлежит каждый экземпляр, находящийся в эксплуатации или на хранении.

Средства измерения, находящиеся на длительном хранении, периодической поверке могут не подвергаться. Пользователь должен представить на поверку средства измерения: расконсервированными, с техническим описанием, инструкцией по эксплуатации, методикой поверки, паспортом или свидетельством о предыдущей поверке и необходимыми комплектующими устройствами.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: