RU2351757C1 - Methods of measuring oil well yield and device for implementation of this method (versions) - Google Patents
Methods of measuring oil well yield and device for implementation of this method (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2351757C1 RU2351757C1 RU2007133351/03A RU2007133351A RU2351757C1 RU 2351757 C1 RU2351757 C1 RU 2351757C1 RU 2007133351/03 A RU2007133351/03 A RU 2007133351/03A RU 2007133351 A RU2007133351 A RU 2007133351A RU 2351757 C1 RU2351757 C1 RU 2351757C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- oil
- liquid
- gas phase
- water
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для измерения дебита двухфазной трехкомпонентной нефтеводогазовой смеси, поступающей из скважин, по каждому компоненту отдельно, и защиты устройства замера от резкого повышения давления газовой фазы в случае поступления из скважины газового «пузыря». Устройство может использоваться как для замера дебита одной скважины, так и группы скважин на сборном пункте «куста».The invention relates to the oil industry and can be used to measure the flow rate of a two-phase three-component oil-gas mixture from the wells, for each component separately, and to protect the metering device from a sharp increase in the pressure of the gas phase in the event of a gas "bubble" from the well. The device can be used both to measure the flow rate of one well, and a group of wells at the assembly point "bush".
Известно устройство для измерения дебита скважин (RU; патент на изобретение №2199662, С2 от 29.05.2001; Е21В 47/10), содержащее газосепаратор с патрубком отбора продуктов разделения (продуктоотборником) и поплавком, связанным с заслонкой на газовой линии, сообщенный через продуктоотборник жидкостной и через заслонку газовой линиями с общей линией, включающее также счетчик жидкости, подпружиненный клапан со штоком, седло клапана, шайбу из магнитного материала, укрепленную на штоке и расположенную между кольцевыми магнитами, установленными в магнитопроводах, жестко прикрепленных к корпусу, взаимодействующими с шайбой при перемещении штока, и фиксирующие ее в крайних положениях, дроссель, установленный в проходном сечении седла клапана и жестко соединенный со штоком последнего.A device for measuring the flow rate of wells (RU; patent for the invention No. 2199662, C2 dated 05/29/2001; ЕВВ 47/10) containing a gas separator with a nozzle for the selection of separation products (product sampler) and a float connected to the valve on the gas line communicated through the product sampler liquid and through the gate gas lines with a common line, including also a liquid meter, a spring-loaded valve with a stem, a valve seat, a washer made of magnetic material, mounted on the stem and located between the ring magnets installed in the magnet gadgets rigidly attached to the body, interacting with the washer when moving the rod, and fixing it in extreme positions, a throttle installed in the passage section of the valve seat and rigidly connected to the rod of the latter.
Способ измерения дебита заключается в том, что в постоянном процессе сепарации нефтеводогазовую смесь из скважины разделяют на две фазы (продукты разделения): газовую и нефтеводяную жидкую; затем в постоянно повторяющемся цикле измерения последовательно выполняют следующие операции: газовую фазу сбрасывают в общую линию, а жидкую фазу накапливают до достижения ею заданного уровня, вследствие чего перекрывают сброс газовой фазы и накапливают ее до создания заданного перепада давлений газовой фазы в газосепараторе и средой в общей линии, и, как следствие этого, затем сбрасывают жидкую фазу порцией заданной величины через продуктоотборник в общую линию, измеряют ее расход и открывают сброс газовой фазы.The method for measuring flow rate is that in a constant process of separation, the oil-gas mixture from the well is divided into two phases (separation products): gas and oil-liquid liquid; then, in a constantly repeating measurement cycle, the following operations are successively performed: the gas phase is discharged into a common line, and the liquid phase is accumulated until it reaches a predetermined level, as a result of which the gas phase discharge is closed and accumulated until a predetermined pressure drop of the gas phase in the gas separator and the medium in total lines, and, as a consequence of this, then the liquid phase is discharged by a portion of a predetermined value through the product sampler into the common line, its flow rate is measured and the gas phase discharge is opened.
Недостатками известных устройства и способа являются:The disadvantages of the known device and method are:
- измерение дебита только одной двухкомпонентной фазы смеси - жидкой, дебит же газовой фазы неизвестен;- measurement of the flow rate of only one two-component phase of the mixture - liquid, the flow rate of the gas phase is unknown;
- в конструкции не предусмотрена защита от резкого повышения давления газовой фазы в газосепараторе при поступлении из скважин газового «пузыря», это приводит к резкому росту перепада давлений газовой фазы в газосепараторе и средой в общей линии, что отрицательно сказывается на точности измерения счетчиком дебита жидкой фазы.- the design does not provide protection against a sharp increase in the pressure of the gas phase in the gas separator when a gas "bubble" comes from the wells, this leads to a sharp increase in the differential pressure of the gas phase in the gas separator and the medium in the common line, which negatively affects the accuracy of the meter .
Известно устройство для измерения дебита скважин (SU; авт. свид. №1530765, А1 от 23.12.1989; Е21В 47/10), содержащее газосепаратор с патрубком отбора продуктов разделения (продуктоотборником) и поплавком, связанным с заслонкой на газовой линии, сообщенный с общей линией через продуктоотборник жидкостной и через заслонку газовой линиями, включающее также счетчики жидкости и газа, пневматически связанный с газовой линией мембранный клапан со штоком на жидкостной линии, выполненный с возможностью установки его в двух крайних фиксированных положениях, при этом устройство снабжено установленными на газовой линии, параллельно заслонке дополнительным мембранным клапаном со штоком, выполненным также с возможностью установки в двух крайних фиксированных положениях, и дросселем перед ним по потоку, причем подмембранная полость дополнительного мембранного клапана соединена с газовой линией до дросселя, а надмембранная полость соединена с газовой линией после него и дросселя.A device for measuring the flow rate of wells (SU; auth. Certificate. No. 1530765, A1 dated 12/23/1989; ЕВВ 47/10) containing a gas separator with a nozzle for the selection of separation products (product sampler) and a float associated with a gas line damper in communication with a common line through the liquid sampler and through the damper with gas lines, which also includes liquid and gas meters, a pneumatic valve connected to the gas line with a stem on the liquid line, made with the possibility of installing it in two extreme fixed positions, etc. this device is equipped with an additional membrane valve installed on the gas line, parallel to the damper, with a stem, also configured to be installed in two extreme fixed positions, and a throttle in front of it upstream, the submembrane cavity of the additional membrane valve being connected to the gas line up to the throttle, and the supmembrane cavity connected to the gas line after it and the throttle.
Способ измерения дебита скважин и защиты устройства от резкого повышения газовой фазы при поступлении из скважины газового «пузыря» заключается в том, что в постоянном процессе сепарации нефтеводогазовую смесь разделяют на две фазы (продукты разделения): газовую и нефтеводяную жидкую; а затем в постоянно повторяющемся цикле измерения последовательно выполняют следующие операции: газовую фазу сбрасывают в общую линию, измеряют ее расход, а жидкую фазу накапливают до достижения ею заданного уровня, вследствие чего перекрывают сброс газовой фазы и накапливают ее до создания заданного перепада давлений газовой фазы в газосепараторе и средой в общей линии, и, как следствие этого, затем сбрасывают жидкую фазу порцией заданной величины через продуктоотборник в общую линию, измеряют ее расход, причем одновременно с этим, по причине сброса жидкой фазы, открывают сброс газовой фазы, кроме того, при резком повышении давления газовой фазы, в случае поступления из скважины газового «пузыря» дополнительно поступившую порцию газовой фазы сбрасывают в общую линию через дополнительный мембранный клапан, вне зависимости от уровня жидкой фазы, до момента восстановления заданного перепада давлений сред.The method of measuring the flow rate of wells and protecting the device from a sharp increase in the gas phase upon the arrival of a gas "bubble" from the well consists in the fact that in a constant process of separation the oil-gas mixture is divided into two phases (separation products): gas and oil-liquid liquid; and then, in a constantly repeating measurement cycle, the following operations are sequentially performed: the gas phase is dumped into a common line, its flow rate is measured, and the liquid phase is accumulated until it reaches a predetermined level, as a result of which the gas phase discharge is closed and accumulated until a specified pressure drop in the gas phase is created in the gas separator and the medium in a common line, and, as a consequence of this, then the liquid phase is discharged by a portion of a predetermined value through the product sampler into a common line, its flow rate is measured, and at the same time, according to the cause of the discharge of the liquid phase, the discharge of the gas phase is opened, in addition, with a sharp increase in the pressure of the gas phase, in the case of a gas bubble coming from the well, the additionally received portion of the gas phase is discharged into the common line through an additional membrane valve, regardless of the level of the liquid phase, until the restoration of a given differential pressure of the media.
Известные устройство и способ имеют ряд недостатков:The known device and method have several disadvantages:
- ненадежность работы устройства, обусловленная наличием у клапанов мембраны, которая имеет существенно ограниченные ресурсы и механическую прочность, и импульсных трубок, связывающих мембранные полости клапанов с газовой и общей линиями. Трубки постоянно заполняются конденсатом, который замерзает при отрицательных температурах окружающего воздуха, в результате чего клапаны перестают функционировать.- the unreliability of the device due to the presence of a membrane valve, which has substantially limited resources and mechanical strength, and impulse tubes connecting the membrane cavity of the valve with the gas and common lines. The tubes are constantly filled with condensate, which freezes at low ambient temperatures, as a result of which the valves cease to function.
- ненадежность работы фиксирующих устройств клапанов, имеющих в составе контактирующие пары деталей, взаимодействующих друг с другом с приложением значительных контактных напряжений, что вызывает ускоренный износ и выход из строя поверхностей контакта и в итоге приводит к нарушению работоспособности устройства в целом;- the unreliability of the locking devices of the valves, which include contacting pairs of parts interacting with each other with the application of significant contact stresses, which causes accelerated wear and failure of the contact surfaces and ultimately leads to a malfunction of the device as a whole;
- измеряются только дебиты двух фаз: жидкой, двухкомпонентной смеси и газовой, но этого явно недостаточно для качественной оценки производительности скважины. Необходимо измерение расходов компонентов жидкой двухкомпонентной фазы: смеси нефти и воды.- only the flow rates of two phases are measured: liquid, two-component mixture and gas, but this is clearly not enough for a qualitative assessment of well productivity. It is necessary to measure the flow rates of the components of the liquid two-component phase: a mixture of oil and water.
Данные устройство и способ являются наиболее близкими по технической сущности и достигаемым результатам заявляемому изобретению.These device and method are the closest in technical essence and the achieved results of the claimed invention.
Для замера расхода компонентов жидкой двухкомпонентной фазы необходимо разделить жидкую фазу на компоненты, отобрать их поочередно, по отдельности, и замерить расход каждого.To measure the flow rate of the components of a liquid two-component phase, it is necessary to divide the liquid phase into components, select them individually, individually, and measure the flow rate of each.
Известна скважинная насосная установка (SU; авт. свид. №1211460, А от 15.02.1986; F04D 13/10), содержащая насос, установленный в эксплуатационной колонне скважины, оборудованной пакером на колонне насосно-компрессорных труб, и размещенную соосно последней дополнительную колонну труб, образующую две межтрубные полости отстоя жидкой фазы в гравитационном поле (гравитационный сепаратор), приемный патрубок насоса и установленное в нем устройство отбора продуктов разделения жидкой фазы (продуктооборник) в виде магнитного переключателя потока механогидравлического действия для поочередного сообщения обеих полостей с приемом насоса и с полостью эксплуатационной колонны ниже пакера, связанный с мембраной, встроенной в отверстие дополнительной колонны труб.A well-known pumping unit (SU; auth. Certificate No. 1211460, A dated 02.15.1986; F04D 13/10) comprising a pump installed in a production casing of a well equipped with a packer on a tubing string and co-located with the latter additional casing pipes, forming two annular cavities of the liquid phase sediment in the gravitational field (gravitational separator), the pump inlet and the device for selecting the liquid phase separation products (product separator) installed in it in the form of a magnetic switch action-crystal for alternately both messages with reception cavities and the pump cavity with the production string below the packer, connected with the membrane, a hole built into an additional pipe string.
Способ разделения продукции скважины на компоненты (продукты разделения) и отбора их поочередно заключается в том, что пластовым давлением продукцию подают в межтрубные полости сепаратора, в которых ее разделяют на компоненты методом отстоя в гравитационном поле и отбирают продуктоотборником поочередно из межтрубных полостей, последовательно, по компонентам: сначала компонент высокой плотности, затем низкой плотности; и подают насосом по насосной колонне труб, причем выделившийся попутный газ удаляют вентиляцией эксплуатационной колонны.The method of dividing the borehole products into components (separation products) and selecting them in turn consists in the fact that the formation is fed into the annulus of the separator by reservoir pressure, in which it is separated into components by the sludge method in the gravitational field and the sampler is taken out of the annular cavity one by one, sequentially, by components: first a component of high density, then low density; and serves the pump through the pump string, and the associated gas is removed by ventilation of the production string.
Известные установка и способ имеют следующие недостатки:Known installation and method have the following disadvantages:
- гидравлические диаметры межтрубных полостей ограничены по величине, это снижает эффективность процесса разделения продукции на компоненты методом отстоя в гравитационном поле при большом дебите скважины, по причине того, что значительная скорость течения продукции в полостях не способствует отстою; могут перемешаться уже отстоявшиеся компоненты;- the hydraulic diameters of the annular cavities are limited in size, this reduces the efficiency of the separation of products into components by the method of sludge in the gravitational field with a large flow rate of the well, due to the fact that a significant flow rate of the products in the cavities does not contribute to sludge; already settled components can mix;
- наличие движущихся элементов в магнитном переключателе потоков является основной причиной его низкой надежности работы в условиях повышенного содержания парафина в продукции. Это объясняется высокой вероятностью стопорения переключателя и его негерметичностью вследствие обрастания движущихся элементов слоем парафина.- the presence of moving elements in the magnetic flow switch is the main reason for its low reliability in conditions of high paraffin content in the product. This is due to the high probability of locking the switch and its leak due to the fouling of moving elements with a layer of paraffin.
Известно входное устройство скважинного насоса (SU; патент №1782294 A3, от 15.12.1992; F04D 13/12), содержащее средство отбора продуктов разделения жидкой фазы (продуктоотборник) в виде двух подводящих патрубков, входы которых расположены на разных уровнях и направлены в противоположные стороны по вертикали, а выходы сообщены с приемным патрубком насоса через соединительное приспособление, выполненное в виде трубки, имеющей нижний и верхний U-образные участки, последний из которых верхней точкой присоединен к приемному патрубку насоса.A well pump input device is known (SU; patent No. 1782294 A3, dated 15.12.1992; F04D 13/12), comprising a means for selecting liquid phase separation products (product collector) in the form of two supply pipes, the inputs of which are located at different levels and directed to opposite the sides are vertical, and the outputs are communicated with the pump inlet through a connecting device made in the form of a tube having lower and upper U-shaped sections, the last of which is connected to the pump inlet by the upper point.
Скважина в комплекте с устройством является емкостью отстоя смеси нефти и воды для разделения их в гравитационном поле с размещенным в ней устройством отбора продуктов разделения, т.е. гравитационным сепаратором с продуктоотборником.The well complete with the device is the capacity of the sludge mixture of oil and water to separate them in a gravitational field with a device for selecting separation products placed in it, i.e. gravity separator with a product picker.
Способ работы гравитационного сепаратора с продуктоотборником заключается в том, что продукцию скважины подают к месту сепарации и разделяют на компоненты (продукты разделения): нефть и воду; в полости скважины - гравитационном сепараторе - путем отстоя, а затем через продуктоотборник их поочередно откачивают насосом, причем смену отбора одного компонента отбором другого осуществляют путем создания условий, нарушающих гидростатическое равновесие массы сменяемого компонента во входном устройстве гидростатическим напором, за счет разности плотностей компонентов, смещением поверхности раздела компонентов в полости сепаратора на заданную величину относительно соединительного приспособления: выше нефть из устройства вытесняют вверх и сменяют водой, далее отбирают воду до тех пор, пока поверхность раздела не сместится ниже соединительного приспособления, тогда вытесняют гидростатическим напором из устройства воду вниз и сменяют ее нефтью и далее отбирают нефть, пока поверхность раздела не сместится выше приспособления. Смена отборов происходит быстро. Устройство по аналогии выполняет роль реле, без промежуточных остановок, переключаемого из одного крайнего фиксированного положения в другое лишь при максимальном смещении поверхностей раздела относительно устройства вверх или вниз.The method of operation of the gravitational separator with the product sampler is that the well products are fed to the separation site and divided into components (separation products): oil and water; in the well cavity - the gravity separator - by sludge and then through the product sampler they are pumped out one by one, and the selection of one component by the selection of the other is carried out by creating conditions that violate the hydrostatic equilibrium of the mass of the replaced component in the input device by hydrostatic pressure, due to the difference in component densities, displacement the interface between the components in the separator cavity by a predetermined value relative to the connecting device: above the oil from the device yayut up and replaced with water, more water is taken up until the interface is not displaced following the connecting device, then replacing the hydrostatic head of water down the device and replace it with oil and more oil is taken until the interface is not above the shift device. Selection changes are fast. The device, by analogy, acts as a relay, without intermediate stops, switched from one extreme fixed position to another only with the maximum displacement of the interface relative to the device up or down.
Устройство и способ имеют недостатки:The device and method have disadvantages:
- диаметр скважины ограничен по величине, это снижает эффективность процесса разделения продукции на компоненты методом отстоя в гравитационном поле при большом дебите, по причине значительной скорости течения продукции в полости скважины, что не способствует отстою; могут перемешаться уже отстоявшиеся компоненты;- the diameter of the well is limited in size, this reduces the efficiency of the process of dividing products into components by the sludge method in a gravitational field with a large flow rate, due to the significant flow rate of the products in the well cavity, which does not contribute to sludge; already settled components can mix;
- реальные размеры соединительного приспособления по длине делают проблематичным применение его в наземных установках. Объясняется это следующим образом: как известно из технической литературы, плотность нефти достигает 93% плотности воды, вязкость же нефти превышает вязкость воды в 40÷100 и более раз. Для обеспечения эффективной работы продуктоотборника необходимо, чтобы гидравлические сопротивления подводящих патрубков с комплиментарными им частями соединительного приспособления до места соединения его с приемным патрубком насоса были равны. Но это возможно при равных диаметрах и значительной разнице вязкости воды и нефти лишь в одном случае, если длина патрубка, обращенного вниз, в воду, во много раз превышает длину патрубка, обращенного вверх, в нефть. Иначе динамический напор воды, текущей вверх по патрубку, обращенному вниз в воду, превысит гидростатический напор, созданный незначительной разницей плотностей нефти и воды, и в приемный патрубок насоса пойдет только вода. Работа устройства нарушится. Кроме того, гидростатический напор должен быть сравним по величине с гидравлическим сопротивлением патрубков, что возможно осуществить при незначительной разнице плотностей нефти и воды лишь значительным увеличением высоты гидростатических столбов жидкости, то есть длины патрубков. Как видно из описания известного изобретения, длина устройства продуктоотборника достигает 70 метров, что нереально для применения в наземных установках.- the actual dimensions of the connecting device along the length make it difficult to use it in ground installations. This is explained as follows: as is known from the technical literature, the density of oil reaches 93% of the density of water, while the viscosity of oil exceeds the viscosity of water by 40 ÷ 100 or more times. To ensure the efficient operation of the food sampler, it is necessary that the hydraulic resistances of the inlet pipes with the complementary parts of the connecting device to the point of connection with the pump inlet pipe are equal. But this is possible with equal diameters and a significant difference in the viscosity of water and oil in only one case, if the length of the pipe facing down into the water is many times the length of the pipe facing up into the oil. Otherwise, the dynamic pressure of the water flowing up the nozzle, facing down into the water, will exceed the hydrostatic pressure created by the insignificant difference in the densities of oil and water, and only water will enter the pump inlet. The device will not work properly. In addition, the hydrostatic head should be comparable in magnitude with the hydraulic resistance of the nozzles, which can be done with a slight difference in the density of oil and water only by significantly increasing the height of the hydrostatic columns of the liquid, i.e. the length of the nozzles. As can be seen from the description of the known invention, the length of the device product sampling reaches 70 meters, which is unrealistic for use in ground installations.
- равенство диаметров устройства и приемного патрубка насоса приводит к тому, что динамический напор потока жидкости, инициированный насосом, оказывает влияние на гидростатический напор, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на процесс смены отбора нефти на отбор воды и наоборот.- the equality of the diameters of the device and the pump inlet leads to the fact that the dynamic pressure of the fluid flow initiated by the pump affects the hydrostatic pressure, which, in turn, negatively affects the process of changing the oil selection to water selection and vice versa.
Известные устройство и способ наиболее близки по технической сущности и достигаемым результатам заявляемому изобретению.The known device and method are closest in technical essence and the achieved results of the claimed invention.
Технической задачей изобретения является повышение точности, качества и надежности замера дебита нефтяной скважины, по каждому компоненту ее продукции отдельно, за счет повышения эффективности и качества разделения нефтеводогазовой смеси и отстоя нефти, дублирования замеров и эффективной защиты устройства замера от резкого повышения давления газовой фазы в случае поступления из скважины газового «пузыря».An object of the invention is to increase the accuracy, quality and reliability of measuring the flow rate of an oil well, for each component of its products separately, by increasing the efficiency and quality of separation of the oil-gas mixture and oil sludge, duplicating measurements and effectively protecting the metering device from a sharp increase in gas phase pressure in the case of income from the well of the gas "bubble".
Техническая задача по способу измерения дебита нефтяных скважин, включающему постоянный процесс разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты (продукты разделения), содержащему вначале отделение газовой фазы от жидкой дисперсией потока смеси и инерционным воздействием на поток газа, затем разделение жидкой фазы на нефть и воду методом отстоя в гравитационном поле, и повторяющийся цикл измерения, включающий последовательно: сброс газовой фазы в общую линию с одновременным измерением ее расхода, накопление жидкой фазы до заданного уровня и, как следствие этого, перекрытие сброса газовой фазы, накопление газовой фазы до заданного перепада давлений ее и среды в общей линии и, как следствие этого, сброс жидкой фазы порцией заданной величины в общую линию с одновременными измерением ее расхода и открытием сброса газовой фазы, а так же поддержание давления газовой фазы в заданных пределах сбросом ее в общую линию и сброс порции газовой фазы, дополнительно поступившей из скважины с газовым «пузырем», вне зависимости от уровня накопления жидкой фазы, решается согласно изобретению тем, что измеряют мгновенные объемный и массовый расходы газовой фазы и вычисляют ее плотность, жидкую фазу предварительно разделяют в процессе ее накопления, в результате которого ассоциируют отдельные капли нефти в отдельные интегрированные скопления, затем дросселируют и подают на гравитационную сепарацию, где окончательно разделяют ее на нефть и воду, интегрированные в слои, которые поочередно отбирают, отдельно и последовательно измеряют их мгновенные объемные и массовые расходы, и общей порцией заданной величины сбрасывают в общую линию, при этом вычисляют их плотности для идентификации жидкости по плотности при учете добычи, причем остатки газовой фазы, выделившиеся при дросселировании, сбрасывают после измерения ее расхода в общую линию. Кроме того, поддерживают давление газовой фазы в заданных пределах, при аварийном поступлении ее дополнительной порции, тем, что вытесняют с последующим возвратом накопленную жидкую фазу в аварийную емкость, а дополнительную порцию газовой фазы сбрасывают в компенсирующую емкость и в общую линию. К тому же дублируют измерения расходов продуктов разделения жидкой фазы в процессе их поочередного отбора, путем отдельного и последовательного замера их мгновенной плотности, идентификации жидкости по плотности и определения относительного содержания, на основе замера, нефти и воды в общей порции, подсчета количества сброшенных общих порций нефти и воды заданной величины в учетный отрезок времени, вычисления средних величин их, нефти и воды, объемного и массового расходов, и наконец сравнивают результаты измерения расходов обоими способами, после чего анализируют результаты сравнения и делают вывод о стабильности величины допустимой погрешности измерения дебита для принятия корректирующих мер.The technical problem of a method for measuring the flow rate of oil wells, including the continuous process of separating the oil-gas mixture into components (separation products), containing first the separation of the gas phase from the liquid dispersion of the mixture stream and the inertial effect on the gas stream, then the separation of the liquid phase into oil and water by the sludge method in gravitational field, and a repeating measurement cycle, including sequentially: discharge of the gas phase into a common line with simultaneous measurement of its flow rate, accumulation of the liquid phase to a given ur a ram and, as a result of this, blocking the discharge of the gas phase, accumulation of the gas phase up to a predetermined pressure difference between it and the medium in the common line and, as a result of this, discharge of the liquid phase by a portion of a given value into the common line while measuring its flow rate and opening the discharge of the gas phase , as well as maintaining the pressure of the gas phase within the specified limits by dumping it into a common line and dumping a portion of the gas phase, additionally received from the well with a gas "bubble", regardless of the level of accumulation of the liquid phase, is solved according to the image The fact is that the instantaneous volumetric and mass flow rates of the gas phase are measured and its density is calculated, the liquid phase is preliminarily separated during its accumulation, as a result of which individual drops of oil are associated into separate integrated clusters, then throttled and fed to gravity separation, where it is finally separated for oil and water, integrated into the layers, which are alternately selected, separately and sequentially measure their instantaneous volumetric and mass flow rates, and reset the total portion of the set value a common line, while their densities calculated for identification by the liquid density during production registered, and residues of the gas phase, separated out by throttling discharged after measuring its flow into a common line. In addition, the pressure of the gas phase is maintained within predetermined limits, in the event of an emergency receipt of its additional portion, by displacing the accumulated liquid phase into the emergency reservoir with subsequent return, and the additional portion of the gas phase is discharged into the compensating reservoir and into the common line. In addition, measurements of the costs of liquid phase separation products are duplicated during their alternate selection, by separately and sequentially measuring their instantaneous density, identifying the liquid by density and determining the relative content, based on the measurement of oil and water in the total portion, counting the number of dumped total portions oil and water of a given value in the accounting period of time, calculating the average values of them, oil and water, volumetric and mass flow rates, and finally compare the results of measuring the flow rate with both methods obami then analyzed the results of comparison and make a conclusion about the stability of the value of the allowable flow rate measurement error for corrective action.
Техническая задача по I варианту способа измерения дебита нефтяных скважин, включающему постоянный процесс разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты (продукты разделения), содержащему вначале отделение газовой фазы от жидкой дисперсией потока смеси и инерционным воздействием на поток газа, затем разделение жидкой фазы на нефть и воду методом отстоя в гравитационном поле, и повторяющийся цикл измерения, включающий последовательно: сброс газовой фазы в общую линию с одновременным измерением ее расхода, накопление жидкой фазы до заданного уровня и, как следствие этого, перекрытие сброса газовой фазы, накопление газовой фазы до заданного перепада давлений ее и среды в общей линии и, как следствие этого, сброс жидкой фазы порцией заданной величины в общую линию с одновременным измерением ее расхода и открытием сброса газовой фазы, а также поддержание давления газовой фазы в заданных пределах сбросом ее в общую линию и сброс порции газовой фазы, дополнительно поступившей из скважины с газовым «пузырем», вне зависимости от уровня накопления жидкой фазы, решается согласно изобретению тем, что измеряют мгновенные объемный и массовый расходы газовой фазы и вычисляют ее плотность, жидкую фазу предварительно разделяют в процессе ее накопления, в результате которого ассоциируют отдельные капли нефти в отдельные интегрированные скопления, затем дросселируют и подают на гравитационную сепарацию, где окончательно разделяют ее на нефть и воду, интегрированные в слои, которые поочередно отбирают, отдельно и последовательно измеряют их мгновенную плотность, общей порцией заданной величины сбрасывают в общую линию, идентифицируют по плотности жидкость и определяют относительное содержание на основе замера нефти или воды в общей порции, подсчитывают количество сброшенных порций заданной величины нефти и воды в учетный отрезок времени и вычисляют средние величины их, нефти и воды, объемного и массового расходов, причем остатки газовой фазы, выделившиеся при дросселировании, сбрасывают после измерения ее расхода в общую линию.The technical problem according to option I of the method for measuring the flow rate of oil wells, including the continuous process of separating the oil-gas mixture into components (separation products), first containing the separation of the gas phase from the liquid dispersion of the mixture stream and the inertial effect on the gas stream, then the separation of the liquid phase into oil and water by the method sludge in a gravitational field, and a repeating measurement cycle, including sequentially: discharge of the gas phase into a common line with simultaneous measurement of its flow rate, accumulation of the liquid phase before of this level and, as a result of this, overlapping the discharge of the gas phase, accumulation of the gas phase up to a predetermined pressure difference between it and the medium in the common line and, as a result, discharge of the liquid phase by a portion of a given value into the common line with simultaneous measurement of its flow rate and opening of the gas discharge phase, as well as maintaining the pressure of the gas phase within the specified limits by dumping it into a common line and dumping a portion of the gas phase, additionally received from the well with a gas "bubble", regardless of the level of accumulation of the liquid phase, it is agreed about the invention by measuring the instantaneous volumetric and mass flow rates of the gas phase and calculating its density, the liquid phase is pre-separated during its accumulation, as a result of which individual drops of oil are associated into separate integrated clusters, then throttled and fed to gravity separation, where they are finally separated its oil and water, integrated into the layers, which are alternately selected, separately and sequentially measure their instantaneous density, a total portion of a given value is dumped into the total They identify the liquid by density and determine the relative content based on the measurement of oil or water in the total portion, calculate the number of discharged portions of a given amount of oil and water in the reference time period and calculate the average values of them, oil and water, volume and mass flow rates, and the residues the gas phase released during throttling is discharged after measuring its flow rate into a common line.
Кроме этого, поддерживают давление газовой фазы в заданных пределах, при аварийном поступлении ее дополнительной порции тем, что вытесняют с последующим возвратом накопленную жидкую фазу в аварийную емкость, а дополнительную порцию газовой фазы сбрасывают в компенсирующую емкость и в общую линию.In addition, the pressure of the gas phase is maintained within predetermined limits, in case of emergency receipt of its additional portion by displacing the accumulated liquid phase into the emergency capacity with subsequent return, and the additional portion of the gas phase is dumped into the compensating capacity and into the common line.
Техническая задача по II варианту способа измерения дебита нефтяных скважин, включающему постоянный процесс разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты (продукты разделения), содержащему вначале отделение газовой фазы от жидкой дисперсией потока смеси и инерционным воздействием на поток газа, затем разделение жидкой фазы на нефть и воду методом отстоя в гравитационном поле, и повторяющийся цикл измерения, включающий последовательно: сброс газовой фазы в общую линию с одновременным измерением ее расхода, накопление жидкой фазы до заданного уровня и, как следствие этого, перекрытие сброса газовой фазы, накопление газовой фазы до заданного перепада давлений ее и среды в общей линии и, как следствие этого, сброс жидкой фазы порцией заданной величины в общую линию с одновременным измерением ее расхода и открытием сброса газовой фазы, а также поддержание давления газовой фазы в заданных пределах сбросом ее в общую линию и сброс порции газовой фазы, дополнительно поступившей из скважины с газовым «пузырем», вне зависимости от уровня накопления жидкой фазы, решается согласно изобретению тем, что измеряют мгновенные объемный и массовый расходы газовой фазы и вычисляют ее плотность, жидкую фазу предварительно разделяют в процессе ее накопления, в результате которого ассоциируют отдельные капли нефти в отдельные интегрированные скопления, затем дросселируют и подают на гравитационную сепарацию, где окончательно разделяют ее на нефть и воду, интегрированные в слои, которые поочередно отбирают, отдельно и последовательно измеряют их мгновенную плотность, идентифицируют по плотности жидкость, сбрасывают в общую линию отдельно нефть и воду постоянными порциями известной величины объема, заранее определенными опытным путем, определяя начало и конец сброса порции идентифицированной жидкости по изменению замеренной величины плотности, и вычисляют дебит скважины по количеству порции нефти и воды в учетный отрезок времени, причем остатки газовой фазы, выделившиеся при дросселировании, сбрасывают после измерения их расхода в общую линию.The technical task according to the second variant of the method for measuring the flow rate of oil wells, including the continuous process of separating the oil-gas mixture into components (separation products), containing first the separation of the gas phase from the liquid dispersion of the mixture stream and the inertial effect on the gas stream, then the separation of the liquid phase into oil and water by the method sludge in the gravitational field, and a repeating measurement cycle, including sequentially: discharge of the gas phase into a common line with simultaneous measurement of its flow rate, accumulation of the liquid phase to of this level and, as a result of this, overlapping the discharge of the gas phase, accumulation of the gas phase up to a predetermined pressure difference between it and the medium in the common line and, as a result of this, discharge of the liquid phase by a portion of a given value into the common line while measuring its flow rate and opening the gas discharge phase, as well as maintaining the pressure of the gas phase within the specified limits by dumping it into a common line and dumping a portion of the gas phase, additionally received from the well with a gas "bubble", regardless of the level of accumulation of the liquid phase, it is agreed but the invention by measuring the instantaneous volumetric and mass flow rates of the gas phase and calculating its density, the liquid phase is pre-separated during its accumulation, as a result of which individual drops of oil are associated into separate integrated clusters, then throttled and fed to gravity separation, where they are finally separated its oil and water, integrated into the layers, which are alternately selected, separately and sequentially measure their instantaneous density, identify the liquid by its density, discharge into separate line of oil and water in constant portions of a known volume value, previously determined experimentally, determining the beginning and end of discharge of a portion of identified fluid by changing the measured density, and calculate the flow rate of the well by the number of portions of oil and water in the accounting period of time, and the remaining gas phase that are released during throttling are discharged after measuring their flow rate into a common line.
Кроме этого, поддерживают давление газовой фазы в заданных пределах, при аварийном поступлении ее дополнительной порции тем, что вытесняют с последующим возвратом накопленную жидкую фазу в аварийную емкость, а дополнительную порцию газовой фазы сбрасывают в компенсирующую емкость и в общую линию.In addition, the pressure of the gas phase is maintained within predetermined limits, in case of emergency receipt of its additional portion by displacing the accumulated liquid phase into the emergency capacity with subsequent return, and the additional portion of the gas phase is dumped into the compensating capacity and into the common line.
Техническая задача по III варианту способа измерения дебита нефтяных скважин, включающему постоянный процесс разделения нефтеводогазовой смеси на компоненты (продукты разделения), содержащему вначале отделение газовой фазы от жидкой дисперсией потока смеси и инерционным воздействием на поток газа, затем разделение жидкой фазы на нефть и воду методом отстоя в гравитационном поле, и повторяющийся цикл измерения, включающий последовательно сброс газовой фазы в общую линию с одновременным измерением ее расхода, накопление жидкой фазы до заданного уровня и, как следствие этого, перекрытие сброса газовой фазы, накопление газовой фазы до заданного перепада давлений ее и среды в общей линии и, как следствие этого, сброс жидкой фазы порцией заданной величины в общую линию с одновременным измерением ее расхода и открытием сброса газовой фазы, а также поддержание давления газовой фазы в заданных пределах сбросом ее в общую линию и сброс порции газовой фазы, дополнительно поступившей из скважины с газовым «пузырем», вне зависимости от уровня накопления жидкой фазы, решается согласно изобретению тем, что измеряют мгновенные объемный и массовый расходы газовой фазы и вычисляют ее плотность, жидкую фазу предварительно разделяют в процессе ее накопления, в результате которого ассоциируют отдельные капли нефти в отдельные интегрированные скопления, затем дросселируют и подают на гравитационную сепарацию, где окончательно разделяют ее на нефть и воду, интегрированные в слои, которые поочередно отбирают, отдельно и последовательно измеряют их мгновенную плотность, идентифицируют по плотности жидкость, определяют начало и конец процесса отбора идентифицированной жидкости по изменению величины замеряемой плотности, замеряют отрезок времени, в течение которого осуществляют процесс отбора, сбрасывают поочередно идентифицированные жидкости в общую линию, затем вычисляют текущий дебит скважины отдельно по нефти и воде путем деления величины объема тарированной емкости Vo - части полости гравитационной сепарации, присущему конкретному устройству, на отрезок времени осуществления процесса отбора: нефти - для вычисления дебита воды, воды - для вычисления дебита нефти; причем остатки газовой фазы, выделившиеся при дросселировании, сбрасывают после измерения их расхода в общую линию.The technical task according to the III variant of the method for measuring the flow rate of oil wells, including the continuous process of separating the oil-gas mixture into components (separation products), containing first the separation of the gas phase from the liquid dispersion of the mixture flow and the inertial effect on the gas stream, then the separation of the liquid phase into oil and water by the method sludge in the gravitational field, and a repeating measurement cycle, including sequentially dumping the gas phase into a common line with simultaneous measurement of its flow rate, accumulation of the liquid phase to of this level and, as a result of this, overlapping the discharge of the gas phase, accumulation of the gas phase up to a predetermined pressure difference between it and the medium in the common line and, as a result, discharge of the liquid phase by a portion of a given value into the common line with simultaneous measurement of its flow rate and opening of the gas discharge phase, as well as maintaining the pressure of the gas phase within the specified limits by dumping it into a common line and dumping a portion of the gas phase, additionally received from the well with a gas "bubble", regardless of the level of accumulation of the liquid phase, it is agreed but the invention by measuring the instantaneous volumetric and mass flow rates of the gas phase and calculating its density, the liquid phase is preliminarily separated during its accumulation, as a result of which individual drops of oil are associated into separate integrated clusters, then throttled and fed to gravity separation, where they are finally separated its oil and water, integrated into the layers, which are alternately selected, separately and sequentially measure their instantaneous density, identify the density of the liquid, determine the beginning At the beginning and the end of the process of selecting the identified fluid by changing the measured density, measure the length of time during which the selection process is carried out, alternately identified fluids are dumped into a common line, then the current flow rate of the well is calculated separately for oil and water by dividing the value of the volume of the calibrated capacity V o - part of the gravitational separation cavity inherent in a particular device for the length of time the selection process is carried out: oil - to calculate the flow rate of water, water - to calculate oil flow rate; and the remaining gas phase released during throttling is discharged after measuring their flow rate into a common line.
Кроме этого, поддерживают давление газовой фазы в заданных пределах, при аварийном поступлении ее дополнительной порции, тем, что вытесняют с последующим возвратом накопленную жидкую фазу в аварийную емкость, а дополнительную порцию газовой фазы сбрасывают в компенсирующую емкость и в общую линию.In addition, the pressure of the gas phase is maintained within predetermined limits, in the event of an emergency receipt of its additional portion, by displacing the accumulated liquid phase into the emergency reservoir with subsequent return, and the additional portion of the gas phase is discharged into the compensating reservoir and into the common line.
Техническая задача по устройству для измерения дебита нефтяных скважин, содержащему газосепаратор с продуктоотборником и поплавком, связанным с заслонкой на газовой линии, сообщающей газосепаратор с общей линией, расходомеры жидкости и газа, клапаны, установленные на жидкостной, также сообщающей газосепаратор с общей линией, и газовой линиях, с возможностью фиксации их в двух крайних положениях: «Открыто» или «Закрыто», решается согласно изобретению тем, что устройство включает блок вычисления, учета добычи, регистрации и анализа показаний расходомеров, смонтированных парами, которые содержат объемный и массовый расходомеры, в указанном порядке перечисления установленных последовательно по ходу потока, на газовой и жидкостной линиях перед клапанами, выполненными так же и с возможностью дополнительного открытия прохода сверх крайнего фиксированного положения «Открыто», гравитационный сепаратор, выполненный в виде наклонного цилиндрического сосуда с дросселем на входе, сообщенного с сифонным продуктоотборником, состоящим из верхнего и оппозитного сифонов, имеющих общее короткое колено, причем длинное колено верхнего сифона сообщено с низом сосуда, а длинное колено оппозитного сифона соединено с верхом сосуда, из двух диафрагм, установленных на входах длинных колен сифонов и обращенных острыми кромками к сифонам, вантуза и счетчика газа, установленных последовательно на разгрузочной линии, сообщающей верхнюю точку соединения длинного колена оппозитного сифона с верхом наклонного цилиндрического сосуда с общей линией, кроме того, низ сосуда соединен через продуктоотборник с газосепаратором, верхняя точка верхнего сифона сообщена с общей линией жидкостной линией, причем диаметры проходного сечения сифонов, верхнего и оппозитного, связаны с диаметром участка жидкостной линии перед расходомерами зависимостью:The technical task of the device for measuring the flow rate of oil wells, containing a gas separator with a product separator and a float associated with a valve on the gas line, communicating the gas separator with a common line, liquid and gas flow meters, valves mounted on a liquid, also communicating gas separator with a common line, and a gas lines, with the possibility of fixing them in two extreme positions: “Open” or “Closed”, is solved according to the invention in that the device includes a unit for calculating, accounting for production, registration and analysis showing of flow meters mounted in pairs that contain volumetric and mass flowmeters, in the indicated order of listing, installed sequentially along the flow, on gas and liquid lines in front of valves made in the same way and with the possibility of additional opening of the passage above the extreme fixed position “Open”, gravity separator made in the form of an inclined cylindrical vessel with a throttle inlet, in communication with a siphon product sampler, consisting of upper and opposite siphons, having a common short elbow, the long elbow of the upper siphon communicating with the bottom of the vessel, and the long elbow of the opposite siphon connected to the top of the vessel, of two diaphragms mounted at the inlets of the long elbows of the siphons and turned with sharp edges to the siphons, a plunger and a gas meter installed sequentially on the discharge a line that communicates the upper connection point of the long elbow of the opposite siphon with the top of the inclined cylindrical vessel with a common line, in addition, the bottom of the vessel is connected through a food sampler to a gas separator, NJ upper siphon point communicates with one common liquid line, wherein the diameters of passage section siphons of opposed upper and associated with the liquid line diameter portion before the metering dependence:
где Dпо - диаметр сифонов, верхнего и оппозитного,where D on is the diameter of the siphons, the upper and the opposite,
dжл - диаметр участка жидкостной линии.d JL - the diameter of the liquid line.
Кроме того, устройство включает аварийную емкость, сообщенную с газосепаратором с продуктоотборником, содержащим приямок и патрубок отбора, а заслонка, установленная на газовой линии по потоку за клапаном, оборудована байпасом, содержащим последовательно сообщенные компенсирующую емкость и клапан.In addition, the device includes an emergency tank in communication with a gas separator with a product sampler containing a pit and a sampling pipe, and a valve installed on the gas line downstream of the valve is equipped with a bypass containing a compensating tank and valve in series.
При этом верхний и оппозитный сифоны образованны двумя вертикальными подводящими патрубками, являющимися длинными коленами сифонов, входы которых сообщены с низом и верхом наклонного цилиндрического сосуда соответственно и соединительным звеном, выполненным в виде вертикального ствола, имеющего по концам верхний и нижний двойные колена, посредством которых выходы вертикальных подводящих патрубков сообщены с вертикальным стволом, являющимся общим коротким коленом сифонов, повернутые относительно оси ствола друг к другу вплоть до соприкосновения длинных колен сифонов.In this case, the upper and opposite siphons are formed by two vertical supply pipes, which are long siphon elbows, the inlets of which are connected to the bottom and top of the inclined cylindrical vessel, respectively, and a connecting link made in the form of a vertical trunk having upper and lower double knees at the ends, through which the exits vertical inlet pipes connected with a vertical barrel, which is a common short elbow of siphons, rotated relative to the axis of the barrel to each other up to rikosnoveniya long siphon knees.
Также устройство включает два датчика дифманометра, установленных на общем коротком колене сифонов, разнесенные по высоте на заданное расстояние Н0, связанные с блоком вычисления, учета добычи, регистрации и анализа показаний расходомеров.The device also includes two differential pressure gauges mounted on a common short siphon elbow, spaced in height by a predetermined distance H 0 , associated with a unit for calculating, recording production, recording and analyzing flowmeter readings.
Техническая задача по варианту устройства для измерения дебита нефтяных скважин, содержащему газосепаратор с продуктоотборником и поплавком, связанным с заслонкой на газовой линии, сообщающей газосепаратор с общей линией, расходомеры жидкости и газа, клапаны, установленные на жидкостной, также сообщающей газосепаратор с общей линией, и газовой линиях, с возможностью фиксации их в двух крайних положениях: «Открыто» или «Закрыто», решается согласно изобретению тем, что устройство включает блок вычисления, учета добычи, регистрации и анализа показаний расходомеров, смонтированных парой, которая содержит объемный и массовый расходомеры, в указанном порядке перечисления установленных последовательно по ходу потока на газовой линии перед клапаном, выполненным так же и с возможностью дополнительного открытия прохода сверх крайнего фиксированного положения «Открыто», гравитационный сепаратор, выполненный в виде наклонного цилиндрического сосуда с дросселем на входе, сообщенного с сифонным продуктоотборником, состоящим из верхнего и оппозитного сифонов, имеющих общее короткое колено, причем длинное колено верхнего сифона сообщено с низом сосуда, а длинное колено оппозитного сифона соединено с верхом сосуда, из двух диафрагм, установленных на входах длинных колен сифонов и обращенных острыми кромками к сифонам, вантуза и счетчика газа, установленных последовательно на разгрузочной линии, сообщающей верхнюю точку соединения длинного колена оппозитного сифона с верхом наклонного цилиндрического сосуда с общей линией, кроме того низ сосуда соединен через продуктоотборник с газосепаратором, верхняя точка верхнего сифона сообщена с общей линией жидкостной линией, причем диаметры проходного сечения сифонов, верхнего и оппозитного, связаны с диаметром участка жидкостной линии перед установленным на нем клапаном, выполненным с возможностью дополнительного открытия прохода сверх крайнего фиксированного положения «Открыто», зависимостью:The technical task of a variant of a device for measuring the flow rate of oil wells, comprising a gas separator with a product sampler and a float associated with a gas line damper communicating with the gas separator with a common line, liquid and gas flow meters, valves mounted on a liquid, also communicating gas separator with a common line, and gas lines, with the possibility of fixing them in two extreme positions: “Open” or “Closed”, is solved according to the invention in that the device includes a unit for calculating, accounting for production, registration and anal from the readings of flowmeters mounted in a pair that contains volumetric and mass flowmeters, in the indicated order of listing installed sequentially along the flow on the gas line in front of the valve, made in the same way and with the possibility of additional opening of the passage above the extreme fixed position “Open”, gravity separator made in the form of an inclined cylindrical vessel with a throttle inlet in communication with a siphon product sampler, consisting of upper and opposite siphons, having a common a thin knee, the long elbow of the upper siphon communicating with the bottom of the vessel, and the long elbow of the opposite siphon connected to the top of the vessel, of two diaphragms mounted on the inlets of the long elbows of the siphons and turned with sharp edges to the siphons, a plunger and a gas meter installed sequentially on the discharge line , communicating the upper point of the long elbow of the opposite siphon with the top of the inclined cylindrical vessel with a common line, in addition, the bottom of the vessel is connected through the food sampler to the gas separator, the upper point upper siphon communicates with one common liquid line, wherein the diameters of passage section siphons of opposed upper and associated with the liquid line diameter portion upstream of the valve mounted on it arranged to pass the additional opening beyond the extreme fixed position "open", the relationship:
где Dпо - диаметр сифонов, верхнего и оппозитного,where D on is the diameter of the siphons, the upper and the opposite,
dжл - диаметр участка жидкостной линии;d JL - the diameter of the liquid line;
при этом на общем коротком колене сифонов установлены два датчика дифманометра, разнесенные по высоте на заданное расстояние Н0, связанные с блоком вычисления, учета добычи регистрации и анализа показаний расходомеров. Кроме того, устройство включает аварийную емкость, сообщенную с газосепаратором с продуктоотборником, содержащим приямок и патрубок отбора, а заслонка, установленная на газовой линии по потоку за клапаном, оборудована байпасом, содержащим последовательно сообщенные компенсирующую емкость и клапан.moreover, on the common short knee of siphons, two differential pressure gauges are installed, spaced in height by a predetermined distance H 0 , associated with a unit for calculating, accounting for recording production and analyzing flow meter readings. In addition, the device includes an emergency tank in communication with a gas separator with a product sampler containing a pit and a sampling pipe, and a shutter installed on the gas line downstream of the valve is equipped with a bypass containing a compensating tank and valve in series.
При этом верхний и оппозитный сифоны образованы двумя вертикальными подводящими патрубками, являющимися длинными коленами сифонов, входы которых сообщены с низом и верхом наклонного цилиндрического сосуда соответственно и соединительным звеном, выполненным в виде вертикального ствола, имеющего по концам верхний и нижний двойные колена, посредством которых выходы вертикальных подводящих патрубков сообщены с вертикальным стволом, являющимся общим коротким коленом сифонов, повернутые относительно оси ствола друг к другу вплоть до соприкосновения длинных колен сифонов.In this case, the upper and opposite siphons are formed by two vertical supply pipes, which are long siphon elbows, the inlets of which are connected to the bottom and top of the inclined cylindrical vessel, respectively, and a connecting link made in the form of a vertical trunk having upper and lower double knees at the ends, through which the outlets vertical inlet pipes connected with a vertical barrel, which is a common short elbow of siphons, rotated relative to the axis of the barrel to each other up to ikosnoveniya long siphon knees.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
фиг.1 - схема устройства;figure 1 - diagram of the device;
фиг.2 - сечение А-А инерционного отбойника;figure 2 is a section aa of the inertial chipper;
фиг.3 - схема гравитационного сепаратора с сифонным продуктоотборником в момент смены отбора воды на отбор нефти;figure 3 is a diagram of a gravity separator with a siphon product sampler at the time of changing the selection of water for oil;
фиг.4 - схема сепаратора с сифонным продуктоотборником в момент смены отбора нефти на отбор воды;4 is a diagram of a separator with a siphon product sampler at the time of changing the selection of oil to take water;
фиг.5 - схема клапана с возможностью дополнительного открытия прохода сверх крайнего фиксированного положения «Открыто», выноска Б с фиг.1;figure 5 - diagram of the valve with the possibility of additional opening of the passage above the extreme fixed position "Open", callout B from figure 1;
фиг.6 - схема клапана, выноска В с фиг.1;6 is a diagram of the valve, callout In figure 1;
фиг.7 - схема установки диафрагмы, выноска Г с фиг.1;Fig.7 is a diagram of the installation of the diaphragm, leader G of Fig.1;
фиг.8 - фрагмент схемы варианта устройства (отличительная особенность);Fig is a fragment of a diagram of a variant of the device (distinguishing feature);
фиг.9 - схема гравитационного сепаратора с сифонным продуктоотборником в момент отбора воды;Fig.9 is a diagram of a gravity separator with a siphon sampler at the time of water withdrawal;
фиг.10 - вид Д на сифонный продуктоотборник снизу.figure 10 is a view of D on the siphon sampler bottom.
Устройство для измерения дебита нефтяных скважин содержит газосепаратор 1 с продуктоотборником 2, состоящим из патрубка отбора 3, приямка 4, и поплавком 5, связанным с заслонкой 6 на газовой линии 7, сообщающей газосепаратор 1 с общей линией 8. На выходе из газосепаратора 1 в газовую линию 7 установлен инерционный отбойник 9, выполненный из гофрированных листов 10 с карманами 11, для улавливания жидкости и дном 12 для стока уловленной из потока газа жидкости, размещенный на входе 13 в газовую линию 7. Газосепаратор 1 оборудован защитной перегородкой 14 из сетки, отделяющей инерционный отбойник 9 от остального пространства газосепаратора 1, для первичного улавливания взвеси капель и пены. Газосепаратор 1 оснащен решетками 15 для дисперсии нефтеводогазового потока. Конструкция, подобная газосепаратору 1 и инерционному отбойнику 9, известна в технике. Имеется герметичная аварийная емкость 16, сообщенная с газосепаратором 1. Жидкостная линия 17 через продуктоотборник 2 сообщает газосепаратор 1 с общей линией 8. На газовой 7 и жидкостной 17 линиях смонтированы по паре расходомеров газа и жидкости, составленных из объемных расходомеров 18, 19 типа турбинных и массовых расходомеров 20, 21 типа сужающих устройств, например диафрагм. Расходомеры установлены последовательно по потоку, в указанном порядке перечисления, перед клапаном 22 на жидкостной 17 и клапаном 23 на газовой 7 линиях. Последний установлен перед заслонкой 6. Заслонка 6 оборудована байпасом 24, включающим последовательно сообщенные герметичную компенсирующую емкость 25 и клапан 26. Клапаны 22, 23, 26 со штоком 27, седлом 28, запорным органом 29, дросселем 30 и пружиной 31 выполнены с возможностью установки их в двух крайних фиксированных положениях «Открыто» или «Закрыто» посредством фиксирующих элементов в виде постоянных кольцевых магнитов 32, нанизанных на шток 27, вмонтированных в магнитопроводы 33, укрепленные в корпусе 34 клапанов 22, 23, 26. Магниты 32 взаимодействуют в крайних положениях при перемещении штока 27 с шайбой 35 из магнитного материала, размещенной между магнитами 32 и установленной на штоке 27, к которому прикреплен запорный орган 29 с дросселем 30, расположенным в проходном канале седла 20. Магниты 32 фиксируют шайбу 35 в крайних положениях «Открыто» или «Закрыто».A device for measuring the flow rate of oil wells contains a gas separator 1 with a product sampler 2, consisting of a sampling pipe 3, a pit 4, and a float 5 connected to a shutter 6 on the gas line 7, communicating the gas separator 1 with a
Клапаны 22 и 23 наделены возможностью дополнительного открытия прохода сверх крайнего фиксированного положения «Открыто». Такая возможность достигается тем, что шайба 35 укреплена на втулке 36, прижатой к упору на конце штока 27 дополнительной пружиной 37 и опирающейся на запорный орган 29, посаженной с возможностью перемещения на шток 27. В жидкостной линии 17 между газосепаратором 1 и расходомерами 19 и 21 установлен гравитационный сепаратор 38, выполненный в виде наклонного цилиндрического сосуда 39 с дросселем 40 на входе и с сифонным продуктоотборником 41, состоящим из сифонов верхнего 42 и оппозитного 43, имеющих общее короткое колено 44 и образованных вертикальными подводящими патрубками 45, 46, являющимися длинными коленами 47, 48 сифонов 42, 43, входы которых сообщены с низом и верхом сосуда 39 соответственно и соединительным звеном 49, выполненным в виде вертикального ствола 50, имеющего по концам верхний 51 и нижний 52 двойные колена, посредством которых выходы вертикальных подводящих патрубков 45, 46 сообщены с вертикальным стволом 50, являющимся общим коротким коленом 44 сифонов 42, 43. Двойные колена 51, 52 повернуты относительно оси ствола 50 друг к другу вплоть до соприкосновения длинных колен 47, 48. Это сделано с целью сокращения места, занимаемого сифонами 42, 43. В гидравлике, в классическом понимании сифоном называется трубопровод, течение жидкости в котором вызывается гидростатическим напором, направленным от перегиба трубопровода ко входу длинного колена. Гидростатический напор в нашем случае вызывается разностью плотностей нефти и воды. В случае опускания поверхности раздела нефти и воды в сосуде 39 до входа длинного колена 47 верхнего сифона 42, в котором находится вода, гидростатический напор на эту воду направлен вниз. В случае подъема поверхности раздела выше входа длинного колена 48 оппозитного сифона 43, в котором находится нефть, гидростатический напор на эту нефть направлен вверх от перегиба оппозитного сифона 43 к входу длинного колена 48. Соотносясь с направлением гидростатического напора, оппозитный сифон 43 с полным основанием назван сифоном.
На общем коротком колене 44 сифонов 42, 43 установлены разнесенные по высоте на заданное расстояние Н0, датчики 53 дифманометра 54. Перед входами длинных колен 47, 48 установлены диафрагмы 55, 56, обращенные острыми кромками к сифонам 42, 43. Оппозитный сифон 43 сообщен с общей линией 8 разгрузочной линией 57, включающей последовательно установленные по потоку вантуз 58 (поплавковый игольчатый клапан) и счетчик газа 59. Длинное колено 48 оппозитного сифона 43 сообщено с верхом сосуда 39 соединением 60, к верхней точке которого подсоединена разгрузочная линия 57. Низ сосуда 39 сообщен через дроссель 40 и продуктоотборник 2 с газосепаратором 1, верхняя точка верхнего сифона 42 сообщена с объемным расходомером 19 участком 61 жидкостной линии 17, диаметр которого связан с диаметрами проходного сечения сифонов 42 и 43 зависимостью:On the common
где Dпо - диаметр сифонов 42, 43,where D on - siphon
dжл - диаметр участка 61 линии.d JL - the diameter of the
В состав устройства включен блок 62 вычисления, учета добычи, регистрации и анализа показаний расходомеров 18, 19, 20, 21 жидкости и газа, счетчика газа 59 и дифманометра 54, с которыми он сообщен. Слои нефти и воды в сосуде 39 разделены поверхностью раздела 63, в сифоне верхнем 42 или оппозитном 43 разделены поверхностью раздела 64. На жидкостной линии 17 перед входом в гравитационный сепаратор 38 установлен запорный вентиль 65. За вентилем 65, по потоку, в жидкостную линию 17 врезан патрубок 66 с запорным вентилем 67. Краны 65, 67 с патрубком 66 предназначены для выполнения работ по замеру объема порций жидкости, отбираемой продуктоотборником 41. Нефть в сосудах гравитационного сепаратора 38 обозначена растушевкой, а вода - штриховкой.The device includes a
Вариант устройства в отличие от основного исполнения содержит только одну пару расходомеров 18, 20 на газовой линии 7. На жидкостной линии 17 расходомеров нет и установлен только клапан 22, сообщенный участком 61 с верхней точкой верхнего сифона 42. Функцию расходомера на жидкостной магистрали от газосепаратора 39 к общей линии 8 выполняет дифманометр 54, датчики 53 которого установлены на общем коротком колене 44 сифонов 42, 43, и разнесены по высоте на размер Н0.The device variant, unlike the main version, contains only one pair of flow meters 18, 20 on the gas line 7. There are no flow meters on the
Способ измерения дебита нефтяных скважин осуществляется следующим образом: нефтеводогазовую смесь из нефтяной скважины подают в газосепаратор 1, где ее в постоянном процессе разделяют на две фазы - жидкую, двухкомпонентную, и газовую методом дисперсии (дробления) потока смеси на решетках 15. Поток газовой фазы пропускают перед входом 13 в газовую линию 7 через инерционный отбойник 9 и сетку 14, где ее освобождают от остатков жидкой фазы в виде капельной взвеси и пены, что повышает достоверность измерения расхода газа. На входе в сосуд 39 установлен дроссель 40, «подпирающий» газовую фазу в газосепараторе 1. Этим дросселем 40 ограничивают величину спада давления газовой фазы на участке от скважин к газосепаратору 1. Это снижает вероятность процесса образования пены. В постоянно повторяющемся цикле измерения выполняют следующие операции: газовую фазу через пару 18, 20 расходомеров газа, через открытый клапан 23 и открытую заслонку 6 по газовой линии 7 сбрасывают в общую линию 8 и тем поддерживают давление газовой фазы в газосепараторе 1 в заданных пределах, а жидкую фазу накапливают в нижней части газосепаратора 1 и в сообщенной с ним аварийной емкости 16, так как клапан 22 закрыт и зафиксирован в этом крайнем положении «Закрыто», силой упругости пружины 31 и удерживающей магнитной силой замкнутой магнитной цепи, образованной нижним постоянным кольцевым магнитом 32, магнитопроводом 33 и шайбой 35, превосходящих в сумме усилие, создаваемое перепадом давления на клапане 22, действующим на запорный орган 29, плотно закрывающий седло 28. Жидкая фаза, заполняющая нижнюю часть аварийной емкости 16, сжимает газовую подушку в его верхней части. Жидкую фазу предварительно разделяют на компоненты (продукты разделения) - нефть и воду; в нижней части газосепаратора 1 и в аварийной емкости 16 методом отстоя в гравитационном поле в процессе накопления жидкой фазы. Отстой постоянно нарушается процессом подмешивания новых порций жидкой фазы, поступающих сверху в отстаивающую часть ее. Поэтому результатом предварительного разделения будет не интеграция нефти в единый слой над водой, а ассоциация отдельных капель нефти в отдельные интегрированные скопления. Жидкую фазу общими порциями заданной величины сбрасывают через продуктоотборник 2 по жидкостной линии 17 и через дроссель 40 для окончательного разделения на нефть и воду в гравитационный сепаратор 38, ассоциируемых в интегрированные слои, а оттуда через сифонный продуктоотборник 41 - в общую линию 8 через пару 19, 21 расходомеров и клапан 22 при его открытии. Сначала сбрасывают в жидкостную линию 17 из газосепаратора 1 воду, а затем поверхность раздела воды и скоплений нефти опускается, совпадает с торцом патрубка отбора 3 и в итоге начинает отбираться нефть из ее отдельных интегрированных скоплений. В этом случае возможно подмешивание воды из ее остатков ниже поверхности раздела. Для уменьшения количества подмешиваемой воды патрубок отбора 3 размещают в приямке 4 ограниченных размеров, служащем также грязесборником. После поступает сверху отделившаяся от нефти вода и оттесняет нефть от торца патрубка отбора 3. Далее идет сброс воды, пока нефть не подступит к торцу. Начинается сброс нефти до тех пор, пока вода сверху не пробьется вниз через слой нефти. Отрезок времени, необходимый для прохождения воды через слой нефти, обеспечивает подачу нефти в гравитационный сепаратор 38 отдельными интегрированными скоплениями, что ускоряет и значительно повышает эффективность отстоя в нем нефти от воды в единый интегрированный слой. По мере накопления жидкой фазы в газосепараторе 1 поплавок 5 поднимается и закрывает заслонку 6. Перепад давления газовой фазы на клапане 23 падает ниже заданного минимального уровня, и клапан 23 закрывается. Это происходит следующим образом: усилие от перепада давления, действующее на дроссель 30, запорный орган 23, вместе с удерживающей магнитной силой замкнутой магнитной цепи, образованной верхним постоянным кольцевым магнитом 32, магнитопроводом 33, шайбой 35 в сумме превосходят силу упругости пружины 31. Этим фиксируют клапан 23 в крайнем положением «Открыто». Запорный орган 29 открывает седло 28 на величину, обеспечивающую максимальную пропускную способность клапана 23. При падении перепада давления ниже заданного уровня дисбаланс сил нарушается и сила упругости пружины 31, превосходя магнитную удерживающую силу и силу воздействия уменьшившегося перепада давления на запорный орган 29, отрывает шайбу 35 от магнитной цепи, удерживающая магнитная сила сразу падает по величине практически до нуля, и запорный орган 29 без промежуточных остановок садится на седло 28 и фиксируется в крайнем положении «Закрыто» аналогично клапану 22, как описано выше в подобном же случае. Клапан 23 закрыт. Сброс газовой фазы в общую линию 8 перекрыт. Давление газовой фазы в газосепараторе 1 растет, растет и перепад давления на клапане 22 и когда он достигает величины заданного максимального уровня, усилие от перепада давления превысит сумму силы упругости пружины 31 и магнитной удерживающей силы и клапан 22 откроется и зафиксируется в крайнем положении «Открыто», как показано выше в аналогичном положении на клапане 23. Фиксация клапанов 22, 23 и 26 в крайних положениях «Открыто» или «Закрыто» обеспечивается дисбалансом сил, действующих на запорные органы 29 клапанов 22, 23, 26. В крайнем положении «Открыто» клапаны 22, 23, 26 фиксируются дисбалансом сил, действующих на запорные органы 29: сумма силы воздействия перепада давления на дроссель 30 и запорный орган 29 и удерживающей магнитной силы больше силы упругости пружины 31. В крайнем положении «Закрыто» клапаны 22, 23, 26 фиксируются дисбалансом сил, действующих на запорные органы 29: сумма силы упругости пружины 31 и удерживающей магнитной силы более силы воздействия перепада давления на запорный орган 29, сидящий на седле 28. Нарушение дисбаланса сил происходит при изменении величины перепада давления: открытие из крайнего положения «Закрыто» происходит при превышении величины перепада давления заданного максимального уровня; закрытие из крайнего положения «Открыто» происходит при снижении величины перепада давления ниже заданного минимального уровня. Удерживающая магнитная сила действует только на минимальном расстоянии между постоянным кольцевым магнитом 32 и шайбой 35. При малейшем отрыве шайбы 35 от магнитов 32 удерживающая магнитная сила резко падает по величине практически до нуля. Переход запорных органов 29 из одного крайнего положение в другое происходит быстро без промежуточных положений.The method for measuring the flow rate of oil wells is as follows: the oil-gas mixture from the oil well is fed to the gas separator 1, where it is divided into two phases in a continuous process - liquid, two-component, and gas by dispersing (crushing) the mixture flow on the gratings 15. The gas phase flow is passed before entering 13 into the gas line 7 through the
После открытия клапана 22 перепадом давления жидкую фазу из газосепаратора 1 через продуктоотборник 2 по жидкостной линии 17 подают в гравитационный сепаратор 38, в низ наклонного сосуда 39. Нефть отдельными интегрированными скоплениями всплывает в воде до наклонной боковой стенки и по ней далее, до поверхности раздела 63 компонентов. Наклонное положение сосуда 39 способствует сбору скоплений нефти в одно место, у стенки, и далее у поверхности раздела 63, где они ассоциируются с интегрированным слоем уже отстоявшейся нефти. В сосуде 39 вода и нефть отстаиваются в гравитационном поле. Остаточный газ, не успевший выделиться в газосепараторе 1, выделяется после падения давления жидкой фазы в дросселе 40 и отдельными пузырьками поднимается до наклонной боковой стенки сосуда 39, и далее по ней до места сбора в верхней точке соединения 60 длинного колена 48 оппозитного сифона 43 с верхом сосуда 39, откуда его по разгрузочной линии 57 вантузом 58 через счетчик газа 59 сбрасывают в общую линию 8. Счетчиком газа 59 замеряют расход остаточного газа.After the
Далее разделившиеся и отстоявшиеся воду и нефть, собранные в сосуде 39 в двух слоях, разделенных поверхностью раздела 63, поочередно отбирают сифонным продуктоотборником 41 и последовательно в общей порции через пару счетчиков 19 и 21 и клапан 22 на жидкостной линии 17 сбрасывают в общую линию 8. Объем гравитационного сепаратора 38, как правило, намного меньше объема газосепаратора 1, поскольку газосепаратор 1 может устанавливаться и работать на открытом воздухе и этим неограничен в размерах, в противоположность гравитационному сепаратору 38, который с сопутствующими ему расходомерами 18, 19, 20, 21 и клапанами 22, 23, 26 должен быть защищен от воздействия отрицательных температур воздуха, поэтому устанавливается в теплозащищенных обогреваемых блок-боксах, что резко ограничивает его размеры. Вследствие этого объем общей порции жидкой фазы, сбрасываемой в общую линию 8, 24, превышает объем гравитационного сепаратора 38 и порция названа «общей» потому что всегда будет содержать нефть и воду, отдельно и поочередно подаваемые на измерение расходов и на сброс в общую линию 8. Даже в противоположном случае, например в местностях с благоприятным климатом, не избежать моментов, когда в общей порции будет содержаться нефть и вода, потому что практически невозможно синхронизировать смену отбора нефти на отбор воды и наоборот с началом и концом сброса общей порции в общую линию 8.Then, the separated and settled water and oil collected in the
Отбор воды и нефти осуществляется следующим образом: из низа сосуда 39 через длинное колено 47 верхнего сифона 42 отбирают воду, в верху сосуда 39 и в длинном колене 48 оппозитного сифона 43 собирается нефть, поступившая вместе с водой из газосепаратора 1. Поверхность раздела 63 слоев нефти и воды опускается вниз как в сосуде 39, так и поверхность раздела 64 в длинном колене 48, поскольку они являются сообщающимися сосудами (см. фиг.1, 2, 3, 4, 9). Причем при опускании вниз поверхность раздела 64 отстает от поверхности раздела 63 на высоту столба жидкостей с различными величинами плотностей, нефть и вода, создающими гидростатический напор, сопоставимый с гидростатическим сопротивлением, создаваемым диафрагмами 55, 56, потоку жидкости в сифонах 42, 43. Поверхность раздела 64 в длинном колене 48 достигнет места соединения его с общим коротким коленом 44 сифонов 42, 43, дальнейшее ее опускание замедляется, пока поверхность раздела 63 в сосуде 39 (см. фиг.3) не опустится на величину H1, то есть достигнет входа длинного колена 47 верхнего сифона 42. Сифон 40 начинает действовать и вытягивает воду, содержавшуюся в нем, и выталкивает ее в низ сосуда 39, втягивая на ее место нефть с верха сосуда 39 под воздействием гидростатического напора:Water and oil are selected as follows: water is taken from the bottom of the
где H1 - высота неравновесных гидростатических столбов жидкостей, м,where H 1 - the height of the nonequilibrium hydrostatic columns of liquids, m,
g=9,81 м/сек2 - ускорение силы тяжести,g = 9.81 m / s 2 - acceleration of gravity,
ρв и ρн - плотности воды и нефти,ρ in and ρ n - the density of water and oil,
ΔP1 - гидравлическое сопротивление диафрагм 55, 56, верхнего 42 и оппозитного 43 сифонов потоку воды из верхнего сифона 42 в низ сосуда 39 и потоку нефти с верха сосуда 39 в оппозитный сифон 43.ΔP 1 is the hydraulic resistance of the
Отбор воды прекращается и начинается отбор нефти (см. фиг.1). Нефть отбирают из верха сосуда 39 через длинное колено 48 оппозитного сифона 43. Ее место в сосуде 39 занимает вода, поступившая вместе с нефтью из газосепаратора 1. Поверхность раздела 63 поднимается вверх в сосуде 39, так и поверхность раздела 64 в длинном колене 47 верхнего сифона 42 до тех пор, пока поверхность раздела 63 в сосуде 39 не поднимется на высоту Н2 (см. фиг.4). Оппозитный сифон 43 вытягивает из общего короткого колена 44 и выталкивает из длинного колена 48 нефть в верх сосуда 39, на ее место втягивает с низа сосуда 39 воду (см. фиг.3) под воздействием гидростатического напора:The selection of water stops and begins the selection of oil (see figure 1). Oil is taken from the top of the
где Н2 - высота неравновесных гидростатических столбов жидкостей, м,where H 2 - the height of the nonequilibrium hydrostatic columns of liquids, m,
ΔР2 - гидравлическое сопротивление диафрагм 55, 56 верхнего 42, 43 потоку нефти из оппозитного сифона 43 в верх сосуда 39 и потоку воды из низа сосуда 39 в верхний сифон 42.ΔP 2 is the hydraulic resistance of the
Отбор нефти останавливается и начинается отбор воды (см. фиг.3). Смена массы нефти на воду и наоборот происходит быстро, без промежуточных остановок, из одного крайнего фиксированного положения в другое и наоборот, только при достижении поверхностью раздела 63 крайних верхнего и нижнего положений. Высота гравитационного сепаратора 38 с сифонным продуктоотборником 41 в наземных установках: пунктах замера дебита скважин; особенно мобильных, расположенных в обогреваемых блок-боксах; ограничена, что входит в противоречие с поставленной технической задачей изобретения: повышение точности замера дебита скважин за счет повышения эффективности и качества разделения и отстоя компонентов продукции. Для разрешения этого противоречия необходимо в пределах лимита по габаритам по возможности увеличить максимальную массу слоя нефти в сосуде 39, то есть максимально увеличить время отстоя нефти, что повышает эффективность процесса и качество отделения от нефти газа и воды и, в конечном счете, увеличивает точность замера величины ее плотности, в этом случае максимально приближенной к истинной. Для этого необходимо выполнить сосуд 39 максимальным по диаметру и высоте, а сифонный продуктоотборник 41 - по высоте максимально возможным в пределах лимита и выполнить условие:The selection of oil stops and begins the selection of water (see figure 3). The change in the mass of oil to water and vice versa occurs quickly, without intermediate stops, from one extreme fixed position to another and vice versa, only when the interface 63 reaches the upper and lower extreme positions. The height of the gravity separator 38 with siphon product sampling device 41 in surface installations: points for measuring the flow rate of wells; especially mobile, located in heated block boxes; limited, which contradicts the technical task of the invention: improving the accuracy of measuring the flow rate of wells by increasing the efficiency and quality of separation and sludge of product components. To resolve this contradiction, it is necessary, within the limits of size, to increase the maximum mass of the oil layer in
где Н3 - высота длинного колена верхнего сифона 42;where H 3 - the height of the long knee of the upper siphon 42;
Н4 - максимальная толщина слоя нефти;H 4 - the maximum thickness of the oil layer;
Н5 - высота длинного колена оппозитного сифона 43;H 5 - the height of the long knee of the opposite siphon 43;
Н6 - высота между точками перегиба или высота общего короткого колена сифонов 42, 43;H 6 - the height between the inflection points or the height of the common short knee of
L - лимит высоты.L - height limit.
Также необходимо значительно уменьшить коэффициент гидравлического сопротивления сифонов 42, 43 по сравнению с коэффициентами местного гидравлического сопротивления диафрагм 55, 56 для обеспечения размещения сифонного продуктоотборника 41 в пределах лимита L, поскольку в этом случае появляется возможность подбирать необходимую величину гидравлического сопротивления потоку жидкости под действием гидростатического напора. Решению задачи способствует уменьшение влияния динамического напора потока жидкости в сифонах 42, 43, инициированного сбросом в общую линию 8 жидкой фазы, и на выходе в жидкостную линию 17 из верхнего сифона 42 на гидростатическое равновесие жидкости в сифонах 42, 43. Для этого диаметры проходных сечений сифонов 42, 43 выполняют в 1,5÷2,5 раза больше диаметра участка 61 жидкостной линии 17, подсоединенного к верхнему сифону 42. Из курса теории гидравлики известно на примере рассмотрения случая истечения жидкости из резервуара через отверстие, центрально расположенное, влияние размера резервуара на течение потока жидкости через отверстие (см. «Справочник машиностроителя», том 2, стр.637-638, табл. №23, И.С.Ачеркан, Машгиз, Москва, 1960 г.). Но также общеизвестно ответное влияние потока жидкости через отверстие на гидростатическое состояние ее в резервуаре. При соотношении площади резервуара F к площади отверстия f:It is also necessary to significantly reduce the hydraulic resistance coefficient of
влияние размера резервуара на характер течения жидкости через отверстие, например влияние на расход жидкости (это отражается на величине коэффициента расхода - µ), уменьшается по сравнению с соотношением площадей:the influence of the size of the tank on the nature of the fluid flow through the hole, for example, the effect on the fluid flow (this is reflected in the value of the flow coefficient - µ), decreases compared to the ratio of areas:
в Х раз. По аналогии с этим явлением берем диаметр проходных сечений Dпо, верхнего 42 и оппозитного 43 сифонов в n раз больше диаметра dжл участка жидкостной линии 61:X times. By analogy with this phenomenon taking the diameter D of passage sections, the top 42 and 43 of opposed siphons in n times the diameter d YF liquid line portion 61:
где .Where .
Исходя из этого, приBased on this, when
по данным таблицы 23 "Справочника", делаем вывод, что ответное влияние потока жидкости на входе в участок 61 жидкостной линии 17 на гидростатическое состояние жидкости в сифонах 42, 43 уменьшится вaccording to the data of table 23 of the "Handbook", we conclude that the response of the fluid flow at the inlet to the
Динамический напор потока жидкости, инициированного сбросом, в сифонах 42, 43 уменьшится вThe dynamic head of the fluid flow initiated by the discharge in
по сравнению со случаем, если быcompared with the case if
во столько же раз, примерно, уменьшится гидравлическое сопротивление сифонов 42, 43. С точки зрения минимизации влияния потока жидкости на входе в участок 61 жидкостной линии 17 на гидростатическое равновесие жидкости в сифонах 42, 43 желательно увеличение значения n более 2,5, но, с другой стороны, рост значения n влечет значительное увеличение диаметров сифонов 42, 43 и габаритов продуктоотборника 41. Диаметр dжл участка 61 жидкостной линии 17 и так уже принят в 1,5÷2 раза больше, чем калибр счетчиков жидкости, с целью повышения их точности измерения. С учетом реально применяемых в практике измерения дебитов калибров счетчиков от 15 до 80 мм и с учетом необходимости размещать гравитационный сепаратор 38 с продуктоотборником 41 в ограниченном пространстве блок-бокса для защиты от климатических воздействий примем из конструктивных соображений величину n в пределах 1,5÷2,5. Малые величины n следует применять для калибров 80 мм и менее, большие величины n следует применять для калибров 15 мм и более.the hydraulic resistance of the
С учетом вышеизложенного характер течения жидкости в сифонах 42, 43 будет определяться практически только гидростатическим неравновесием, определяемым разницей плотностей нефти и воды и величиной H1 или Н2, но не течением жидкости на входе в участок 61 жидкостной линии 17 и течением жидкости в сифонах 42, 43, вызванным отбором. Смена отбора нефти на отбор воды и обратно осуществляется в зависимости от положения поверхности раздела 63 в сосуде 39 относительно сифонов 42, 43. Толщина слоя нефти определяется высотой сифонов 42, 43 и величинами Н1 и Н2, которые можно регулировать, изменяя ΔP1 и ΔР2, подбирая соответствующие диафрагмы 55, 56. Диафрагмы 55 и 56 установлены острыми кромками к сифонам 42, 43, в этом случае коэффициент гидравлического сопротивления диафрагмы 55 потоку воды из верхнего сифона 42 в низ сосуда 39 или диафрагмы 56 потоку нефти из оппозитного сифона 43 в верх сосуда 39 при смене отбора по величине в 1,5÷2,5 раза превышает коэффициент сопротивления диафрагмы 55 потоку воды в верхний сифон 42 из низа сосуда 39 или диафрагмы 56 потоку нефти в оппозитный сифон 43 из верха сосуда 39 при отборе жидкости. Это обстоятельство способствует эффективной работе сифонного продуктоотборника 41.In view of the foregoing, the nature of the fluid flow in
Величины объемов, отбираемых продуктоотборником 41 и сбрасываемых в общую линию 8 порций нефти и воды, стабильны и неизменны, поскольку смена отбора нефти на отбор воды и обратно происходит только при перемещении поверхности 63 раздела слоев нефти и воды в сосуде 39 вниз ниже оппозитного сифона 43 на величину столба жидкости H1 и вверх выше верхнего сифона 42 на величину столба жидкости Н2. Величины H1 и Н2 постоянны и неизменны, поскольку только лишь при смещении поверхности раздела 63 на эти величины относительно верхнего сифона 42 или оппозитного сифона 43 соответственно происходит включение их в работу под действием только гидростатического напора, создаваемого столбами жидкости H1 и Н2 за счет разности плотностей нефти и воды. Высота между точками перегиба Н5 сифонов 42 и 43 тоже величина постоянная. Таким образом, объем V0 накопленной в сосуде 39 нефти или воды, перед сменой отбора с воды на нефть или наоборот и началом сброса жидкости в общую линию 8, слоем высотой:The quantities taken by the product sampler 41 and discharged into a common line of 8 portions of oil and water are stable and unchanged, since the change in oil selection to take water and back only occurs when the surface 63 of the separation of oil and water layers in the
постоянен. При отборе нефти или воды в гравитационный сепаратор 38 поступает за время отбора и сброса объем жидкой фазы:constant. During the selection of oil or water, the volume of the liquid phase enters the gravity separator 38 during the selection and discharge time:
где Vв, Vн=m·Vв- объемы поступивших в жидкой фазе воды и нефти,where V in , V n = m · V in are the volumes of water and oil received in the liquid phase,
- коэффициент относительного содержания нефти в жидкой фазе - величина постоянная при стабильном функционировании скважины, в том числе стабильном составе жидкой фазы. - coefficient of relative oil content in the liquid phase - a constant value with stable well operation, including a stable composition of the liquid phase.
Отбор нефти осуществляют с верха сосуда 39, объем отобранной и сброшенной в общую линию 8 нефти:The selection of oil is carried out from the top of the
место отобранной и сброшенной в общую линию 8 нефти занимает вода, поверхность раздела 63 поднимается вверх на высоту Н4, отбор и сброс нефти прекращается, следовательно, объем Vв равен Vo. При этом вместе с водой поступала нефть в объемеthe place of the oil selected and discharged into the
которая соединилась с нефтью, отбираемой и сбрасываемой в общую линию 8. В итоге, с учетом вышеизложенного, объем порции нефти, отбираемой продуктоотборником 41, будет равенwhich is combined with the oil taken and discharged into the
постоянен и неизменен при стабильном функционировании скважины. При отборе и сбросе воды вода поступает прямо в верхний сифон 42, минуя сосуд 39, нефть, поступившая с водой, собирается в сосуде 39 в объем и вытесняет воду из объема Vo; поверхность раздела 63 опускается на высоту Н4, отбор и сброс воды прекращается, происходит смена отбора воды на отбор нефти. Объем отобранной и сброшенной в общую линию 8 воды будет:constant and unchanged with stable well operation. During the selection and discharge of water, water flows directly into the upper siphon 42, bypassing the
постоянен и неизменен. Таким образом, отбираемые продуктоотборником 41 и сбрасываемые в общую линию 8 порции нефти в объеме и воды в объеме при стабильном функционировании, особенно в части состава жидкой фазы, нефтяной скважины, постоянны и неизменны. Объемы порций определяются опытным путем, замером их, например, мерной тарой, при настройке и запуске в эксплуатацию устройства. Объем Vo накопленной нефти во время отбора воды или объем Vo воды, занявшей место отобранной и сброшенной в общую линию накопленной нефти, определяется опытным путем следующим образом: сразу же по окончании отбора воды, определяемого по резкому изменению статического давления столба Н0 жидкости в общем коротком колене 44 сифонов 42, 43 с помощью дифманометра 54, перекрывают запорный вентиль 65 и открывают вентиль 67. По патрубку 66, подсоединенному по временной схеме сетью, включающей объемный счетчик воды, к источнику воды с регулируемым напором, соответствующим интервалу значений перепада давлений, на который настроен клапан 22, подают в сосуд 39, вытесняя накопившуюся нефть, воду до тех пор, пока не произойдет смена отбора нефти, накопленной во время отбора воды при подаче жидкой фазы в сосуд 39, на отбор воды. Определяем этот момент по резкому изменению статического давления столба Н0 жидкости.constant and unchanging. Thus, selected in the sampler 41 and discharged into a
Перекрываем вентиль 67. Измеряем время осуществления процесса отбора нефти с начала и до конца и расход воды Qв Вычисляем объем воды, занявшей место нефти Подключаем патрубок 66 к источнику нефти, открываем вентиль 67 и подаем нефть в сосуд 39, вытесняя воду, до тех пор, пока отбор воды не сменится отбором нефти.We shut off valve 67. We measure the time of implementation the process of oil selection from beginning to end and water consumption Q in Calculate the volume of water that took the place of oil We connect the pipe 66 to the oil source, open the valve 67 and feed the oil into the
Полностью повторяем процесс измерения времени осуществления - процесса отбора воды и расход Qн - нефти и определяем объем нефти, вытеснившей воду из сосуда 39 и занявшей ее место При тщательном исполнении процесса определения объема Vo должно быть: Открываем вентиль 55 и перекрываем вентиль 67. Объем Vo определяется в отличие от объема порций нефти и воды, отбираемых и сбрасываемых в общую линию 8, вне зависимости от m - относительного содержания нефти в жидкой фазе. Объем Vо является объемом тарированной емкости 68, определяемым объемом части сосуда 39, ограниченного высотой:Completely repeat the process of measuring the time of implementation - the process of water withdrawal and flow rate Q n - oil and determine the amount of oil that displaced water from the
где Н6 - конструктивный размер продуктоотборника 41,where H 6 is the design size of the product sampler 41,
H1, Н2 - высоты неравновесных столбов жидкости, создающих гидростатический напор, за счет разницы плотностей нефти и воды, ограниченных гидравлическими сопротивлениями диафрагм 55, 56.H 1 , N 2 - the heights of the nonequilibrium columns of the liquid, creating a hydrostatic pressure, due to the difference in the densities of oil and water, limited by the hydraulic resistance of the
При закрытой заслонке 6 и закрытом клапане 23 идет накопление газовой фазы в газосепараторе 1, пока перепад давления на клапане 22 не достигнет заданного максимального уровня, при котором клапан 22 откроется (начало измерительного цикла):With the shutter 6 closed and the valve 23 closed, the gas phase accumulates in the gas separator 1, until the pressure drop across the
где ΔР22макс - максимальный перепад давления открытия клапана 10,where ΔP 22max - the maximum pressure drop of the opening of the
к - коэффициент влияния дросселя 40 на давление среды,k is the coefficient of influence of the throttle 40 on the pressure of the medium,
Р22макс - максимальное давление среды в газосепараторе 1 при открытии клапана 22,P 22max - the maximum pressure of the medium in the gas separator 1 when opening the
P0 - давление среды в общей линии 8.P 0 is the pressure of the medium in the
При достижении давления газовой фазы, соответствующего заданному минимальному перепаду на клапане 22, клапан 22 закроется:When the gas phase pressure corresponding to the specified minimum differential on
где ΔР22мин - минимальный перепад давления закрытия клапана 10,where ΔP 22min - the minimum pressure drop of closing the
P22мин - минимальное давление среды в газосепараторе 1 при закрытии клапана 22.P 22min - the minimum pressure of the medium in the gas separator 1 when closing the
Соответственно перепады давления открытия и закрытия клапанов 23 и 26:Accordingly, the differential pressure of the opening and closing valves 23 and 26:
где Р23макс, P23мин - максимальное и минимальное давления среды в газосепараторе 1 при открытии или закрытии клапана 23 соответственно,where R 23max , P 23min - the maximum and minimum pressure of the medium in the gas separator 1 when opening or closing the valve 23, respectively,
Р6макс, Р6мин - максимальное и минимальное давления среды перед заслонкой 6,P 6max , P 6min - the maximum and minimum pressure of the medium in front of the shutter 6,
ΔР23макс, ΔР23мин, ΔР26макс, ΔР26мин - перепады давления для открытия и закрытия клапанов 23 и 26 соответственно.ΔP 23max , ΔP 23min , ΔP 26max , ΔP 26min - pressure drops for opening and closing valves 23 and 26, respectively.
После открытия клапана 22 жидкую фазу сбрасывают в общую линию 8. Уровень жидкой фазы в газосепараторе 1 снижается, поплавок 5 приоткрывает заслонку 6. Газовую фазу, накопленную в компенсирующей емкости 25, при закрытом клапане 26 сбрасывают через заслонку 6 в общую линию 8. Давление перед заслонкой 6 падает с Р6мин до Р0, одновременно с этим давление в газосепараторе 1 продолжает подниматься до Р23макс. Перепад давления ΔР23макс открывает клапан 23 после падения давления перед заслонкой 6 до Р0 и газовую фазу из сепаратора 1 сбрасывают в общую линию 8, при этом газ частично поступает в компенсирующую емкость 25, где давление возрастает до Р6мин. Давление в газосепараторе 1 падает до Р22мин и при перепаде ΔР22мин клапан 22 закрывается, жидкая фаза начинает накапливаться, поплавок 5 начинает прикрывать заслонку 6. Давление в газосепараторе 1 возрастает от Р22мин до ΔР23мин. Возрастает давление перед заслонкой 6 до Р6мин и клапан 23 закрывается. Заслонка 6 закрывается, клапан 26 закрыт по-прежнему. Газовая фаза начинает накапливаться в газосепараторе 1. Компенсирующая емкость 25 предназначена для создания разрыва во времени между открытием заслонки 6 и открытием клапана 23, закрытием клапана 22 и закрытием клапана 23, чтобы обеспечить вытеснение всей накопленной до заданного объема жидкой фазы из газосепаратора 1 и накопление газовой фазы в компенсирующей емкости 25. Конец цикла измерения. Соотношение давлений:After opening
Р23макс>Р22макс>Р23мин>Р22мин>Р0, Р6макс>Р6мин>Р0 P 23max > P 22max > P 23min > P 22min > P 0 , P 6max > P 6min > P 0
обеспечивают измерительный цикл работы устройства.provide a measuring cycle of the device.
Устройство вернулось к исходному положению цикла измерения, описанного выше. Каждая пара расходомеров газа и жидкости включает объемный расходомер 18 или 20 типа турбинного и массовый расходомер 19 или 21 типа сужающего устройства - диафрагмы. При течении через них газовой и жидкой фаз первый объемный расходомер 18 или 20 производит замер мгновенного объемного расхода - Qo измеряемого потока, второй массовый расходомер 19 или 21 - мгновенного массового расхода Qm того же потока. Расходы связаны уравнением:The device has returned to the starting position of the measurement cycle described above. Each pair of gas and liquid flow meters includes a volumetric flow meter 18 or 20 of a turbine type and a mass flow meter 19 or 21 of a type of constricting device - a diaphragm. When the gas and liquid phases flow through them, the first volumetric flow meter 18 or 20 measures the instantaneous volumetric flow rate - Q o of the measured flow, the second mass flow meter 19 or 21 - instantaneous mass flow rate Q m of the same stream. Costs are related by the equation:
где ρ - плотность измеряемой среды.where ρ is the density of the medium being measured.
Блоком 62 вычисления, учета добычи, регистрации и анализа показаний расходомеров 18, 19, 20, 21, счетчика газа 59, дифманометра 54 на основе заложенной в него праграммы работы производят не только регистрацию и анализ объемного и массового расходов газовой, жидкой фаз и ее компонентов, учет добычи, но и вычисление плотности газа и последовательно компонентов жидкой фазы, а также с учетом вычисленных ранее значений величин плотностей воды и нефти идентификацию, регистрацию и вычисление мгновенных объемного и массового расходов возможной эмульсии и ее компонентов. При отдельной подаче воды и нефти сифонным продуктоотборником 41 через пару расходомеров 19 и 21 блоком 62 производят вычисление плотностей: воды - ρв, эмульсии: - смеси воды и нефти - ρэ и нефти - ρн Вычисление производят по мгновенным значениям массового и объемного расходов жидкости, замеряемым одновременно. Известные значения величин плотностей компонентов жидкой фазы служат для идентификации, замера и учета добычи компонентов жидкой фазы. То есть с учетом замера расхода газовой фазы, в том числе через счетчик газа 59 производят дифференцированное, пофазное и покомпонентное измерение дебита скважины. На основе полученных данных и показаний пары расходомеров 19 и 21 следующим образом производят вычисление расходов компонентов возможной эмульсии - нефти и воды: известно уравнение массового расхода эмульсии:
и уравнение объемного расхода эмульсии:and the equation for the volumetric flow rate of the emulsion:
где - массовые расходы эмульсии, нефти и воды, составляющих эмульсию,Where - the mass flow rate of the emulsion, oil and water constituting the emulsion,
- объемные расходы эмульсии, нефти и воды, составляющих эмульсию. - volumetric flow rates of the emulsion, oil and water constituting the emulsion.
Преобразуем уравнение (2) с учетом уравнения (1):We transform equation (2) taking into account equation (1):
после подстановки из уравнения (3) имеем:after substitution from equation (3) we have:
откуда после несложных преобразований получаем:whence after simple transformations we get:
Полученные данные засчитывают в общем учете добычи компонентов.The data obtained are taken into account in the general accounting for the extraction of components.
Остаточный газ, растворенный в воде и нефти, после отделения газовой фазы в газосепараторе 1 и гравитационном сепараторе 39, присутствует в столь незначительных количествах по массе, что это на фоне допустимых погрешностей измерения пары 19, 21 не может сказаться на точности измерения дебита скважины.The residual gas dissolved in water and oil, after separation of the gas phase in the gas separator 1 and
Для снижения возможных погрешностей измерения расходов объемные расходомеры 18 или 19 установлены по потоку впереди массовых расходомеров 20 или 21. Это объясняется следующим образом: при течении через массовый расходомер 20 или 21 сужающего типа поток измеряемой среды расширяется в разной степени в зависимости от расхода потока, поэтому объем потока меняется: в газовой среде по причине расширения газа, в жидкой среде по причине выделения непрогнозируемого объема остатков ранее растворенного в жидкой среде газа, и поэтому в случае установки массового счетчика 20 или 21 по потоку впереди объемного счетчика 18 и 19 возможны дополнительные погрешности измерения объемного расхода потока. Для создания оптимальных условий работы расходомеров 18, 19, 20 и 21 клапаны 22, 23 настраивают согласно инструкции по регулированию расходомеров на заданные, оптимальные, с целью обеспечения максимальной точности интервалы значений величин перепадов давлений среды на клапанах 22, 23: максимальный уровень перепада давлений - на открытие клапанов 22, 23, минимальный - на закрытие. По показаниям датчиков 53 дифманометра 54 отмечают начало и конец подачи общей порции жидкости регистрацией резкого изменения давлений к·Р22макс и κ·Р22мин, затем замеряют гидростатическое давление столба жидкости Н0 постоянной высоты в общем коротком колене 44 сифонов 42, 43, блоком 62 вычисляют мгновенную среднюю плотность протекающей в столбе Н0 жидкости по формуле:To reduce possible measurement errors, the volumetric flow meters 18 or 19 are installed upstream of the mass flow meters 20 or 21. This is explained as follows: when a narrowing type flows through the mass flow meter 20 or 21, the flow of the measured medium expands to different degrees depending on the flow rate, therefore the flow volume changes: in a gaseous medium due to gas expansion, in a liquid medium due to the release of an unpredictable volume of residues of gas previously dissolved in a liquid medium, and therefore in the case of installation asses the counter 20 or 21 to flow ahead of flow meter 18 and 19 may be additional measurement error volumetric flow rate. To create optimal operating conditions for flow meters 18, 19, 20 and 21, the
где ρж - мгновенная средняя плотность протекающей в столбе жидкости Н0,where ρ W is the instantaneous average density of the fluid N 0 flowing in the column,
ΔРст - замеренное гидростатическое давление столба жидкости высотой Н0,ΔP article - the measured hydrostatic pressure of a liquid column with a height of H 0 ,
Н0 - заданное расстояние по высоте между датчиками 53 дифманометра 54 - столб жидкости Н0,H 0 - the specified distance in height between the
g=9,81 м/сек2 - ускорение силы тяжести;g = 9.81 m / s 2 - acceleration of gravity;
затем идентифицируют по плотности протекающую там жидкость и вычисляют относительное содержание нефти и воды в общей порции, определяют объемный и массовый расходы нефти и воды с учетом их относительного содержания по количеству общих порций заданной величины объема, отбираемых по компонентам в отдельности и поочередно из гравитационного сепаратора 38 в учетный отрезок времени, и рассчитывают средние значения величин объемного и массового расходов нефти и воды. Объемное относительное содержание нефти и воды в общей порции определяется следующим образом: составляем на основе уравнения (9) систему уравнений, справедливость которых очевидна:then the fluid flowing there is identified by density and the relative content of oil and water in the total portion is calculated, the volume and mass flow rates of oil and water are determined taking into account their relative content by the number of total portions of a given volume value, taken separately from the components and alternately from the gravity separator 38 in the accounting period of time, and calculate the average values of the volumetric and mass flow rates of oil and water. The volumetric relative content of oil and water in the total portion is determined as follows: based on equation (9) we compose a system of equations, the validity of which is obvious:
, ,
где - объемная доля нефти в столбе жидкости Н0;Where - volume fraction of oil in the liquid column H 0 ;
- объемная доля воды в столбе жидкости Н0. - volume fraction of water in the liquid column H 0 .
Преобразуем уравнение (10) с учетом уравнения (11):We transform equation (10) taking into account equation (11):
откуда имеем:where do we have:
в итоге получаем:in the end we get:
- текущая относительная объемная доля воды в столбе жидкости Н0; - the current relative volume fraction of water in the liquid column H 0 ;
- текущая относительная объемная доля нефти в столбе жидкости Н0. - the current relative volume fraction of oil in the liquid column H 0 .
Величины и в течение времени t - сброса общей порции меняются от нуля до единицы и наоборот. Относительное объемное содержание нефти и воды в общей порции вычисляют блоком 62 по следующим формулам:Quantities and during the time t - reset, the total portion changes from zero to one and vice versa. The relative volumetric content of oil and water in the total portion is calculated by
- объемная доля нефти в общей порции, - volume fraction of oil in the total portion,
- объемная доля воды в общей порции, - volume fraction of water in the total portion,
где ρн и ρв - пиковые значения величины плотности нефти и воды в общей порции,where ρ n and ρ in - peak values of the density of oil and water in the total portion,
ρж - текущее значение величины плотности жидкости в столбе Н0.ρ W - the current value of the density of the liquid in the column H 0 .
Учитывая незначительность объема столба жидкости Н0 по сравнению с объемом общей порции, можно утверждать, что погрешность в замере плотности и объемной доле нефти и воды будет в основном определяться точностью замера давления датчиками 53 дифманометра 54. Замер плотности и объемных долей нефти и воды в общей порции таким способом возможен и в случае протекания в столбе жидкости Н0 возможной водонефтяной эмульсии. Величина общей порции отбираемой жидкости и время ее сброса определяются настройкой совместной работы поплавка 5 и заслонки 6 путем регулирования связи между ними, обеспечивается стабильностью дебита скважин и определяется опытным путем при настройке устройства. Данные замеров и вычислений по данным датчиков 53 дифманометра 54 дублируют замеры по данным расходомеров 19, 21. Оба способа замера сравнивают и анализируют блоком 62. Результаты анализа служат основанием для оценки качества и надежности работы устройства. При прорыве газового «пузыря» из скважин в газосепаратор 1 давление газовой фазы в нем резко возрастает и экстренно жидкую фазу вытесняют из газосепаратора 1 в аварийную емкость 16, сообщенную с ним, дополнительно сжимая газовую подушку в ней. Уровень жидкой фазы в газосепараторе 1 резко падает, поплавок 5 опускается и открывает заслонку 6, если она не открыта. Клапан 23 открывается, если он закрыт, под воздействием возросшего перепада давления на нем, за счет резкого повышения давления газовой фазы в газосепараторе 1 и падения давления среды за клапаном 23. При движении штока 27 вверх втулка 36, поджатая пружиной 37 к упору на конце штока 27, вместе с шайбой 35 увлекается также вверх до контакта шайбы 35 с верхним магнитом 32 и останавливается. При нормальном перепаде давления усилие, создаваемое им на запорном органе 29 и дросселе 30 за вычетом силы упругости пружины 31, не превышает силу упругости предварительно сжатой дополнительной пружины 37, поэтому шток 27 не может переместиться далее и останавливается в крайнем фиксированном положении «Открыто». Запорный орган 29 отходит от седла 28 на величину, обеспечивающую максимальную пропускную способность клапана 23. Но перепад давления при прорыве газового «пузыря» на много превышает максимальный уровень и шток 27 дополнительно сжимает пружину 37 и пружину 31 и, скользя во втулке 36, дополнительно поднимает запорный орган 29 над седлом 28, выводя дроссель 30 из сопряжения с проходным каналом седла 28, сверх крайнего фиксированного положения «Открыто», что обеспечивает сверхмаксимальную пропускную способность клапана 23. Излишек газовой фазы экстренно выпускают из газосепаратора 1. В компенсирующей емкости 25 давление растет до Р6макс. Через открывшийся клапан 26 и заслонку 6 излишек газовой фазы сбрасывают в общую линию 8. Давление газовой фазы в газосепараторе 1 стремительно падает до прежней величины, жидкая фаза, перетекшая в аварийную емкость 16 под давлением газовой подушки в ней, возвращается в газосепаратор 1, уровень жидкой фазы в нем восстанавливается, поплавок 5 а с ним заслонка 6 возвращаются в прежнее положение. Клапан 23, если прежде был закрыт, закроется, если открыт, вернется в крайнее фиксированное положение «Открыто». Клапан 22, если прежде был закрыт, то откроется так же как клапан 23, при аварийном росте давления газовой фазы, если давление газовой фазы в газосепараторе 1 не успеет до этого вернуться к прежней величине. Часть газовой фазы проникнет в гравитационный сепаратор 38 и по разгрузочной линии 57 будет сброшена в общую линию 8. Клапан 22, если был открыт, то вернется в прежнее состояние «Открыто» после сброса газовой фазы. Пара 18, 20 расходомеров на газовой линии 7 и во время сброса продолжает замеры расхода газовой фазы. Диапазон допустимых для работы перепадов давлений пары 18, 20 газовых расходомеров шире, чем жидкостных, и уровень погрешности замеров расходомеров 18, 20 на газовой линии 7 во время сброса излишка газовой фазы поэтому практически не изменится. Точность измерения жидкой фазы расходомерами 19, 21 во время аварийного сброса может нарушиться, но, учитывая кратковременность аварийного сброса, это нарушение практически не скажется на точности учета добычи, и поскольку аварийный сброс не оказывает заметного влияния на точность измерения дублирующим способом, этот способ используют как эталон для корректирования погрешностей измерения основным способом. Клапан 26 после падения давления газовой фазы в компенсирующей емкости 25 до Р6мин закроется.Given the insignificance of the volume of the liquid column H 0 in comparison with the volume of the total portion, it can be argued that the error in measuring the density and volume fraction of oil and water will be mainly determined by the accuracy of pressure measurement by
Вариант I способа измерения дебита скважин в отличие от основного исполнения исключает измерение мгновенных объемных и массовых расходов компонентов жидкой фазы расходомерами 19, 21 и включает взамен измерение с помощью датчиков 53 дифманометра 54 гидростатического давления столба жидкости в общем коротком колене 44 сифонов 42, 43 заданной высоты Н0, вычисление мгновенной плотности жидкости в колене 44 по формуле идентификацию нефти или воды, определение объемного относительного содержания нефти или воды блоком 62 по формулам (9)÷(17) в отбираемой и сбрасываемой общей порции заданной величины по результатам замера, подсчет количества сброшенных общих порций нефти или воды в учетный отрезок времени, вычисление средних объемных и массовых расходов нефти и воды блоком 62 и сброс порций в общую линию 8. Сброс жидкой фазы во время аварийного роста давления газовой фазы при прорыве из скважин газового «пузыря» не оказывает заметного влияния на точность измерения дебита устройством.Variant I of the method for measuring the flow rate of wells, unlike the main version, excludes the measurement of instantaneous volumetric and mass flow rates of the components of the liquid phase by flow meters 19, 21 and instead includes the
Вариант II способа измерения дебита скважин в отличие от основного исполнения исключает измерение мгновенных объемных и массовых расходов компонентов жидкой фазы расходомерами 19, 21 и включает взамен измерение с помощью датчиков 53 дифманометра 54 гидростатического давления столба жидкости в общем коротком колене 44 сифонов 42, 43 заданной высоты Н0, вычисление мгновенной плотности жидкости в колене 44 по формуле идентификацию по плотности нефти или воды в отбираемом продуктоотборником 41 очередной отдельной порции, известной постоянной величины объема, определяемой опытным путем при настройке устройства в отличие от I варианта способа, подсчет количества отобраных порций нефти и воды в учетный отрезок времени, вычисление блоком 62 средних объемных и массовых расходов нефти и воды и сброс отобранных порций в общую линию 8. Начало и конец сброса порции идентифицированной жидкости определяют датчиком 53 дифманометра 54 по изменению величины измеряемой плотности.Variant II of the method for measuring the flow rate of wells, unlike the main version, excludes the measurement of instantaneous volumetric and mass flow rates of the components of the liquid phase by flow meters 19, 21 and instead includes the
При отборе порции нефти нефть протекает по общему короткому колену 44 сифонов 42, 43 и блок 62 идентифицирует протекающую нефть вплоть до смены отбора. При отборе порции воды вода протекает по длинному колену 47 верхнего сифона 42, в общем же коротком колене 44 вода стоит вплоть до смены отбора и блок 62 идентифицирует воду вплоть до смены отбора.When selecting a portion of oil, oil flows through a common
Величины объема отбираемых порций нефти и воды постоянны и определяются высотой Н6 продуктоотборника 41 и высотой столбов жидкости Н1 и Н2, зависящих только от разницы плотностей нефти и воды и величин коэффициента гидравлического сопротивления диафрагм 55, 56. Поскольку перечисленные величины постоянны, то и величина объема отбираемой продуктоотборником 41 порции жидкости постоянна.The volumes of the selected portions of oil and water are constant and are determined by the height H 6 of the food sampler 41 and the height of the liquid columns H 1 and H 2 , which depend only on the difference in the densities of oil and water and the values of the hydraulic resistance coefficient of the
Как показано в описании осуществления основного исполнения способа измерения дебита нефтяной скважины, объем отбираемой продуктоотборником 41 и сбрасываемой в общую линию 8 порции нефтиAs shown in the description of the implementation of the main implementation of the method for measuring the flow rate of an oil well, the volume taken by the product sampler 41 and the portion of oil discharged into the
постоянен и неизменен; водыconstant and unchanging; water
постоянен и неизменен,constant and unchanging
где - объем порции нефти,Where - the volume of a portion of oil,
Vв - объем порции воды,V in - the volume of a portion of water,
Vo - объем нефти, накапливаемой в сосуде 39 перед сменой отбора воды на отбор нефти или наоборот,V o - the amount of oil accumulated in the
- коэффициент относительного содержания нефти в жидкой фазе, величина постоянная при стабильном функционировании скважины. - coefficient of relative oil content in the liquid phase, a constant value with stable well operation.
Вариант III способа измерения дебита скважин в отличие от основного исполнения исключает измерение мгновенных объемных и массовых расходов компонентов жидкой фазы расходомерами 19, 21 и включает взамен измерение с помощью датчиков 53 дифманометра 54 гидростатического давления столба жидкости в общем коротком колене 44 сифонов 42, 43 заданной высоты Н0, вычисление блоком 62 мгновенной плотности жидкости в колене 44 по формуле идентификацию по плотности жидкости: нефти или воды в отбираемом продуктоотборником 41 очередной отдельной порции, определение начало и конца процесса отбора по резкому изменению величины замеряемой плотности и, в отличие от I и II вариантов способа измерение величины отрезка времени, в течение которого осуществляют процесс отбора, сброс поочередно идентифицированной жидкости в общую линию 8 и затем вычисление блоком 62 текущего дебита скважин, по компонентам, путем деления величины объема тарированной емкости V0 на величину отрезка времени осуществления процесса отбора: нефти - для вычисления дебита воды, воды - для вычисления дебита нефти.Variant III of the method for measuring the flow rate of wells, unlike the main version, excludes the measurement of instantaneous volumetric and mass flow rates of the components of the liquid phase by flow meters 19, 21 and instead includes the
При отборе воды вода жидкой фазы из газосепаратора через нижнюю часть сосуда 39 следует по длинному колену 47 верхнего сифона 42 и далее по участку 61 жидкостной линии 17 через клапан 22 в общую линию 8. Нефть, поступившая вместе с водой, всплывает в сосуд 39 и скапливается в его верхней части, поверхность раздела 63 опускается вниз на высоту Н4 от верхнего крайнего положения, когда начался отбор, до нижнего крайнего положения, когда отбор закончился. Таким образом за время осуществления процесса отбора воды в тарированную емкость 68 части сосуда 39, ограниченную Н4 высотой, поступила нефть в объеме V0, что вполне позволяет определять дебит нефти.When water is withdrawn, the liquid phase water from the gas separator through the lower part of the
При отборе нефти нефть через оппозитный сифон 43 из верхней части сосуда 39 по участку 61 жидкостной линии 17 и через клапан 22 поступает в общую линию 8. Поверхность раздела 63 поднимается вверх на высоту Н4 от нижнего крайнего положения, когда отбор начался, до верхнего крайнего положения, когда отбор закончился. Нефть освободила объем V0 тарированной емкости 68 части сосуда 39, ограниченной высотой Н4, и взамен ее в тарированную емкость 68 за время осуществления процесса отбора нефти поступила вода в объеме V0. Это вполне позволяет определить дебит воды. В отличие от II варианта способа III вариант позволяет определять дебит скважин вне зависимости от относительного содержания m нефти в жидкой фазе. Рост давления газовой фазы во время прорыва газового «пузыря» не оказывает заметного влияния на точность измерения дебита устройством по II и III вариантам способа.In the selection of oil, oil through the opposite siphon 43 from the upper part of the
Использование предлагаемого изобретения позволит обеспечить защиту устройства от резкого повышения давления в газосепараторе во время прорыва в него газового «пузыря» из скважин и своевременный и экстренный сброс излишка газовой фазы в общую линию, позволит также поддерживать оптимальные режимы работы расходомеров жидкости и газа по перепаду давления на них, обеспечивающие точность и качество измерения расхода и вычисления плотности нефти, воды и газа, и в том числе также за счет эффективного и качественного двухэтапного разделения нефти, воды и газа, подачи нефти и воды на измерение поочередно отдельными порциями, после максимально возможного по времени отстоя, дублирования замеров. Дебит скважины измеряется и учитывается с высокой точностью как в целом, так и по нефти, воде, газу в отдельности. Качество и надежность устройства контролируется и поддерживается сравнением и анализом результатов работы двух сдублированных систем замера.Using the proposed invention will protect the device from a sharp increase in pressure in the gas separator during the breakthrough of a gas "bubble" from the wells and timely and emergency discharge of excess gas phase into a common line, will also help maintain optimal modes of operation of liquid and gas flow meters with a pressure drop of them, providing accuracy and quality of flow measurement and calculating the density of oil, water and gas, and also due to the efficient and high-quality two-stage separation efti, water and gas, oil and water supply to measure alternately in portions, after the maximum possible settling time, duplicate measurements. The well production rate is measured and taken into account with high accuracy both in general and in oil, water, gas separately. The quality and reliability of the device is monitored and supported by comparing and analyzing the results of two duplicated measuring systems.
Claims (16)
DПО=(1,5÷2,5)·dЖЛ,
где DПО - диаметр сифонов, верхнего и оппозитного,
dЖЛ - диаметр участка жидкостной линии.10. A device for measuring the flow rate of oil wells, comprising a gas separator with a product sampler and a float associated with a gas line damper communicating the gas separator with a common line; liquid and gas flow meters, valves installed on a liquid, also communicating gas separator with a common line, and gas lines, with the possibility of fixing them in two extreme positions: “Open” or “Closed”, characterized in that the device includes a calculation unit, production metering , registration and analysis of the readings of flowmeters mounted in pairs that contain volumetric and mass flowmeters, in the indicated order of listing, installed sequentially along the flow on the gas and liquid lines, in front of the valves, also with the possibility of additional opening of the passage above the extreme fixed position “Open”, a gravity separator made in the form of an inclined cylindrical vessel with a throttle inlet in communication with a siphon product collector consisting of an upper and an opposite siphon having a common short elbow, with a long elbow the upper siphon is communicated with the bottom of the vessel, and the long knee of the opposite siphon is connected to the top of the vessel, and two diaphragms are installed at the inlets of the long elbows of the siphons and facing sharp the edges to the siphons, plunger and gas meter installed sequentially on the discharge line, communicating the upper point of the long elbow of the opposed siphon with the top of the vessel, with a common line, while the bottom of the vessel is connected through a food sampler with a gas separator, the upper point of the upper siphon is connected with a common liquid line a line, and the diameters of the passage section of siphons, the upper and the opposite are connected with the diameter of the section of the liquid line in front of the flow meters dependence:
D ON = (1,5 ÷ 2,5) · d VL ,
where D ON - the diameter of the siphons, upper and opposite,
d LC - diameter of the liquid line section.
DПО=(1,5÷2,5)·dЖЛ,
где DПО - диаметр сифонов, верхнего и оппозитного,
dЖЛ - диаметр участка жидкостной линии;
при этом на общем коротком колене сифонов установлены два датчика дифманометра, разнесенные по высоте на заданное расстояние Н0, связанные с блоком вычисления, учета добычи, регистрации и анализа показаний расходомеров.14. A device for measuring the flow rate of oil wells, containing a gas separator with a product sampler and a float associated with a gas line damper communicating with the gas separator with a common line, liquid and gas flow meters, valves installed on a liquid, also communicating gas separator with a common line, and gas lines , with the possibility of fixing them in two extreme positions: “Open” or “Closed”, characterized in that the device includes a unit for calculating, accounting for production, registration and analysis of meter readings, mounted pairs th, which contains volumetric and mass flowmeters, in the indicated order of listing, installed sequentially along the flow on the gas line in front of the valve, made also with the possibility of additional opening of the passage above the extreme fixed position “Open”, a gravity separator made in the form of an inclined cylindrical vessel with a throttle inlet in communication with a siphon product sampler consisting of an upper and an opposite siphon having a common short knee, the long elbow of the upper the background is communicated with the bottom of the vessel, and the long elbow of the opposed siphon is connected to the top of the vessel, of two diaphragms installed at the inlets of the long elbow of the siphon with edges to the siphons, a plunger and a gas meter installed in series on the discharge line, communicating the upper connection point of the long elbow of the opposite siphon with a vessel with a common line, in addition, the bottom of the vessel is connected through a food sampler to a gas separator, the upper point of the upper siphon is connected to the common line by a liquid line, and the diameters of the siphon in, upper and opposite, are connected with the diameter of the liquid line section in front of the valve installed on it, made also with the possibility of additional opening of the passage above the extreme fixed position “Open”, by the dependence:
D ON = (1,5 ÷ 2,5) · d VL ,
where D ON - the diameter of the siphons, upper and opposite,
d LC - the diameter of the liquid line;
at the same time, on the common short knee of siphons, two differential pressure gauges are installed, spaced in height by a predetermined distance H 0 , associated with a unit for calculating, recording production, recording and analyzing flowmeter readings.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133351/03A RU2351757C1 (en) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | Methods of measuring oil well yield and device for implementation of this method (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007133351/03A RU2351757C1 (en) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | Methods of measuring oil well yield and device for implementation of this method (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2351757C1 true RU2351757C1 (en) | 2009-04-10 |
Family
ID=41014966
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007133351/03A RU2351757C1 (en) | 2007-09-05 | 2007-09-05 | Methods of measuring oil well yield and device for implementation of this method (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2351757C1 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492322C2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ОЗНА-Измерительные системы" | Device to measure product yield of oil and gas producing wells |
RU2532490C1 (en) * | 2013-06-20 | 2014-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский Центр ГазИнформПласт" | Method and installation for flow rate measurement of products from gas-condensate and oil wells |
RU2560737C1 (en) * | 2014-05-29 | 2015-08-20 | Рауф Рахимович Сафаров | Oil well gaging device |
RU2585778C1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-06-10 | Рауф Рахимович Сафаров | Device for measurement of flow rate of oil and gas |
RU2610745C1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-02-15 | Рауф Рахимович Сафаров | Method of measuring flow rate of oil wells and device for its implementation |
RU2664530C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-08-20 | Рауф Рахимович Сафаров | Device and method for measuring the flow rate of oil wells |
RU198862U1 (en) * | 2020-04-22 | 2020-07-30 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Measuring mobile measuring station |
RU2750790C1 (en) * | 2020-11-09 | 2021-07-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" | System for measuring content of dropping liquid in associated petroleum gas flow |
-
2007
- 2007-09-05 RU RU2007133351/03A patent/RU2351757C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492322C2 (en) * | 2011-12-13 | 2013-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ОЗНА-Измерительные системы" | Device to measure product yield of oil and gas producing wells |
RU2532490C1 (en) * | 2013-06-20 | 2014-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Исследовательский Центр ГазИнформПласт" | Method and installation for flow rate measurement of products from gas-condensate and oil wells |
RU2560737C1 (en) * | 2014-05-29 | 2015-08-20 | Рауф Рахимович Сафаров | Oil well gaging device |
RU2585778C1 (en) * | 2015-01-26 | 2016-06-10 | Рауф Рахимович Сафаров | Device for measurement of flow rate of oil and gas |
RU2610745C1 (en) * | 2015-12-15 | 2017-02-15 | Рауф Рахимович Сафаров | Method of measuring flow rate of oil wells and device for its implementation |
RU2664530C1 (en) * | 2017-08-30 | 2018-08-20 | Рауф Рахимович Сафаров | Device and method for measuring the flow rate of oil wells |
RU198862U1 (en) * | 2020-04-22 | 2020-07-30 | Публичное акционерное общество «Татнефть» имени В.Д. Шашина | Measuring mobile measuring station |
RU2750790C1 (en) * | 2020-11-09 | 2021-07-02 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский государственный университет" | System for measuring content of dropping liquid in associated petroleum gas flow |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2351757C1 (en) | Methods of measuring oil well yield and device for implementation of this method (versions) | |
US10619461B2 (en) | Method and apparatus for separating and measuring multiphase immiscible fluid mixtures | |
US5390547A (en) | Multiphase flow separation and measurement system | |
US9114332B1 (en) | Multiphase flow measurement apparatus utilizing phase separation | |
EP2749334B1 (en) | Method and device for determining the liquid volume fraction of entrained liquid | |
JP2008107298A (en) | Multi-phase flowmeter | |
US11504648B2 (en) | Well clean-up monitoring technique | |
RU2415263C2 (en) | Procedure for preparing and measurement of production output of oil wells and device for its implementation (versions) | |
US20230125603A1 (en) | A method and apparatus for managing a flow out from a wellbore during drilling | |
SA518391036B1 (en) | Systems and Methods for Accurate Measurement of Gas From Wet Gas Wells | |
RU2406823C1 (en) | Method of differentiated measurement of flow rate of oil wells and device for its implementation (versions) | |
RU2610745C1 (en) | Method of measuring flow rate of oil wells and device for its implementation | |
WO2019086918A1 (en) | Flow measurement of fluid containing solid by bottom-fed flume | |
RU2386811C1 (en) | Adaptive method of definition of residual (free) gas content at group gage units | |
RU2386029C1 (en) | Method of gaging of oil well and device for its implementation (versions) | |
RU2541991C1 (en) | Method of measuring well flow rate of oil well products and device to this end | |
RU2593674C1 (en) | Device for measuring flow rate of oil wells (versions) | |
RU2585778C1 (en) | Device for measurement of flow rate of oil and gas | |
RU2664530C1 (en) | Device and method for measuring the flow rate of oil wells | |
RU2691255C1 (en) | Device for measuring flow rate of oil wells | |
WO2006068488A1 (en) | Tracer measurement in multiphase pipelines | |
RU2513891C1 (en) | Oil well gauging device | |
RU2593672C1 (en) | Device for measuring flow rate of oil wells | |
RU2761074C1 (en) | Device and method for measuring oil well flow rate | |
Zhao et al. | Three-Phase Flow Zero-Net Liquid Holdup in Gas-Liquid Cylindrical Cyclone (GLCCⒸ) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20110616 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180906 |