RU2527667C2 - Method for measurement of flow rate of two-phase three-component medium - Google Patents
Method for measurement of flow rate of two-phase three-component medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2527667C2 RU2527667C2 RU2012136700/28A RU2012136700A RU2527667C2 RU 2527667 C2 RU2527667 C2 RU 2527667C2 RU 2012136700/28 A RU2012136700/28 A RU 2012136700/28A RU 2012136700 A RU2012136700 A RU 2012136700A RU 2527667 C2 RU2527667 C2 RU 2527667C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- flow rate
- points
- phase
- error
- Prior art date
Links
Landscapes
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно, к способам определения дебита нефтяных скважин без предварительной сепарации газа из продукции скважины.The invention relates to the oil industry, and in particular, to methods for determining the production rate of oil wells without preliminary separation of gas from well products.
Известен способ определения дебита нефтяных скважин, включающий зондирование потока акустическими импульсами, регистрацию прошедших через среду импульсов приемником в ограниченном контролируемом объеме потока, образованном парой «источник излучения-приемник», фиксируют время прохождения импульсов через контролируемый объем и вычисляют расход компонентов на основе закономерностей движения двухфазной трехкомпонентной среды [1]. Однако данный способ приводит к существенным ошибкам при определении расхода двухфазной среды из-за неучета влияния растворенного в нефти и воде нефтяного газа при давлениях и температурах в измеряемом потоке.A known method for determining the flow rate of oil wells, including sensing the flow of acoustic pulses, recording the pulses transmitted through the medium by the receiver in a limited controlled volume of the stream formed by a pair of "radiation source-receiver", fix the time it takes for the pulses to pass through the controlled volume and calculate the flow rate of the components based on the laws of two-phase movement ternary environment [1]. However, this method leads to significant errors in determining the flow rate of a two-phase medium due to the neglect of the effect of oil gas dissolved in oil and water at pressures and temperatures in the measured flow.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды, включающий калибровку многофазного расходомера, обработку результатов калибровочных работ, синтез математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды, определение интервала дебитов жидкости и нефтяного газа, при котором имеет место допустимая погрешность расчета дебитов нефти, воды и газа [2].Closest to the proposed solution is a method of measuring the flow rate of a two-phase three-component medium, including calibrating a multiphase flow meter, processing the results of calibration work, synthesizing a mathematical model of the motion of a two-phase three-component medium, determining the interval of flow rates of liquid and oil gas, in which there is an allowable error in calculating the flow rates of oil and water and gas [2].
Однако этот способ приводит к ошибкам при определении покомпонентного расхода продукции нефтяной скважины из-за неправильного выбора среднего веса обучающих точек.However, this method leads to errors in determining the component-wise flow rate of oil well production due to improper selection of the average weight of training points.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка такого способа измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды, при реализации которого можно было бы исключить ошибки, обусловленные неправильным выбором среднего веса обучающих точек.The objective of the proposed technical solution is to develop such a method for measuring the flow rate of a two-phase three-component medium, in the implementation of which errors could be eliminated due to an incorrect choice of the average weight of the training points.
Задача решается тем, что в процессе калибровки многофазного расходомера и синтеза математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды определяют зависимость погрешности проверочных точек от среднего веса точек обучающей модели, а в процессе эксплуатации скважины снимают показания датчиков многофазного расходомера и определение покомпонентного расхода проводят при среднем весе обучающих точек, при котором имеет место минимальная погрешность проверочных точек.The problem is solved in that in the process of calibrating a multiphase flow meter and synthesizing a mathematical model of the motion of a two-phase three-component medium, the dependence of the error of the test points on the average weight of the points of the training model is determined, and during the operation of the well, the sensors of the multiphase flow meter are read and component-wise flow rate is determined with the average weight of the training points at which there is a minimum error of the test points.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды.The technical result of the invention is to improve the accuracy of measuring the flow rate of a two-phase three-component medium.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды, включающем калибровку многофазного расходомера, обработку результатов калибровочных работ, синтез математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды, определение интервала дебитов жидкости и нефтяного газа, при котором имеет место допустимая погрешность расчета дебитов нефти, воды и нефтяного газа, в процессе калибровки многофазного расходомера и синтеза математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды определяют зависимость погрешности проверочных точек от среднего веса точек обучающей модели, а в процессе эксплуатации скважины снимают показания датчиков многофазного расходомера и расчет покомпонентного расхода проводят при среднем весе обучающих точек, при котором имеет место минимальная погрешность проверочных точек.The technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the flow rate of a two-phase three-component medium, including calibrating a multiphase flow meter, processing the results of calibration work, synthesizing a mathematical model of the movement of a two-phase three-component medium, determining the interval of flow rates of liquid and oil gas, in which there is an allowable error in calculating the flow rate of oil, water and oil gas, in the process of calibrating a multiphase flow meter and synthesizing a mathematical model of the motion of a two-phase three-component of the medium, the dependence of the error of the test points on the average weight of the points of the training model is determined, and during the operation of the well, the readings of the sensors of the multiphase flow meter are taken and the component flow rate is calculated at the average weight of the training points, at which the minimum error of the test points takes place.
Способ реализуется следующим образом. Проводится калибровка многофазного расходомера. В таблице результатов калибровочных работ дебиту жидкости соответствуют показания датчиков газонасыщенности, доплеровского сдвига частоты, влажности нефти, давления и температуры.The method is implemented as follows. A multiphase flow meter is being calibrated. In the table of results of the calibration work, the flow rate of the liquid corresponds to the readings of gas saturation sensors, Doppler frequency shift, oil humidity, pressure and temperature.
Проводят экспериментальные работы по определению зависимости погрешности проверочных точек от среднего веса точек обучающей модели. Веса каждой экспериментальной точки (stats.w) можно получить с помощью функции robustfit в среде MatLab. В этой функции реализуется итерационный взвешенный метод наименьших квадратов. Веса каждой экспериментальной точки на текущей итерации вычисляются при помощи биквадратической функции от вектора остатков, рассчитанных на предыдущей итерации. Использование такого алгоритма позволяет задать меньшее значение весов для наблюдений, имеющих большее отклонение от регрессионной модели по отношению к остальным. Средний вес точек обучающей модели изменяется в экспериментальных работах за счет изменения количеств экспериментальных точек с тем или иным весом. При этом аппроксимация экспериментальных точек проводится на основе регрессионной зависимости.Experimental work is carried out to determine the dependence of the error of the test points on the average weight of the points of the training model. The weights of each experimental point (stats.w) can be obtained using the robustfit function in the MatLab environment. This function implements an iterated weighted least squares method. The weights of each experimental point at the current iteration are calculated using a biquadratic function of the residue vector calculated at the previous iteration. Using this algorithm allows you to set a lower weight for observations that have a greater deviation from the regression model relative to the rest. The average weight of the points of the training model changes in experimental work due to changes in the number of experimental points with one or another weight. In this case, the approximation of the experimental points is based on the regression dependence.
В результате проведения экспериментальных работ находится зависимость погрешности проверочных точек от среднего веса экспериментальных точек обучающей модели. Находится средний вес обучающих точек, при котором имеет место минимум средней абсолютной погрешности проверочных точек. В процессе эксплуатации скважины снимаются показания датчиков многофазного расходомера, и расчет расхода двухфазной трехкомпонентной среды проводится при среднем весе обучающих точек, при котором наблюдается наименьшая погрешность.As a result of the experimental work, the dependence of the error of the test points on the average weight of the experimental points of the training model is found. The average weight of the training points is found at which there is a minimum of the average absolute error of the test points. During the operation of the well, the readings of the sensors of the multiphase flowmeter are taken, and the calculation of the flow rate of the two-phase three-component medium is carried out with the average weight of the training points at which the smallest error is observed.
Пример конкретной реализации способа иллюстрируется материалами калибровочных работ прибора «Ультрафлоу». При этом в качестве отклика был принят расход жидкости.An example of a specific implementation of the method is illustrated by the calibration work materials of the UltraFlow device. Moreover, the fluid flow rate was adopted as a response.
Используется регрессионная модель следующего вида:The following regression model is used:
где y - расход жидкости, м3/сут;where y is the fluid flow, m 3 / day;
x1 - показания датчика газонасыщенности;x 1 - readings of the gas saturation sensor;
x2 - доплеровский сдвиг частоты, Гц;x 2 - Doppler frequency shift, Hz;
x3 - показания датчика обводненности;x 3 - readings of the water cut sensor;
x4 - давление в интервале измерения, МПа;x 4 - pressure in the measurement interval, MPa;
x5 - температура потока, °C.x 5 - flow temperature, ° C.
Данные по обучающей выборке приведены в табл.1. По этим данным была синтезирована регрессионная зависимость (1).The data on the training sample are given in table 1. Based on these data, a regression dependence was synthesized (1).
Экспериментальные точки, которые не участвовали в синтезе модели (1), называются проверочными. Погрешность проверочных точек используется для выбора вида регрессионной зависимости. В процессе нормальной эксплуатации скважины проверочными точками являются точки, по входным переменным которых определяется зависимая переменная (в данном случае расход жидкости). Данные по проверочным точкам приведены в табл.2.Experimental points that did not participate in the synthesis of model (1) are called test points. The error of the test points is used to select the type of regression dependence. During normal well operation, the test points are points whose input variables determine the dependent variable (in this case, fluid flow). Data on the test points are given in table 2.
Используя данные табл.1 и 2, строится зависимость средней абсолютной погрешности проверочных точек от среднего веса обучающих точек. При этом в среде Matlab вес каждой экспериментальной точки обучающей выборки (stats.w) можно получить с помощью функции robustfit. Средний вес точек обучающей выборки mean(stats.w) можно изменять за счет добавления или удаления обучающих точек. Так, например, при числе обучающих точек 18 (табл.1) средний вес обучающих точек mean(stats.w)=0,9775. При этом средняя абсолютная погрешность проверочных точек (табл.2) mae(еро)=0,0132. В обучающую выборку добавляется 19-я точка.Using the data in Tables 1 and 2, the dependence of the average absolute error of the test points on the average weight of the training points is constructed. At the same time, in the Matlab environment, the weight of each experimental point of the training sample (stats.w) can be obtained using the robustfit function. The average weight of points in the training sample mean (stats.w) can be changed by adding or removing training points. So, for example, with the number of training points 18 (Table 1), the average weight of the training points mean (stats.w) = 0.9775. In this case, the average absolute error of the test points (Table 2) mae (eryo) = 0.0132. The 19th point is added to the training set.
В1=[15,01 0,4986 4012.5 27650 0,145 27].B1 = [15.01 0.4986 4012.5 27650 0.145 27].
Тогда mean(stats.w)=0,9609, mae(epo)=0,0111 и т.д.Then mean (stats.w) = 0.9609, mae (epo) = 0.0111, etc.
Входными переменными модели являются: показания датчиков газонасыщенности, доплеровский сдвиг частоты, влажность нефти, давление в интервале измерения, температура потока. При обработке экспериментальных данных была получена зависимость средней абсолютной погрешности проверочных точек от среднего веса точек обучающей выборки (см. фиг.). Как видно из приведенного фигуры, имеет место минимум погрешности расчетных значений расхода жидкости при среднем весе точек обучающей модели 0,926-0,928. При этом имеет место существенное снижение погрешности по сравнению с погрешностью вне этого интервала среднего веса.The input variables of the model are: readings of gas saturation sensors, Doppler frequency shift, oil moisture, pressure in the measurement interval, flow temperature. When processing the experimental data, the dependence of the average absolute error of the test points on the average weight of the points of the training sample was obtained (see Fig.). As can be seen from the above figure, there is a minimum of error in the calculated values of the fluid flow rate with an average weight of points of the training model 0.926-0.928. In this case, there is a significant decrease in the error compared to the error outside this interval of average weight.
Покомпонентный расход продукции нефтяной скважины определяется следующим образом.An exploded flow rate of oil well production is determined as follows.
Влажность нефти определяется по регрессионной зависимости [3]:The moisture content of oil is determined by the regression dependence [3]:
где z1 - расход жидкости, м3/сут;where z 1 - flow rate, m 3 / day;
z2 - показания датчика влажности нефти;z 2 - readings of the oil humidity sensor;
z3 - доплеровский сдвиг частоты, Гц;z 3 - Doppler frequency shift, Hz;
z4 - показания датчика газонасыщенности;z 4 - readings of the gas saturation sensor;
z5 - отношение температуры потока к давлению, °C/МПа.z 5 is the ratio of flow temperature to pressure, ° C / MPa.
Расход воды определяется зависимостью Qв=Y·Wl.Water consumption is determined by the dependence of Q in = Y · Wl.
При этом расход нефти определяется формулойIn this case, oil consumption is determined by the formula
Qн=Y-Qв.Q n = YQ c .
Газонасыщенность потока определяется по регрессионной зависимости [4]:Gas saturation of the flow is determined by the regression dependence [4]:
где W1 - расход жидкости, м3/сут;where W 1 - flow rate, m 3 / day;
W2 - показания датчиков газонасыщенности; влажности нефти;W 2 - readings of gas saturation sensors; oil moisture;
W3 - доплеровский сдвиг частоты, Гц;W 3 - Doppler frequency shift, Hz;
W4 - показания датчиков влажности нефти;W 4 - readings of oil humidity sensors;
W5 - отношение температуры потока к давлению, °С/МПа.W 5 is the ratio of flow temperature to pressure, ° C / MPa.
Расход попутного газа определяется по формулеAssociated gas consumption is determined by the formula
Применение предлагаемого технического решения позволит существенно снизить погрешность расчета расхода продукции нефтяной скважины при использовании многофазного расходомера.The application of the proposed technical solution will significantly reduce the error in calculating the flow rate of oil well products when using a multiphase flow meter.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2138023 «Способ определения расхода компонентов многофазной среды». // Мельников В.И., Дробков В.П. - 1999.09.20.1. RF patent No. 2138023 "Method for determining the flow rate of components of a multiphase medium." // Melnikov V.I., Drobkov V.P. - 1999.09.20.
2. Письмаров М.Н. Расчет расхода трехкомпонентной среды при калибровке многофазного расходомера. Инновации и актуальные проблемы техники и технологии: Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых в 2-х т. / М.Н. Письмаров, К.Ю. Плесовских; под ред. А.А. Большакова. - Саратов: Саратовский государственный технический университет, 2009. - Т.1. - 360 с. - С.110-112.2. Pismarov M.N. Calculation of the flow of a three-component medium during the calibration of a multiphase flow meter. Innovations and actual problems of engineering and technology: All-Russian scientific-practical conference of young scientists in 2 volumes / M.N. Pismarov, K.Yu. Plessovsky; under the editorship of A.A. Bolshakova. - Saratov: Saratov State Technical University, 2009. - T.1. - 360 p. - S. 110-112.
3. Горюнов А.Н. Определение влажности нефти по показаниям датчиков прибора «Ультрафлоу» / А.Н. Горюнов, Т.В. Калинина, О.Б. Качалов. // Инновационные образовательные технологии и методы их реализации: Сборник материалов IX Всероссийской научно-практической конференции (г. Арзамас, 27 января 2012 г.). - М.: Изд-во СГУ, 2012. - С.306-308.3. Goryunov A.N. Determination of oil moisture according to the readings of the sensors of the UltraFlow device / A.N. Goryunov, T.V. Kalinina, O.B. Kachalov. // Innovative educational technologies and methods for their implementation: Proceedings of the IX All-Russian Scientific and Practical Conference (Arzamas, January 27, 2012). - M.: Publishing House of SSU, 2012. - S.306-308.
4. Баранова А.В. Выбор математической модели для расчета газонасыщенности потока с помощью прибора «Ультрафлоу» / А.В. Баранова, О.Б. Качалов, А.С.Спиридонова // Инновационные образовательные технологии и методы их реализации: Сборник материалов IX Всероссийской научно-практической конференции (г. Арзамас, 27 января 2012 г.). - М.: Изд-во СГУ, 2012. - С.301-303.4. Baranova A.V. The choice of a mathematical model for calculating the gas saturation of a stream using the Ultraflow device / A.V. Baranova, O.B. Kachalov, A.S. Spiridonova // Innovative educational technologies and methods for their implementation: Proceedings of the IX All-Russian Scientific and Practical Conference (Arzamas, January 27, 2012). - M.: Publishing House of SSU, 2012 .-- S.301-303.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136700/28A RU2527667C2 (en) | 2012-08-27 | 2012-08-27 | Method for measurement of flow rate of two-phase three-component medium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012136700/28A RU2527667C2 (en) | 2012-08-27 | 2012-08-27 | Method for measurement of flow rate of two-phase three-component medium |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012136700A RU2012136700A (en) | 2014-03-10 |
RU2527667C2 true RU2527667C2 (en) | 2014-09-10 |
Family
ID=50191279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012136700/28A RU2527667C2 (en) | 2012-08-27 | 2012-08-27 | Method for measurement of flow rate of two-phase three-component medium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2527667C2 (en) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1666850A1 (en) * | 2003-05-16 | 2006-06-07 | Haimo Technologies Inc. | Three-phase flow regulating means for oil, gas and water, three-phase flow measuring apparatus for oil, gas and water and measuring method thereof |
RU2382337C2 (en) * | 2007-08-23 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод" (ОАО "АПЗ") | Method for measurement of two-phase three-component medium flow |
-
2012
- 2012-08-27 RU RU2012136700/28A patent/RU2527667C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1666850A1 (en) * | 2003-05-16 | 2006-06-07 | Haimo Technologies Inc. | Three-phase flow regulating means for oil, gas and water, three-phase flow measuring apparatus for oil, gas and water and measuring method thereof |
RU2382337C2 (en) * | 2007-08-23 | 2010-02-20 | Открытое акционерное общество "Арзамасский приборостроительный завод" (ОАО "АПЗ") | Method for measurement of two-phase three-component medium flow |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012136700A (en) | 2014-03-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Frankignoulle et al. | Direct and indirect pCO 2 measurements in a wide range of pCO 2 and salinity values (the Scheldt estuary) | |
CN105841762B (en) | The flow metering method and system of ultrasonic water meter | |
RU2012136121A (en) | MEASUREMENT OF PARAMETERS RELATED TO THE PASSAGE OF FLUIDS IN A POROUS MATERIAL | |
RS54916B1 (en) | Method for measuring breath alcohol concentration and apparatus therefor | |
WO2017163030A3 (en) | Fluid flow analysis | |
CA3021770A1 (en) | Revolving ultrasound field multiphase flowmeter | |
RU2527667C2 (en) | Method for measurement of flow rate of two-phase three-component medium | |
GB2559936A (en) | Calibration device and sensitivity determining device for virtual flow meter, and associated methods | |
CN108303462A (en) | Method for the concentration and pressure that determine each gas in more gases | |
RU2476827C1 (en) | Flow measuring method of two-phase three-component medium | |
Koturbash et al. | New instrument for measuring the velocity of sound in gases and quantitative characterization of binary gas mixtures | |
AT509641A3 (en) | METHOD FOR DETERMINING FLUX FLOW AFTER ULTRASONIC TIME METHOD | |
RU2730364C1 (en) | Method of determining content of a gas-liquid medium component | |
Fucaloro | Partial molar volumes from refractive index measurements | |
CN1965214A (en) | Dynamic response characteristics of flow meters | |
Mendonça et al. | Ultrasound speeds and molar isentropic compressions of aqueous binary mixtures of diethylamine from 278.15 to 308.15 K | |
RU2382337C2 (en) | Method for measurement of two-phase three-component medium flow | |
RU2466356C1 (en) | Method of measuring flow rate of two-phase three-component medium | |
RU2475706C2 (en) | Method of measurement of flow rate of two-phase three-component medium | |
RU2489685C2 (en) | Method to measure flow of multi-phase liquid | |
CN113176448B (en) | Conductivity detection method and system based on double conductivity sensors | |
Burakowski et al. | Hydration of urea and its derivatives from acoustic and volumetric methods | |
CN103278206A (en) | Measuring instrument for measuring gas production of sealed container | |
Mahmud et al. | Design and performance evaluation of PIC16F77A microcontroller based fluid velocity meter | |
RU2687803C1 (en) | Method for calculating current phase difference and frequency of signals of coriolis flowmeters |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160828 |