Устройство для определения содержания воды в продукции нефтяных скважин

ГОСУ РСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗ БРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ ПРИ Г НТ СССР РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 7487/24-097.881.90. Бюл. Мгосковский(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ВОДЫ В ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН(57) Изобретение относится к нефтяной промышленности, Цель изобретения - обеспечение измерения содержания воды и нефти в диапазоне 0 - 100 в продукции нефтяной скважины. Для этого устр - во содержит г-р 1 СВЧ, вентили 2 и 3, аттенюаторы 4 - 8, направленные ответвители 9 и 10, фаэовра-; щатель 11, двойной волноводный тройник 12, короткозамыкайщий поршень 13, трансформатор 14 полного сопротивления, детекторные секции 15, 16 и 17, усилители 18, 19 и 20, измерительную ячейку 21 с узлом ввода-вывода, блок деления 22, блок извлечения 23 квадратного корня, блок сравнения и переключения 24, блоки функционального преобразования 25, 26 и 27 и блок индикации 28. 3 ил,10 20 25 30 35 детекторную секцию 16, После детектирова 40 45 50 Изобретение относится к нефтянойпромышленности, в частности к способамопределения содержания воды и нефти впродукции нефтяной скважины.Целью изобретения является обеспечение определения содержания воды и нефтив диапазоне 0-100.На фиг, 1 представлены кривые зависимости модуля коэффициента отражения /г/от содержания воды Яв или нефти Ян вэмульсиях; нефти в пластовой воде т 1(МI) ипластовой воды в нефти 12(Ян); на фиг. 2 -зависимость выходного сигнала Оп дг,ойного волноводного тройника от содержанияпластовой воды 6/в в нефти; на фиг. 3 - 1блок-схема устройства для отределения содержания воды и ефти,Устройство содержит генератор 1 СВЧ,первый 2 и второй 3 вентили, первый 4,второй 5, третий 6, четвертый 7 и пятый 8аттенюаторы, первый 9 и второй 10 направленные ответвители, фазовращатель 11,двойной волноводный тройник 12, короткозамыкающий поршень 13, трансформатор14 полного сопротивления, первую 15, вторую 16 и третью 17 детекторные секции,первый 18, второй 19 и третий 20 усилители,измерительную ячейку 21 с узлом ввода-вывода, блок 22 деления, блок 23 извлеченияквадратного корня, блок 24 сравнения и перекЛючения, первый 25, второй 26 и третий27 блоки функционального преобразованияи блок 28 индикации,Устройство работает следующим образом.Электромагнитная волна от генератора1 СВЧ через первый вентиль 2 и первыйаттенюатор 4 поступает в основной и ответвляющий каналы первого направленногоответвителя 9, После ответвляющего каналапервого направленного ответвителя 9 частьмощности генератора 1 СВЧ через второйаттенюатор 5 поступает на первую детекторную секцию 15, После детектированиясигнал, пропорциональный мощности падающей волны Ро, поступает через первыйусилитель 18 на первый вход блока 22 деления,Часть мощности генератора 1 СВЧ через основной канал первого направленногОответвителя 9 поступает на вход двойноговолноводного тройника 12, которым делится на две части. В первом плече двойноговолноводного тройника 12 волна проходитчерез четвертый аттенюатор 7 к короткозамыкающему поршню 13, после отраженияот которого через четвертый аттенюатор 7эта волна возвращается на двойной волноводный тройник 12. Во втором плече двой.ного волноводного тройника 12 волна через фазовращатель 11, основной канал второго направленного ответдителя 10, трансформатор 14 полного сопротивления и узел ввода-вывода направляе;ся в измерительную ячейку 21, Стенка последней выполнена полуволновой и из радиопрозрачного материала, например стеклопластика, поэтому мощность волны, отраженной от измерительной ячейки 2 1, зависит только от свойств жидкости, протекающей через нее При этом дополнительное согласованиеволноводного тракта осуществляется трансформатором 14 полного сопротивления. Волна, отраженная от измерительнойячейки 21, поступает в основной и ответвляющий каналы второго направленного ответвителя 10. Из основного канала второго направленного ответвителя 10 волна через фазовращатель 11 возвращается на двойной волноводный тройник 12, где сравнивается с волной, поступившей из первого плеча.1 Результат сравнения с выхода двойного волноводного тройника 12 через второй вентиль 3 и пятый аттенюатор 8 поступает на третью детекторную секцию 17. После детектирования сигнал, пропорциональный величине рассогласования плеч двойного волноводного тройника 12, поступает через третий усилитель 20 на второй вход блока 24 сравнения и переключения,Через ответвляющий канал второго на- . правленного ответвителя 10 и третий атте; нюатор 6 волна поступает на вторую ния сигнал, пропорциональный мощности отраженной от исследуемой среды волны Р 2, через второй усилитель 19 поступает на второй вход блока 22 деления, который осуществляет деление сигналов, пропорциональных мощностям отраженной и падающих волн,На выходе блока 22 деления имеем сигнал, пропорциональный квадрату модуля коэффициента отражения Г 2. Выход блока 22 деления соединен с входом блока 23 извлечения квадратного корня, на выходе которого имеем сигнал, пропорциональный модулю коэффициента отражения /г /, Выход блока 23 извлечения квадратного корня соединен с первым входом блока 24 сравнения и переключения,В блоке 24 сравнения и переключения сигнал, пропорциональный модулю коэффи 55 циента отражения /г /, сравнивается с реперными значениями сигналов, пропорциональных модулю коэффициента отраженияг обр 1, соответствующего обращению фаз в эмульсии нефти в пластовойдуе, ра е фаз дечаю опр обл исп мож неф, апаз дер (Ив зова го с трой сии дите волн ход 6 нал, коэф на вх прео симо г о т.е.,блока получ держ на пе Евторо ключе лю ко вход преоб висим ния /г нефти второг разов нальн подае ции,Есход бл нал, и 1во е, модулю коэффициента отражения двойного волноводного тройника, поступа г обр , соответствующего обращению ет на вход третьего блока 27 функциональфа в эмульсии пластовой воды в нефти, ного преобразования. Последний реализуетодн й и одной десятой модуля коэффициен- зависимость сигнала, полученного с пота о ражения 1,1гндля безводной нефти. 5 мощью двойного вол новодного тройникаИз приведенных на фиг. 1 данных сле, от содеРжания воды Яв в эмульсии плачто значения модуля коэффициента от- стовой воды в нефти, т.е. Овч = 1 з (Юв) фиг.нияг соответствующие обращению 2). При этом используется зависимость, пав эмульсии нефти в пластовой во- лученная при пРинудительном рассогласо= г обри в эмульсии пластовой воды вании двоиного волноводного тройника 12,в н ти г =гЭта настройка осуществляется при заполнеф= обр, сУЩественно Разли- нии измеРительной Ячейки 21 обезвоженСЯ И ПРИ ЭТОМГ обр 1 Г обр . ной нефтью с помощью четвертого аттетотфактустраняетнеоднозначностьв нюатора 7, фазовращателя 11 и коротделении содержания воды и нефти в 15 козамыкающего поршня 13,сти обращения фаз, и, следовательно, Как видно из данных, приведенных нальзУЯ зависимости 11 в ) и 12 (Р/в) Фиг 2 при увеличениисодеРжаниЯ воды УУво определять содержание воды и сигнал уменьшается, а определение малыхи в продукции нефтяных скважин в ди- количеств воды Ив осуществляется на круне 2 - 1000 . При этом измерение со 20 том участке зависимости Оп 1, -- 13 Яв), чемания воды в малообводненных потоках обеспечивается высокая точность измере 00,2) обеспечивается за счет исполь- нияия зависимости Опч = Гз Й/в) Выходно На выходе третьего блока 27 функциогнала Ов 1 двойного волноводного нального преобразования получаем сигнал,1 ика от содержания О/в воды в эмуль пРопоРциональный содержанию воды йlв,оды в нефти, полученной при прину Этот сигнал подается на третий вход блокаьном рассогласовании двойного 28 индикации,водного тройника фиг. 2 кривая 2),сли гг,бр, то чеРез пеРвыи вьюка 24 сравнения и переключения сигУстройство для определения содержаводы в продукции нефтяных сква,кин,содрежащее генератор СВЧ, выход котороразования, который реа " го чеРез первый вентиль и первый аттенюато ый реализует завить модуля коэффдуля коэффициента отражениятор подсоединен к основному каналусодержан фсоде жания нефти в пластовой воде,первого направленного ответвителя, к от - 1 н) (фиг, а выходе первоговетвляющему каналу которого подсоедине 25 функциона б,ункционального преобразованияны последовательно соединенные второйем сигнал пропорцио, аттенюагор, первая детекторная секция инию нефти нчн. Этот си,"нал подается0 первый усилитель, а также второй направленный ответвитель, к основному каналу ковый вход блока 28 индикации.торого через трансформатор полноголигг 1,11обр,11 гв , то чеРез сопротивлениЯ поДсоеДинена измеРитель выход блока 24 сравнения и пере- ная ячейка с узлом ввода-вывода, к ответв 1 ия сигнал, пропорциональный моду ляощему каналу - последовательноффициента отражения, поступает на соединенные третий аттенюатор, вторая деторого блока 26 функционального тектораня секции и второй усилитель, О т -азования, Последний реализует за- л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспесть модуля коэффициента отраже- чения измерения содержания воды и нефтиОт содержания пластовой воды О/в 50 от 0 до 100 о , введены второй вен 1 иль, чет= 2 в) (фиг, 1), На выхоДе веРтыи и плтый аттенюатОРы, фазовРаЩаблока 26 функционального преоб- тель, двойной воноводный тройник,ния получаем сигнал, пропорцио- короткозамь 1 кающий г 1 оршень третья детек 1 й содержанию воды В/в. Этот сигнал 55 торная секция, третий усилитель, блок делеся на второй вход блока 28 индика- ния, блок извлечения квадратного корня,блок сравнения и перекл 1 очения, первый,и г 1,1 г 1 т1 н, о чере третии вы- второи и третий блоки функциональногока 24 сравнения и переключения сиг- преобразования, блок индикации, причем копорциональный рассогласованию основному каналу первого направленного1608523 0,7 а,г ою он о,г иво,в) о в (ой (о,г) иб,)Фиг. 7 Составитель Е.Скороходовдактор И.Горная Техред М,Моргентал Корректор Л,Бески каз 3611 Тираж 487 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 1 ответвителя подсоедниен вход двойного волноводного тройника, к первому плечу ко-, торого последовательно подсоединены четвертый аттенюатор и короткозамыкающий поршень, второе плечо через фазовращатель подсоединено к основному каналу второго направленного ответвителя, при этом к выходу двойного волноводного тройника последовательно подсоединены второй вентиль, пятый аттенюатор, третья детекторная секция и третий усилитель, вы- ходы первого и второго усилителей подсоединены соответственно к первому и второму входам блока деления, выход которого через блок извлечения квадратного корня подключен к первому входу блока сравне ния и переключения, к второму входу которого подключен выход тетьего усилителя, первый, второй и третий выходы блока срав-, нения и переключения через соответственно первый, второй и третий блоки 10 функционального преобразования подсоединены соответственно к первому, второму и третьему входам блока индикации,