Способ измерения расходов компонентов продукции нефтяной скважины

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДОВКОМПОНЕНТОВ ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНОЙСКВАЖИНЫ(57) Назначение: изобретение относится кнефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для измерения расходов нефти, газа и воды, поступающих ввиде потока из нефтяной скважины в одномтрубопроводе. Сущность изобретения: Способ включает измерение и преобразование турбулентных флуктуаций давления газо- жидкостного потока в электрический сигнал. Затем выделяют пол осовцми фильтрами низко- и высокочастотные составляющие сигналы и определяют их среднеквадратические значения, Полученные среднеквадратические значения интегрируют в течение определенного периода времени. Расходы газожидкостного потока и его газовой фазы определяют по интегральным величинам среднеквадратических значений соответственно низко- и высокочастотной составляющих сигнала. Одновременно с измерением флуктуаций давления измеряют диэлектрическую проницаемость газонефтеводяной смеси и определяют обьемные ю доли воды и нефти в смеси в результате решения приведенной системы уравнений,турбулентные флукту разуют в электрическ полосовцми фильтра высокочастотную с получают их средне ния, интегрируют по .ратические эна определенного пери ют расходы газожид мерный расход) и г величинам среднекв соответственно низк составляющих сигн преобразованием ту ций давления дополн Заявляемое в качестве изобретения техническое рещение задачи относится к области нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для измерения расходов нефти, газа и воды, поступающих в виде потока из нефтяной. скважины в одном трубопроводе.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет того, что дополнительно получают информацию об индивидуальных расходах нефти и воды.Цель достигается тем, что формируют гаэожидкостный поток в виде диспергированной среды, движущейся турбулентно,ГОСУДАРСТВЕН.ОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР1 ГОСПАТЕНТ СССР) ации давления преобий сигнал, из которого ми выделяют низко- и оставляющие сигнала, квадратические значелученные среднеквадчения в течение ода времени, определякостного потока (сумаза по интегральным адратических значенийо- и вцсокочастотной ала, одновременно с рбулентных флуктуаительно измеряют ди 1831565электрическую проницаемость газонефтеводяной смеси и находят объемную долю водыв смеси в результате совместного решениясистемы уравнений с % г аж ГнавЕв - Ен Ф Цц+Цж+аж газа и иницу Сущность способа заключается в следу ющем. Трехкомпонентная диспергирован ная среда (газ+нефть+вода) может быт представлена по диэлектрическим свойст вам аддитивной моделью смеси и + ав Ев = ав -а, ан, ав- объемные доли соответственно газа, нефти, воды в смеси.Измеряя расход газожидкостной смеси и расход газа, пользуясь выражениями (2) и (3) можно пблучить объемные доли газа и жидкости в смеси, Зная объемные доли газа и жидкости, при известных значениях диэлектрических проницаемостей компонентов с помощью выражения (4), можно найти обьемные доли нефти и воды (см. выражение 1), При этом значение диэлектрической проницаемости смеси ев определяется как отношение измеренного значения емкости емкостного преобразователя заполненного газонефтеводяной смесью Сизм к значению емкости этого преобразователя при его заСи полнении воздухом Со, т,е. ес =-.-"," - . Ис.о пользуя зависимость расхода компонента от его объемной доли и расхода смеси, можно рассчитать расходы воды и нефти.На чертеже представлена функциональная схема, поясняющая заявленный способ.На чертеже изображен трубопровод, по которому движется газонефтеводяной позч где а аг, аж - объемные доли соответственно воды, газа, жидкости в смеси;а - диэлектрическая проницаемость газонефтеводяной смеси;ег, ен, ев - диэлектрические проницаемости соответственно газа, нефти и воды;ог, цж - расходы соответственно жидкости в кубических метрах в ед времени,ток, На пути движения потока установлено сужающее устройство 1. Газожидкостный поток за сужающим устройством 1 представляет собой диспергированную среду, 5 движущуюся турбулентно, Возникающиепри атом турбулентные флуктуации давления преобразуются широкополостным пьезоэлектрическим датчиком 2, Закрепленным в стенке трубопровода в электрический сигнал, в частности, в напряжение. Частотный спектр сигнала турбулентных флуктуаций давления несет в себе информацию о расходах движущейся среды и ее компонентов. С помощью полосовых 15 фильтров нижних частот 3 и высоких частот4 выделяются две составляющие сигнала.Полоса частот низкочастотной составляющей сигнала лежит в пределах 5 - 50 Гц, а высокочастотной составляющей - в преде лах 100-1000 Гц. Отфильтрованные сигналыподвергаются детектированию в блоках 5 - низкочастотная составляющая, б - высокочастотная составляющая, В результате получают модули знакопеременного 25 напряжения. С помощью блоков 7 и 8 осуществляется извлечение корня квадратного из модулей соответственно низко- и высокочастотных составляющих сигнала, т,е. получение среднеквадратических значений, З 0 Далее среднеквадратические значения интегрируются в течение определенного периода времени в блоках 9 и 10, Из блоков 9 интегральная величина среднеквадратического значения низкочастотной составляю щей сигнала, пропорциональнаясуммарному расходу потока, поступает в блок вычитания сигналов 11 и в блок обработки информации 12, Из блока 10 интегральная величина среднеквадратического 40 значения высокочастотной составляющейсигнала пропорциональная расходу газа также поступает в блок вычитания сигналов 11 и в блок обработки информации 12, Емкостной преобразователь 13 преобразует 45 диэлектрическую проницаемость газонефтеводяной смеси в электрический сигнал, который поступает в блок информации 12. В блоке обработки информации 12 осуществляется необходимые преобразования над 50 поступающими сигналами и вычислительныв операции,. С выхода блока обработки информации 12 поступают значения расходов газа, нефти и воды.Рассмотрим конкретный пример обра ботки результатов измерения. Допустим,что в результате обработки информации, поступившей в блок 12 были получены следующие значениязрасходов: суммарного - 10 м Уч, газа - 9 м /ч, жидкости - 1 м /ч, Полз зученные значения расходов используютсядля вычисления объемных долей газа и жидкости в смеси,Допустим, что в блоке 12 одновременнос вышеприведенными значениями расходов получено значение емкости Сиз равное212, 5 пФ, а емкость преобразователя заполненного воздухом равна 50 пФ, Отсюдае, - . = 4,25. Значения диэлектриче 212,550ских проницаемостей компонентов смесиобычно составляют: газа - 1,0, нефти - 2,5,воды - 80. Подстановкой соответствующихзначений величин в выражение 1) рассчитывается,объемная доля воды:4,25 - 0.91 - 0,1 2,5 0 0480 - 2,5Объемная доля нефти может быть найдена как разность объемной доли жидкости и объемной доли воды ан=0,1-0,04=0,06. Расход нефти будет равен рн=0,06 10 м /ч,6 м /ч. Расход воды составит рв=0,04 10 м /ч=0,4 м/ч.3Заявляемый способ позволяет оперативно выдавать информацию о расходах компонентов продукции скважины - газа, нефти, воды, И таким образом обеспечивает возможность эффективного управления и оптимизации технологии газлифта. Задача оптимизации газлифта заключается в добыче максимального количества нефти при минимальных расходах на закачку газа и воды в пласт, а это требует соответствующего информационного обеспечения.Проблема оптимизации газлифта имеет большое зкономическое значение. На практике измерению расхода компонентов предшествуют процессы сепарации и фильтрации компонентов, Непрерывная сепарация и фильтрация осуществляется на сложном и дорогостоящем оборудовании. Заявляемый способ обеспечивает непрерывный контроль добычи продукции скважин (установка "Спутник" работает только периодически с интервалом до 12-18 ч) и тем самым создает значительный экономический эффект за счет оптимизации процес е - аг яг - аж Ь,е, -еЗ 5 р,а. +рж а -рг+р мные доли соответсткости в смеси;ктрические проницаегаза, нефти, воды; соответственно газаих метрах в единицу где а аг., аж - объе венно воды, газа, жидЕг, Ен, в - дизле мости, соответственнорг, рж - расходы жидкости в кубическ времени. са управления, Заявляемое техническое решение находится в стадии промышленного внедрения.Формула изобретения 5 Способ измерения расходов компонентов продукции нефтяной скважины, включающий измерение и преобразование турбулентных флуктуаций давления газо- жидкостного потока в электрический сиг нал, выделение низкочастотных ивысокочастотных составляющих этого сигнала, определение их среднеквадратичных значений, интегрирование полученных среднеквадратичных значений в течение 15 определенного периода времени и определение расходов газожидкостного потока и его газовой фазы по интегральным среднеквадратичным значениям соответственно низкочастотной и высокочастотной состав ляющих сигнала, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью расширения функциональных возможностей путем получения информации об индивидуальных расходах в потоке нефти и воды, одновременно с изменением 25 и преобразованием турбулентных флуктуаций давления дополнительно измеряют диэлектрическую проницаемость яс газонефтеводяной смеси и определяют объемные доли воды и нефти по результатам 30 решения системы уравнений.Гагарина, 101 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгор Заказ 2544 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5