СЧЕТЧИК КОЛИЧЕСТВА ЖИДКОСТИ - СЫРОЙ НЕФТИ

Полезная модель относится области измерительной техники и может быть использована для измерений массового расхода сырой нефти и ее компонентов (нефти, пластовой воды).
Известны устройства и способы измерения расхода, например: П. П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. - Ленингр.: Машиностроение, 1975; Абрамов Г.С., Барычев А.В. Практическая расходомерия в нефтяной промышленности. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2002.
Недостатками данных технических решений является большая погрешность измерений расхода, сложность и большие габариты конструкций.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели счетчика является счетчик массового расхода жидкости, в котором подвижная система состоит из двух призматических камер треугольного сечения, закрепленных на оси качания, и регулируемых упоров, изменяющих угол наклона двухкамерного сосуда в исходном положении. Каждая камера при заполнении жидкостью ориентирована так, что центр тяжести массы жидкости перемещается по биссектрисе утла при вершине равнобедренного треугольника, что позволяет исключить погрешность измерения расхода, вызванную изменением плотности жидкости (П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. - Ленингр.: Машиностроение, 1975 г.;).
Недостатками прототипа являются большая погрешность измерений расхода, необходимость обеспечения постоянства частоты поступления отмериваемых доз при разных расходах жидкости, сложность конструкции, а также отсутствие автоматизации сбора данных. Целью полезной модели является повышение надежности, сохранение точности измерения расхода независимо от плотности измеряемой среды, упрощение конструкции, обслуживания и сбора информации.
Указанная цель достигается тем, что счетчик количества жидкости - сырой нефти (Далее - СКЖ-СН) представляет собой устройство камерного типа с опрокидывающимися призматическими ковшами и грузовыми уравновешивателями, для опрокидывания массовой порции жидкости.
На фиг. 1 изображен общий вид счетчика количества жидкости сырой нефти; на фиг. 2 - корпус; на фиг. 3 - блок измерительный.
СКЖ-СН состоит из следующих основных узлов: корпус, блок измерительный, входной коллектор 3, выходной коллектор 4, узел сепарации.
Корпус представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке 1 которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа/выхода нефтегазоводной смеси посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов 3 и 4 соответственно. Причем на входном отверстии установлено регулируемое входное устройство 6. К корпусу через фланец 7 при помощи кольца 8 крепится крышка 11 блока измерительного. Для придания герметичности соединения используется прокладка, например, из резины. На внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые устанавливаются шпильки 2, служащие для крепления опоры 12. Кроме того, на данных осях установлены ударогасители 13, перемещение которых ограничивается шайбой 14 и шплинтом 15. На торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками, в них установлена ось 16 блока измерительного.
Блок измерительный является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей 17 треугольного сечения и боковых пластин 18, к которым крепится груз 19, причем на одной из пластин установлены два постоянных магнита 20.
На наружном торце крышки блока измерительного выполнены отверстия для крепления электромагнитных датчиков 21, датчика плотности 22, ручек 23 и уровня 24. Отверстия для крепления электромагнитных датчиков выполнены таким образом, что их центр совпадает с траекторией движения постоянных магнитов камеры измерительной.
Узел сепарации содержит два эжектора 5 закрепленных на входном и выходном коллекторах; нефтегозоводный коллектор 9, газовый коллектор 10, соединяющие между собой эжекторы и корпус СКЖ-СН; гаситель 25 и воронку 26, установленные в корпусе. Гаситель представляет собой перфорированных лист.
Принцип действия полезной модели основан на поочередном заполнении сырой нефтью одного из двух призматических ковшей, находящихся в измерительной камере с грузовым уравновешиванием и последующим их опрокидыванием в момент достижения в них определенной массы жидкости. Время заполнения измерительных камер определяет массовый расход протекающей жидкости.
Для ввода рабочей жидкости и ее вывода предназначен входной коллектор и регулируемое входное устройство.
Нефтегазоводная смесь подается во входной коллектор, затем через регулируемое входное устройство, гаситель и воронку в измерительную камеру, для заполнения одного ковша измерительной камеры до величины (в единицах массы), приводящей к изменению условия устойчивого равновесия, обусловленного положением центра масс ковшов в измерительной камере, приводит к повороту измерительной камеры и сливу жидкости из ковша в корпус СКЖ-СН. Затем этот процесс повторяется на втором ковше камеры. Одновременно в выходной коллектор вытесняется жидкость, находящаяся в нижней части корпуса.
Необходимым условием работы в закрытой системе сбора (под избыточным давлением), является наличие газа в корпусе СКЖ-СН, который выделяется из состава нефтегазоводной смеси при прохождении через элементы узла сепарации (гаситель, воронка) за счет эффекта гравитационной сепарации. Помимо данный узел служит для исключения действия ударной волны на ковши и достижения статического режима налива смеси. Избыток выделенного газа через газовый коллектор попадает в эжектор, затем в выходной коллектор. Кроме того, для исключения критического повышения давление внутри корпуса часть нефтегазоводной смеси высвобождается посредством нефтегозоводного коллектора в эжектор и поступает во входной коллектор.
При прохождении постоянного магнита оси электромагнитного датчика, последним формируется электрический импульс, фиксируемый вычислителем и начинается отсчет времени налива, который останавливается после повторного похождения магнитом оси после заполнения ковша.
Показания массы жидкости и расхода отображаются на индикаторе, а также фиксируются и хранятся в течение определенного времени в архиве. Кроме того, возможна передача нормируемого импульса в систему телеметрии:
- плотности сырой нефти и ее компонентов в рабочих условиях;
- объема и объемного расхода сырой нефти в рабочих условиях;
- массы и массового расхода сырой нефти в рабочих условиях;
- массы и массового расхода сырой нефти без учета воды в рабочих условиях;
- объема и объемного расхода сырой нефти без учета воды в рабочих условиях;
- объема и объемного расхода свободного газа в сырой нефти в рабочих условиях;
- приведение вычисленных значений объема и объемного расхода сырой нефти, сырой нефти без учета воды и свободного газа к стандартным условиям.
При введении в БВ данных по содержанию механических примесей и хлористых солей в сырой нефти, по результатам исследований пробы сырой нефти в ХАЛ, СКЖ-СН имеет возможность производить вычисления массы нетто нефти, а также корректировки массы нетто сырой нефти с учетом оценки количества растворенного в ней газа.
Методом измерения влагосодержания сырой нефти выбран диэлькометрический метод (ГОСТ 14203), который основан на измерении эквивалентной диэлектрической проницаемости газожидкостной смеси с помощью высокочастотного электрического поля, создаваемого между электродами емкостного датчика.
%W=f(ε;D0,ℓ;F)
где:
%W - процентная доля воды в газожидкостной смеси;
ε - диэлектрическая проницаемость жидкости;
D0, ℓ - геометрические размеры датчика;
F - частота электрического поля;
Принцип работы преобразователей заключается в преобразовании неэлектрических величин (давление, температура, физические свойства измеряемой среды) в электрические сигналы, пропорционально изменению неэлектрических величин.
Массовый расход сырой нефти вычисляется по формуле:
Qмwn=(nimк)/t
где:
Qм - массовый расход сырой нефти (жидкостной фазы) нефтегазоводяной смеси;
ni - число опрокидываний ковшей;
mк - масса сырой нефти в ковше (жидкостной фазы);
t - время измерений массового расхода.
Массовый расход нефти вычисляется по формуле:
Qмn=f[Qмwn(1-%W)
Массовый расход пластовой воды вычисляется по формуле:
Qмn=f[Qмwn(%W)
Перечень использованной литературы:
1. П.П. Кремлевский. Расходомеры и счетчики количества. - Ленингр.: Машиностроение, 1975. С 366-371;
2. Абрамов Г.С, Барычев А.В. Практическая расходомерия в нефтяной промышленности. - М.: ОАО «ВНИИОЭНГ», 2002 г. С 361-363.