УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СОСТАВА И РАСХОДА МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ЖИДКОСТЕЙ МЕТОДОМ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Полезная модель относится к резонансной радиоспектроскопии, в частности, к аппаратуре ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и может быть использована при анализе любых протон содержащих жидких смесей в разных отраслях промышленности, преимущественно для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей (топлив, нефтей, нефте- и химпродуктов, пищевых жидкостей) при нефтедобыче, нефтепереработке, а также на объектах энергетики при анализе жидкого топлива.
Прототипом предлагаемой полезной модели является устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса, включающее релаксометр ЯМР с датчиком для облучения потока жидкости и получения сигналов спин-эхо ЯМР, по которым определяются параметры жидкости, систему пробоотбора, содержащую измерительную трубу, соединенную трубкой пробоотбора с релаксометром ЯМР, при этом измерительная труба имеет конический расширитель, а в трубке пробоотбора установлен патрубок, имеющий возможность перемещения по сечению конического расширителя (патент RU на полезную модель №74710, МПК G01N 24/08, 10.07.2008).
Недостатками прототипа являются вероятность расслоения фаз в горизонтально расположенном коническом расширителе измерительной трубы, возможность засорения патрубка асфальтено-смолистыми агрегатами и механическими примесями, недостаточная турбулизация потока жидкости в коническом расширителе измерительной трубы, недостаточная автоматизация процесса измерения.
Задачей полезной модели является исключение расслоения фаз в коническом расширителе измерительной трубы и возможности засорения патрубка пробоотбора асфальтено-смолистыми включениями и механическими примесями, обеспечение эффективной турбулизации и гомогенизации потока жидкости в коническом расширителе измерительной трубы, а также автоматизации процесса измерения.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР), включающем релаксометр ЯМР с датчиком для облучения потока жидкости и получения сигналов спин-эхо ЯМР, по которым определяются параметры жидкости, систему пробоотбора, содержащую измерительную трубу, имеющую конический расширитель, соединенный трубкой пробоотбора с релаксометром ЯМР, причем в трубке пробоотбора установлен патрубок, имеющий возможность перемещения по сечению конического расширителя, согласно настоящей полезной модели, конический расширитель расположен вертикально, измерительная труба имеет полость отстоя, причем в измерительной трубе, перед входом потока жидкости в конический расширитель, установлена защитная сетка, в коническом расширителе установлены тензометрические датчики давления, а в полости нижней части конического расширителя по периметру размещены зубчатые кольца, на трубке пробоотбора размещены электромагнитные катушки управления перемещением патрубка, при этом контроль перемещения патрубка по сечению конического расширителя осуществляется введенным контроллером, соединенным с электромагнитными катушками.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 к изображено предлагаемое устройство (вид сбоку), а на фиг. 2 вид А на фиг. 1 (вид сверху).
На чертеже цифрами обозначены:
1 - измерительная труба,
2 - полость отстоя,
3 - защитная сетка,
4 - конический расширитель,
5 - фланец,
6 - трубка пробоотбора,
7 - патрубок,
8 - электромагнитные катушки,
9 - термодатчик,
10 - фланец,
11 - релаксометр ЯМР,
12 - полюсный наконечник,
13 - немагнитная трубка
14 - катушка индуктивности,
15 - фланец,
16 - разъем,
17 - тензометрические датчики давления,
18 - зубчатые кольца,
19 - магистральная труба,
20 - корпус,
21 - патрубок сброса отстоя,
22 - кабель,
23 - приемопередатчик,
24 - контроллер,
25 - управляющий пункт (УП) диспетчера.
Устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) включает релаксометр 11 ЯМР с датчиком для облучения потока жидкости и получения сигналов спин-эхо ЯМР, по которым определяются параметры жидкости, систему пробоотбора, содержащую измерительную трубу 1, имеющую конический расширитель 4, соединенный трубкой 6 пробоотбора с релаксометром 11 ЯМР, причем в трубке 6 пробоотбора установлен патрубок 7, имеющий возможность перемещения по сечению конического расширителя 4. Все устройство помещено в корпус 20.
Отличием предлагаемого устройства является то, что конический расширитель 4 расположен вертикально, измерительная труба 1 имеет полость 2 отстоя, причем в измерительной трубе 1, перед входом потока жидкости в конический расширитель 4, установлена защитная сетка 3, в коническом расширителе 4 установлены тензометрические датчики 17 давления, а в полости нижней части конического расширителя 4 по периметру размещены зубчатые кольца 18, на трубке 6 пробоотбора размещены электромагнитные катушки 8 управления перемещением патрубка 7, при этом контроль перемещения патрубка 7 по сечению конического расширителя 4 осуществляется введенным контроллером 24, соединенным с электромагнитными катушками 8.
В корпусе 20 располагается патрубок 21 для сброса осевших в полости 2 механических примесей.
Отличительные конструктивные признаки предлагаемого устройства обеспечивают следующие технические результаты.
Вертикальное расположение конического расширителя 4 устраняет возможность расслоения и влияния на измерение неполного заполнения трубки 6, ведущей в релаксометр 11 ЯМР.
Наличие в измерительной трубе 1 полости 2 обеспечивает оседание (отстой) механических примесей.
Сетка 3 защищает патрубок 7 от асфальтено-смолистых включений и механических примесей.
Для контроля давления в коническом расширителе 4 установлены тензометрические датчики давления 17.
Размещение зубчатых колец 18 по периметру полости нижней части конического расширителя 4 создает эффективную турбулизацию и дополнительную гомогенизацию потока жидкости, достигая тем самым более высокую представительность пробоотбора.
Контроль и управление перемещением патрубка 7 по сечению конического расширителя 4 осуществляется контроллером 24, при этом обеспечивается автоматизация процесса измерения путем управления положением патрубка 7 на уровне, соответствующем максимальной крутизне эффективной скорости релаксации от скорости потока жидкости.
Для измерения расхода патрубок 7 располагается в сечении, обеспечивающем скорость потока, для которого получена максимальная крутизна зависимости эффективной скорости релаксации от расхода скважинной жидкости (СКЖ).
Устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей работает следующим образом.
Предварительно в остановленном потоке жидкости, когда патрубок 7 находится на уровне сечения измерительной трубы 1, т.е. перепад давления равен нулю, производится замер концентрации воды в жидкой фазе СКЖ, по которой выбирается соответствующая данной концентрации зависимость от скорости потока жидкости и оптимальное положение патрубка 7. При измерении расхода по команде с контроллера 23 патрубок 7 перемещается в положение, соответствующее максимальной крутизне зависимости от скорости потока жидкости.
Из магистральной трубы 19 поток СКЖ поступает в измерительную трубу 1, в которой механические примеси оседают в полости 2 отстоя. Далее через защитную сетку 3 поток жидкости поступает в конический расширитель 4, соединенный с измерительной трубой 1 фланцами 5. В коническом расширителе 4 происходит турбулизация и гомогенизация потока жидкости, который под действием перепада давления поступает в трубку 6 через патрубок 7, положение которого фиксируется током, подаваемым на электромагнитные катушки 8. Температура потока жидкости в трубке 6 измеряется термодатчиком 9. Далее поток жидкости через фланцы 10 поступает в магнит релаксометра 11 ЯМР, а именно в зазор полюсных наконечников 12 по немагнитной трубке 13, на которую намотана катушка 14 индуктивности, по сигналу с которой определяется эффективное время релаксации потока СКЖ, который через фланцы 15 поступает в колено измерительной трубы 1 и далее в магистральную трубу 19. Сигнал ЯМР передается на разъем 16 и по кабелю 22, длиной в четверть резонансной волны, поступает в приемопередатчик 23, на контроллер 24 и по радиоканалу - на управляющий пункт 25 диспетчера.
Использование предлагаемого устройства для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса позволит исключить расслоение фаз в коническом расширителе измерительной трубы и возможность засорения патрубка пробоотбора асфальтено-смолистыми включениями и механическими примесями, позволит обеспечить эффективную турбулизацию и гомогенизацию потока жидкости в коническом расширителе измерительной трубы, а также автоматизацию процесса измерения.