УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕЛЕНИЯ ПОТОКА ПРОДУКЦИИ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Полезная модель относится к нефтедобыче и может быть использована для работы в составе измерительных установок при измерении массы нефти и объема нефтяного газа.
Известно устройство для деления потока продукции нефтяных скважин, содержащее подводящий трубопровод со смесителем, калиброванные трубки и входной обтекатель, два отводящих трубопровода (патент РФ №39645).
Недостатком этого устройства для деления потока продукции нефтяных скважин является низкая точность деления при разных гидравлических сопротивлениях потоку в отводящих трубопроводах.
Задачей, предлагаемого технического решения является, повышение точности деления газожидкостного потока продукции нефтяной скважины, за счет обеспечения контроля изменения расхода потока в трубках
Технический результат, достигаемый при реализации технического решения, заключается в обеспечении высокой точности деления газожидкостного потока продукции нефтяной скважины
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для деления потока продукции нефтяных скважин, содержащем подводящий трубопровод со смесителем, входной обтекатель, калиброванные трубки, два отводящих трубопровода, калиброванные трубки, включающие одну измерительную трубку и остальные байпасные трубки, выполнены с сужающим устройством и закреплены одним концом на входном обтекателе в вертикальном положении, причем байпасные трубки другим концом закреплены в выходном обтекателе, соединенном с одним отводящим трубопроводом, измерительная трубка, другим концом соединена через регулируемый кран с другим отводящим трубопроводом, а к одной из байпасных трубок и к измерительной трубке, на одинаковом расстоянии от конца, подключен датчик перепада давления, выход которого, через блок контроля и управления, соединен с регулируемым краном.
На чертеже изображена схема устройства.
Устройство содержит подводящий трубопровод 1 со смесителем 2, соединенный с входным обтекателем 3, в отверстиях, расположенных по окружности на равном расстоянии от центра, которого, закреплены одним концом, калиброванные трубки, одинакового сечения и длины, из одного материала, в вертикальном положении. На входе отверстия каждой калиброванной трубки, размещено сужающее устройство 4. Часть калиброванных трубок - байпасные трубки 13, другим концом закреплены в отверстиях выходного обтекателя 11, соединенного с отводяпп л трубопроводом 12. Одна из калиброванных трубок - измерительная трубка 5, другим концом соединена через регулирующий кран 9 (КР), который связан с блоком контроля и управления 7 (БКУ), с отводящим трубопроводом 8. Вход блока контроля и управления 7 соединен с выходом датчика перепада давления 6 (ДПД), чувствительные элементы 10 которого, соединены с одной из байпасных трубок 13 и измерительной трубкой 5 на заданном расстоянии h, от места закрепления концов калиброванных трубок, с размещенным сужающим устройством 4, в отверстиях входного обтекателя 3.
Устройство работает следующим образом.
Газожидкостной поток Qск от нефтяной скважины (не показана) поступает через подводящий трубопровод 1 со смесителем 2, где происходит гомогенизация потока, и равномерно, с помощью входного обтекателя 3, делится пропорционально заданному количеству калиброванных трубок, - одной измерительной трубки 5 и остальных байпасных 13, с сужающими устройствами 4.
Одна часть газожидкостного потока, разделенная через байпасные трубки 13, объединяется с помощью выходного обтекателя 11 в один поток, который поступает в отводящий трубопровод 12, и далее направляется в байпасный трубопровод установки измерения продукции нефтяных скважин (не показан).
Во всех байпасных трубках 13, при движении в них газожидкостного потока, величины перепада давления потока и величины расхода потока будут одинаковы, так как на выходе байпасных трубок 13 параметры потока не будут изменяться.
Другая часть газожидкостного потока, проходит через измерительную трубку 5, регулируемый кран 9, и поступает в отводящий трубопровод 8, из которого направляется в сепаратор установки измерения продукции нефтяных скважин (не показан).
Так как, на выходе измерительной трубки 5 гидравлическое сопротивление потоку может меняться в связи с изменением параметров потока в отводящем трубопроводе 12, соединенном на пример с сепаратором установок измерения продукции нефтяных скважин, величина расхода газожидкостного потока в измерительной трубке 5 может отличаться от величины расхода в байпасных трубках 13.
Датчиком перепада давления 6, чувствительные элементы 10 которого, подключены на заданном расстоянии h к одной из байпасных трубок 13 и к измерительной трубке 5, определяют величину разницы, измеренного в них, давления газожидкостного потока.
В случае, когда определенная величина разницы давления газожидкостного потока измеренного в этих трубках не равна нулю, блок контроля и управления 7 вырабатывает сигнал, который приводит в действие регулируемый кран 9, обеспечивающий на выходе измерительной трубки 5 гидравлическое сопротивление потоку, которое позволит так изменить среднюю скорость потока через измерительную трубку 5, чтобы величина разницы величины давления потока в трубках стала равной нулю.
Таким образом, обеспечивается точное деление газожидкостного потока Q пропорционально количеству калиброванных трубок, с одинаковой величиной объемного расхода в каждой калиброванной трубке
Объемный расход газожидкостного потока через каждую калиброванную трубку устройства определяется:
где
К - коэффициент, учитывающий сжимаемость газа и относительное движение жидкостной и газовой фаз газожидкостного потока,
α - коэффициент расхода,
F - площадь сечения отверстия калиброванной трубки,
см
ρ - плотность газожидкостного потока,
тр
ΔР - перепад давления потока в калиброванной трубке.
см
При измерении в каждый момент времени для всех калиброванных трубок коэффициенты, К, α, а также величины ρ и F остаются постоянными.
Перепад давления потока в одной из байпасных трубок
бп.тр
бп.тр
ΔР=Р-Р,
где:
Р - давление потока на входе одной из байпасных трубок 13,
бп.тр
Р - давление потока в одной из байпасных трубок 13 в точке измерения давления на расстоянии h от входа трубки.
Перепад давления потока в измерительной трубке
из.тр
из.тр
ΔР=Р-Р,
где:
Р - давление потока на входе измерительной трубки 5,
из.тр
Р - давление потока на измерительной трубке 5 в точке измерения давления на расстоянии h от входа трубки
Основным условием точного деления газожидкостного потока между одной из байпасных трубок 13 и измерительной трубкой 5 является, обеспечение нулевой величины разницы давлений потока в трубках, которая определяется датчиком перепада давления 6
0
бп.тр
тр.из
бп.тр
из.тр
ΔР=ΔР-ΔР=Р-Р=0
где:
0
ΔР - разница давлений потока в одной из байпасных трубок и в измерительной трубке.
Для этого регулируют среднюю скорость газожидкостного потока в измерительной трубке 5 регулирующим краном 9, таким образом, чтобы приравнять среднюю скорость потока в измерительной трубке 5 к средней скорости потока в байпасной трубке 13.
Объемный расход газожидкостного потока в каждой калиброванной трубке может быть определен:
ТР
cp.тр
тр
Q=V·F,
где:
cp.тр.
V - средняя скорость газожидкостного потока через калиброванную трубку.
тр
F - площадь сечения отверстия калиброванной трубки
cp.тр,
тр.
Таким образом, в предлагаемом устройстве, равенство величин объемных расходов потока в каждой калиброванной трубке будет достигаться за счет равенства величины средней скорости газожидкостного потока через каждую калиброванную трубку V при одинаковых значениях площади сечения отверстия каждой калиброванной трубки F, что позволит обеспечить более высокую точность деления газожидкостного потока, чем у прототипа.
Предлагаемое устройство в составе устройства измерения продукции нефтяных скважин позволит определить объемный расход газожидкостного потока из скважины:
ск
из.тр
Q=nQ
где:
из.тр
Q - объемный расход газожидкостного потока в измерительной трубке
n - количество трубок.
Применение предлагаемого устройства в установках измерения продукции нефтяных скважин расширит диапазон измеряемых ими расходов газожидкостных потоков и снизит капитальные затраты на их производство.