УСТАНОВКА ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СКВАЖИННЫХ ЖИДКОСТНЫХ РАСХОДОМЕРОВ
UNIT FOR CALIBRATION OF BOREHOLE LIQUID FLOWMETERS

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при метрологическом обеспечении скважинной геофизической аппаратуры, в качестве образцового средства измерения при градуировке и калибровке скважинных жидкостных расходомеров.
Известно устройство для поверки преобразователей расхода, содержащее испытательный участок для подключения испытуемого прибора, связанный с цилиндрическим вытеснителем, уплотнительный поршень, укрепленный на штанге, схему управления, в которую введен байпасный канал, размещенный между испытательным участком и выполненной в виде полой трубки штангой и соединенный с ними через трехходовой кран, насос, установленный в байпасном канале и соединенный со схемой управления, причем цилиндрический вытеснитель размещен вертикально и концентрично со штангой и в торцах уплотнен с ней, штанга на уровне уплотнительного поршня снабжена герметичной перегородкой и по обе стороны поршня имеет отверстия для перетока измеряемой среды. Авторское свидетельство СССР №1348658, МПК: G01F 23/29, 1987 г. Устройство не обеспечивают точности калибровки скважинных расходомеров, поскольку эталонный параметр расхода задается посредством трущихся узлов и клапанов. Эти узлы вносят аппаратурную погрешность.
Известна установка УПР-2, содержащая насос, эквивалент скважинных труб, калибруемый расходомер, измерительный участок и сливной резервуар. Эквивалент скважинных труб выполнен из последовательно соединенных отрезков скважинных труб различного диаметра с сужающими устройствами-диафрагмами на стыках. С.И. Дембицкий. Оценка и контроль качества геофизических измерений в скважинах. М., Недра, 1991. С.48. Установка громоздка, не обеспечивает необходимой точности измерений, а процесс калибровки скважинных расходомеров занимает много времени. Громоздкая конструкция диафрагм, состоящая из системы вентилей и заслонок, исключает возможность автоматизации процесса поверки на данной установке.
Известны два варианта устройств для калибровки скважинных расходомеров.
1. Установка для калибровки скважинных расходомеров, содержащая электронасос, демпфер, эталонный расходомер и измерительный участок, в которой измерительный участок выполнен в виде нескольких пар вертикально установленных отрезков труб одинаковой длины и попарно разных внутренних диаметров, последовательно соединенных между собой, а установка дополнительно снабжена устройством дегазации и компьютером, соединенным с электродвигателем, эталонным и калибруемым расходомерами, причем устройство дегазации выполнено в виде расширительного бачка, установленного на стойке с возможностью вертикального смещения относительно верхнего уровня гидравлического тракта и сообщающегося с последним посредством трубки отвода воды и прозрачной трубки отвода воздуха, один конец которой соединен с расширительным бачком, а второй конец установлен в верхней части гидравлического тракта, и магистрали отвода воздуха в виде прозрачной трубки, один конец которой оснащен съемной пробкой, устанавливаемой в одну из труб измерительного участка, а свободный конец соединен с расширительным бачком посредством крана отвода воздуха.
2. Установка для калибровки скважинных расходомеров, содержащая электронасос, демпфер, эталонный расходомер и измерительный участок, в которой измерительный участок выполнен в виде одной пары вертикально установленных и последовательно соединенных труб одинаковой длины и одинакового наибольшего диаметра, в любую из которых может быть установлена труба меньшего диаметра для использования в качестве измерительного участка, а установка дополнительно снабжена устройством дегазации и компьютером, соединенным с электродвигателем, эталонным и калибруемым расходомерами, причем устройство дегазации выполнено в виде расширительного бачка, установленного на стойке с возможностью вертикального смещения относительно верхнего уровня гидравлического тракта и сообщающегося с последним посредством трубки отвода воды и прозрачной трубки отвода воздуха, один конец которой соединен с расширительным бачком, а второй конец установлен в верхней части гидравлического тракта, и магистрали отвода воздуха в виде прозрачной трубки, один конец которой оснащен съемной пробкой, устанавливаемой в одну из труб измерительного участка, а свободный конец соединен с расширительным бачком посредством крана отвода воздуха. Патент Российской Федерации №2289796, МПК: G01F 25/00, 2006 г. Прототип.
Недостатком установок является ограниченный диапазон калибровки, вызванный тем, что в гидравлическом тракте установок последовательно с калибруемым скважинным расходомером устанавливается только один эталонный расходомер.
Задачей разработки является создание установки для эффективной и высокопроизводительной градуировки и калибровки скважинных жидкостных расходомеров всех модификаций во всем диапазоне значений расходов жидкости, встречающихся в эксплуатационных и нагнетательных скважинах нефтяных и газоконденсатных месторождений.
Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей, калибровка скважинных жидкостных расходомеров как для нагнетательных, так и для эксплуатационных скважин в условиях, максимально приближенных к реальным в трубах различного диаметра при любом значении расхода скважинной жидкости.
Технический результат достигается тем, что установка для калибровки скважинных жидкостных расходомеров, содержащая насосный узел, эквивалент скважинных труб, в качестве блока приемных камер, в виде блока вертикально установленных труб, соединенных между собой трубопроводом в единую гидравлическую цепь, эталонный расходомер, устройство дегазации и компьютер, содержит компьютерный пульт управления, соединенную через входной трубопровод с блоком приемных камер параллельную проточную систему сличения, состоящую из образцовых расходомеров с разными диапазонами измерений, установленных последовательно с регуляторами гидравлического сопротивления и регулировочными вентилями в параллельных трубопроводах, а через выходной трубопровод соединенную через электронасос и регулировочный вентиль со сливным резервуаром, сливной резервуар соединен с электронасосом и через регулировочный вентиль с фильтром-газоотделителем, который входным трубопроводом блока приемных камер соединен с ними через регулировочные вентили, причем регулировочные вентили смонтированы с возможностью подключения любого из образцовых расходомеров в единую гидравлическую цепь с калибруемым скважинным расходомером, расположенным в любой приемной камере как на восходящем, так и на нисходящем потоке, а пульт управления соединен с электронасосами и образцовыми расходомерами.
1
2
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена гидравлическая функциональная схема калибровочной установки, где: 1 - блок приемных камер. 2 - электронасос для подачи воды из сливного резервуара во входной трубопровод блока приемных камер 1. 2 - электронасос подачи воды из выходного трубопровода системы сличения в сливной резервуар. 3 - сливной резервуар. 4 - параллельная проточная система сличения. 5 - расходомер образцовый высоких значений расходов. 6 - расходомер образцовый низких значений расходов. 7 - регуляторы гидравлического сопротивления образцовых расходомеров. 8 - входной трубопровод системы сличения. 9 - выходной трубопровод системы сличения. 10 - входной трубопровод блока приемных камер 1. 11 - фильтр - газоотделитель. 12 - регулировочные вентили. 13 - компьютерный пульт управления. 14 - калибруемый скважинный расходомер.
Установка для калибровки скважинных жидкостных расходомеров работает следующим образом.
В приемные камеры блока 1 устанавливают калибруемые скважинные расходомеры 14. С помощью регулировочных вентилей 12 подключают к параллельной проточной системе сличения 4 любую из приемных камер блока 1. Калибруемый скважинный прибор 14 размещают в приемной камере блока 1, соответствующей его габаритам и условиям эксплуатации, и подключают к компьютерному пульту управления 13.
С помощью регулировочных вентилей 12, вставленных во все трубопроводы магистрали, формируют гидравлическую магистраль, обеспечивающую последовательную циркуляцию воды через калибруемый расходомер 14 и образцовые 5 или 6 расходомеры, выбранную для условий калибровки калибруемого расходомера 14.
Включают питание калибруемого расходомера 14 и в памяти компьютера пульта управления 13 регистрируют показания в приемной камере при отсутствии потока воды.
1
2
1
2
С пульта 13 управляют электронасосами 2 и 2. Электронасос 2предназначен для подачи воды из сливного резервуара 3 во входной трубопровод 10 блока приемных камер 1, а электронасос 2 предназначен для подачи воды из выходного трубопровода 9 системы сличения 4 в сливной резервуар 3. Сливной резервуар 3 служит для сбора, хранения и стабилизации объема воды, циркулирующей в установке. В качестве дегазатора установлен фильтр-газоотделитель 11.
При неизменном гидравлическом сопротивлении в гидравлической магистрали регулятором 7 воспроизводят задаваемые значения калибруемых расходов по всему диапазону калибровки.
Показания калибруемого расходомера 14 и образцового расходомера 5 или 6 выводят на пульт управления 13 для последующей обработки.
1
2
После завершения калибровки электронасосы 2 и 2 и калибруемый расходомер 14 отключают от пульта управления 13. Калибруемый расходомер 14 извлекают из приемной камеры.
Установка, оборудованная параллельной проточной системой сличения 4, обеспечивает калибровку жидкостных скважинных расходомеров во всем диапазоне значений расходов жидкости, встречающихся в реальных скважинных условиях. Установка обеспечивает калибровку скважинных расходомеров любой длины и диаметра (для длинных нестандартных приборов длину блока приемных камер 1 увеличивают с помощью вставок) как восходящим, так и нисходящим потоком воды.
Фильтр-газоотделитель 11, включенный в систему циркуляции воды, обеспечивает дегазацию воды, а сливной резервуар 3 обеспечивает сбор и накопление воды, циркулирующей в гидравлической системе установки, а также стабилизацию ее объема.
Гидравлическая магистраль установки позволяет включать любой из образцовых расходомеров 5 или 6 в единую гидравлическую цепь с калибруемым скважинным расходомером 14, находящимся в любой приемной камере из блока 1, как на восходящем, так и на нисходящем потоке воды, что и обеспечивает калибровку скважинных жидкостных расходомеров как для нагнетательных, так и для эксплуатационных скважин в условиях, максимально приближенным к реальным скважинным в трубах различного диаметра при любом встречающемся в скважинах значении расхода скважинной жидкости.
С помощью программного обеспечения компьютера определяют фактическую погрешность калибруемого расходомера 14 и оформляют протокол и сертификат о калибровке (или извещение о непригодности).
Параметры конкретной установки приведены ниже.
3
3
3
Приемные камеры блока 1 выполнены в виде труб из нержавеющей стали с внутренними диаметрами 64±2 мм, 146±2 мм и 168±2 мм, высотой 2,4 метра и установлены вертикально. Габаритные размеры установки не более 2100×1100×2500 мм. Масса установки без жидкости не превышает 250 кг. Диапазон расходов воды лежит в пределах от 0,1 до 100 м/ч. Предел допускаемого значения основной относительной погрешности в диапазоне 100 м/ч составляет 1,0%. Предел допускаемого значения основной приведенной погрешности в диапазоне 0,1-2 м/ч составляет 0,6%.
Продолжительность одного цикла калибровки в приемной камере около 8 мин. Напряжение питания 220±20 В. частота тока питания 50±1 Гц. Потребляемая мощность не более 3 кВт.
1
2
В процессе работы с помощью блока электронасосов 2 и 2 проверяют не менее пяти контрольных точек диапазона измерения расходомеров.
Для жидкостных расходомеров нефтяных скважин условия калибровки, аналогичные реальным скважинным условиям, достигнуты воспроизведением только расхода воды.
3
3
3
Расход жидкости в нагнетательных скважинах лежит в диапазоне от 0,4 до 100 м/ч, расход (дебит) жидкости в добывающих скважинах - в диапазоне от 0,1 до 40 м/ч. Чтобы обеспечить калибровку всего парка скважинных жидкостных расходомеров, диапазон воспроизведения и измерения расхода воды в установке составляет 0,1-100 м/ч.
Пределы допускаемой основной относительной погрешности воспроизведения и измерения расхода воды составляют ±1%.
Калибровку жидкостных расходомеров производят способом прямых измерений. В качестве образцовых применяют расходомеры различных типов, вписывающихся в установку и обеспечивающих необходимую погрешность измерения.