УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ МУЛЬТИФАЗНЫХ РАСХОДОМЕРОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Полезная модель относится к нефтяной отрасли и может быть использована для проверки мультифазных расходомеров в рабочих условиях эксплуатации.
Мультифазные (бессепарационные) расходомеры, применяемые в системах измерения, сбора, подготовки и транспортировки нефти, осуществляют в режиме реального времени непрерывное измерение суммарных (по кусту нефтяных скважин) дебитов продукции (по нефти, газу и воде) в единицах массы и являются сложными измерительными устройствами, включающими в себя преобразователи расхода водонефтегазовой смеси с тонкой технологией их изготовления, а также мощные вычислительные средства, реализующие сложные алгоритмы обработки технологической информации. Естественно, все это накладывает определенные трудности на проблему проверки, в том числе и калибровки, расходомеров в процессе их эксплуатации.
Известно устройство для проверки расходомеров, в том числе и мультифазных, содержащее эталонный кориолисовый расходомер, соединенный с трубопроводом подачи водонефтяной смеси в калибруемый расходомер, клапан регулирования расхода, отсечные и запорный клапаны. Данное устройство позволяет провести калибровку расходомера по расходу водонефтяной жидкости на месте в рабочих условиях эксплуатации. В данное устройство помимо эталонного и калибруемого расходомеров входит также контрольный расходомер, который идентичен эталонному расходомеру и предназначен для определения достоверности показаний эталонного расходомера. Методом сравнения показаний эталонного и поверяемого расходомеров определяют калибровочные коэффициенты измерения расхода проверяемого расходомера (Патент РФ №2262670, публ. 10.02.2005).
Недостатком известного устройства является то, что и эталонный расходомер, и контрольный расходомер сами являются источником дополнительного вибрационного воздействия. Поскольку указанные расходомеры идентичны конструктивно, то их резонансные частоты также равны, что влечет за собой взаимовлияние устройств, работающих на одной частоте, и соответственно такой режим приводит к дополнительной погрешности измерения. Кроме того известное устройство позволяет произвести проверку калибруемого расходомера только по водонефтяной смеси.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является повышение точности определения калибровочных коэффициентов мультифазного расходомера и обеспечение возможности оперативного контроля и, соответственно, корректировки его показаний в условиях эксплуатации.
Технический результат достигается тем, что устройство для проверки мультифазных расходомеров в условиях эксплуатации, содержащее эталонный кориолисовый расходомер, соединенный с трубопроводом подачи водонефтяной смеси в мультифазный расходомер, дополнительно содержит расходомер-счетчик газа, соединенный с трубопроводом подачи свободного газа, выделенного из исходной продукции скважины во входном сепараторе, связанным через обратный клапан с входом в мультифазный расходомер, а также преобразователь дифференциального давления, подключенный к входу и выходу мультифазного расходомера.
Введение в устройство расходомера-счетчика газа, соединенного с трубопроводом подачи свободного газа, выделенного из исходной продукции скважины во входном сепараторе, связанным через обратный клапан со входом в мультифазный расходомер обеспечивает эталонное измерение расхода по газу и для его сравнения с показаниями калибруемого расходомера.
Снабжение устройства преобразователем дифференциального давления, подключенного к входу и выходу мультифазного расходомера, обеспечивает систему проверки дополнительными данными, позволяющими повысить точность проверки и, соответственно, калибровки мультифазного расходомера, а также произвести проверку данного расходомера при выходе из строя эталонного расходомера.
Полезная модель поясняется графически, где на фиг.1 изображено устройство для проверки мультифазных расходомеров.
Устройство для проверки мультифазных расходомеров в условиях эксплуатации содержит эталонный кориолисовый расходомер (ЭКР) 1, соединенный с трубопроводом 2 подачи водонефтяной смеси из сепаратора 3 в мультифазный расходомер (МФР) 4, расходомер-счетчик газа 5, соединенный с трубопроводом 6 подачи свободного газа от сепаратора 3, связанным с входом в МФР 4, а также преобразователь 7 дифференциального давления (ПДД), подключенный к входу и выходу МФР 4.
Продукция скважины при закрытом 8, открытом 9 шаровых кранах поступает на вход сепаратора 3, где разделяется на водонефтяную смесь и свободный газ, которые по трубопроводам 2 и 6 отводятся в нефтесборный коллектор 10. На трубопроводе 2 установлены обратный клапан 11, шаровые краны 12 и 13. МФР 4 подключен параллельно шаровому крану 12 через два шаровых крана 14 и 15. На трубопроводе 6 отведения свободного газа, установлены шаровые краны 16 и 17, обратный клапан 18, шаровый кран 19 и обратный клапан 20, который соединен с входом МФР 4. Подключение устройства проверки к МФР осуществляется с помощью узла подключения (на рисунке позиции А и Б) и соединения выхода скважины (выход шарового крана 9) с входом сепаратора 3.
Работа устройства для проверки мультифазных расходомеров производится следующим образом.
Газожидкостная смесь поступает в сепаратор 3, где происходит ее разделение на две составляющие: на газ и жидкость, которые направляются по соответствующим трубопроводам 2 и 6 в нефтесборный коллектор 10. Газ движется через шаровый кран 16, посредством которого осуществляется регулировка объема отбора газа из сепаратора 3. Далее газ через обратный клапан 18 поступает в нефтесборный коллектор 10. Жидкость (водонефтяная смесь) движется через ЭКР 1, с помощью которого измеряется массовый расход жидкости. Объемное содержание воды в жидкости измеряется поточным влагомером (на рисунке не показан). Для приведения расходных параметров, измеренных в рабочих условиях, к нормальному (стандартному) виду давление и температура жидкости измеряются соответственно преобразователями давления и температуры (на рисунке не показаны). Далее жидкость через обратный клапан 11, при закрытом шаровом кране 12 и открытых шаровых кранах 14 и 15 проходит через МФР 4 и далее поступает в нефтесборный коллектор 10.
В режиме максимального отбора газа, что достигается регулировкой шарового крана 16, открывается шаровый кран 19, и газ поступает на вход расходомера-счетчика газа 5, которым измеряется объемный расход газа, и через обратный клапан 20 и шаровый кран 14 газ поступает на вход МФР 4. Дискретно, шаровым краном 9 по всему диапазону технологически обоснованных (относительно оптимального дебита скважины) расходов изменяют расход водонефтяной смеси, с учетом того, что сепаратор 3 настроен (шаровым краном 16) на максимальный отбор газа. Для каждого поочередно установленного значения расхода водонефтяной смеси (задают не менее трех его значений по всему диапазону), измеренного ЭКР 1 и МФР 4, измеряют ПДД 7 перепад давления ΔP на МФР 4 для разных значений объемного расхода свободного газа, измеренного объемным расходомером-счетчиком газа 5. Далее калибруют МФР 4 по расходу водонефтяной смеси (нефти, при наличии влагомера) и по объемному расходу свободного газа, используя показания ЭКР 1 и расходомера-счетчика 5 газа. Объемный расход газа, поступающий совместно с жидкостью на вход мультифазного расходомера 4, задается регулировкой шаровых кранов 19 и 17. Откорректированные дискретные значения расходов водонефтяной смеси, полученные по результатам калибровки МФР, соответствующие им перепады давления на мультифазном расходомере 4 для ряда дискретных численных значений объемного расхода газа по всему его диапазону изменения, заносятся в память контроллера МФР 4. В дальнейшем зависимость перепада давления ΔP на МФР 4 от расхода водонефтяной смеси для различного процентного содержания в ней газа используется для проверки работы МФР 4 в рабочих условиях эксплуатации. Для этого в рабочих условиях действующей скважины замеряют с помощью МФР 4 текущие численные значения расхода водонефтяной смеси, нефти (при наличии влагомера) и объемного расхода газа, и одновременно преобразователем дифференциального давления 7 замеряют перепады давления, соответствующие измеренным значениям расходных параметров.
Сравнивают численное значение ΔP, соответствующее численным значениям текущих измерений расходных параметров по водонефтяной смеси и свободному газа с перепадом давления ΔP, занесенным в память контроллера для эквивалентных расходных параметров по жидкости и газу. В случае значительного отличия численного значения измеренного текущего перепада давления на МФР для данных конкретных текущих значений расходных параметров, превышающего погрешность измерения, от табличных значений эквивалентных расходных параметров, занесенных ранее в память контроллера, в контроллер МФР вводятся калибровочные коэффициенты измерения расхода проверяемого расходомера.
Правомочность такого подхода к проблеме калибровки мультифазных расходомеров объясняется следующим образом. Мультифазный расходомер, измеряющий массовый расход жидкости, по своей физической сути является сужающим устройством в трубопроводе и, как всякое сужающее устройство в потоке жидкого или газообразного вещества, устанавливает связь между скоростью потока и давлением в нем.
Предлагаемое устройство обеспечивает калибровку мультифазного расходомера в условиях эксплуатации скважин, путем выявления на нем зависимости перепада давления от расхода водонефтяной смеси, что позволяет произвести дополнительную (контрольную) проверку работы мультифазного расходомера при работающем эталонном расходомере, и, тем самым, повысить точность его калибровки, а так же обеспечить проверку работоспособности мультифазного расходомера в процессе его работы без использования эталонного расходомера, например, при его отказе (осуществления самоконтроля работоспособности мультифазного расходомера в рабочих условиях).