СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСХОДА ДВУХФАЗНОЙ ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ СРЕДЫ
METHOD OF MEASURING FLOW RATE OF TWO-PHASE THREE-COMPONENT MEDIUM

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способам определения дебита нефтяных скважин без предварительной сепарации газа из продукции скважины.
Известен способ определения содержания компонентов многофазной среды, включающий зондирование потока акустическими импульсами, регистрацию прошедших через среду импульсов приемником в ограниченном контролируемом объеме потока, образованном парой «источник излучения - приемник», фиксирование времени прохождения импульсов через контролируемый объем и вычисление расхода компонентов на основе закономерностей движения двухфазной трехкомпонентной среды [1]. Однако данный способ приводит к существенным ошибкам при определении расхода двухфазной среды из-за неучета влияния растворенного в нефти и воде нефтяного газа при давлениях и температурах в измеряемом потоке.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды, включающий калибровку многофазного расходомера, обработку результатов калибровочных работ, синтез математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды, определение интервала расходов жидкости и нефтяного газа, при котором имеет место допустимая погрешность расчета расходов нефти, воды и газа [2].
Однако этот способ приводит к ошибкам при определении покомпонентного расхода продукции нефтяной скважины из-за неправильного выбора математической модели для расчета покомпонентного расхода.
Задачей предлагаемого технического решения является разработка такого способа измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды, при реализации которого можно было бы исключить ошибки, обусловленные неправильным выбором математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды.
Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды за счет выбора математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды с минимальной средней абсолютной погрешностью из альтернативного списка моделей.
Поставленный технический результат достигается тем, что в способе измерения расхода двухфазной трехкомпонентной среды, включающем калибровку многофазного расходомера, обработку результатов калибровочных работ, синтез математической модели движения двухфазной трехкомпонентной среды, определение интервала расходов нефти, воды и нефтяного газа, при котором имеет место допустимая погрешность расчета расходов нефти, воды и нефтяного газа, проводят калибровочные работы для получения обучающих экспериментальных точек, по обучающим экспериментальным точкам синтезируют ряд моделей с различными максимальными погрешностями при определении расхода жидкости, проводят калибровочные работы для получения проверочных экспериментальных точек, по проверочным экспериментальным точкам проводят расчеты расхода жидкости, используя модели движения двухфазной трехкомпонентной среды с различными максимальными погрешностями, и по минимуму средней абсолютной погрешности на проверочных экспериментальных точках выбирают математическую модель для расчета покомпонентного расхода двухфазной трехкомпонентной среды.
Способ реализуется следующим образом. Проводится калибровка многофазного расходомера для получения обучающих экспериментальных точек В таблице результатов калибровочных работ для акустического доплеровского расходомера расходу жидкости соответствуют показания датчиков доплеровского сдвига частоты, обводненности, газонасыщенности, давления и температуры. По этим экспериментальным данным синтезируют ряд математических моделей движения двухфазной трехкомпонентной среды с различными максимальными погрешностями. При этом количество моделей может изменяться от 5-6 до 8-10. Максимальная погрешность модели, синтезированной на основе обучающих точек, может превышать допустимую погрешность кратно. За счет удаления ряда точек с максимальной погрешностью последнюю необходимо снизить до величины в 2-3 раза меньшей допустимой погрешности. Таким образом, синтезируется ряд моделей. Первая из них имеет самую большую максимальную погрешность, вторая за счет удаления точки с максимальной погрешностью имеет максимальную погрешность с меньшей величиной. Третья модель имеет максимальную погрешность с меньшей величиной по сравнению со второй моделью. И последняя модель имеет максимальную погрешность самую низкую. Проводят калибровочные работы для получения проверочных экспериментальных точек. По этим проверочным точкам, используя в качестве входных показателей показания датчиков доплеровского сдвига частоты, обводненности, газонасыщенности, давления и температуры, определяют с помощью вышеуказанных моделей расход жидкости. Фиксируется погрешность определения расхода жидкости по моделям с различными максимальными погрешностями. За оптимальную модель принимают ту, которая имеет минимальную среднюю абсолютную погрешность на проверочных экспериментальных точках.
Пример конкретной реализации способа иллюстрируется материалами результатов калибровочных работ на проливной установке прибора «Ультрафлоу». По обучающим экспериментальным точкам синтезированы шесть моделей, максимальная погрешность и среднеквадратическое отклонение которых приведены в таблице.
Таблица
Модель
1
2
3
4
5
6
Максимальная абсолютная ошибка
0,1157
0,0498
0,0406
0,0185
0,0113
0,0071
Среднеквадратическое отклонение ошибки
0,0488
0,0260
0,0160
0,0069
0,0048
0,0039
Модели имеют вид:
0
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
13
1
3
11
1
33
3
2
2
Y=b+b*X+b*Х+b*Х+b*X+b*X+b*Х*Х+b*Х +b*Х ,
где Y - расход жидкости;
1
X - доплеровский сдвиг частоты;
2
Х - обводненность продукции скважины;
3
Х - газонасыщенность;
4
Х - давление в контролируемом объеме потока;
5
Х - температура в контролируемом объеме потока.
По этим моделям движения двухфазной трехкомпонентной среды проведены расчеты расхода жидкости для восемнадцати проверочных экспериментальных точек. Результаты расчетов приведены на чертеже. Как видно из данного чертежа, наименьшую среднюю абсолютную погрешность имеет четвертая модель. Эта модель рекомендуется для расчета покомпонентного расхода продукции нефтяной скважины.
Предлагаемое техническое решение позволит существенно снизить погрешность при определении покомпонентного расхода двухфазной трехкомпонентной среды.
Источники информации
1. Патент РФ №2138023 «Способ определения расхода компонентов многофазной среды. // Мельников В.И., Дробков В.П. - 1999.09.20.
2. Письмаров М.Н. Расчет расхода трехкомпонентной среды при калибровке многофазного расходомера. Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: материалы Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых в 2-х т. / М.Н.Письмаров, К.Ю.Плесовских; под ред. А.А.Большакова. - Саратов: Саратовский государственный технический университет, 2009. - Т.1. - 360 с. - С.110-112.