Способ измерения расхода отдельных фаз нефтегазовой смеси, транспортируемой по трубопроводу

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g(58 6 01 F 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ- КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3301869/18-10 (22) 17.06.81. (46) 23.03.83. Бюл. II". 11 (72) В.А. Кратиров, А.Н. Казаков, А.В. Козлов, В.Н. Николаев и В.А.Надеин (71), ЦНИОКИ робототехники и технической кибернетики (53) 681.121(088.8) .(56) 1, Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества. Jl,, "Машиностроение", 1975, глава 29.

Ъ. I 1

2. Акимов В.ф. Измерение расхода газонасыщенной нефти. M., "Недра", .1978, с. 158-162 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ. РАСХОДА

ОТДЕЛЬНЫХ ФАЗ НЕФТЕГАЗОВОЙ СМЕСИ, ТРАНСПОРТИРУЕМОЙ ПО ТРУБОПРОВОДУ, основанный на измерении расходов неф ти и газа в однофазных потоках, о т„„Я0„„1006916 A л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью расширения области применения, создают дополнительный поток нефтегазовой смеси, идентичный контролируемому, путем смешения однофаэных по-, токов нефти и газа, при этом измеря" ют расходы неФти и газа в этих потоках до их смешения, суммарный объемный расход нефтегазовой смеси и коэффициент взаимной корреляции средней плотности контролируемой и дополнительной нефтегазовых смесей, регулируют расходы нефти и газа в одно-. фаэных потоках до равенства суммарных объемных расходов контролируемой и дополнительной нефтегазовых смесей и максимального значения коэффициен- Я та взаимной корреляции средней плотности, после чего по расходу нефти и газа в дополнительной нефтегазо;вой смеси "судят о расходе отдельных фаэ контролируемой среды.

916 2 дов контролируемой и дополнительной си (1).

Однако в данных способах не удается учесть наличие и изменение cqдержания остаточного свободного газа и нефти.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ измерения расхода нефти и газа, основанный на сепарации потока по фазам и на измерении расхода каждой фазы в отдельности методами измерения расхода однофазных потоков (2).

Недостатком известного способа является узкая область его примененияЗО что обусловлено громоздкостью и большой металлоемкостью оборудования, а также малым диапазоном измеряемых расходов. В частности, этот способ не применим по указанным причинам для изз мерения расхода товарной нефти в магистральных трубопроводах при ее перекачке.

Цель изобретения - расширение области применения способа измерения gp расхода, Эта цель достигается тем, что согласно способу измерения расхода отдельных фат нефтегазовой смеси, транспортируемой по трубопроводу, ос- нованному на измерении расходов нефти и газа в однофаэных потоках, созда. ют дополнительный поток нефтегазовой смеси, идентичный контролируемому, путем смешения. однофаэных потоков неф. ти и газа, при этом измеряют расходы нефти и газа в этих потоках до их смешения, суммарный объемный расход нефтегазовой смеси и коэффициент взаимной корреляции средней плотности контролируемой и дополнительной неф- тегаэовой смесей, регулируют расходы нефти и газа в однофазных потоках до равенства суммарных объемных расхо1 1006

Изобретение относится к измерительной технике, предназначено для измерения расхода газожидкостных смесей, транспортируемых по трубопроводам, и может найти применение для измерения расхода товарной нефти и остаточного свободного газа, выделяющегося из нефти при ее перекачке по магистральным трубопроводам вследствие нагрева и падения давле- >р ния.

Известны способы измерения расхода многофазных потоков, основанные на измерении объемного и массового расходов смеси и вычислении на основе этих измерений отдельных фаз в сменефтегазовых смесей и максимального значения коэффициента взаимной корреляции средней плотности, после чего по расходу нефти и газа в дополнитель. ной нефтегазовой смеси судят о расходе отдельных фаз контролируемой смеси.

На чертеже представлена схема предлагаемой установки.

В установку входят объемный расходомер нефти 1, объемный расходомер 2 газа, трубопровод 3, по которому поступает вспомогательный однофазный поток нефти, регулятор 4 расхода нефти, смеситель 5 однофазных потоков нефти и газа, обратный клапан 6, регулятор 7 расхода газа, тру бопровод 8, по которому транспортируется поток дополнительной нефтегазовой смеси, радиоизотопный первичный преобразователь 9 средней плотности дополнительной смеси, состоящий из источника 10 излучения и детектора 11 излучения, объемный расходомер 12 дополнительной нефтегазовой смеси, измеритель 13 коэффициента взаимной корреляции, объемный расходо. мер 14 измеряемой нефтегазовой смеси, трубопровод 15, по которому транспортируется контролируемая нефтегазовая смесь, радиоизотопный измеритель 16 средней плотности контролируемой нефтегазовой смеси, состоящий из детектора 17 излучения и источника 18 излучения.

Установка работает следующим образом, Поток контролируемой нефтегазовой смеси по трубопроводу 15 поступает в объемный расходомер 14, который измеряет суммарный расход смеси, далее контролируемая смесь проходит через сечение трубопровода 15, просвечиваемое потоком гамма-излучения, создаваемого источником 18 излучения ° Гаммаизлучение, прошедшее через измеряемую контролируемую смесь, попадает в детектор 17 излучения, где преобразуется в последовательность электрических импульсов прямоугольной формы, нормированных по длительности и амплитуде. Средняя скорость счета этих импульсов связана со средней плотностью контролируемой среды следующей зави ц „„-"о < P (-Р9" р" ), гдето „„ — средняя скорость счета;

„ - средняя скорость счета при

916 4 показание прибора 13 не станет минимальным. По показаниям расходомера 1 определяют расход нефти в контролируемой смеси, а по показаниям расходомера 2 - расход газа в ней.

В качестве всех блоков и узлов, входящих в состав установки, могут быть использованы общедоступные серий. но выпускаемые элементы.

Признаком равенства расходов нефти и газа в контролируемой и дополнительной смесях служат равенство суммарных объемных расходов в этих смесях и достижение максимального значения коэф" фициента взаимной корреляции их сред" них плотностей. Действительно, то, что коэффициент взаимной корреляции процессов изменения во времени средней плотности в контролируем<и и дополнительном потоках газожидкостных смесей имеет максимальное значение, свидетельствует об идентичности этих процессов. Поскольку процесс изменения средней плотности в стабилизировавшемся потоке газожидкостной смеси является стационарным эргодическим процессом, то в этом случае можно утверждать, что и распределение сред-! ней плотности газожидкостных смесей вдоль направления движения потока идентичны. Т.е. идентичны структуры этих потоков. Равенство суммарных объемных расходов а контролируемой и дополнительных смесях свидетельствует о равенстве средних скоростей.

В идентичных гидравлических контурах при идентичных структурах газожидкост ных потоков и при равных средних скоростях потоков равны соответственно истинные и расходные газосодержащие

-а следовательно, и расходы жидкости и газа. Регулирование расходов нефти и .газа во вспомогательных однофаэных .потоках при образовании потока дополнительной смеси можно производить следующим образом. Сначала устанавливают расход нефти, равным расходу конт ролируемой гаэожидкостной смеси. Расход газа при этом равен нулю. Затеи уменьшают расход нефти и увеличивают расход газа таким образом, чтобы суммарный расход нефти и газа в дополнительной смеси оставался равным сум-. марному расходу нефти и газа в контролируемой смеси. При этом измеряют коэффициент взаимной корреляции средних плотностей обеих смесей. Регулирование расходов нефти и газа во вспомогательных однофазных потоках

3 - 1006 незаполненном трубопроводе; ,Ц вЂ” коэффициент ослабления излучения веществом контролируемой смеси;

Р - средняя плотность контроли- S

>СР руемой смеси.

Электрические импульсы с выхода детектора 17 излучения поступают на вход измерителя 13 коэффициента вза-. имной корреляции.

Вспомогательный поток нефти, в качестве которого используется поток в выходном измерительном трубопроводе, аналогичном входному, по трубопроводу 3 через регулятор 4 расхода 1S нефти поступает в объемный турбинный расходомер 1, который измеряет расход нефти (нефть на выходе нефтеперекачивающих станций заведомО не. содержит свободного газа, а аналогичность 39 входных и выходных линий предусмотрена проектом). Далее. нефть поступает в смеситель 5, в этот же смеситель через обратный клапан 6 поступает вспомогательный поток газа, расход которого предварительно регулируют регулятором 7 и измеряют объемным расходомером 2. Сформированный таким образом поток допалнительйой сме си поступает в объемный турбинный расходомер 12, который измеряет суммарный объемный расход дополнительной смеси, из расходомера 12 дополнительная смесь поступает в трубопро вод 8 и прохОдит через сечение трубо провода, просвечиваемое потоком гамма-излучения радиоизотопного первичного преобразователя 9, который аналогичен преобразователю 16. Электри- ческие импульсы с выхода преобразователя 9 поступают на другой вход из46 мерителя коэффициента взаимной корреляции. 13. Измеритель 13 представляет собой время импульсное делительное устройство.

IS

Измерение расхода нефтегазовой смеси с помощью описанной установки выполняют следующим образом.

Расходомером 14 измеряют суммарный объемный расход нефтегазовой смеси.

Регулятором 7 устанавливают расход газа, равный нулю. Регулятором 4 добиваются равенства показаний расходо меров 12 и 14. Далее регулятором 7 увеличивают расход газа, а регулятором 4 уменьшают расход нефти так, чтобы показания расходомеров 12 и 14 оставались бы равными друг другу. Эти операции проделывают до тех пор, пока

10069 производят до тех пор, пока этот коэффициент не достигнет своего максимального значения. Преимущество предлагаемого способа измерения по сравнению с известными заключается в более5 широкой области применения. Предлагаемый способ позволит с минимальными затратами осуществить измерение расхода товарной нефти, содержащей остаточный свободный газ, которая поступает по 10 . магистральному трубопроводу на станцию перекачки нефти. Дополнительная газожидкостная смесь в этом случае может быть образована B.:åûõoäíoì магистральном трубопроводе путем введе- 1 ния в него газа на участке, следующем после объемного расходомера, измеряющего расход нефти, не содержащей свободного газа. Причем расход газа, подаваемого в магистральный трубопровод 20 будет весьма незначительным, поскольку остаточное газосодержание во вход16 е ном магистральном трубопроводе не превышает 53.

Кроме того, путем измерения предлагаемым способом расхода нефти во. входном магистральном трубопроводе может быть проградуирован установленный в нем объемный расходомер. Таким образом, показания этого расходомера могут быть скорректированы на остаточное свободное газосодержание и в дальнейшем надобность в образовании дополнительной смеси и применение предлагаемого способа измерений будут возникать лишь при контрольных измерениях.

Использование предлагаемого способа измерения расхода обеспечивает существенный экономический эффект вследствие устранения неучитываемого дефицита нефти, имеющего место на станциях перекачки

Составитель Н ° Андреева

Редактор Лд Гратилло Texpeg М. Тепер Корректор демчик

Заказ 2122/63 Тираж 651 .,; Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11ЗОМ Москва Ж-ЗБ Рамшская наб. д. 4/5

3 Мд д ЗБ у .д дд /5

Филиал ППП "Патент", г..ужгород, ул. Проектная, й