Устройство для измерения уровня границы раздела двух жидкостей с различной плотностью или границы раздела жидкость-газ в подземном резервуаре

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ИЛИ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТЬ-ГАЗ В ПОДЗЕМНОМ РЕЗЕРВУАРЕ, содержащее скважину, рабочие колонны, измеритель перепада давлений, отличающе е ся тем, что, с целью обеспечения измерения уровня без остановки технологических процессов, связанных с использованием резервуара и рабочих колонн, оно снабжено измерительной трубкой, узлом нагнетания и обводной линией с вентилем и приводом, причем узел нагнетания зашунтирован измерителем перепада давлений я обводной линией и соединен входом с пространством между рабочими колоннами, а выходом - с измерительной трубкой, при этом нижний конец измерительной (Л трубки имеет участок большего диаметра и расположен ниже башмака рабочей колонны.

СООЗ СОВЕТСНИХ

C0UH

РЕСПУБЛИК д(у) Е 21 В 47/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

К ABTOPCHOINY СВИДЕТЕЛЬСТВУ с

/ 1

ГОСУДАРСТ8ЕНКЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 355047.1/22-03. (22) 09.02.83 (46) 15. 12. 84, Бюл. М 46 (72) П.Ф.Пузырев (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт использования газа в народном хозяйстве и подземного хранения нефти, нефтепродуктов и сжиженных газов (53) 622.241.6.681. 128.5(088.8) (56) 1. Гофман-Захаров П.М. Проектирование и сооружение подземных резервуаров нефтегазохранилищ. Киев, 1.975.

2. Авторские свидетельство СССР по заявке В 3407440/22-03, кл. Е 21 В 43/28, 1981 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

УРОВНЯ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ ЖИДКОСТЕЙ С РАЗЛИЧНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ИПИ ГРА„SU„, 1129335 A

НИЦЫ РАЗДЕЛА ЖИДКОСТЬ-ГАЗ В ПОДЗЕМН0М РЕЗЕРВУАРЕ, содержащее скважину, рабочие колонны, измеритель перепа да давлений, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения измерения уровня без остановки технологических процессов, связанных с использованием резервуара и рабочих колонн, .оно снабжено измерительной трубкой, узлом нагнетания и обводной линией с вентилем и приводом, причем узел нагнетания зашунтирован измерителем перепада давлений и обводной линией и соединен входом с пространством между рабочими колоннами, O а выходом — с измерительной трубкой, а при этом нижний конец измерительной трубки имеет участок большего диаметра и расположен ниже башмака рабо- С чей колонны.

1 1129

Изобретение относится к горному делу и может быть использовано при сооружении и эксплуатации подземных резервуаров для определения положения уровня хранимого в резервуаре продукта, например газа или газового конденсата, в газовой и нефтедобывающей отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения уровня жидкости в подземном резервуа- 10 ре, основанное на принципе барботажа продукта. Устройство содержит скважину, соединяющую резервуар с дневной поверхностью. Скважина снабжена концентрично установленными обсадной и рабочими колоннами, Рабочая колонна имеет внутри концентрично установленную .,пьезометрическую трубку, опущенную под уровень хранимого в резервуаре продукта(23

Высоту уровня раздела жидких сред в резервуаре определяют посредством нагнетания в резервуар газа или воздуха и вытеснения продукта через пьезометрическую трубку. Высоту уров- 25 ня определяют по формуле где 1i - BbIcoTR poaaa KHpKoro IIpoдукта в подземном резервуаре, м,"., rlP — давление внутри трубки, мПа; р — плотность жидкости. 35

Недостаток устройства — большая погрешность при проведении измерений вследствие изменения плотности продукта по высоте камеры резервуара, Известно устройство для измерения 40 уровня в подземном резервуаре, содержащее резервуар, соединенный с дневной поверхностью скважиной. В скваи жине установлены трубы технологических колонн, а на оголовке скважи- 45 ны — измеритель перепада давления..

Измерение уровня в.подземном резервуаре производят вытеснением продукта, хранимого в резервуаре, as рабочих колонн с определением возникаю- 50 щего при этом перепада давления(2 .

Недостатками устройства являются необходимость остановки техноло гического процесса и невозможность его использования для измерения 55 уровня в автоматическом режиме, Цель изобретения -. обеспечение измерения уровня без остановки техно335 2 логических процессов, связанных с использованием резервуара и рабочих колонн °

Указанная цель достигается тем, что устройство для измерения уровня границы раздела двух жидкостей с различной плотностью или границы раздела жидкость-газ в подземном резервуаре, содержащее. скважину, рабочие колонны, измеритель перепада давлений, снабжено измерительной трубкой, узлом нагнетания и обводной линией с вентилем и приводом, причем узел нагнетания зашунтирован измерителем перепада давлений и обводной линией и соединен входом с простраМством между рабочими колоннами, а выходом — с измерительной трубкой, при этом нижний конец измерительной трубки имеет участок большего диаметра и расположен ниже башмака рабочей колонны.

На фиг.1 изображена схема устройства; на фиг.2 — диаграмма региа;грации перепада давлений в процессе измерения.

Устройство содержит подземный резервуар 1, соединенный с дневной поверхностью скважиной 2. Через аголовок 3 в скважину опущены рабочие колонны 4 и 5. В колонне 5 установлена измерительная трубка б, имеющая на нижнем конце участок большего диаметра 7. Трубка б установлена таким образом, что этот участок не влияет на величину гидродинамическаго сопротивления при осуществлении технологического процесса. На поверхности измерительная трубка 6 подключена к измерителю перепада давления 8 и соединена с узлом нагнетания 9. Вход узла нагнетания 9 соединен с межколонным пространством колонн 4 и 5, заполненным более легким компонентам. На обводной линии

10 смонтирован вентиль 11, имеющий индивидуальный привод 12.

Устройство работает следующим образом.

В подземный резервуар 1, соединенный с дневной поверхностью скважиной 2, опущена через оголовок 3 по колонне 5 измерительная трубка 6, имеющая на нижнем конце участок большего диаметра 7. Трубка установлена. так, чта этот участок располагается ниже башмака колонны, и поэтому не влияет на величину гидро1129 динамического сопротивления колонны при осуществлении операций заполнения и опорожнения резервуара.

На поверхности измерительная трубка б присоединена к измерителю перепада давлений 8 и узла нагнетания 9.

Выбор узла нагнетания определяется характером сред, заполняющих подземный резервуар, — если в нем размещаются две жидкие с различными плот- 10 ностями, то используют насос; если размещаются жидкость и газ, то применяют компрессор.

Вход узла нагнетания подключен к межтрубному пространству обсадной и .технологической колонной труб 4, заполняемЬму более легким кашпонентом, а выход соединен с измерительной трубкой 6. При этом блок нагнетания зашунтирован измерителем 2п перепада давления 8 и обводной линией 10 с вентилем 11, имеющим привод

12, позволяющий периодически открывать и закрывать вентиль. В пусковой момент вентиль 11 открыт. 25

По обводной линии 10 измерительная трубка 6 свободно сообщается с межколонным пространством, заполненным более легким компонентом.

В связи с тем, что давление в измери-З тельной трубке и межтрубье равны, в измерительной трубке устанавливаегся граница раздела на том же уровне, что и в подземном резервуаре. При включении узла нагнетания 9 и приво35 да 12 вентиль 11 закрывается, вследствие чего сообщение между измерительной трубкой 6 и межтрубьем оголовка прерывается. Давление в измерительной трубке начинает расти, что фиксируется измерителем перепада давления 8. Ввиду того, что подземный резервуар-1 имеет в поперечнике размеры в среднем около 30 м, перекачка части легкой жидкости в измерительную трубку практически не сказывается на положении границы раздела в подземном резервуаре.

По мере работы узла нагнетания 9 уровень границы раздела в измеритель-50 ной трубке начинает понижаться, а соответственно, расчет и перепад давления, регистрируемый измерителем перепада давления 8 (см.фиг.2 — интервал 1О - 4„). B момент „, когда гра-:55 ница раздела в измерительной трубке достигает участка .большего диаметра 1, темп роста перепада давления резко.

335 4 падает. Это объясняется тем, что про »,. изводительность узла нагнетания постоянна во времени, а при измененйи диаметра измерительной трубки 6 для перемещения границы раздела на ту же величину требуется большее количество закачиваемой в резервуар жидкости или газа, а следовательно, и времени. Об этом свидетельствует на диаграмме появление точки перегиба 0„, которой соответствует перепад давления ЛР:. В дальнейшем перепад продолжает расти до момента Ф . Это обусловлено тем, что граница раздела достигает нижнего конца измерительной трубки. В момент рост перепада давления прекращает-.

2 ся, так как избыток жидкости барботирует в подземный резервуар (интервал 4, — - 1 ). Началу этого интервала ъ (момент t2;) соответствует точка О которой соответствует перепад давления ДР „

Длина 1 участка большего диаметра известна, так как она измеряется при спуске измерительной трубки в резервуар.

Уровень границы раздела двух сред в подземном резервуаре определяется по формуле (см. $2)) .

1 („лР„ где Ь,. — уровень границы раздела в подземном резервуаре относительно нижнего конца измерительной труб. ки, м;

tlP — перепад давления, сооти 6 ветствующий полному вытеснению тяжелой жидкости из измерительной трубки, мПа; йР— перепад давлений, соот1 ветствующий переходу границы раздела в участок измерительной трубки увеличенного диаметра, мПа;

- длина участка увеличенного диаметра, м.

Затем привод 12 открывает вентиль

11 (момент 1 на диаграмме), через

3 обводную линию 10 восстанавливается связь измерительной трубки 6 и межтрубья оголовка 3. Давление

:выравнивается (интервал 6- Ф„ ). .,В момент :t при ЛР =. 0 в из3 мерительной трубке граница раздела устанавливается на том же уровне, .что и в подземном резервуаре.

При очередном закрытии приводом вентиля на обводной линии (момент ) на диаграмме начинается новйй измерительный цикл.

1129335

Устройство позволяет не прерывать технологический процесс во время проведения измерения уровня обеспечить безаварийность эксплуата5 ции подземного резервуара в системе промысел — потребитель, предоставив возможность осуществлять регулярный замер положения уровня.

1129335 о 4 4 ю, 1цик// . Яцек}д

Фиг.2

Составитель В.Сидоров

ТехредЖ.Кастелевич . Корректор Л.Пилиненко

Редактор В.Ковтун

Тираж 564 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 9419/25

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4