Способ определения уровня нижней границы слоя эмульсии пластовой воды в нефти в дегидраторе

 

Сущность изобретения: способ заключается в том, что идентичными преобразователями снимают сигналы на трех разных глубинах, а уровень определяют при сравнении среднеквадратичных значений частот, полученных на разных глубинах. 2 ил.

Изобретение относится к подготовке нефти и предназначено для использования в технологическом процессе обезвоживания.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемому способу является способ определения границы раздела между двумя жидкостями с различными электрическими свойствами (электрическими импедансами) [1] Способ заключается в погружении двух идентичных зондов (измерительных преобразователей) в исследуемую среду так, чтобы эти зонды находились на различной глубине, получение разности сигналов, поступающих с зондов и несущих измерительную информацию из локальных областей исследуемой среды. Если оба зонда контактируют с одной и той же жидкостью, то разностный сигнал будет равен нулю, если с разными жидкостями, имеющими различные электрические свойства (электрические импедансы), то разностный сигнал не будет равен нулю.

Способ-прототип, как и аналог, может быть реализован только при условии, когда измеряемая физическая величина в каждой из жидкостей, образующих границу раздела, постоянна во всем ее объеме.

Заявляемый способ позволяет получить более высокий технический результат определить границу раздела между двумя типами одной и той же нефтяной эмульсии: эмульсией пластовой воды в нефти и эмульсией нефти в пластовой воде, а также между эмульсией пластовой воды в нефти и пластовой водой. В каждой из эмульсий существует вертикальный градиент концентраций и, следовательно, вертикальный градиент диэлектрической проницаемости, удельной электропроводности и электрического импеданса.

Достигаемый результат позволяет определить уровень нижней границы слоя эмульсии пластовой воды в нефти в дегидраторе.

Более высокий технический результат достигается тем, что так же, как в прототипе с помощью идентичных измерительных преобразователей получают сигналы на двух глубинах в исследуемой среде и сравнивают их, но, в отличие от прототипа, идентичные измерительные преобразователи выполнены в виде изолированного диэлектриком цилиндрического электрода, подключенного в колебательный контур автогенератора, частота которого является выходным сигналом измерительного преобразователя, одновременно дополнительно получают сигнал на третьей глубине в металлическом резервуаре нефтяного дегидратора и сравнивают среднеквадратичные значения частот, полученные на нижней и средней, а также верхней и средней глубинах.

Согласно статической характеристике измерительного преобразователя (фиг. 1), частота автогенератора зависит от типа эмульсии, от объемной концентрации воды в эмульсии пластовой воды в нефти и настолько незначительно изменяется при изменении объемной концентрации в эмульсии нефти в пластовой воде, включая и 100% (пластовая вода), что этими изменениями на практике можно пренебречь.

Для раскрытия сущности заявляемого способа приводим краткое описание физических процессов, протекающих в резервуаре дегидратора.

В резервуаре дегидратора, куда подается обводненная нефть, под действием естественных сил (гравитационных и выталкивания) и искусственного воздействия (электрическим полем, химическими реагентами) идет процесс разрушения эмульсии и расслоение ее компонентов. Но полного расслоения не происходит существует градиент концентраций. В нефтяных эмульсиях при достижении определенной концентрации дисперсной фазы происходи изменение типа эмульсии (обращение фаз). Обычно в эмульсии нефти в пластовой воде процесс расслоения протекает быстро, и уже на незначительной глубине от неустойчивой переходной зоны находится пластовая вода. Характер изменения соотношения концентраций во времени представляет собой эргодический стационарный случайный процесс, поэтому необходимо сравнивать среднеквадратичные значения частот.

Если среднеквадратичные значения частот, полученных на нижней и средней глубинах, практически равны, а на средней и верхней различны, то нижняя граница эмульсии пластовой воды в нефти находится между верхней и средней глубинами. Равенство сигналов с трех глубин свидетельствует, что эта граница выше верхней глубины. Неравенство всех трех сигналов указывает на то, что эта граница находится где-то ниже средней глубины.

На фиг. 1 представлен график зависимости среднеквадратичного значения частоты измерительного преобразователя от объемной концентрации воды в эмульсиях обоих типов (статическая характеристика измерительного преобразователя); на фиг. 2 приведена функциональная блок-схема сигнализатора уровня нижней границы слоя эмульсии пластовой воды в нефти в дегидраторе.

Возможность осуществления заявляемого способа подтверждается его реализацией в устройстве сигнализатора уровня нижней границы слоя эмульсии пластовой воды в нефти в горизонтальном металлическом резервуаре дегидратора диаметром 3 м.

Средняя контрольная точка (отверстие) расположена на высоте 1/3 диаметра резервуара от его дна. Интервал глубин между контрольными точками 200 мм.

Три идентичных цилиндрических электрода, изолированных диэлектриком, длиной 200-300 мм, диаметром 10-15 мм, установлены через отверстия горизонтально внутри резервуара. Герметичность обеспечивается выполнением корпуса, в котором крепится цилиндрический электрод.

Цилиндрические электроды, изолированные диэлектриком 1-3, соединены с колебательным контуром соответствующего автогенератора 4-6, каждый из которых соединен с блоком среднеквадратичного значения частоты (блоком с.к.з.) 7-9. Выход блока с. к.з. 7 соединен с одним из входов блока 10 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока с.к.з. 8. Выход блока с.к.з. 8 соединен также с одним из входов блока 11 сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока с.к.з. 9. Блоки сравнения имеют индикацию результатов сравнения.

Металлическая стенка резервуара служит электродом и образует с каждым цилиндрическим электродом, изолированным диэлектриком 1-3, электрическую емкость, которая включена в колебательный контур соответствующий автогенератора. Изменение диэлектрической проницаемости среды в межэлектродном пространстве изменяет электрическую емкость и, следовательно, частоту автогенератора, которая является выходной величиной измерительного преобразователя. Измерительные преобразователи идентичны. Их статическая характеристика приведена на фиг. 1. Пренебрежимо малая чуствительность к объемному содержанию воды в эмульсии нефти в пластовой воде позволяет исключить влияние градиента концентраций в ней и отождествить с ней пластовую воду. Значительное различие в значениях частот для различных типов эмульсий позволяет выявить границу раздела эмульсии пластовой воды в нефти и эмульсии нефти пластовой воде или пластовой воды.

Операции получения среднеквадратичных значений частот и сравнения их в заданном порядке реализуются на базе вычислительной техники и стационарных программ. Операция сравнения может быть выполнена как вычитанием, так и делением.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УРОВНЯ НИЖНЕЙ ГРАНИЦЫ СЛОЯ ЭМУЛЬСИИ ПЛАСТОВОЙ ВОДЫ В НЕФТИ В ДЕГИДРАТОРЕ, заключающийся в том, что с идентичных измерительных преобразователей, расположенных на двух глубинах в исследуемой среде, снимают сигналы, сравнивают их и по результатам сравнения определяют искомую величину, отличающийся тем, что идентичные измерительные преобразователи выполнены в виде изолированного диэлектриком цилиндрического электрода, подключенного в колебательный контур автогенератора, частота которого является выходным сигналом измерительного преобразователя, одновременно дополнительно снимают сигнал с преобразователя, расположенного на третьей глубине, и сравнивают среднеквадратичные значения частот, полученные на разных глубинах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2