Устройство для измерения продукции скважины

 

Изобретение относится к системам автоматического контроля и может быть использовано при контроле и управлении процессами добычи продукции скважины в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности. При осуществлении изобретения повышается точность измерения, эксплуатационные возможности и упрощается система управления. Устройство для измерения продукции скважины содержит герметичную цилиндрическую емкость с входным трубопроводом продукции скважины и выходными трубопроводами для газов и жидкости. Они имеют управляемые запорные органы, преобразователь силы в электрический сигнал с поршнем и связанные между собой вычислительный блок и гидравлическую и электрическую системы управления. Герметичная цилиндрическая емкость выполнена с центрирующей опорой, расположенной вдоль ее вертикальной оси, и установленной концентрично ей цилиндрической направляющей. Преобразователь силы в электрический сигнал связан с верхней частью опоры и через подвеску герметичной цилиндрической емкостью. Его поршень имеет упор с конусной нижней частью, выполненной со сферической выемкой для упора на размещенный под ним шар. Входной трубопровод продукции скважины и выходные трубопроводы для газа и жидкости выполнены подвижными. 2 ил.

Изобретение относится к системам автоматического контроля и может быть использовано при контроле и управлении процессами добычи продукции скважины в нефтяной, газовой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для измерения пpодукции скважины [1] содержащее герметичную емкость (сепаратор) с размещенной внутри тарированной емкости, тарированную пружину, входной и выходные трубопроводы, управляемые запорные органы, сифон, гидравлическую и электрическую системы управления, блок местной автоматики.

Массу жидкости определяют через разность измеренных верхнего и нижнего уровней, время накопления жидкости между этими уровнями и использование данных из характеристики преобразования калиброванной пружины.

Недостаток устройства заключается в нелинейной деформации пружины из-за смещения центра тяжести калиброванной емкости от динамических воздействий, возникающих в связи с пульсациями расходов и давлений и гидравлическими ударами, и появления дополнительной неконтролируемой погрешности, а также невозможности осуществления поверки емкости в рабочих условиях эксплуатации.

Известно также устройство для измерения продукции скважины [2] содержащее герметичную цилиндрическую емкость с входным трубопроводом продукции скважины и выходными трубопроводами для газа и жидкости, имеющими управляемые запорные органы, преобразователь силы в электрический сигнал и связанные между собой вычислительный блок и гидравлическую и электрическую системы управления.

Продукция скважины через входной трубопровод поступает в измерительную емкость, установленную на измеритель массы (преобразователь силы в электрический сигнал). По достижении верхнего уровня жидкости в емкости системой управления формируются команды на управляемые запорные органы и происходит вытеснение жидкости давлением газа в сборный коллектор. Масса жидкости определяется как произведение зафиксированного за один цикл объема жидкости на ее плотность.

В известном устройстве необходимо строго соблюдать симметричность в отношении центра тяжести емкости. Нарушение симметричности ведет к нарушению балансировки измерительной массы (преобразователей силы в электрический сигнал) и соответственно к появлению дополнительной неконтролируемой погрешности, что снижает точность измерения массы жидкости.

Кроме этого, известное устройство громоздко из-за необходимости применения монолитного (массивного) фундамента для обеспечения жесткости крепления измерительной емкости и имеет сложную систему управления.

Целью изобретения является снижение дополнительной неконтролируемой погрешности при измерении продукции скважины.

При осуществлении изобретения повышается точность измерения.

Кроме этого повышаются эксплуатационные возможности и упрощается система управления.

Цель достигается тем, что в известном устройстве для измерения продукции скважины, содержащем герметичную цилиндрическую емкость с входным трубопроводом продукции скважины и выходными трубопроводами для газа и жидкости, имеющими управляемые запорные органы, преобразователь силы в электрический сигнал с поршнем и связанные между собой вычислительный блок и гидравлическую и электрическую системы управления, герметичная цилиндрическая емкость выполнена с центрирующей опорой, расположенной вдоль ее вертикальной оси, и установленной концентрично ей цилиндрической направляющей, причем преобразователь силы в электрический сигнал связан с верхней частью опоры и через подвеску с герметичной цилиндрической емкостью, а его поршень имеет упор с конусной нижней частью, выполненной со сферической выемкой для упора на размещенный под ним шар, при этом входной трубопровод продукции скважины и выходные трубопроводы для газа и жидкости выполнены подвижными.

На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 преобразователь силы в электрический сигнал.

Устройство содержит герметичную цилиндрическую емкость 1, нижнее и верхнее днище которой по ее вертикальной оси соединены цилиндрической направляющей 2, внутри которой установлена центрирующая опора 3, в верхней части которой установлен преобразователь силы в электрический сигнал, состоящий из преобразователя 4 силы в давление и преобразователя 5 давления в электрический сигнал. Преобразователь 4 силы в давление состоит из корпуса 6, поршня 7, в котором размещен упор 8, оканчивающийся конусом со сферической выемкой со стороны вершины и опирающийся на шар 9, внутренняя полость преобразователя 4 силы в давление соединена с пpеобразователем 5 давления в электрический сигнал, который соединен с электрической системой 10 управления, имеющей вычислительное устройство 11. Герметичная цилиндрическая емкость 1 соединена с преобразователем 4 силы в давление с помощью подвески 12. К герметичной цилиндрической емкости 1 подведены подвижный входной трубопровод 13 продукции скважины и подвижные выходные трубопроводы для газа 14 и жидкости 15, на трубопроводе 14 для газа установлен запорный орган (шаровой кран) 16, на трубопроводе 15 для жидкости установлен управляемый запорный орган 17, соединенный с гидравлической системой 18 управления и с электрической системой 10 управления, к которой подключен насос 19 откачки.

Устройство работает следующим образом.

Продукция скважины через подвижный входной трубопровод 13 направляется в герметичную цилиндрическую емкость 1, в которой происходит сепарация попутного нефтяного газа и удаление его через подвижный трубопровод 14 и запорный орган 16, накопление жидкости от нижнего до верхнего фиксированных уровней, которым соответствуют определенные значения давления в преобразователе 4 силы в давление и соответственно значения электрического сигнала в преобразователе 5 давления в электрический сигнал.

При достижении давления в преобразователе 4 и электрического сигнала в преобразователе 5 величин, соответствующих верхнему фиксированному уровню, в вычислительном устройстве 11 вычисляется значение массы "брутто" (Мт), время заполнения емкости жидкостью и формируются команды в электрическую 10 и гидравлическую 18 системы управления. Происходит автоматическое включение насоса 19 откачки и открытие управляемого запорного органа 17.

Начинается процесс откачки жидкости из емкости 1 до нижнего фиксированного уровня. Вычислительным устройством 11 производится вычисление "нетто" (Мт) жидкости в виде разности массы "брутто" (Мт) и массы тары (Мт), соответствующей давлению в преобразователе 4 и электрическому сигналу в преобразователе 5 и соответственно нижнему фиксированному уровню, и формируются команды на отключение управляемого запорного органа 17 и насоса 19 откачки. Единичный цикл измерения закончился, и устройство готово к выполнению последующего цикла. Среднесуточный дебит скважины определяется как сумма единичных циклов измерения, выполненных за календарное время 24 ч.

В верхней части центрирующей опоры 3 размещается преобразователь 4 силы в давление, состоящий из корпуса 6, поршня 7, упора 8 и шара 9. Герметичная цилиндрическая емкость 1 с помощью подвески 12 соединена с упором 8 и опирается через шар 9 и упор 8 на поршень 7. Внутренняя полость преобразователя 4 силы в давление соединена через штуцер с преобразователем 5 давления в электрический сигнал.

Такая конструкция преобразователя силы в электрический сигнал обеспечивает свободное перемещение емкости 1 вдоль вертикальной оси, нормальное приложение силы тяжести и устраняет возможные защемления емкости 1, вследствие чего снижается дополнительная неконтpолируемая погрешность.

С целью исключения влияния температурных деформаций трубопроводной обвязки и возможных динамических воздействий, возникающих вследствие возможных пульсаций давлений и расходов продукции скважины и являющихся в свою очередь источниками дополнительной неконтролируемой погрешности, герметичная цилиндрическая емкость 1 соединяется с коллектором от скважины, газовой линией и выкидным коллектором соответственно с помощью подвижных трубопроводов 13, 14, 15.

Подвижные трубопроводы также обеспечивают свободное перемещение емкости 1 по вертикальной оси вдоль центрирующей опоры 3, повышая точность измерения.

В период отключений устройства от скважины производится его поверка в рабочих условиях посредством установки набора образцовых гирь на подвеску 12.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИНЫ, содержащее герметичную цилиндрическую емкость с входным трубопроводом продукции скважины и выходными трубопроводами для газа и жидкости, имеющими управляемые запорные органы, преобразователь силы в электрический сигнал с поршнем и связанные между собой вычислительный блок и гидравлическую и электрическую системы управления, отличающееся тем, что герметичная цилиндрическая емкость выполнена с центрирующей опорой, расположенной вдоль ее вертикальной оси, и установленной концентрично ей цилиндрической направляющей, причем преобразователь силы в электрический сигнал связан с верхней частью опоры и через подвеску с герметичной цилиндрической емкостью, а его поршень имеет упор с конусной нижней частью, выполненной со сферической выемкой для упора на размещенный под ним шар, при этом входной трубопровод продукции скважины и выходные трубопроводы для газа и жидкости выполнены подвижными.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2