Инвертированный расходомер вентури с возможностью ввода вставки

Изобретение относится к расходомерам Вентури, используемым во взаимодействии с потоком из подземных пластов, и более конкретно к инвертированным расходомерам Вентури. Система измерения параметров потока для наземного, подводного или подземного применения в колонне труб содержит первоначальное устройство для использования в качестве расходомера, смонтированное в упомянутой колонне, и последующее устройство для использования в качестве расходомера, установленное внутри упомянутого первоначального устройства, для последующего измерения параметров потока. Технический результат - повышение точности измерения параметров потоков низкой интенсивности. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к расходомерам Вентури, используемым во взаимодействии с потоком из подземных пластов, и более конкретно к инвертированным расходомерам Вентури, в которые может быть введена вставка для измерения параметров менее интенсивных потоков, чем пропускает данный расходомер в процессе добычи из продуктивного пласта. Предполагается, что настоящее изобретение может применяться как на наземных, так и на подводных трубопроводах.

Уровень техники

Инвертированные расходомеры Вентури используются для измерения параметров потоков очень высокой интенсивности. В основном, они представляют собой выпуклый участок колонны труб/ветви трубопровода, снабженный отводами для измерения давления, как это показано на фиг.6 патента US 6915707. В этом патенте на фиг.5 показан стандартный расходомер Вентури классической формы, сужающийся к горловине, где находится один из отводов для измерения давления, тогда как другой такой отвод располагается на одном из концов расходомера, имеющем больший диаметр. В инвертированном расходомере также имеется один отвод на конце и один на участке большего диаметра.

Производительность скважины со временем изменяется, и при снижении дебита высокопроизводительной скважины измерительное оборудование, рассчитанное на высокую интенсивность потока, перестает быть точным или вовсе не работает главным образом из-за отсутствия достаточного перепада давления в инвертированном расходомере Вентури при новой, значительно более низкой интенсивности потока. В прошлом в подобных случаях расходомер извлекали из скважины и заменяли другим расходомером, способным измерять параметры потоков меньшей интенсивности. В качестве сменного расходомера часто выступал стандартный расходомер Вентури. Кроме того, подъем эксплуатационной колонны и повторный спуск ее в скважину с новым расходомером требует времени и расходов на спускоподъемные операции, а также несет с собой риск падения производительности при возобновлении добычи после перерыва, связанного с установкой запасного расходомера. Эти проблемы, возникающие в случае серьезного изменения дебита, когда требуется замена расходомера, находящегося в подземном пласте, могут оказывать отрицательное влияние и на другое оборудование.

Расходомеры Вентури могут также располагаться в наземных или подводных выкидных линиях. Кроме того, известно применение устройств Вентури в качестве эжекторов для интенсификации притока при газлифтном методе добычи. Настоящее изобретение может использоваться в различных ситуациях, где применимы устройства Вентури, независимо от их расположения и способа доставки вставки.

Расходомеры Вентури в целом описаны в патентах и патентных публикациях US 5743717. 5128052, 4293283, 6015018, 6629564, 2006/0131014 и 2002/0029888. Представляет также интерес канадская заявка 2297003. В патенте US 4660647 описаны вставные предохранительные клапаны, спускаемые в скважину для размещения в имеющемся корпусе и принятия на себя функций другого предохранительного клапана, уже установленного в скважине.

Указанная проблема решается в настоящем изобретении посредством спуска в скважину вставного расходомера для ввода в инвертированный расходомер Вентури и фиксации его там в определенном положении с возможностью использования отводов первоначального расходомера. Вставной расходомер в предпочтительном варианте представляет собой стандартный расходомер Вентури, быстро спускаемый на тросе и фиксируемый в определенном положении таким образом, чтобы весь поток проходил через его горловину с сохранением доступа к отводам первоначального расходомера для регистрации данных или передачи сигналов тем же способом, как это ранее осуществлял первоначальный расходомер. В случае подводного применения можно использовать подводный аппарат с дистанционным управлением для удаления отрезка трубы, следующего за расходомером, с целью ввода вставки и повторного монтажа. При наземном применении вставка может устанавливаться вручную.

Специалисты в данной области получат более ясное представление о настоящем изобретении из приведенного ниже описания предпочтительного варианта осуществления изобретения и приложенных чертежей. Приложенная формула изобретения определяет настоящее изобретение в полном объеме.

Раскрытие изобретения

Вставной расходомер может быть спущен в скважину на тросе и введен в инвертированный расходомер Вентури с обеспечением использования имеющихся отводов для измерения давления с целью осуществления точного измерения параметров потоков низкой интенсивности, которые не могут быть точно измерены с помощью этого инвертированного расходомера Вентури. Вставной расходомер содержит уплотнительные элементы и может быть зафиксирован в определенном положении с уплотнением по окружности. Полученный новый поток меньшей интенсивности направляется в горловину вставного расходомера, который в предпочтительном варианте представляет собой стандартный расходомер Вентури. Устройства Вентури могут работать в режимах расходомера или эжектора и располагаться в скважинах, а также в подводных или наземных трубопроводах.

Краткое описание чертежей

На чертежах представлено:

фиг.1 - инвертированный расходомер Вентури, смонтированный в колонне труб,

фиг.2 - вставной расходомер, размещенный рядом с инвертированным расходомером Вентури, показанным на фиг.1,

фиг.3 - альтернативный вариант осуществления, в котором инвертированный расходомер Вентури снабжен отдельным патрубком с сечением, обеспечивающим ввод вставного расходомера,

фиг.4 - вид инвертированного расходомера Вентури, показанного на фиг.3, с полностью введенным вставным расходомером.

Подробное описание осуществления изобретения

На фиг.1 показан инвертированный расходомер Вентури 10 известного в отрасли типа. Он содержит расширенный участок 12 с отводом 14 для измерения давления (второй отвод). На впускном конце 15 имеется длинный впускной канал 16 заданного диаметра с сообщающимся с ним отводом 18 для измерения давления (первый отвод), расположенным на конце канала 20, идущего от впускного канала 16. Перепад давлений, регистрируемых на отводах 14 и 18, используется известным образом в уравнении Бернулли для расчета потока.

Участок 22, расположенный на обращенном к устью скважины конце 24, предназначен для стопорения и фиксации вставного расходомера 26 с помощью кольцевого выступа 28 или эквивалентного конструктивного элемента для фиксации/ввода в зацепление. Элемент 28, показанный на чертеже, также предусматривает неподвижную фиксацию. Расходомер 26 может селективно удерживаться в определенном положении внутри расходомера 10, пока не возникнет необходимость в его извлечении по какой-либо причине. Как показано на фиг.2, предпочтительным способом доставки вставного расходомера 26 является спуск на тросе 30, схематически показанный на чертеже и представляющий собой альтернативу транспортировке на гибких или даже жестких насосно-компрессорных трубах. Вставной расходомер 26 содержит пару уплотнительных элементов 32 и 34, расположенных на некотором расстоянии друг от друга и изолирующих отверстие, или отвод, 36 (третий отвод), проходящий от впуска 38 и сообщающийся с каналом 20. Стандартный расходомер Вентури содержит впускной конус 40, за которым по направлению потока расположены горловина 42 и выпускной конус 44. Горловина 42 имеет отвод 46 для измерения давления (четвертый отвод), который будет сообщаться с отводом 14 после фиксации вставного расходомера 26 на участке 22. В альтернативном варианте осуществления, показанном на фиг.3, может быть использован дополнительный отдельный патрубок 48 с участком 50 фиксации, располагающимся на нем таким образом, что удлинительный патрубок 52, крепящийся здесь к обращенному к устью скважины концу 54, обеспечит требуемое расположение горловины 42 относительно отвода 14 (фиг.4). При полностью введенном расходомере 26 (фиг.4) уплотнительный элемент 56 входит в контакт с расходомером 10, обеспечивая герметичную изоляцию кольцевого пространства 58, которое простирается до уплотнительного элемента 34. В устройстве, показанном на фиг.4 в собранном виде, внешние уплотнительные элементы 32 и 34 с расположенным между ними отверстием 36 обеспечивают гидравлическое сообщение с каналом 20, который теперь изолируется посредством этих уплотнительных элементов 32 и 34. Отвод 46 теперь располагается в кольцевом пространстве 58, изолированном на противоположных концах уплотнительными элементами 34 и 56. На тросе 30 имеется известное разъединительное устройство, которое обеспечивает отсоединение троса от вставного расходомера 26 после ввода фиксирующего элемента 28 в зацепление с участком фиксации (22 или 50 в зависимости от используемого варианта осуществления),

Специалистам в данной области будет ясно, что тип вставного расходомера 26 может отличаться от стандартного расходомера Вентури. В некоторых применениях вставной расходомер мог бы представлять собой инвертированный расходомер Вентури, имеющий меньшие размеры, чем первоначальный расходомер, и предназначенный для измерения параметров потоков меньшей интенсивности. Хотя использование инвертированного расходомера Вентури в качестве первоначального расходомера обеспечивает больше пространства для ввода в него вставного расходомера, возможны и другие комбинации расходомеров. Первоначальный и вставной расходомеры могут относиться к одному и тому же типу или к разным типам. Средства доставки могут быть различными и включать трос, кабель, гибкие или жесткие насосно- компрессорные трубы. Использование для работы вставного расходомера имеющихся у первоначального расходомера отводов для измерения давления является предпочтительным, но не обязательным. Номинальный и точный рабочий диапазон измерения параметров потока расходомера 26 не перекрывается с гораздо более широким рабочим диапазоном измерения параметров потока большего расходомера 10.

Идея использования вставного расходомера 26 не ограничивается применениями с целью измерений или размещением в скважине, поскольку настоящее изобретение можно использовать и в подводных или наземных трубопроводах, не ограничиваясь измерениями. Устройства Вентури могут применяться для повышения интенсивности потока, будучи использованными в качестве эжекторов, например при газлифтном методе добычи, когда в горловине создается пониженное давление, интенсифицирующее приток из продуктивных зон с низким пластовым давлением. Способ установки вставного расходомера 26 зависит от расположения первоначального устройства, например инвертированного расходомера Вентури 10. Вставной расходомер 26, применяемый в качестве эжектора, будет содержать на горловине 42 не отвод 46 для измерения давления, а выкидную линию, совмещенную с выкидной линией первоначального расходомера Вентури 10, предусмотренной в последнем вместо отвода 14 для измерения давления.

Приведенное выше описание предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения носит иллюстративный характер. Специалистами в данной области могут быть реализованы многочисленные изменения в рамках объема изобретения, буквальным и эквивалентным образом определяемого приложенной формулой изобретения.

1. Система измерения параметров потока для наземного, подводного или подземного применения в колонне труб, содержащая:
первоначальное устройство для использования в качестве расходомера, смонтированное в упомянутой колонне;
последующее устройство для использования в качестве расходомера, установленное внутри упомянутого первоначального устройства, для последующего измерения параметров потока.

2. Система по п.1, в которой первоначальное устройство представляет собой первоначальный расходомер Вентури с рядом измерительных участков для оценки параметров потока, а последующее устройство представляет собой последующий расходомер Вентури, сообщающийся с упомянутыми измерительными участками первоначального расходомера Вентури.

3. Система по п.1, в которой первоначальное устройство представляет собой инвертированный расходомер Вентури.

4. Система по п.1, в которой последующее устройство представляет собой стандартный расходомер Вентури.

5. Система по п.4, в которой последующее устройство способно измерять параметры потока в диапазоне, не перекрывающем соответствующий диапазон первоначального устройства.

6. Система по п.5, в которой измерительный диапазон последующего устройства меньше измерительного диапазона первоначального устройства.

7. Система по п.3, в которой последующее устройство представляет собой стандартный расходомер Вентури.

8. Система по п.1, содержащая устройство доставки последующего устройства, представляющее собой одно из следующего: трос, гибкие трубы и жесткие трубы.

9. Система по п.1, в которой первоначальное устройство содержит участок фиксации для приема и селективного удержания последующего устройства.

10. Система по п.9, в которой упомянутый участок фиксации выполнен как единое целое с первоначальным устройством или расположен на патрубке, закрепленном на первоначальном устройстве.

11. Система по п.7, в которой:
инвертированный расходомер Вентури имеет разнесенные друг от друга первый и второй отводы для измерения давления;
стандартный расходомер Вентури имеет несколько наружных уплотнений, изолирующих первый и второй отводы для измерения давления, когда стандартный расходомер Вентури полностью вставлен в инвертированный расходомер Вентури.

12. Система по п.11, в которой стандартный расходомер Вентури имеет третий и четвертый отводы для измерения давления, а упомянутые уплотнения разобщают упомянутые третий и четвертый отводы.

13. Система по п.12, в которой упомянутые уплотнения включают три уплотнительных элемента, из которых первый и второй уплотнительные элементы расположены на противоположных сторонах третьего отвода, а третий уплотнительный элемент - на стороне четвертого отвода, противоположной второму уплотнительному элементу.

14. Система по п.13, в которой первый и второй уплотнительные элементы изолируют первый отвод для измерения давления, обеспечивая герметичное сообщение третьего отвода с первым отводом, когда последующий расходомер Вентури полностью вставлен в первоначальный расходомер Вентури.

15. Система по п.14, в которой второй и третий уплотнительные элементы изолируют второй отвод, обеспечивая герметичное сообщение четвертого отвода со вторым отводом, когда последующий расходомер Вентури полностью вставлен в первоначальный расходомер Вентури.

16. Система по п.15, в которой последующий расходомер Вентури имеет горловину, а четвертый отвод расположен в этой горловине.

17. Система по п.16, содержащая устройство доставки последующего расходомера Вентури, представляющее собой одно из следующего: трос, гибкие трубы и жесткие трубы.

18. Система по п.16, в которой первоначальный расходомер Вентури содержит участок фиксации для приема и селективного удержания последующего расходомера Вентури,

19. Система по п.18, в которой участок фиксации выполнен как единое целое с первоначальным расходомером Вентури или расположен на патрубке, закрепленном на первоначальном расходомере Вентури.

20. Система по п.10, в которой участок фиксации обеспечивает фиксацию последующего устройства в первоначальном устройстве.



 

Похожие патенты:

Нагревательное устройство, работающее на газе, содержит впуск для газа, впуск для воздуха, клапан, управляющее устройство, горелку, теплообменник и вентилятор. Клапан присоединен к впуску для газа.

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к устройствам для измерения параметров потока газа в открытых и закрытых каналах. .

Изобретение относится к области гидродинамических устройств, для изменения скорости потоков путем плавного сужения и расширения их поперечных сечений. .

Изобретение относится к измерению расхода текучих сред в закрытых трубопроводах, в частности к датчикам давления для расходомеров. .

Изобретение относится к измерению расхода текучих сред в закрытых трубопроводах, в частности текучих сред, содержащих примеси в виде твердых частиц. .

Изобретение относится к измерению расхода текучих сред в закрытых трубопроводах, в частности к датчикам давления для используемых в таких случаях расходомеров. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения расхода с повышенной точностью и малыми потерями энергии на процесс измерения .

Предлагаются система и способ динамической калибровки, предназначенные для измерения дебита скважинного флюида отдельных нефтяных скважин, входящих в состав куста скважин. Отличительной особенностью системы и способа динамической калибровки является то, что они включают в себя средство, предусмотренное для индивидуальной калибровки датчика давления в соответствии с параметрами каждой отдельной скважины. Технический результат - повышение точности результатов измерения дебита флюидов. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, а именно к системам рециркуляции отработавших газов для двигателей внутреннего сгорания. Расходомер (70) Вентури для размещения в охлаждаемой системе рециркуляции отработавших газов (РОГ), которая включает трубопровод рециркуляции отработавших газов. Трубопровод рециркуляции отработавших газов подсоединен к выпускному трубопроводу двигателя внутреннего сгорания. Система рециркуляции отработавших газов включает охладитель системы РОГ, который соединен с трубопроводом рециркуляции отработавших газов. Расходомер (70) Вентури присоединен в трубопроводе рециркуляции отработавших газов для приема отработавших газов из охладителя системы РОГ. При этом расходомер (70) Вентури имеет внутреннюю стенку (72), которая формирует внутреннее пространство (74). Внутреннее пространство (74) включает суживающуюся входную часть (76), суженную часть (78) и расширяющуюся выходную часть (80). Внешняя стенка (90) окружает внутреннюю стенку (72) и прикреплена к ней. Причем внешняя стенка (90) разнесена от внутренней стенки (72) с формированием изолирующего пространства (92) между внутренней (72) и внешней (90) стенками. Также раскрыта система выпуска отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащая расходомер Вентури. Технический результат заключается в снижении вероятности конденсации влаги в расходомере Вентури. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к способам определения состава водонефтяной смеси в скважине и, в частности, к способам, использующим измерение параметров потока добываемого флюида в трубке Вентури, через которую в основной ствол скважины обеспечивают поступление нефтеводяной смеси, добываемой из выделенного сегмента скважины. Технический результат - повышение точности и надежности определения обводненности добываемой нефтеводяной смеси во всем диапазоне значений этой величины. По способу в скважине размещают по меньшей мере одну трубку Вентури, через которую в основной ствол скважины обеспечивают поступление нефтеводяной смеси, добываемой из выделенного сегмента скважины. При этом количество размещаемых трубок Вентури определяют количеством сегментов скважины, для которых нужно определить обводненность добываемой нефтеводяной смеси. В процессе добычи осуществляют измерения давления на входе в трубку Вентури и в горловине трубки Вентури. Посредством датчиков температуры осуществляют измерения температуры потока добываемой нефтеводяной смеси на входе в трубку Вентури и температуры стенки трубки Вентури в горловине трубки. По результатам измерений давления и температуры определяют обводненность нефтеводяной смеси, добываемой из выделенного сегмента скважины. 4 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к расходомерам Вентури, используемым во взаимодействии с потоком из подземных пластов, и более конкретно к инвертированным расходомерам Вентури. Система измерения параметров потока для наземного, подводного или подземного применения в колонне труб содержит первоначальное устройство для использования в качестве расходомера, смонтированное в упомянутой колонне, и последующее устройство для использования в качестве расходомера, установленное внутри упомянутого первоначального устройства, для последующего измерения параметров потока. Технический результат - повышение точности измерения параметров потоков низкой интенсивности. 19 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх