Многофазный расходомер

Авторы патента:

G01F1/74 - приборы для измерения потока жидкости, газа или сыпучего твердого материала, находящегося во взвешенном состоянии в другой текучей среде

Владельцы патента RU 2589354:

СИМЕНС АКЦИЕНГЕЗЕЛЛЬШАФТ (DE)

Изобретение относится к многофазному рентгеновскому расходомеру. Расходомер содержит первое детекторное средство для измерения объемного расхода многофазной текучей среды внутри секции трубы и второе детекторное средство для определения поглощения рентгеновского или гамма-излучения текучей средой внутри секции трубы по меньшей мере на двух различных длинах волн. Согласно изобретению, стенка (18) секции трубы содержит окружное поднутрение (20), расположенное по потоку перед первым и вторым детекторным средством, что позволяет разрушать прилипающие к стенке жидкие пленки по потоку после поднутрения. Технический результат - улучшение определения фазового состава. 6 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к многофазному расходомеру, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения.

Для определения точной массы расхода многофазных текучих сред, таких как смеси нефти, воды и газа, в трубопроводах необходимо определять как объемный поток, так и фазовый состав текучей среды. Объемный поток можно определять с помощью обычных детекторов расхода, например, посредством регистрации падения давления в трубке Вентури.

Для измерения фазового состава известно применение поглощения рентгеновского излучения с использованием того факта, что газовая и жидкая фазы обычно имеют различные коэффициенты поглощения. Поэтому посредством измерения поглощения рентгеновского или гамма-излучения по меньшей мере на двух различных длинах волн можно определять соотношение отдельных фаз. Пример расходомера, основанного на этой технологии, известен из US 6265713 В1.

Одной из проблем, затрудняющих точное измерение расхода, являются свойства потока многофазных смесей внутри труб. В частности, жидкая фаза имеет тенденцию к образованию пленки вдоль стенки трубы, которая перемещается со скоростью, отличной от скорости основного потока. Присутствие такой жидкой пленки может затруднять определение соотношения фаз и тем самым приводить к неправильному измерению потока.

Поэтому задачей изобретения является создание многофазного расходомера, согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения, который обеспечивает улучшенную точность измерения.

Задача решена с помощью расходомера, согласно п. 1 формулы изобретения.

Многофазный рентгеновский расходомер, согласно изобретению, содержит первое детекторное средство для измерения объемного расхода многофазной текучей среды внутри секции трубы и второе детекторное средство для определения поглощения рентгеновского излучения текучей средой внутри секции трубы по меньшей мере на двух различных длинах волн.

Для исключения образования жидкой пленки, стенка секции трубы содержит окружное поднутрение, расположенное по потоку перед первым и вторым детекторным средством. Жидкие пленки, образованные по потоку перед секцией трубы, могут соскребаться со стенки у поднутрения, так что жидкая фаза снова соединяется с основным потоком текучей среды в зоне трубы, используемой для измерения, что уменьшает неточности, вызываемые неправильным определением соотношения фаз внутри потока.

Мертвая зона текучей среды, создаваемая поднутрением, помогает предотвращать образование снова жидкой пленки на значительной части трубы, так что может обеспечиваться свободное от пленки состояние во всей зоне измерения.

В одном предпочтительном варианте выполнения изобретения поднутрение образует имеющую острый угол кромку, при этом первая часть стенки трубы находится по потоку перед поднутрением. Наличие такой острой кромки облегчает разрыв пленки и образование капель жидкости, которые могут уноситься основным потоком текучей среды.

Кроме того, предпочтительно образована вторая часть стенки трубы по потоку перед первой частью стенки трубы, которая наклонена наружу от центра трубы в направлении, противоположном направлению потока. Другими словами, труба сужается по потоку перед поднутрением, направляя и концентрируя жидкую пленку к кромке и способствуя разрушению пленки.

В другом варианте выполнения изобретения вторая часть стенки трубы по существу параллельна части стенки поднутрения, проходящей непосредственно от кромки. Такая геометрия помогает разрушать пленку и обеспечивает достаточно длинную свободную от пленки часть трубы для правильного измерения соотношения фаз.

В альтернативном варианте выполнения изобретения, первая часть стенки трубы наклонена наружу от центра трубы под углом, меньшим, чем вторая часть стенки трубы. Капли, образующиеся из пленки у кромки первой части стенки трубы в направлении потока, направляются за счет этого к центру трубы, замедляя прикрепление капель снова к стенке трубы, что приводит к увеличению длины части трубы, пригодной для измерения расхода.

Ниже приводится пояснение изобретения и его вариантов выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:

фиг. 1 - труба, используемая в одном примере выполнения расходомера, согласно изобретению, в изометрической проекции;

фиг. 2 - кромка стенки трубы, ограничивающая измерительную часть трубы, согласно фиг. 1, в увеличенном масштабе;

фиг. 3 - поперечное сечение кромки стенки трубы, согласно фиг. 2;

фиг. 4 - поперечное сечение кромки стенки трубы с другой геометрией.

Для обеспечения точного определения массового потока внутри трубопровода, транспортирующего смесь нефти, воды и газа, предусмотрена труба 10, состоящая из широкой секции 17 и более узкой секции 14 по потоку после широкой секции в направлении 16 потока текучей среды.

На границе между секциями 12, 14 стенка 18 трубы образует поднутрение 20 и острую кромку 22. Жидкая пленка может образовываться на стенках секции 12. Стенка 18, стенка 24, кромка 22 и поднутрение 20 предназначены для отделения жидкой пленки и ее разрушения. При достижении первой кромки между стенками 18 и 24 и кромки 22 эта пленка жидкости разрывается и образует капли, которые уносятся внутри основного потока текучей среды. Поэтому стенка 18 трубы в узкой секции по потоку после края 22 в основном свободна от прилипающей жидкости. Это позволяет точно определять фазовый состав текучей среды внутри узкой секции с помощью спектроскопии поглощения рентгеновского излучения на двух различных длинах волн.

На фиг. 3 показана более подробно геометрия стенки 18 трубы, окружающей кромку 22. Часть стенки 18 трубы, образующая поднутрение 20, образует острый угол β с первой частью 24 стенки трубы, проходящей параллельно основной оси трубы 10. Выше по потоку часть 24 стенки трубы продолжается второй частью 26 стенки трубы, которая проходит приблизительно параллельно стенке 28 поднутрения, непосредственно соединенной с кромкой 22, и образует угол α с первой частью 24 стенки трубы, который приблизительно равен углу β.

Наклон второй части 26 стенки трубы помогает направлять жидкую пленку, прилипшую к стенке трубы, в направлении центра трубы 10. После разрушения указанной пленки на кромке 22, поднутрение 20 предотвращает образование снова пленки на значительной длине узкой секции 14.

На фиг. 4 показана альтернативная геометрия части кромки трубы 10. Она отличается от показанного на фиг. 3 варианта выполнения тем, что первая часть 24 стенки трубы не параллельна основной оси трубы, а наклонена наружу относительно направления 16 потока на угол γ, который меньше угла α между первой частью 24 и второй частью 26 стенки трубы. Это придает дополнительно момент в направлении центра трубы каплям, образующимся на кромке 22, за счет чего замедляется прикрепление снова указанных капель к стенке трубы.

ПЕРЕЧЕНЬ ПОЗИЦИЙ

10 Труба

12 Широкая секция

14 Узкая секция

16 Направление потока

18 Стенка трубы

20 Поднутрение

22 Кромка

24 Часть стенки трубы

26 Часть стенки трубы

28 Часть стенки поднутрения.

1. Многофазный расходомер, содержащий первое детекторное средство для измерения объемного расхода многофазной текучей среды внутри секции трубы и второе детекторное средство для определения поглощения рентгеновского или гамма-излучения текучей средой внутри секции трубы по меньшей мере на двух различных длинах волн, отличающийся тем, что стенка (18) секции трубы содержит окружное поднутрение (20), расположенное по потоку перед первым и вторым детекторным средством.

2. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что поднутрение (20) образует имеющую острый угол кромку (22) с первой частью (24) стенки трубы по потоку перед поднутрением (20).

3. Расходомер по любому из пп. 1 или 2, отличающийся тем, что вторая часть (26) стенки трубы по потоку перед первой частью (24) стенки трубы наклонена наружу от центра трубы в направлении, противоположном направлению (16) потока.

4. Расходомер по п. 3, отличающийся тем, что первая часть (24) стенки трубы наклонена наружу от центра трубы под углом, меньшим, чем вторая часть (26) стенки трубы.

5. Расходомер по п. 3, отличающийся тем, что вторая часть (26) стенки трубы по существу параллельна части (28) стенки поднутрения, проходящей непосредственно от кромки (22).

6. Расходомер по п. 5, отличающийся тем, что первая часть (24) стенки трубы наклонена наружу от центра трубы под углом, меньшим, чем вторая часть (26) стенки трубы.

6. Расходомер по п. 1, отличающийся тем, что поперечное сечение трубы является круглым.

Использование: для измерения состава потока многофазной смеси. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения состава потока многофазной смеси содержит измерительную трубку (1), формирующую трубопровод для потока многофазной смеси, средство (2) излучения для облучения многофазной смеси в измерительной трубке (1) электромагнитным излучением, средство (3) детектирования для детектирования излучения средства (2) излучения, которое проходит через многофазную смесь в измерительной трубке (1), средство (5) анализа для определения состава многофазной смеси на основе детектированного излучения и калибровочных данных по меньшей мере одной жидкой фазы и по меньшей мере одной газообразной фазы, при этом калибровочный сосуд (4) размещен рядом с измерительной трубкой (1) таким образом, что средство (2) излучения может облучать калибровочный сосуд (4), и средство (3) детектирования может детектировать излучение средства (2) излучения, проходящее через калибровочный сосуд (4); калибровочный сосуд (4) может соединяться с измерительной трубкой (1) таким образом, что калибровочный сосуд (4) заполняется многофазной смесью или соответствующими фазами многофазной смеси из измерительной трубки (1); предусмотрено средство (6) сбора данных для получения калибровочных данных из излучения, детектированного средством (3) детектирования, которое проходит через калибровочный сосуд (4), когда калибровочный сосуд (4) заполнен многофазной смесью или соответствующими фазами многофазной смеси из измерительной трубки (1).

Способ эксплуатации резонансной измерительной системы // 2565849

Представлен и описан способ эксплуатации резонансной измерительной системы (1), прежде всего в форме массового расходомера Кориолиса или в форме плотномера, причем резонансная измерительная система (1) имеет по меньшей мере одну измерительную трубку (3) с протекающей через нее средой (2), по меньшей мере один генератор (4) колебаний, по меньшей мере один датчик (5а, 5b) колебаний, и по меньшей мере один блок (6) управления и обработки данных, причем измерительную трубку (3) с помощью генератора (4) колебаний приводят в колебательное движение с заданной частотой возбуждения и первой амплитудой, и результирующее колебательное движение измерительной трубки (3) регистрируют посредством по меньшей мере одного датчика (5а, 5b) колебаний.

Способ одновременного определения расходов и концентраций компонентов многофазной смеси с функцией самоконтроля (варианты) и система измерительная интеллектуальная для его осуществления // 2559858

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения величин расходов многофазного потока без предварительной сепарации, например для измерения дебита нефтяных скважин.

Устройство для измерения газоконденсатного фактора // 2556293

Изобретение относится к области добычи газа и газоконденсата и к измерительной технике и может быть использовано для измерений газоконденсатного фактора в продукции газоконденсатных скважин.

Способ измерения суммарного и фракционного расходов несмешивающихся сред и система для его осуществления // 2551480

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, в частности для определения дебита скважины.

Способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды // 2551386

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано для исследования измерителей потока насыщенного и влажного пара. Заявлен способ определения истинного объемного паросодержания и скоростей фаз потока влажного пара в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды, включающий измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока перегретого пара, измерение расхода, статического давления и температуры входящего в узел смешения потока воды, измерение статического давления и температуры в паропроводе после узла смешения потоков перегретого пара и воды.

Способ измерения мультифазного флюида в скважине // 2544180

Изобретение относится к добыче скважинного флюида, в частности к способу измерения мультифазного потока флюида с использованием расходомера. Техническим результатом является повышение точности измерения мультифазного потока флюида.

Многофазный расходомер и способ измерения пленки жидкости // 2542587

Предложенная группа изобретений относится к средствам измерения расхода смеси многофазной жидкости, содержащей по меньшей мере одну газовую фазу и одну жидкую фазу.

Измерительная система с измерительным преобразователем вибрационного типа // 2539912

Измерительная система включает в себя измерительный преобразователь (MW) вибрационного типа, через который в процессе работы проходит текучая среда, для выработки соответствующих параметрам текучей среды колебательных сигналов, а также электрички соединённый с измерительным преобразователем электронный преобразователь (ME) для управления измерительным преобразователем и для произведения оценки поданных от измерительного преобразователя колебательных сигналов.

Система, способ и установка для измерения многофазного потока // 2535638

Система, способ и установка для измерения свойств флюидов флюидного потока, имеющего четыре фазы, включают в себя устройство измерения доли, выполненное с возможностью определения соответствующих измерений доли каждой из четырех фаз флюидов, протекающих во флюидном потоке; и устройство моделирования поведения, выполненное с возможностью определения, на основании соответствующих измерений доли каждой из четырех фаз флюидов, соответствующих расходов каждой из четырех фаз флюидов.

Многофазный расходомер // 2602494

Многофазный расходомер может быть использован в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностях для измерения дебита нефтяной скважины без предварительной сепарации многофазного потока, а также для измерения расхода компонентов многофазной среды. Устройство имеет источник магнитного поля в виде постоянного магнита, установленный и жестко закрепленный на внешней стороне участка трубы в месте сужения, измерительное устройство, выполненное в виде электродов, установленных и жестко закрепленных в отверстиях, выполненных в стенке участка трубы, за сужением, источник переменного электрического поля в виде накладного конденсатора, жестко закрепленный на внешней стенке участка трубы перед сужением, пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи, установленные и закрепленные в отверстиях, выполненных в стенке участка трубы, первый преобразователь расположен перед источником переменного электрического поля, а второй - за измерительным устройством. Технический результат - повышение точности измерения расхода компонентов многофазного потока за счет усовершенствования конструкции устройства. 1 ил.

Способ и устройство для распознавания наличия жидкости в газовом потоке // 2616760

Изобретение относится к способу распознавания наличия жидкости (50) в газовом потоке, текущем в трубопроводе, с применением ультразвукового расходомерного устройства (10), причем попарно имеются измерительные контуры, вертикально сдвинутые на одинаковое заданное расстояние относительно центральной оси так, что один лежит в верхней зоне над центральной осью, а другой лежит в нижней зоне под центральной осью, при этом на первом этапе (102) проверяют, выдает ли самый нижний измерительный контур (30) достоверное измеряемое значение скорости течения газа, на втором этапе (104) вычисляют значение турбулентности для каждого измерительного контура (30, 36; 32, 34) пары и устанавливают отношение обоих значений турбулентности и на третьем этапе (106) на обоих измерительных контурах (30, 36; 32, 34) пары вычисляют соответствующую скорость (SoS) звука и устанавливают отношение обеих скоростей (SoS) звука, причем выводят предупреждающий сигнал о жидкости: если на первом этапе выдают недостоверное измеряемое значение, или если на втором этапе отношение значений турбулентности отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение, или если на третьем этапе отношение скоростей звука отличается от 1 более чем на заданное допустимое значение. Технический результат – повышение чувствительности распознавания жидкости в трубопроводе. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ одновременного определения расходов жидкой и газовой фаз потока газожидкостной смеси // 2620776

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения величин расходов фаз в двухфазных потоках, например, при добыче или переработке углеводородного топлива. Способ одновременного определения расходов жидкой и газовой фаз потока газожидкостной смеси включает установку прямоточной вихревой камеры на пути следования потока газожидкостной смеси и попарного расположения внутри нее пьезоэлектрических и дифференциальных датчиков давления. При этом внутри объема вихревой камеры создают условия для прецессирующего вихревого ядра, за счет эффекта прецессии которого и определяют соотношение жидкой и газовой фаз. Технический результат - получение более простого и эффективного способа определения жидкой и газовой фаз в потоке газожидкостной смеси с улучшенными технико-эксплуатационными параметрами, включая точность измерения при всех параметрах и режимах газожидкостной смеси. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ определения процентного соотношения жидкой фазы в криогенном газожидкостном потоке // 2622242

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при разработке способов и устройств для определения процентного содержания жидкой фазы в криогенном газожидкостном потоке. Способ определения процентного соотношения жидкой фазы в криогенном газожидкостном потоке заключается в выделении из потока жидкой и газообразной фаз с последующим определением их процентного содержания в потоке. Для разделения жидкой и газообразной фаз поток закручивают в центробежном криогенном сепараторе, содержащем корпус, патрубок подачи газожидкостного потока, расположенный в верхней части корпуса тангенциально по отношению к корпусу, отбойники жидкости, выполненные в виде вертикально расположенных конусов, входящих один в другой, причем упомянутые конусы выполняют с различным проходным сечением, уменьшающимся по высоте корпуса от верхней его части к нижней, патрубки отвода жидкой и газообразной фаз, полости которых соединены с полостью корпуса и манометрами, указывающими давление в жидкой и газообразной фазах соответственно. После чего отделяют и собирают жидкую и газообразную фазы потока, причем жидкую фазу собирают в нижней части корпуса в течение определенного времени, задаваемого для каждого типа жидкости. По показаниям манометров определяют давление жидкой и газообразной фаз, после чего по разности показаний давлений манометров определяют процентное соотношение жидкой фазы в криогенном газожидкостном потоке. Технический результат – упрощение способа определения содержания жидкой фазы в криогенном газожидкостном потоке. 2 ил.

Многофазный ультразвуковой расходомер для трубопроводов // 2631495

Система предназначена для определения плотностей и пропорций фаз в потоке многофазной текучей среды (ПМТС), которая может включать в себя нефтяную фазу, водную фазу и газовую фазу из скважины. Система содержит первый плотномер, который измеряет ПМТС в местоположениях, где фазы ПМТС часто являются разделенными, второй плотномер, который измеряет ПМТС с выхода фазового смесителя-гомогенизатора, и третий плотномер, который в реальном времени измеряет ПМТС там, где газовая фаза начинает отделяться или отделилась от жидкой фазы, но где жидкие фазы не разделились. Система также содержит один или более процессоров для выполнения одной или более программ для определения плотности нефтяной фазы, плотности водной фазы, плотности газовой фазы и пропорций фаз, в том числе обводненности и объемной доли газа, на основе показаний первого, второго и третьего плотномеров. Технический результат – повышение точности и безопасности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 8 ил.