Многофазный расходомер



Многофазный расходомер
Многофазный расходомер

 


Владельцы патента RU 2602494:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханский государственный технический университет", ФГБОУ ВПО "АГТУ" (RU)

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.

 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностях, а именно к устройствам для измерения дебита нефтяной скважины без предварительной сепарации многофазного потока, а также для измерения расхода компонентов многофазной среды.

Известно устройство, содержащее участок трубы, включающий сужение между вышестоящей частью и нисходящей частью, измерительное устройство с источником и детектором гамма-излучения, датчики давления с измерительными трубками, канал в стене участка трубы с клапаном, чувствительный элемент, расположенный в канале и выполненный в форме оптического датчика (см. Европейский патент ЕР №2474816 A1, 2012 г.).

Недостатком указанного устройства является невысокая точность измерений за счет узкого диапазона соотношения расходов газ/нефть в многофазном потоке.

Наиболее близким, принятым за прототип, является устройство, содержащее участок трубы, включающий сужение между вышестоящей частью и нисходящей частью, измерительное устройство, имеющее источник и детектор гамма-излучения, датчики давления с измерительными трубками, ультразвуковые датчики, установленные на внешней стенке участка трубы (см. Европейский патент ЕР №2431716 A1, 2012 г.).

Недостатком является низкая точность измерений расхода компонентов многофазного потока при высокой объемной доле газа в многофазном потоке и при возникновении его неоднородности.

Техническая задача - создание надежного устройства для измерения расхода многофазного потока.

Технический результат - повышение точности измерения расхода компонентов многофазного потока за счет усовершенствования конструкции устройства.

Он достигается тем, что устройство, содержащее участок трубы, включающий сужение между вышестоящей частью и нисходящей частью, датчики давления с измерительными трубками, ультразвуковые датчики, установленные на внешней стенке участка трубы, 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.

На чертеже изображен общий вид многофазного расходомера в разрезе. Устройство, расположенное в трубопроводе, содержит участок трубы 1, включающий сужение между вышестоящей частью и нисходящей частью, с установленными в нем пьезоэлектрическими ультразвуковыми преобразователями 2 и 3 для излучения и детектирования ультразвукового сигнала, которые можно оперативно заменять благодаря модульному принципу соединения с участком трубы, источник магнитного поля 4, выполненный в виде постоянного магнита, установленный и жестко закрепленный на внешней стороне участка трубы в месте сужения, для отклонения электронов, получаемых в ходе прохождения ультразвукового сигнала через многофазную жидкую смесь, измерительное устройство в виде электродов 5 и 6, установленных и жестко закрепленных в отверстиях,

выполненных в стенке участка трубы, за сужением, для регистрации количества отклоняемых электронов в виде разности потенциалов, источник переменного электрического поля в виде накладного конденсатора 7 с пластинами 8 и 9 для создания переменного электрического поля, установленный и жестко закрепленный на внешней стенке участка трубы перед сужением, с помощью которого увеличивается электропроводность нефтяной фракции многофазной жидкой среды, датчиков давления 10 и 11 для измерения перепада давления многофазной жидкой смеси до и после сужения и оценки общего расхода многофазной жидкой смеси.

Устройство работает следующим образом. При подаче на пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь 2 напряжения создается ультразвуковой сигнал специальной частоты, который регистрируется пьезоэлектрическим ультразвуковым преобразователем 3. Ультразвуковой сигнал, проходя через многофазный поток, где у среды с помощью переменного электрического поля, создаваемого источником переменного электрического поля, выполненного в виде накладного конденсатора 7, повышается электропроводность, увлекает за собой электроны, которые далее отклоняются магнитным полем, создаваемым источником магнитного поля 4, в стороны измерительного устройства, выполненного в виде электродов 5 и 6, где регистрируется разность потенциалов. Регистрируемая разность потенциалов на электродах и будет мерой соотношения компонентов многофазного потока. Участок трубы, включающий сужение между вышестоящей частью и нисходящей частью, используется также и для измерения общего расхода многофазного потока методом переменного перепада давления, измеряемого датчиками давления 10 и 11.

В процессе протекания многофазного потока высока вероятность образования жидкостных пленок на внутренней стенке участка трубы, что в свою очередь приводит к понижению точности устройства. В прототипе из-за закрепленного на внешней стенке участка трубы измерительного устройства ухудшается сигнал, проходимый через стенку участка трубы и жидкостную пленку, что приводит к понижению точности устройства. В предлагаемом устройстве измерительное устройство установлено в отверстиях, выполненных в стенке участка трубы, что позволяет повысить точность измерений за счет уменьшения влияния толщины участка трубы и жидкостной пленки. Ультразвуковые преобразователи установлены и жестко закрепляются в отверстиях, выполненных в стенке участка трубы, что позволяет устранить влияние толщины участка трубы на величину ультразвукового сигнала, а также оперативно заменить пьезоэлектрические ультразвуковые преобразователи в случае образования на нем густой жидкостной пленки. Измерительное устройство, выполненное в виде электродов, измеряет только разность потенциалов, что позволяет не проводить сложных вычислений, а лишь сравнивать с градуировочной характеристикой акустоэлектрических свойств измеряемого вещества. За счет использования меньшего количества несложно устроенных элементов в системе повышается надежность многофазного расходомера.

Предлагаемое устройство позволяет расширить диапазон измерения соотношения расходов газ/нефть многофазного потока, оперативно заменять вышедшие из строя элементы, исключить влияние плотных жидкостных пленок на величину сигнала в измерительном устройстве, что позволит повысить точность измерения расхода многофазного потока.

Источники

1. Европейский патент ЕР №2474816 A1, 2012 г.

2. Европейский патент ЕР №2431716 A1, 2012 г. (прототип).

Многофазный расходомер, содержащий участок трубы, включающий сужение между вышестоящей частью и нисходящей частью, датчики давления с измерительными трубками, ультразвуковые датчики, установленные на внешней стенке участка трубы, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:

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.

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).

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.
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.

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

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

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.

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.

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

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.
Наверх