Устройство для контроля газосодержания в газожидкостном потоке нефтяной скважины

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик в11977746, (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 29.06.81 (21) 3308810/22-03

Р11М К з

E 21 В 47/10 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано,30.1132. Бюллетень № 44 (531УДК 622.241 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 11. 82 (72) Авторы изобретения

A. Л. Абрукин и Ю. М. !бтейнберг

I !

Всесоюзный нефтегазовый научно-нсследовахельский l институт (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГАЗОСОДЕРЖАНИЯ

В ГАЗОЖИДКОСТНОМ ПОТОКЕ НЕФТЯНОЙ

СКВАЖИНЫ

Изобретение относится к нефтяной и нефтехимической промыаленности и может быть использовано для контроля расхода газа в газожидкостном потоке в нефтяных скважинах, работающих при давлениях на забое ниже давления насыщения.

Известны устройства для определения состава компонент флюидов, протекающих в скважину, содержащие корпус, пробоотборную камеру с входным отверстием и электрические конденсаторныеые датчи ки 51 ).

Недостатками устройств является наличие подвижных механических частей;- камер, поршней, клапанов, приводящих к понижению надежности и снижению точности измерения, малое .быстродействие, искажение результатов измерения иэ-за проскальзывания одной фазы потока относительно дру гой.

Наиболее близким к предлагаемому. является устройство для контроля гаэосодержания в гаэожидкостном потоке нефтяной скважины, содержащее корпус c установленными в нем конфузором со втулкой, газосборным колпаком, V-образной неравноплечевой трубкой и датчиком фазового состава жидкости (2).

Однако чатройство обладает рядом недостатков, заключающихся в наличии зависимости показаний прибора от скорости жидкости и недостаточном диапазоне измерения расхода газа.

Это объясняется тем, что жидкостный напор, действующий на входе в прибор, прк определенном значении пото- . ка вызывает циркуляцию жидкостей через колпак и Ч-образную трубку.

Кроме того, в устройстве не обеспечивается достаточный гидростатический уровень жидкости в жидкостной камере, так как скорость сегрегации жидкости недостаточна. Все это снижает точность измерения расхода газа в газожидкостном потоке.

Пель изобретения — повьхаение точности измерения расхода газа и увеличение динамического диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля газосодержания в газожидкостном потоке нефтяной скважины, содержащее корпус с установленными в нем конфузором со втулкой, газосборным колпаЗ0 ком, Ч-образной неравноплечевой труб

977746 кой и датчиком фазового состава жидкости, снабжено установленной в нижней части корпуса под конфуэором входной трубкой, верхний конец которой выполнен в виде диффузора и стержнем с закрепленными на нем тарелками, установленными на верхнем основании корпуса, причем в тарелках, на верхнем основании корпуса и на участке корпуса между диффуэором и конфузором выполнены отверстия .для слива 10 жидкости, На чертеже изображено устройство, разрез.

Прибор для контроля расхода газа в гаэожидкостйом потоке состоит из 15 корпуса 1 прибора, присоединенного к нему конфуэора 2 с втулкой 3. Корпус 1 прибора и втулка 3 образует жидкостную камеру 4. Внутри корпуса размещается газосборный колпак 5 и неравноплечевая V-образная трубка 6, имеющая дополнительное отверстие 7.

К нижней части прибора присоединяется входная трубка 8 с диффузором 9.

К трубке 8 жестко прикрепляются выступающие эа ее габариты ребра 10 жесткости. В нижней части корпуса ниже кромки диффузора 9 имеются отверстия 11, выполненные под углом к поверхности корпуса прибора. В верхней части корпуса выполняются отверстия

12. К прибору крепится полый стержень 13, внутри которого проходит электропровод 14 к датчику 15 фазового состава жидкости. К стержню жестко крепится система тарелок 16, 35 состоящая из нескольких конических тарелок. В каждой тарелке имеются сливные отверстия 17. К верхней части прибора прикрепляется электронный блок 18 для преобразования сигналов 40. датчика 15 и дистанционной передачи их.

Прибор работает следующим образом.

Прибор подвешивается или укрепля- 45 ется, например, с помощью центратора, в центре трубы, внутри которой протекает поток с пузырьковой структурой газожидкостной смеси. Расстояние между корпусом прибора и стенкой трубы должно быть не менее nîëoвины диаметра прибора. Часть вертикального потока попадает в трубку.8.

Относительно малый диаметр трубки и достаточная длина ее способствует устранению возмущающего действия

55 прибора на характер и структуру потока. В диффуэоре 9 поток теряет скорость и разделяется, изменяя направление движения газа. Газ всплывает и поступает через конфузор 2 и втул- 60 ку 3 в газообразный колпак 5 и накапливается в нем, Более тяжелая жидкость оседает и вытекает обратно в поток через каналы, оканчивающиеся отверстиями 11. Этому способствует 65 инжекционный эффект вследствие увеличения скорости потока вдоль нижней криволинейной части прибора. Относительно небольшое количество жидкости, котОрое все же поступает вместе с газом в газообразный колпак

5 и оседает в жидкостную камеру 4 и на показания прибора не сказывается.

Накопление жидкости в жидкостной камере 4 происходит путем сегрегации ее из газожидкостного потока, осуществляемой посредством системы тарелок 16.

Оседающая в тарелках жидкость через отверстия 17 и 12 сливается в камеру 4. Во избежание интенсивного жидкостного противотока через втулку 3 в корпусе, несколько выше верхней кромки втулки 3, могут быть сделаны сливные отверстия, которые будут определять минимальный уровень жидкости в камере 4.

Газ постепенно накапливается в газосборном колпаке 5, вытесняя из не-. го жидкость. При этом уровень газа одновременно увеличивается и в V-образной трубке б. Когда этот уровень достигает точки перегиба V-образной трубки б, происходит сифонный лавинойодобный процесс, в результате которого газосборный колпак 5 быстро и полностью освобождается от газа и газ, через удлиненный конец трубки и отверстий 12 покидает прибор. При этом жидкость из жидкостной камеры

4 поступает снизу в газосборный колпак 5 и полностью его наполняет. Чем больше расход газа в трубе, в которой помещается прибор, тем интенсивнее поступает газ в газосборный колпак 5, и тем чаще опорожняется газообразный колпак 5, Наличие дополнительного отверстия 7 в V-образной трубке 6 улучшает процесс. Датчик

15 отмечает каждое опорожнение газосборного колпака 5. Посредством электронного блока на вторичный регистрирующий прибор поступают сигналы, показывающие частоту опорожнения. Прибор градуируется по характеристике, представляющей собой. зависимость частоты опорожнение — расход, что позволяет производить измерение гаэосодержания.

Так как расходное газосодержание зависит также от давления и температуры среды, прибор комплектуется стандартными .измерителями давления и температуры (например, манометр и термометр прибора Потон-5).

С увеличением. расхода газа, когда объемное гаэосодержание его в трубе, в которой оно помещается, превысит приблизительно величину 0,5, циклический процесс опорожнения газа в газообразном колпаке нарушается и образуется непрерывный поток газа

977746 через прибор. В этом случае терморезистор датчика 15, работающий в режиме те мокондуктивного,расходомера, отмечает наличйе и интенсивность непрерывного потока газа.

Прибор может быть использован и в горизонтальных трубопроводах, если сделать небольшие участки с вертикальными вставками для перемещения в них, прибора.

Предлагаемый прибор по сравнению с другими средствами контроля, например основанными на плотнометрии, позволяет измерять расходное газосодер-. жание, а не объемное. формула изобретения

Устройство для контроля гаэосодержания в газожидкостном потоке нефтяйой скважины, содержащее корпус с установленными в нем конфуэором с втулкой, газосборным колпаком, Ч-образной неравноплечевой трубкой.и датчиком фазового состава жидкости, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения расхода газа и увеЛичения динамического диапазона измерений, оно снабжено установленной в нижней части корпуса под конфуэором входной трубкой, верхний конец которой выполнен в виде

10 диффузора, и стержнем с закрепленными на нем тарелками, установленным на верхнем основании корпуса, причем в тарелках, на верхнем основании корпуса и на участке корпуса между дифf5 фузороми конфуэором выполнены отверстия для слива жидкости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СНА Р 3530711, кл. 73-155, опублик. 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 546707, кл. Е 21 В 47/10, 1974 (прототип).