Патент на изобретение №2195552
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОДУКЦИИ СКВАЖИНЫ
(57) Реферат: Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения расхода многофазной среды, состоящей из жидкости и газа. Техническим эффектом изобретения является уменьшение габаритов и металлоемкости устройства, повышение точности измерения, обеспечение мобильности и расширение области использования. Устройство содержит газоотделитель с входным трубопроводом и выходными трубопроводами газа, жидкости и продукции скважины, расходомеры газа и жидкости, связанные с вычислительным блоком. В качестве газоотделителя устройство содержит центробежный газоотделитель с приводом его ротора либо от электрического мотора с переменной частотой вращения, либо от гидрореактивного мотора. При этом устройство снабжено компрессором откачки газа из газоотделителя. Гидрореактивный мотор снабжен отверстиями со средствами для перераспределения потока жидкости и изменения частоты вращения ротора. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Изобретение относится к средствам измерения и может быть использовано в нефтяной, газовой, нефтехимической и других отраслях промышленности для измерения расхода многофазной среды, состоящей из жидкости и газа. Известно устройство для измерения продукции скважины, содержащее герметичную цилиндрическую емкость с входными и выходными трубопроводами для газа и жидкости, имеющее управляемые запорные органы, преобразователь силы в электрический сигнал и связанные между собой вычислительный блок и гидравлическую и электрическую системы управления. Продукция скважины поступает через входной трубопровод в герметичную емкость, где происходит сепарация попутного нефтяного газа, накопление жидкости от нижнего до верхнего фиксированных уровней и вытеснение газа в измерительную линию. Система управления фиксирует время заполнения емкости жидкостью, вычисляет массу жидкости, количество газа и при достижении жидкости верхнего фиксированного уровня включает насос откачки жидкости из емкости. После откачки жидкости цикл измерения повторяется [Патент РФ 2059067, кл. Е 21 В 47/00, 1996 г.]. Недостатками указанного устройства являются конструктивная и функциональная сложность, высокая металлоемкость, цикличность измерения, недостаточно полная сепарация газа, что снижает надежность устройства и достоверность результатов измерения. Известно также устройство для измерения расхода многофазной среды, содержащее входной и выходной трубопровод, газоотделитель, выполненный в виде соединенных друг с другом вертикальной и горизонтальной труб, газовую измерительную линию с расходомером, жидкостную измерительную линию с массовым расходомером, регулятор уровня жидкости и гидравлическую и электрическую системы управления. Многофазная среда, состоящая из нефти, воды и попутного газа, тангенциально поступает по входному трубопроводу в вертикальную трубу, в которой значительная часть газа отделяется и поднимается вверх. Оставшийся газ переносится потоком жидкости в горизонтальную трубу с большой поверхностью раздела “газ-жидкость”, где происходит его дальнейшее отделение от жидкости. Уровень жидкости в горизонтальной трубе поддерживают на заданном значении регулирующим клапаном. После отделения газ поступает в измерительную линию для определения его количества. Количество нефти и воды в потоке жидкости измеряют и вычисляют с помощью массового расходомера и его вычислителя. После измерения потоки газа и жидкости объединяют и возвращают в выходной трубопровод [Патент США 6032539, МПК G 01 F 1/74, 1997 г. Web Site: www.accuflow.com]. Недостатками устройства являются громоздкость и большая металлоемкость газоотделителя. В данном устройстве необходимо точно поддерживать уровень жидкости в горизонтальной трубе сепаратора. При изменении уровня за установленные пределы может быть нарушен процесс измерения. Изобретение направлено на уменьшение габаритов и металлоемкости устройства, повышение точности измерения, обеспечение мобильности и расширение области использования. Это достигается тем, что устройство для измерения продукции скважины, содержащее газоотделитель с входным трубопроводом и выходными трубопроводами газа, жидкости и продукции скважины, расходомеры газа и жидкости, связанные с вычислительным блоком, в качестве газоотделителя содержит центробежный газоотделитель с приводом его ротора либо от электрического мотора с переменной частотой вращения, либо от гидрореактивного мотора, при этом устройство снабжено компрессором откачки газа из газоотделителя. Гидрореактивный мотор снабжен отверстиями со средствами для перераспределения потока жидкости и изменения частоты вращения ротора. На фиг.1 представлена схема устройства для измерения продукции скважины с газоотделителем, снабженным электрическим приводом; на фиг.2 схематически изображен газоотделитель с электрическим приводом; на фиг.3 – схема устройства для измерения продукции скважины с газоотделителем, снабженным гидрореактивным приводом; на фиг. 4 – схема газоотделителя с гидрореактивным приводом. Устройство для измерения продукции скважины содержит входной трубопровод 1 с фильтром 2 для очистки измеряемой многофазной среды от механических примесей, центробежный газоотделитель 3, снабженный электрическим или гидрореактивным приводами, компрессор 4 для откачки газа с электрическим мотором, расходомер 5 газа, расходомер 6 жидкости, вычислительный блок 7, выходной трубопровод 8. В качестве компрессора 4 может быть использован жидкостно-кольцевой компрессор. Газоотделитель 3 включает в себя ротор 9, установленный в корпусе 10 на подшипниках 11. В нижней части корпуса расположен входной патрубок 12 продукции скважины, в верхней части – выходной патрубок 13 газа и выходной патрубок 14 жидкости. Ротор 9 представляет собой пустотелый цилиндр, на поверхности которого выполнены продольные окна 15. Ротор 9 снабжен лопатками 16. Приводом для ротора служит либо электрический мотор (фиг.1), либо гидрореактивный мотор (фиг.3), построенный по принципу Сегнерова колеса. Гидрореактивный мотор представляет собой ротор 9 с выполненными в нем двумя трубками 17 с расположенными тангенциально к оси ротора и диаметрально противоположно друг другу соплами 18. При этом корпус 10 газоотделителя снабжен камерой 19, соединенной с ним посредством отверстий 20, а в роторе 9 выполнена заглушка 21, препятствующая перетеканию продукции в газовую полость (фиг. 4). Изменяя размер отверстий 20, можно изменять величину потока продукции, поступающей в мотор, тем самым изменять частоту вращения ротора 9. Устройство работает следующим образом. Продукция скважины через входной трубопровод 1 и фильтр 2 поступает в газоотделитель 3, откуда поток жидкости направляется в расходомер 6, где происходит непрерывное измерение расхода жидкости, при этом ее количество определятся вычислительным блоком 7. Поток газа направляется с помощью компрессора 4 в расходомер 5 для непрерывного измерения расхода газа, а количество газа определяется вычислительным блоком 7. После измерения потоки газа и жидкости объединяются и направляются в выходной трубопровод 8. Газоотделитель с электрическим приводом работает следующим образом. Поток продукции через патрубок 12 подводится в корпус 10 газоотделителя 3 и закручивается лопатками 16 при вращении ротора 9, образуя поле центробежных сил. Жидкость как более тяжелая часть отбрасывается к периферии ротора, а газ оттесняется ею в направлении оси вращения, где собирается и удаляется через окна 15 и патрубок 13, жидкость с периферии удаляется через патрубок 14. Для измерения количества газа могут быть применены вихревые расходомеры количества жидкости – массовые расходомеры. Газоотделитель с гидрореактивным приводом работает следующим образом. Поток продукции через патрубок 12 подводится в камеру 19 корпуса 10, из которой часть потока поступает в трубки 17, а другая часть – через отверстия 20 направляется к лопаткам 16. Изменяя площадь отверстий, меняют расход потока жидкости и частоту вращения ротора. Из трубок 17 продукция поступает к двум, расположенным тангенциально к оси ротора и диаметрально противоположно друг другу, соплам 18. Реактивные силы потока жидкости, вытекающей из сопел 18, создают крутящий момент, приводя ротор 9 во вращение. При вращении ротора 9 лопатки 16 закручивают поток продукции и образуют поле центробежных сил, в котором жидкость как более тяжелая отбрасывается к периферии ротора, а газ оттесняется ею в направлении оси вращения ротора, где собирается и удаляется через окна 15 и патрубок 13, жидкость с периферии удаляется через патрубок 14. Использование предлагаемого изобретения позволит по сравнению с прототипом уменьшить габариты и металлоемкость устройства для измерения продукции скважины (устройство по прототипу имеет громоздкую конструкцию трубного газоотделителя), а также повысить точность измерения за счет улучшения качества сепарации газа. Кроме того, предлагаемое устройство характеризуется мобильностью – это передвижные установки (устройство же по прототипу устанавливают стационарно на исследуемую скважину), а это обеспечит использование устройства в тех отраслях промышленности, где требуется измерение расхода многофазной среды. Формула изобретения
РИСУНКИ
MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 16.10.2003
Извещение опубликовано: 20.02.2006 БИ: 05/2006
|
||||||||||||||||||||||||||
