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 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:

Многофазный расходомер // 2589354

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.

Устройство для измерения состава потока многофазной смеси // 2569909

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.

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.