Устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для контроля параметров потока продукции газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин. Устройство содержит датчики давления и температуры контролируемого потока и пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу широкополосного согласующего усилителя. Выходы широкополосного согласующего усилителя подключены к входам первого, второго и третьего активных полосовых фильтров. Выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления. Выход второго подключен к входу первого детектора, а выход третьего - к входу второго детектора. Выход усилителя с программируемым коэффициентом усиления подключен к первому входу двухканального аналого-цифрового преобразователя. Выход первого детектора подключен через последовательно соединенные интегратор и масштабирующий усилитель ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя. Выход второго детектора подключен через компаратор уровня к первому входу формирователя импульсов, ко второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов эталонной частоты. Выходы двухканального аналого-цифрового преобразователя, масштабирующего усилителя, формирователя импульсов и датчиков давления и температуры контролируемого потока подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам микропроцессорного контроллера, указанные выходы которого подключены к входам цифрового интерфейса, а его управляющий выход подключен ко второму входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления. Достигаемый технический результат заключается в обеспечении получения дополнительно к информации о количестве соударений частиц примесей песка и примесей воды в единицу времени, определяемой по превышению сигнала ударного воздействия заранее установленного порогового значения, информации о параметрах ударного воздействия, определяемых массой и скоростью частиц примесей, за счет формирования сигналов, пропорциональных интенсивности ударного воздействия. 2 ил.

 

Изобретение относится к области нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для контроля параметров потока продукции газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин, а именно для измерения дебита продукции, раздельно дебита газа и дебита жидкости (газового конденсата, нефти), измерения количества жидких и твердых примесей (раздельно расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка) без сепарации потока, а также измерения температуры и давления в трубопроводе контролируемого потока.

Известно устройство для контроля расхода газа и количества примесей в продукции газовых скважин, содержащее два пьезокерамических датчика пульсаций давления потока, два компаратора уровня, два формирователя импульсов, первый, второй и третий активные полосовые фильтры (RU п. 2249690, опубл. 10.04.2005. Бюл. № 10).

Указанное устройство обеспечивает измерение расхода газа и раздельно количества песка и водоглинопесчаной смеси в продукции газовых скважин в широком диапазоне изменения режимов их работы.

Однако известное устройство не предназначено для измерения дебита жидкости (газового конденсата, нефти) в составе продукции газоконденсатных и нефтяных скважин. Кроме того, использование данного устройства с целью измерения количества примесей связано с необходимостью получения априорной информации о составе примесей воды и примесей песка.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин, содержащее измерительный модуль, включающий один пьезокерамический датчик пульсаций давления потока и согласующие усилители нижних и верхних частот, а также вторичный измерительный прибор, включающий три активных полосовых фильтра, управляемый масштабирующий усилитель, аналого-цифровой преобразователь, два формирователя импульсов и микропроцессорный контроллер с дисплеем и клавиатурой (RU п. 2151288, опубл. 20.06.2000. Бюл. № 17). Устройство предназначено для одновременного раздельного измерения расхода газа и количества песка и водоглинопесчаной смеси в продукции эксплуатационных газовых скважин.

Недостатками известного устройства являются его ограниченные функциональные возможности, так как устройство не предназначено для измерения дебита жидкости (газового конденсата, нефти) в составе продукции газоконденсатных и нефтяных скважин. Кроме того, данное устройство позволяет подсчитывать только количество соударений частиц примесей песка и примесей воды, регистрируемых пьезокерамическим датчиком, что не позволяет получить информацию собственно о расходе примесей воды и удельном содержании примесей песка в общем потоке продукции газовых и газоконденсатных скважин без дополнительной информации о составе примесей воды и примесей песка.

Технической проблемой, на решение которой направлено настоящее изобретение, является обеспечение получения информации о дебите продукции, раздельно дебите газа и дебите жидкости (газового конденсата, нефти), а также о количестве примесей (раздельно расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка) в потоке продукции газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин в широком диапазоне изменения режимов работы нефтегазовых скважин по дебиту.

Указанная проблема решается тем, что устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин содержит датчики давления и температуры контролируемого потока и пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу широкополосного согласующего усилителя, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего активных полосовых фильтров, причем выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления, выход второго подключен к входу первого детектора, а выход третьего - к входу второго детектора, выход усилителя с программируемым коэффициентом усиления подключен к первому входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, выход первого детектора подключен через последовательно соединенные интегратор и масштабирующий усилитель ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, а выход второго детектора подключен через компаратор уровня к первому входу формирователя импульсов, ко второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов эталонной частоты, выходы двухканального аналого-цифрового преобразователя, масштабирующего усилителя, формирователя импульсов и датчиков давления и температуры контролируемого потока подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам микропроцессорного контроллера, указанные выходы которого подключены к входам цифрового интерфейса, а его управляющий выход подключен ко второму входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления.

Достигаемый технический результат заключается в обеспечении получения дополнительно к информации о количестве соударений частиц примесей песка и примесей воды в единицу времени, определяемой по превышению сигнала ударного воздействия заранее установленного порогового значения, информации о параметрах ударного воздействия, определяемых массой и скоростью частиц примесей, за счет формирования сигналов, пропорциональных интенсивности ударного воздействия.

Функционирование предлагаемого устройства осуществляется в соответствии с зависимостями, связывающими расходы газа и жидкости (газового конденсата и нефти) со среднеквадратическим значением сигнала в соответствующих информативных полосах частот в звуковом диапазоне, полученными на основе эмпирических данных и представленными в аналитической форме. Расход примесей воды - со среднеквадратическим значением сигнала в соответствующей информативной полосе частот в ультразвуковом диапазоне, а удельное содержание примесей песка - со средним значением частоты прямоугольных импульсов на выходе формирователя импульсов, которое связано с интенсивностью ударного воздействия примесей песка:

где Qг - дебит газа;

Qж - дебит жидкости;

Qв - расход примесей воды;

Sn - удельное содержание примесей песка;

(G1, G2) - среднеквадратические значения сигналов в первой и второй информативных полосах частот в звуковом диапазоне;

G3 - средневыпрямленное значение сигнала в третьей информативной полосе частот в ультразвуковом диапазоне;

FИ - среднее значение частоты прямоугольных импульсов на выходе формирователя, пропорциональное средневыпрямленному значению сигнала ударного воздействия песчинок в четвертой информативной полосе частот в ультразвуковом диапазоне.

А, В, С, D - коэффициенты, определяемые на стадии калибровки по месту эксплуатации устройства, учитывающие геометрические характеристики измерительного участка, связанные с индивидуальными особенностями обвязки скважины, и влияние термобарических условий на конкретной скважине.

Расчет среднеквадратического значения сигнала в соответствующей информативной полосе производится по формуле:

где j=1, 2 - номер информативной полосы частот;

М - количество циклов измерения;

Xi - мгновенное значение сигнала в информативной полосе частот.

Расчет средневыпрямленного значения сигнала в соответствующей информативной полосе частот производится по формуле:

Сущность предлагаемого устройства поясняется чертежами, где: на фиг. 1 представлена блок-схема устройства для контроля параметров потока продукции нефтегазовых скважин, на фиг. 2 представлен алгоритм работы микропроцессорного контроллера.

Устройство состоит из пьезокерамического датчика пульсаций давления потока 1, широкополосного согласующего усилителя 2, первого, второго и третьего активных полосовых фильтров 3, 4 и 5, соответственно, усилителя с программируемым коэффициентом усиления 6, первого и второго детекторов 7 и 8, соответственно, интегратора 9, компаратора уровня 10, масштабирующего усилителя постоянного тока 11, генератора тактовых импульсов эталонной частоты 12, формирователя импульсов 13, двухканального аналого-цифрового преобразователя 14, микропроцессорного контроллера 15, а также цифрового интерфейса 16. Помимо этого, устройство содержит измерительный преобразователь температуры 17, аналого-цифровой преобразователь 18 и датчик давления 19 с цифровым выходом.

Устройство устанавливается на трубопроводе 20 на определенном расстоянии от специального сужающего устройства 21, предназначенного для более интенсивной турбулизации и формирования заданной структуры потока.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с пьезокерамического датчика 1 поступает на широкополосный согласующий усилитель 2, далее происходит разделение на три измерительных канала с помощью трех активных полосовых фильтров 3, 4 и 5. Усилитель 2 предназначен для согласования высокоомного сопротивления пьезокерамического датчика с входным сопротивлением активных полосовых фильтров 3, 4 и 5.

Формирование информационного канала измерения дебита газа и дебита жидкости происходит следующим образом. Электрический сигнал с согласующего усилителя 2 поступает на первый активный полосовой фильтр 3, который формирует информативную полосу частот канала измерения дебита. Он выделяет и усиливает сигнал с частотными составляющими в диапазоне звуковых частот (десятки-сотни герц). С выхода активного полосового фильтра 3 сигнал поступает на первый вход усилителя с программируемым коэффициентом усиления 6, который нормирует измерительный сигнал для передачи в блок обработки информации в оптимальном динамическом диапазоне. С выхода усилителя 6 сигнал подается на первый вход двухканального аналого-цифрового преобразователя 14, а затем на первый вход микропроцессорного контроллера 15. Причем коэффициент усиления усилителя 6 задается автоматически микропроцессорным контроллером 15 через вход управления (2). При превышении или уменьшении сигнала заранее заданных границ, оптимальных для работы аналого-цифрового преобразователя 14, происходит, соответственно, уменьшение или увеличение коэффициента усиления с известным дискретным шагом. Микропроцессорный контроллер 15 производит цифровую фильтрацию в первой и второй информативных полосах частот звукового диапазона, а также вычисления дебита газа и жидкости в соответствии с заданным алгоритмом, и по окончании измерений полученные значения дебита газа и дебита жидкости становятся доступными для считывания через цифровой интерфейс 16.

Формирование информационного канала измерения расхода примесей воды производится следующим образом. Сигнал с выхода согласующего усилителя 2 поступает на второй активный полосовой фильтр 4, который выделяет третью информативную полосу в диапазоне ультразвуковых частот (десятки-сотни килогерц), интенсивность сигнала в которой связана с расходом примесей воды. Далее выделенный сигнал поступает на первый детектор 7, осуществляющий преобразование сигнала, а затем на интегратор 9 для его интегрирования. Полученное значение поступает на вход масштабирующего усилителя постоянного тока 11, выход которого подключен ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя 14, а затем на второй вход микропроцессорного контроллера 15, который после обработки в соответствии с заданным алгоритмом передает полученное значение расхода примесей воды на второй вход цифрового интерфейса 16, где оно становится доступными для считывания.

Формирование информационного канала измерения удельного содержания примесей песка производится следующим образом. Сигнал с предварительного широкополосного усилителя 2 поступает на третий активный полосовой фильтр 5, который выделяет и усиливает сигнал в четвертой информативной полосе частот ультразвукового диапазона (единицы мегагерц), интенсивность сигнала в которой связана с удельным содержанием примесей песка. Далее отфильтрованный и усиленный сигнал поступает на второй детектор 8. Продетектированный сигнал поступает на компаратор уровня 10, порог срабатывания которого настроен выше пиковых значений шумовых сигналов. При превышении на входе компаратора амплитуды полезного сигнала заданного порога компаратор срабатывает и запускает формирователь импульсов 13, представляющий собой логическую схему «И», на второй вход которого с генератора тактовых импульсов эталонной частоты 12 поступают импульсы прямоугольной формы заданных амплитуды, длительности и скважности. В результате на выходе формирователя 13 за время активного режима работы формируется последовательность импульсов. При снижении на входе компаратора 10 амплитуды сигнала ниже порогового уровня компаратор запрещает работу формирователя импульсов 13 и переводит его в режим ожидания. Средняя частота импульсов, полученных на выходе формирователя импульсов 13, подсчитывается на счетном входе (3) микропроцессорного контроллера 15 и после соответствующей обработки становится доступной для считывания через цифровой интерфейс 16.

Средняя частота импульсов на выходе формирователя пропорциональна интенсивности сигнала ударного воздействия песка.

Помимо этого, в устройстве предусмотрено измерение температуры контролируемого потока преобразователем температуры 17, выход которого подключен ко входу аналого-цифрового преобразователя 18, и измерение избыточного давления потока продукции в трубопроводе на устье скважины датчиком 20 с цифровым выходом. Полученные значения температуры и давления передаются на четвертый и пятый входы микропроцессорного контроллера 15, соответственно.

Алгоритм работы микропроцессорного контроллера 15 приведен на фиг. 2. Он содержит следующие основные операторы:

1 - пуск;

2 - подпрограмма самотестирования;

3 - подпрограмма инициализации ресурсов системы;

4 - ввод количества циклов измерения М;

5 - обнуление накопителей каналов дебита газа, дебита жидкости, расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка;

6 - инициализация коэффициента усиления К масштабирующего усилителя;

7 - чтение из АЦП мгновенного значения сигнала Xi в информативной полосе частот;

8 - накопление суммы (Xi)2;

9 - подпрограмма расчета оптимального К с учетом среднего уровня сигнала, поступающего на первый вход с выхода двухканального аналого-цифрового преобразователя;

10 - вывод К на выход микропроцессорного контроллера;

11 - проверка окончания последнего цикла измерения;

12 - сброс накопителя импульсов;

13 - увеличение на единицу накопителя импульсов;

14 - проверка окончания последнего цикла измерения;

15 - чтение из АЦП мгновенного значения температуры;

16 - чтение с выхода цифрового датчика давления мгновенного значения давления;

17 - вычисление значений Gj;

18 - вычисление дебита газа, дебита жидкости, расхода примесей воды и удельного содержания примесей песка с учетом давления и температуры по формулам (1), (2), (3) и (4), соответственно;

19 - вывод Qг, Qж, Qв и Sn на интерфейс для считывания;

20 - конец.

Устройство для контроля расхода компонентов продукции скважин, характеризующееся тем, что оно содержит датчики давления и температуры контролируемого потока и пьезокерамический датчик пульсаций давления потока, подключенный к входу широкополосного согласующего усилителя, выходы которого подключены к входам первого, второго и третьего активных полосовых фильтров, причем выход первого активного полосового фильтра подключен к первому входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления, выход второго подключен к входу первого детектора, а выход третьего - к входу второго детектора, выход усилителя с программируемым коэффициентом усиления подключен к первому входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, выход первого детектора подключен через последовательно соединенные интегратор и масштабирующий усилитель ко второму входу двухканального аналого-цифрового преобразователя, а выход второго детектора подключен через компаратор уровня к первому входу формирователя импульсов, ко второму входу которого подключен генератор тактовых импульсов эталонной частоты, выходы двухканального аналого-цифрового преобразователя, масштабирующего усилителя, формирователя импульсов и датчиков давления и температуры контролируемого потока подключены, соответственно, к первому, второму, третьему, четвертому и пятому информационным входам микропроцессорного контроллера, выходы которого подключены к входам цифрового интерфейса, а его управляющий выход подключен ко второму входу усилителя с программируемым коэффициентом усиления.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к метрологии, в частности к расходомерам. Устройство содержит канал, заполненный жидкой средой, и преобразователи сигнала для приема звуковых волн, сгенерированных текущей средой.

Изобретение относится к способу диагностики правильной работы нагревательной и/или охлаждающей системы, содержащей несколько нагрузочных контуров (6), через которые проходит поток текучей среды в качестве теплоносителя.

Изобретение относится к технике измерения расхода любых перекачиваемых сред. Предлагаемый расходомер содержит корпус с перемычкой, повторяющей форму сечения аэродинамического крыла, причем перемычка жестко закреплена в корпусе устройства и имеет каналы сообщения ее верхней и нижней поверхности с чувствительным элементом дифференциального манометра.

Изобретение относится к определению расхода теплоносителя (воды) в технологическом канале (ТК) реакторной установки (РУ) типа РБМК-1000. Устройство содержит датчик давления, установленный в ТК блока РБМК-1000, стойку измерительно-вычислительного комплекса (ИВК), персональную ЭВМ.

Изобретение относится к области добычи нефти и может быть использовано при измерениях дебита продукции нефтегазодобывающих скважин. Расходомер переменного уровня состоит из сосуда с напорным и сливным трубопроводами на входе и выходе, перегородки с профилированной сливной щелью, через которую происходит истечение жидкости из входной приемной камеры в выходную полость сосуда, обеспечивающей прямую пропорциональность между расходом жидкости и высотой столба жидкости, и дифференциального манометра, измеряющего высоту столба жидкости в приемной камере перед перегородкой.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения расхода жидкости в трубопроводе. Способ измерения расхода жидкости включает измерение перепада давлений на суженном участке трубопровода и на его широкой части, определение по разности давлений расхода жидкости, протекающей по трубопроводу, в отличие от прототипа, давление на суженном участке увеличивают до величины давления на широком участке трубопровода путем нагрева газа в камере дифференциального манометра, соединенной с суженным участком, причем нагрев производят электронагревателем, а расход жидкости определяют по расходу электроэнергии, используемой для нагрева газа.

Изобретение относится к области измерительной техники, предназначено для определения расхода теплоносителя. Отличительной особенностью способа определения расхода теплоносителя датчиками скорости является то, что дополнительно устанавливают по крайней мере один датчик скорости, определяют расход теплоносителя на основе частного вида профиля скорости где Dтр - диаметр трубопровода, W(r, φ) - частный вид профиля скорости, а частный вид профиля скорости определяют на основе измеренных датчиками скорости значений скоростей и общего вида профиля скорости, а общий вид профиля скорости определяют на основе теоретических представлений и предварительных модельных опытов.

Способ определения массы сжиженного газа, по которому измеряют температуру и давление в емкости, выпускают вещество из емкости и контролируют время истечения вещества из емкости через насадку и изменение давления в емкости.

Уровнемер-расходомер жидкости в баке содержит корпус, дифференциальный датчик давления, пневмогидравлический блок, включающий герметичную полость, трубку со сквозным каналом для вертикального погружения ее на дно бака с контролируемой жидкостью одним концом, а другим концом соединенную с одним из входов дифференциального датчика давления, герметичные упругие элементы, причем герметичные упругие элементы выполнены в виде мембранных коробок, часть сторон которых, в частности одна сторона, выполняется упругой, а остальные, соответственно, жесткими.

Группа изобретений относится к определению свойств многофазной технологической текучей среды. Способ определения свойств многофазной технологической текучей среды содержит этапы, на которых: пропускают многофазную текучую среду по колебательно подвижной расходомерной трубке и расходомеру переменного перепада давления; вызывают движение расходомерной трубки и определяют первое кажущееся свойство текучей среды; определяют, по меньшей мере, одно кажущееся промежуточное значение, которое представляет собой первый критерий Фруда для негазообразной фазы текучей среды и второй критерий Фруда для газообразной фазы текучей среды; определяют степень влажности текучей среды на основе преобразования между первым и вторым критериями Фруда и степенью влажности; определяют второе кажущееся свойство текучей среды с использованием расходомера переменного перепада давления; определяют фазозависимое свойство текучей среды на основе степени влажности и второго кажущегося свойства.

Изобретение относится к способу поинтервального исследования горизонтального ствола скважины и устройству для осуществления этого способа. Техническим результатом является расширение технологических возможностей.
Изобретение относится к нефтегазовому делу, в частности к способам определения дебита скважин, оборудованных погружными установками электроцентробежных насосов со станцией управления.

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности и может быть использовано для определения дебита скважин, оборудованных установками электроцентробежного погружного насоса с частотно-регулируемым приводом и станцией управления.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке многопластовых нефтяных залежей. Способ включает размещение скважинного средства геофизических исследований скважины (ГИС) с группой датчиков параметров скважины, в качестве которых выбирают датчики радиоактивного каротажа.

Изобретение относится к измерительной технике, используемой в нефтедобывающей промышленности для замера и учета продукции нефтяных скважин. Техническим результатом изобретения является повышение точности и качества замера дебита всей группы скважин, подключенных к групповой замерной установке, за счет определения общего суммарного дебита в один прием и определение дебита каждой скважины.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при разработке нефтяных месторождений заводнением продуктивных пластов. Технический результат - повышение эффективности заводнения за счет регулирования проницаемости высокопроницаемых каналов, изменения направлений фильтрационных потоков путем закачки в нагнетательные скважины оторочек реагентов оптимального объема, выравнивания фронта вытеснения и подключения остаточной нефти.

Изобретение относится к нефтедобыче и может быть использовано для учета дебитов продукции нефтяных скважин как передвижными, так и стационарными измерительными установками, оснащенными кориолисовыми расходомерами-счетчиками и поточными влагомерами.

Изобретение относится к области геофизических исследований нефтяных и газовых скважин, а именно к определению профиля притока добываемого флюида в многопластовых скважинах с несколькими интервалами перфорации.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано при проведении газогидродинамических исследований и эксплуатации газовых, газоконденсатных и нефтяных скважин.

Предлагаемое изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для исследования горизонтальных скважин и выполнения в них водоизоляционных и ремонтно-исправительных работ.

Изобретение относится к устройствам и способам непосредственного измерения расхода в устье скважины. Устройства и способы проведения измерений с помощью расходомера в устье скважины по меньшей мере одной скважины, содержащий этапы, на которых: определяют долю вовлеченного газа по меньшей мере у одной скважины, причем доля вовлеченного газа основывается на количестве вовлеченного газа, превышающем определенную пороговую величину усиления возбуждения расходомера; выводят по меньшей мере одно показание на основе определенной доли вовлеченного газа и выводят соответствующий индикатор достоверности, коррелирующий по меньшей мере с одним показанием. Технический результат – повышение надежности и точности. 6 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх