Способ коррекции показаний расходомера

 

(!!) 669056

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. спид-ву (22) Заявлено 16.05.75 (21) 2139172/18-10 с присоединением заявки М (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05.78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 10.05.78 (51) !1. Кл".- 6 01Г 1, 50

Государственный комитет

Caeera Министров СССР по делам изобретений и отира!тнй (53) УДК 681.121(088.8) (72) Автор изобретения

В. Ф. Акимов (71) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский институт организации, управления и экономики нефтегазовой промышленности (54) СПОСОЬ КОР1ККЦИИ ЛОКАЗАНИй 1АСХОДОМЮА

Изобретение относится к измерительной технике, в частности может быть использовано для измерения расхода газонасыщенной нефти.

Известны общие методы корректировки результата измерения различных физических величин, в том числе — метод вспомогательных измерений (1). Согласно этому методу сигналом, управляющим коррекцией, служит разность между фактическим и стандартным (номинальным) значениями соответствующего фактора, оказывающего влияние на статическую реальную функцию преобразования.

11ри одновременной коррекции результата по нескольким факторам корректирующий сигнал является функцией всех этих фак" оров.

1lo разности между фактическими и стандартными значениями вычисляется необходимое для исключения погрешности изменение функции преобразования, которое используется для управления параметрами схемы при самонастройке или совместно со значением входной величины для вычисления поправки к значению выходного сигнала измерительного устройства. Для использования этого метода необходимо знать функцию зависимости погрешности измерительного устройства от совместного действия всех факторов для конкретной области применения, что затруднительно.

Известен также способ коррекции показаний расходомера газа по температуре и давленшо контролируемого потока и г!рпведения величины измеренного расхода к стандартным условиям умножением на корректирующий множитель (2). Когда на выходе ЭВИ получается скорректированный по этим параметрам результат Уо, представляющий собой произведение измеренной величины расхода

Т„Р

V на корректирующий множитель (т, -!- i)z

15 где То — нормальная температура, Z — коэффициент сжатия, Р— рабочее давление, рабочая температура. Однако газонасыщенная нефть представляет собой более сложную, чем газовый поток, среду, которая со20 держит и жидку!о и газовую фазы. Поэтому указанный метод не обеспечивает необходимой точности результатов измерения.

Целью изобретения является повышение

25 точности (порядка 2,5%) измерения расхода газонасыщенной нефти. Эта цель достигается тем, что дополнительно определяют коэффи609056 цпснты, учитывающие зависимость количеств свободного и растворенного в нефти газа от и и сж

1 + (! пр.с + 114Рпр.ст + 1 сг.ст ) Р пр.ст с

1, — 0,77.10 8! + !ИРпр.р + М пр.р + 1 сп. пр и где а, b, m u zz — постоянные, характеризующие свойства газонасыщенной нефти и определяемые экспериментально; Рпр „— стандартное давление (кг/см ); Оп — стандартная температура потока (С); Vcr. объем растворенного газа при стандартных значениях температуры и давления (м /м ); К,ж — коэффициент сжимаемости; 0 — температура потока в рабочих условиях (С); Îz — — 0— — O„=O — 20, P ð,р — давление в рабочих условиях (кгс/см ); V«ð — объем растворенного газа в рабочих условиях (м /м ); Т— температура потока в рабочих условиях (К);

Тп — стандартная температура потока (К);

ʄ— коэффициент объемного расширения газопасыщенной нефти за счет изменения температуры потока, его давления и количества свободного газа при стандартных значениях этих параметров; Кр — то же, при фактических значениях указанных параметров.

Измеренное значение объемного расхода

20

Q„.v =- Q.(1+ а„О!+ (аР!!,, +(О, + И)Ь пр. +Ь с„.р) " " = Q„Кр, (2)

Р,. тп

Q.;.- = Q, l1+ аР" -+ Q.5/ "z.-+ V «.- } " " = Q.<«

1 ст где ап — коэффициент об.ьемного расширения нефти; Pð — давление в рабочих условиях (н/м ); Є— давление атмосферы (н/м );

Q, объемный расход товарной нефти, полугде Рст — стандартное давление (н/м2);

Vcr. „— объем растворенного газа (м /м ) при стандартных давлении и температуре.

Отношение значений обьемного расхода газонасыщенной нефти при стандартных и фактических рабочих условиях, представляющее собой корректирующий множитель, после подстановки некоторых постоянных выражается вышеприведенной формулой (1).

На величину объемного расхода газонасыщенной нефти, кроме давления и температуры потока, оказывает влияние количество свободного газа, захватываемого жидкой фазой (Vc,,). Р„зависит от многих факторов, к числу которых относятся вязкость жидкой и газовой фаз, режим движения газо-жидкостного потока, а также температура и давление, которые в свою очередь, влияют как на вязкость, так и на режим движения. Обычно Vc„ определяют экспериментально, но этот процесс довольно трудоемок и требует специального оборудования. Получение новой инфорЗ0

45 температуры и давления, прп этом корректирующий множитель вычисляют по формуле умножают на корректирующий множитель

Кп, представляющий собой отношение коэффициента объсмного расширения газонасыщенной нефти, вычисленного для стандартных условий (темпсратуры, давления и количества свободного газа), принятых в технологической системе, к коэффициенту объемного расширения газонасыщенной нефти, вычисленному для фактических условий, т. е. для дополнительно измеренных в рабочих условиях температуры, давления и количества свободного газа, уносимого потоком. В качестве стандартных значений температуры и давления целесообразно принять значения, близкие к среднегодовым.

Основное соотношение, связывающее объемный расход Q», z, газонасыщенной нефти с количеством содержащегося в нем свободного газа, его температурой и давлением при их фактических значениях, имеет вид; ченной из газонасыщенной после ее полного разгазирования.

Для стандартных условий та же формула приобретает вид мации о значениях этой величины одновременно с каждым измерением объемного расхода потребует слишком больших материальных и трудовых затрат. Поэтому целесообразно предварительно снять экспериментальные зависимости 1 ст от температуры и давления и использовать их в процессе корректировки.

Предложенный способ может быть реализован с помощью представленной схемы.

Система содержит манометр 1, термометр

2, расходомер 3, суммирующие устройства 4, 5, 6, 7 и 8, блок умножения 9 (Qi а), блок (1 умножения 10 — К„=К„, блок умноже к, ния 11 (К, Q„), блок 12 хранения стандартного значения температуры (Оп), блок 13 хранения единицы, блок 14 хранения стандартного значения количества свободного газа, содержащегося в нефти (ст. ст) блок 15 хранения коэффициента объемного теплового

609056 пр. Ст

Кст

Кр

1+ 0,77.10 9, +, аР„"р р+- ObP„ " +- V „) пр.р

5 расширения нефти (а„=0,77 1.0 ), блок 16 хранения постоянной (То — — 273 ), блок 17 хранения коэффициента объемного расширения газонасыщенной нефти при стандартных значениях давления, температуры и количества свободного газа, содержащегося в нефти, блок 18 формирования количества свободного газа, содержащегося в нефти, при фактических значениях давления и температуры потока, блок 19 возведения давления Рпр в степень т, блок 20 умножения (Р, "р b), блок

21 умножения (Р"„ р ° b О), блок 22 умножения (рРр+80pр+Гр)К ") тн блок 23 умножения

)аРпр + 6ЬР р + 1,р) т,, блок 24 умножения (аР и р + ВЬР рр + V«. ) т„т„, блок 25 хранения величины т, блок 26 хранения величины и, блок 27 хранения величины

b, блок 28 хранения величины а, блок 29 хранения величины Т„=293, блок 30 хранения величины К,, блок 31 возведения давления

Р» в степень и, блок 32 умножения (P,"ð а).

Сигналы от манометра 1, термометра 2 и расходомера 3 синхронно подаются в вычислительное устройство. Сигнал от манометра 1 одновременно поступает .к блокам 18, 19, 31 и 24, сигнал от термометра 2 — к блокам 4, 18, 7 и 21, а сигнал от расходомера 3 — к блоку 11.

В блоке 4 из сигнала О от термометра 2 вычитается соответствующим образом нормированный сигнал, пропорциональный стандартной температуре 0Ä=20 С, хранящейся в блоке 12. Полученная разность 01 подается в блок 9, где умножается на коэффициент объемного теплового расширения нефти а„ (принято, что а„=0,77 10 ), подаваемый из блока 15. Из блока 9 сигнал 0> а„поступает в блок 5, где он складывается с сигналом от блока 13 пропорциональным единице. Из блока 5 сигнал (1+01а„) подается в сумматор 6.

В блоке 18 по поступающим в него сигналам, пропорциональным температуре и давлению, с использованием хранящегося в блоке

14 стандартного значения „„формируется значение V р — количество свободного газа, содержащегося в нефти при фактических температуре и давлении. Этот сигнал подается в сумматор 8. где а, n, b и т — постоянные, характеризующие свойства газонасыщенной нефти, определяемые экспериментально;

В блоке 19 производится возведение сигнала давления Рпр в степень m, которая поступает из блока 25. Сигнал Р„ "р из блока 19 подается в блок 20, где умножается на величину b, подаваемую из блока 27. Сигнал Ь Р,"р подается в блок 21, где умножается на сигнал О, поступающий от термометра 2. Произведение b P.ð поступает в сумматор 8.

В блоке 31 сигнал давления Р,р возводится в степень и, значение которой хранится в блоке 26. Величина Р„ р подается в блок 32, где умножается на поступающую из блока 28 величину а, и результат умножения подается в сумматор 8. Сумма поступивших от блоков

18, 21 и 32 сигналов из блока 8 подается в блок 22, где умножается на поступающее из блока 30 значение К, и делится на поступающее из блока 29 значение Т, B блоке 7 формируется величина Т путем сложения поступающего от термометра 2 сигнала О с величиной То — — 273, хранящейся в блоке 16. Из блока 7 величина I подается в блок 23, где на нее умножается сигнал, поступающий из блока 22.

В блоке 24 сигнал Р» перемножается с сигналом, поступающим от блока 23, их произведение подается в сумматор б. Здесь этот сигнал суммируется с сигналом блока 5 и подается в блок 10, где умножается на заранее вычисленную и хранящуюся в блоке 17 величину коэффициента Кр, объемного расширения при стандартных:значениях температуры и давления. В результате этой операции получается корректирующий множитель К„, который из блока 10 подается в блок 11, где величина расхода, поступающая от расходомера 3 корректируется умножением на этот множитель.

Формула изобретения

Способ коррекции показаний расходомера путем одновременного измерения температуры и давления контролируемого потока и приведения величины измеренного расхода к стандартным условиям умножением на корректирующий множитель, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения — возможности точного измерения расхода газонасыщенной нефти, дополнительно определяют коэффициенты, учитывающие зависимость количества свободного и растворенного в нефти газа от температуры и давления, при этом корректирующий множитель определяют из соотношения;

Р р,„- — стандартное давление (кг/см);

΄— стандартная температура потока в C; р сг.ст — объем растворенного газа, прихо609056

Составитель Б. Розовская

Редактор Н. Громов Техред А. Камышникова Корректор И. Позняковская

Заказ 692/5 Изд. № 434 Тираж 892

1-1ПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Типография, пр. Сапунова, 2 дящийся на 1 м нефти при стандартных значениях температуры и давления;

К,ж — коэффициент сжимаемости;

Π— температура потока в рабочих условиях в C;

01 = 0 — Он = и — 20, Рнр р — давление в рабочих условиях (кгс/см )

V„ð — объем растворенного газа, приходящийся на 1 м нефти в рабочих условиях;

Т вЂ” температура потока в рабочих условиях в К;

T — стандартная температура потока в I(;

Кст — коэффициент объемного расширения газонасыщенной нефти за счет изменения температуры потока, его давления и количества свободного газа при стандартных значениях этих параметров;

Кр — то же, при фактических значенияхпар а метров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Земельман M. А, Автоматическая кор10 рекция погрешностей измерительных устройств. М., Стандартгиз, 1972, с. 58 — 59, 74—

97.

2. Патент Франции № 1592910. кл. (i 01F

1970.