Измерительный комплекс для измерения параметров многофазного потока газожидкостной смеси

Измерительный комплекс включает в себя многофазный расходомер (далее МФР), пробоотборное устройство и программное обеспечение. Многофазный расходомер необходим для учета и контроля газообразных и жидких углеводородов в многофазном потоке на кустовых площадках газоконденсатных месторождений, месторождений нефти с высоким газовым фактором и технологических площадках узлов внутрипромыслового транспорта и подготовки целевой продукции. Установка МФР состоит из следующих основных частей: 1. Байпасная П-образная трубопроводная линия; 2. Измерительная часть устройства, состоящая из следующих узлов и элементов: 2.1. Датчики контроля физических параметров линейных флюидов; 2.2. Системы расчёта дебитов газа, конденсата и воды. Для работы системы расчета дебитов использованы два основных узла: 2.2.1. Система измерения фазового состава потока (газ/нефть/вода): - трёх-лучевой или двухлучевой гамма-измеритель плотности на как минимум двух энергиях в интервалах 10…50кэВ и 50…100кэВ с измерением или без измерения отражённого средой сигнала – основной; - источник гамма-излучения; - СВЧ-резонаторный датчик обводнённости – основной; - диэлькометрический датчик обводнённости – вспомогательный или альтернатива основному. 2.2.2. Система измерения скорости потока: - сужающее устройство типа трубы Вентури – основная; - датчик Доплера акустический или электромагнитный – вспомогательная. 3 Системы термостабилизирования на время проведения калибровки (настройки на «чистые точки»); 4. Порт(ы) для функционирования пробоотборного устройства, предназначенного для отбора монофазных представительных проб газа и конденсата (нефти). 5. Система электрического питания; 6. Система сбора, контроля и управления данными; 7. Устройства аварийной сигнализации (световое и звуковое); 8. Система калибровки по линейным флюидам. Многофазный расходомер является автономной измерительной системой, не нуждающейся в нахождении оператора непосредственно в месте установки расходомера. Управление оператором (запуск измерений, конфигурирование) производится удаленно. Вычислительная система МФР имеет интерфейс для соединения с переносным компьютером для целей диагностик, настройки и обслуживания и позволяет в автоматическом режиме измерять и вычислять мгновенные и накопленные массовые и объёмные значения, такие как: а) дебиты скважины по газу, конденсату и воде в рабочих и стандартных условиях. При этом пересчёт в стандартные или любые другие условия выполняется с учётом лабораторных анализов представительных проб газа и конденсата (нефти), отобранных из линии расходомера; б) температуру измеряемой среды; в) давление в измерительной линии; г) суммарный массовый дебит смеси; д) объёмную долю газообразной фазы в потоке. Результаты замеров всех параметров сохраняются в памяти расходомера, доступны для скачивания. Компьютерная модель поглощения гамма-излучения в многофазной среде позволяет задавать различную геометрию пространства, типы источников, материалов и получать результат (спектральное распределение) в заранее указанной области (детекторе). Вычислительная система расходомера имеет возможность подключения по интерфейсам RS422/RS485 протокол MODBUS RTU. Карты регистров данных и регистров настроек содержат наборы параметров, необходимых для эксплуатации (в т.ч. настройки), для задания отдельной конфигурации прибора (включая флюидальную модель) на каждую скважину куста, для идентификации текущей измеряемой скважины. Пробоотборное устройство для МФР предназначено для отбора монофазных представительных проб газа, конденсата (нефти) и воды из линии многофазного бессепарационного расходомера в промысловых условиях, без предварительного разделения продукции скважин. Пробоотборное устройство состоит из следующих частей: 1. Устройство отбора линейных флюидов из трубопроводной системы; 2. Устройство сепарирования; 3. Система электрического питания; 4. Система сбора, контроля и управления данными; 5. Устройство аварийной сигнализации (световой и звуковой); 6. Система калибровки многофазного расходомера линейными флюидами; 7. Порты для сброса газа в атмосферу, оборудованные регулятором давления. Программное обеспечение измерительного комплекса имеет следующую функциональность: 1. Управление работой измерительной системы расходомера и обработка данных измерений; 2. Ввод данных компонентно-фракционного состава флюида (для углеводородных фаз состав до С30 и неуглеводородные компоненты, для воды – минеральный состав по 7 базовым ионам – Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, SO42-, HCO3-, отдельно CO2) для расчёта физико-химических и термодинамических параметров флюида в произвольных термобарических условиях. Список рассчитываемых параметров для заданных термобарических условий (от нормальных до линейных): соотношение фаз, компонентно-фракционный состав каждой фазы, плотность, динамическая/кинематическая вязкость, скорость звука, коэффициент Джоуля-Томпсона, удельная изобарическая теплоемкость, полная диэлектрическая проницаемость и спектр поглощения гамма-квантов каждой фазы и равновесной смеси; 3. Моделирование отклика первичных преобразователей (сенсоров) расходомера на произвольную модельную многофазную смесь; 4. Ввод данных, полученных в результате калибровки первичных преобразователей (сенсоров) расходомера на чистых фазах в линейных условиях (газ, углеводородная жидкость и вода). Список вводимых данных: поглощение гамма-квантов (спектрально в диапазоне работы источника гамма-квантов), полная диэлектрическая проницаемость на резонансных частотах; 5. Ввод в модель внешних параметров для корректного учёта посторонних фаз (мех. примеси, метанол, неуглеводородные газы), изменения минерализации воды, наличие пристеночной плёнки жидкости и твёрдых отложений. Список вводимых параметров: массовая доля или толщина плёнки, плотность, удельное массовое поглощение, диэлектрическая проницаемость посторонней фазы; 6. Ввод «сырых» показаний первичных преобразователей (сенсоров) расходомера из базы данных, файла или сетевого ресурса. Список вводимых «сырых» показаний: скорость отсчётов на гамма-детекторах, резонансная частота и добротность СВЧ-резонатора, допплеровский сдвиг частоты c нативной частотой дискретизации для каждого сенсора; 7. Расчёт мгновенных и усредненных дебитов (объёмных и массовых) в реальном времени измеряемых компонентов (газ, углеводородная жидкость, вода). Расчёт GVF и удельной доли воды в жидкой фазе (WLR). Дискретизация по времени выдаваемых параметров зависит от времени накопления, необходимого для достижения требуемой точности; 8. Возможность проведения перерасчётов параметров из предыдущего при вводе в модель уточнённых данных калибровки и компонентно-фракционного состава флюида; 9. Возможность тонкой настройки (адаптации) модели расходомера при наличии данных референтного расходомера; 10. Амплитудно-частотный анализ временных зависимостей параметров потока, и распознавание режима течения; 11. Графический пользовательский интерфейс.