Многопараметрический мониторинг магистральных нефтепроводов на основе радиоизотопного излучения

• Автор: Коптева, Александра Владимировна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Состояние вопроса и постановка задачи исследований
1.1 Измерения при качественном и количественном контроле нефтепродуктов
1.1.2 Система измерения качества и показателей количества нефти
1.1.3 Виды и периодичность проведения лабораторных испытаний
1.1.4 Резервная схема контроля нефти
1.2 Обзор и анализ основных методов бесконтактного контроля нефтяных потоков
1.2.1 Акустические методы
1.2.2 Оптические методы определения фазового состава жидких сред
1.2.3 Радиоизотопные методы измерения многофазных многокомпонентных потоков
1.3 Методы контроля толщины парафиновых отложений в магистральных трубопроводах
1.4 Выводы по главе
Глава 2 Радиоизотопная измерительная система многокомпонентных нефтяных потоков
2.1 Обоснование использования радиоизотопной измерительной системы как источника информации нефтяных потоков
2.2. Выбор источника излучения
2.3 Основные виды неопределенности информации и повышение точности радиоизотопной системы
2.4 Характер взаимодействия излучения с веществом
2.5 Выбор оптимального расположения элементов системы
2.6 Разработка имитационной математической модели выходного сигнала блока детектирования
2.7 Информативность и энергоемкость измерений
2.8 Погрешности измерений радиоизотопной измерительной системы
2.9 Разработка адаптивной системы измерения нефтяных потоков
2.10 Выводы по главе
Глава 3 Многопараметрический мониторинг магистральных нефтепроводов
3.1 Постановка задачи и выбор метода исследования уровня парафиновых отложений
3.2 Механизм распределения парафиновых отложений на стенках трубопровода
3.3 Контроль изменения режимов транспортирования вследствие парафиновых отложений
3.4 Разработка радиоизотопной измерительной системы толщины парафинового слоя
3.5 Имитационное математическое моделирование выходного сигнала
3.6 Исследование зависимости узкого пучка гамма-излучения от толщины и коэффициента линейного поглощения парафиновых отложений
3.7 Выводы по главе
Глава 4 Экспериментальная часть
4.1 Планирование эксперимента
4.2 Обработка полученных результатов. Программирование в среде МаИаЬ
4.3 Измерение скорости потока с использованием помехи
4.4. Безопасность при работе с измерительной системой
4.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы
Введение
На сегодняшний день при добыче нефти и газа из добычной скважины, как правило, извлекается не чистые нефть и газ, а нефте-газоводяная эмульсия [45,51]. Неточность выполнения измерений и контроля транспортируемой нефти в измерительных линиях коммерческих узлов учета нефти, недостоверность полученных лабораторных результатов о качестве углеводородного сырья приводят к многомиллионным потерям для государства и предприятия, создает разногласия между поставщиком и потребителем, обостряет обстановку как внутри страны, так и на международной арене, уменьшает эффективность управления технологическими процессами и снижает уровень производства. Потребность в измерении концентраций включений, например, свободного газа в потоках товарной нефти в измерительных линиях коммерческих узлов учета на нефтеперекачивающих станциях магистральных нефтепроводов сегодня -наиглавнейшая проблема. Это вызвано многими факторами, например, так называемым дисбалансом количества нефти, который представляет собой существенное различие показателей с расходомеров нефтедобывающего предприятия и заказчика. Имеется ввиду тот факт, что газовые включения в нефтяном потоке регистрируется турбинными расходомерами как объем нефти, а газ в процессе транспортировки выходит в атмосферу, что и создает различие в показаниях добытой нефти и её количества, доставленного потребителю. Доказано, что вся транспортируемая нефть содержит большое количество различных примесей, таких как свободный газ, воду, твердые включения, парафины и т.д. Причем содержание газа составляет порядка двух, а порой и более процентов от всего объема транспортируемого потока. Так в 80-х годах прошлого столетия эти различия между результатами показаний измерительной аппаратуры двух крупных держав «вылились» в 2 млн.т. При добыче в России около 500 млн.т в год (по данным федеральной службы госстатистики на 2012 год) это недопустимо, возникают серьезные разногласия между странами (экспорт-импорт), а также между владельцами отдельных месторождений и

Пути совершенствования волновых систем измерений потоков
Согласно энергоинформационной теории Бриллюэна, практическую пользу, которую для приборостроителей трудно переоценить, точность, воспроизводимость, быстродействие, энергосбережение можно оценить формулой [62]:
д = 9,3+-1ё(Л),
2 (1.10)
где Р - энергия, затрачиваемая на процесс измерения;
1 - время измерений.
Справедливость (1.10) доказана теорией и практикой любых измерительных систем: для получения определенного количества информации q нужно затратить определенное количество энергии Р. Для волновых методов это означает, что нужно «закачать» в поток волновой энергии большей мощности. Так до сих пор и поступали, увеличивая мощности измерительных генераторов (в СВЧ, УВЧ, УЗ). Но мощные генераторы - это и дополнительные искажения и дополнительная стоимость, и неоправданная сложность аппаратуры.
Автор, по его мнению, вправе гордиться, что нашел эффективный и простой способ повышения мощности измерений без дополнительных мероприятий. Обычные, применяемые в промышленности волновые приборы, имеют мощности генераторных систем около 300 Вт, а это мало. Суть предложения для повышения мощности измерений автор нашел на стыке измерений и радиолокации.
Для получения направленного луча при волновых методах (кроме жесткого электромагнитного излучения в радиоизотопном методе, где направленность обеспечивается коллектором для у-квантов) автор предложил первичные преобразователи импульсного действия: не изменяя конструкции первичного преобразователя, напряжение питания на генератор подается в виде импульсов (или излучающая антенна подключается коротким промежутком времени). Электрические колебания имеют вид, представленный на рисунке 1.6.