Разработка и исследование ультразвуковых методов и информационно-измерительной системы измерения расхода нефтеводогазового потока

• Автор: Дробков, Владимир Петрович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 314 с. : ил.

ГЛАВА 1. Обзор и анализ методов и систем информационного обеспечения измерения расхода нефтеводогазового потока

1.1. Проблемы измерения расхода нефтеводогазового потока

в устье нефтяных скважин

1.2. Классификация методов измерения информационных

параметров двухфазного многокомпонентного потока

1.2.1. Механические методы

1.2.2. Электромагнитные методы

1.2.3. Ядерно-физические методы

1.2.4. Теплофизические методы

1.2.5. Сравнительная оценка методов

1.3. Информационно-измерительные системы измерения расхода нефтеводогазового потока
1.3.1. Системы, основанные на предварительной сепарации газожидкостного потока
1.3.2. Системы непосредственного измерения расхода
нефтеводогазового потока
ГЛАВА 2. Анализ физических характеристик нефтеводяных газожидкостных смесей и их акустических свойств
2.1. Физические характеристики нефтеводяных эмульсий
2.2. Акустические свойства нефтеводяных эмульсий
2.2.1. Акустическая проводимость эмульсии
2.2.2. Скорость распространения звука в эмульсии
2.3. Гидродинамическая картина течения нефтеводогазового
потока на выходе нефтяной скважины

2.3.1. Пузырьковый режим течения
2.3.2. Снарядный режим течения
2.3.3. Дисперсно-кольцевой режим течения
2.4. Выводы
ГЛАВА 3. Анализ акустических методов определения информационных параметров газожидкостного потока и
разработка информационно модели
3.1. Анализ акустических методов измерения объёмной
концентрации газовой фазы в газожидкостном потоке
3.1.1. Объемные методы измерения
3.1.2. Методы, основанные на использовании волноводов
3.2. Акустические методы измерения скорости газожидкостного
потока
3.2.1. Методы, основанные на перемещении ультразвуковых
колебаний движущейся средой
3.2.2. Доплеровские методы измерения расхода потока
3.3. Акустические методы определения объёмной концентрации
воды в нефтеводяной эмульсии
3.4. Разработка информационной модели и выбор определяющих параметров для системы измерения расхода нефтеводогазового
потока
3.4.1. Связь характеристик нефтеводогазового потока с
измеряемыми параметрами. Обобщенная информационная модель
3.4.2. Методика обработки первичной информации и алгоритмы
вычисления расходов компонентов нефтеводогазового потока
ГЛАВА 4. Разработка и исследование информационноизмерительной системы определения расходных параметров
нефтеводогазового потока
4.1. Структурная схема информационно-измерительной системы

4.2. Акустический измерительный преобразователь для определения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке
4.2.1. Физические основы метода
4.2.2. Информационные сигналы локального зонда и их анализ
4.2.3. Особенности преобразователей и электронной аппаратуры для акустического зондирования нефтеводогазового потока
4.2.4. Конструктивное исполнение измерительного преобразователя
4.3. Ультразвуковой доплеровский преобразователь скорости нефтеводогазового потока
4.3.1. Методы измерения частоты в ультразвуковых доплеровских измерителях скорости двухфазного потока
4.3.2. Особенности доплеровских преобразователей и электронной аппаратуры для измерения скорости нефтеводогазового потока
4.3.3. Конструктивное исполнение измерительного преобразователя
4.4. Импульсный акустический измерительный преобразователь обводненности нефтеводяной эмульсии
4.4.1. Методы измерения микросекундных интервалов времени
4.4.2. Конструкция акустического измерительного преобразователя обводненности нефтеводяной эмульсии
4.5. Конструктивное исполнение информационно-измерительной
системы «Ультрафлоу»
4.5.1. Конструкция измерительной системы
4.5.2. Гидродинамический измерительный канал
ГЛАВА 5. Испытания информационно-измерительной системы
измерения параметров нефтеводогазового потока и оценка
адекватности информационной модели
5.1. Исследование структурных элементов и экспериментальной
модели информационно измерительной системы в лабораторных
и полевых условиях

Логическим развитием работ [147, 148] было создание фирмой «Schlumberger» многофазного расходомера «Phase Watcher Vx» [150] по технологии «Venturi X», основанной на использовании двойных энергетических спектральных характеристик гамма-просвечивающей установки и трубы Вентури (рис. 1.10). Перепад давления между входом в трубу Вентури и местом ее сужения используется для определения общего массового расхода. Расчет ведется по плотности смеси, полученной по данным гамма-денситометрии с использованием традиционной формулы для однофазного потока, при этом коэффициент расхода находится как функция числа Рейнольдса жидкости с последующим учетом многофазности измеряемой среды.
Рис. 1.10. Многофазный расходомер «Phase Watcher Vx» фирмы «Schlumberger».
С помощью гамма-установки определяются также доли нефти, воды и газа по известным соотношениям для двух уровней энергии источника. Доля газа (истинное объемное газосодержание) преобразуется в массовое расходное газосодержание через коэффициент скольжения, который получен в результате гидромеханического моделирования и подтвержден опытными данными. Коэффициент скольжения является функцией истинного объемного