Группа проектов Кипинфо
Реклама

Реклама

Опытная эксплуатация на месторождениях «ЛУКОЙЛ-Перми» подтвердила эффективность УЛЬТРАФЛОУ новинка

К списку статей

Появление на рынке многофазного расходомера УЛЬТРАФЛОУ – результат исследовательских и опытно-конструкторских работ, проведенных коллективом ученых и инженеров с большим опытом разработки измерительных систем и исследования гидродинамики газожидкостных потоков в контурах ядерных энергетических установок.

Исследовались различные потоки, в том числе с двухкомпонентными жидкими смесями. Вполне естественно, что накопленные знания были использованы специалистами ООО «Индустриальная компания» при решении актуальной проблемы корректного измерения продукции скважин в нефтяной отрасли.

В тесном сотрудничестве со специалистами ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» были сформулированы основные требования, которым должны удовлетворять подобные измерительные системы:

  • нужны надёжные, компактные многофазные измерительные системы, в которых не происходит разделения компонентов потока только с целью измерения их количества, поскольку это удорожает и усложняет процесс измерения;
  • для качественного управления процессом нефтедобычи необходим постоянный мониторинг параметров потока с помощью измерительной системы с высоким быстродействием;
  • должна обеспечиваться возможность проведения периодической поверки измерительной системы на месте эксплуатации;
  • затраты при эксплуатации измерительной системы должны быть уменьшены: в идеале это должно выглядеть так – поставил и забыл.

Итогом большого количества семинаров и обсуждений выбора методов измерений, в том числе и в академических институтах, с учетом перечисленных выше требований, стало решение создать многофазную измерительную систему на базе ультразвука, который является средой, несущей наибольшую информацию о потоке.

На основе прежнего опыта, многочисленных экспериментов и теоретических выкладок применительно к нефтеводогазовым смесям были разработаны ультразвуковые методы измерения расходных параметров потока: скорости жидкости – доплеровским методом, газосодержания смеси – методом акустического зондирования, обводненности жидкости – измерением времени прохождения акустических импульсов в контролируемом объёме среды [1].

Разработанная конструкция многофазного расходомера и методы измерения запатентованы в нашей стране и за рубежом, включая Европу, США, Канаду, Китай и др.

На основе ультразвуковых методов разработан типоразмерный ряд многофазных расходомеров УЛЬТРАФЛОУ с различными диапазонами измерения расходов нефте-водо-газового потока (до 400 м3/сутки, до 1000 м3/сутки, до 2000 м3/сутки по жидкости).

Многофазный расходомер УЛЬТРАФЛОУ изготавливается на ОАО «Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина», который входит в состав Концерна ПВО «Алмаз-Антей». Выпускаемые в настоящее время расходомеры сертифицированы органами Росстандарта РФ и имеют всю разрешительную документацию.

Измерительная система УЛЬТРАФЛОУ состоит из двух основных элементов: измерительного блока и вычислителя (рис. 1).

Рис. 1. Структура измерительной системы УЛЬТРАФЛОУ

Измерительный блок включает компактный вертикальный гидродинамический канал, измерительные преобразователи скорости, газосодержания и обводненности потока. Гидродинамический канал имеет два калиброванных измерительных участка, площади поперечного сечения которых отличаются в два раза. Такое конструктивное решение позволяет определить скорость скольжения газовой фазы в потоке [2]. Разработанный метод «двух сечений» описан в упоминавшихся выше патентах на изобретения.

В каждом калиброванном участке установлены доплеровские преобразователи скорости и газосодержания потока. Для учета неравномерности эпюры измеряемых параметров потока чувствительные элементы преобразователей размещены в центре и на периферии потока, на расстоянии 0,708 радиуса. Такое размещение чувствительных элементов обеспечивает минимальную погрешность измерения скорости и газосодержания во всем диапазоне расходных параметров потока при различных режимах течения.

Ультразвуковые доплеровские преобразователи скорости измеряют доплеровское смещение частоты в те промежутки времени, когда жидкость проходит через чувствительные элементы датчиков, что позволяет определить скорость жидкой фазы потока. Скорость газовой фазы в потоке вычисляется с учетом скольжения, определяемого по методу «двух сечений».

Ультразвуковые преобразователи газосодержания потока измеряют время прохождения газовой фазы в контролируемом объеме чувствительных элементов за определенный промежуток времени, численно равное истинному объемному газосодержанию потока.

Объемная доля воды в эмульсии определяется путем измерения времени прохождения акустической волны от излучателя к приемнику, которые размещены на определенном расстоянии друг от друга, и вычисления скорости звука в контролируемой среде. Скорости звука в водяной компоненте и в нефти имеют разную величину, поэтому при зондировании акустическими импульсами с частотой порядка 1 МГц за определенный промежуток времени формируется представительная выборка величин, соответствующих значениям скорости звука в нефти и в воде. Отношение числа измерений, соответствующих скорости звука в воде, к суммарному числу измерений, соответствующих скоростям звука в нефти и в воде, равно обводненности эмульсии.

Первичная информация о многофазном потоке, получаемая в центре и на периферии двух калиброванных участков гидродинамического канала, а именно – доплеровская частота, время прохождения газовых включений, скорость звука в контролируемой среде, температура и давление, – передаётся с частотой 10 кГц по соответствующим информационным каналам в вычислительный блок. В вычислительном блоке по математической модели определяются скорость течения жидкой фазы, скорость движения газовой фазы, истинное объёмное газосодержание в потоке и обводнённость. На основе полученных значений этих величин, по разработанной физической модели течения, вычисляются расходы компонентов потока (нефти, воды и газа) [2].

Вычислительный блок размещен во взрывобезопасном корпусе с дисплейным окном для отображения информации о вычисленных параметрах (рис. 2). Исходная информация от преобразователей поступает в контроллер вычислительного блока, который оснащен программным вычислительным комплексом VARPRO, разработанным специалистами ООО «Индустриальная компания».

Рис. 2. Общий вид измерительной системы УЛЬТРАФЛОУ

Программа VARPRO выполняет опрос первичных преобразователей, производит вычисление количества компонентов нефтеводогазового потока и сохраняет в памяти контроллера вычисленные и исходные параметры в течение 10 лет. Программа ведет журнал работы расходомера УЛЬТРФЛОУ и осуществляет диагностику измерительной системы с выдачей кодов ошибок работы в случае неисправности. Кроме того, программа обеспечивает связь и передачу показаний расходомера на верхний уровень АСУ в стандарте RS485 по протоколу Modbus. Имеется несколько уровней программного интерфейса: интерфейс пользователя, сервисной службы и завода-изготовителя.

Отработка конструкции, калибровка и первичная поверка измерительной системы проводится на метрологическом проливочном комплексе, созданном на заводе-изготовителе (ОАО «АПЗ им. П.И. Пландина»).

Периодическая поверка расходомеров УЛЬТРАФЛОУ осуществляется поэлементно, непосредственно на месте эксплуатации по методике, утверждённой ФГУП ВНИИМС. Она заключается в проверке основных эксплуатационных характеристик измерительных преобразователей, проверке их показаний в граничных точках диапазонов измерений, а также комплексной проверке системы. При выполнении периодической поверки используется специально разработанная компьютерная программа, также утверждённая ФГУП ВНИИМС, которая позволяет автоматизировать прохождение всех процедур поверки. По окончании поверки автоматически формируется протокол и делается заключение о пригодности системы.

Основные технические характеристики расходомеров, указанные в описаниях типа средств измерения, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики расходомеров УЛЬТРАФЛОУ

Опытный образец многофазного расходомера был установлен на кусте скважин № 33 Уньвинского месторождения ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» в сентябре 2001 года. Измерительная система была размещена в технологическом помещении АГЗУ на участке трубопровода после переключателя скважин на входе в сепарационную емкость. В составе куста имелись скважины с периодическим и постоянным режимами работы производительностью по жидкости от 10 до 120 м3/сутки и обводненностью от 11 до 95%.

В течение нескольких лет контролировалась работа расходомера и сопоставлялись результаты измерения указанных параметров, полученные с помощью АГЗУ и УЛЬТРАФЛОУ. В основном показания дебита жидкости штатной АГЗУ были на 10-15% выше показаний УЛЬТРФЛОУ.

Опытный образец системы УЛЬТРАФЛОУ эксплуатировался до февраля 2009 года, после чего был демонтирован и отправлен для детального обследования на завод-изготовитель. Следует отметить, что в течение всего срока опытной эксплуатации не был зафиксирован ни один выход из строя элементов и блоков измерительной системы. В процессе опытной эксплуатации совершенствовались конструктивные элементы системы и программа обработки сигналов и вычисления расходных параметров.

В сентябре 2006 года первый серийный образец системы УЛЬТРАФЛОУ-400 был установлен для опытной эксплуатации в многофазной системе сбора и транспортировки продукции скважин на Павловском месторождении (ДНС-0113) ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ».

В течение всего периода эксплуатации проводилось сличение показаний УЛЬТРАФЛОУ и АГЗУ. Показания по обводнённости сопоставлялись с данными лаборатории.

В связи с увеличением расхода продукции, проходящей через ДНС, расходомер УЛЬТРАФЛОУ-400 был заменён в январе 2011 года на УЛЬТРФЛОУ-1000 (рис. 3).

Рис. 3. Расходомер УЛЬТРАФЛОУ-1000 на ДНС-0113 ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»

В марте 2009 года на кусте скважин Уньвинского месторождения установлена система УЛЬТРАФЛОУ-400 в шкафном исполнении.

Рис. 4. Расходомер УЛЬТРАФЛОУ-400 на кусте скважин Уньвинского месторождения ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»

Монтаж, наладка и вывод на рабочий режим расходомера были осуществлены в течение двух рабочих смен.

В августе 2012 года проводился сравнительный анализ показаний дебита добываемой продукции жидкости систем УЛЬТРАФЛОУ-400 и АГЗУ, установленных на 33 кусте скважин Уньвинского нефтяного месторождения ЦДНГ-11 ООО "ЛУКОЙЛ-Пермь". В таблице 2 индексами «у» после номера скважины обозначены показания системы УЛЬТРАФЛОУ-400.

Таблица 2. Сравнение показаний системы УЛЬТРАФЛОУ-400 и АГЗУ

По результатам, представленным в таблице 2 можно сделать вывод, о том, показания измерительной системы УЛЬТРАФЛОУ-400 достаточно близки к показаниям системы АГЗУ.

Следует отметить общую тенденцию зависимости погрешности измерительной системы УЛЬТРАФЛОУ-400 от величины дебита: при определении значений расходов скважин с большим дебитом погрешность меньше. Например, погрешность 10% получена на скважине, дебит которой практически равен нижней границе диапазона измерения расходов системы УЛЬТРАФЛОУ-400.

Еще одна система смонтирована на ДНС-0611 Таныпского месторождения ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» в составе многофазной системы перекачки продукции скважин. Данная система установлена в рамной конструкции на промышленной площадке ДНС (рис. 5).

Рис. 5. Расходомер УЛЬТРАФЛОУ-400 на ДНС-0611 ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»

В течение срока эксплуатации расходомера УЛЬТРАФЛОУ успешно проведены две периодические поверки на месте эксплуатации.

В апреле 2011 г. многофазные расходомеры УЛЬТРАФЛОУ-2000 в количестве двух комплексов были установлены на Моховском – Дозорцевском месторождении ООО «ЛУКОЙЛ – Пермь» на ДНС 0118.

Рис. 6. Два расходомера УЛЬТРАФЛОУ-2000 на ДНС-0118 ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь»

В период с сентября 2010 г. по март 2011 г. партия расходомеров УЛЬТРАФЛОУ - 400, 1000 и 2000 в количестве 12 штук была поставлена для установки на месторождениях ОАО «ЛУКОЙЛ».

В ЦДНГ-4 на Ярино-Каменоложском нефтяном месторождении было организовано сличение показаний СИКНС ДНС-0411 и суммарных показаний пяти расходомеров УЛЬТРАФЛОУ, установленных на всех кустах скважин, подключённых к данной ДНС.

На рисунках 7–10 показаны измерительные системы УЛЬТРАФЛОУ, установленные на кустах скважин, подключённых к ДНС-0411. Всего на Ярино-Каменоложском нефтяном месторождении было установлено пять многофазных расходомеров: три расходомера УЛЬТРАФЛОУ-400, один УЛЬТРАФЛОУ-1000 и один УЛЬТРАФЛОУ-2000.

Рис. 7. УЛЬТРАФЛОУ-400 (Куст 0401)

Рис. 8. УЛЬТРАФЛОУ-400 (Куст 0402), УЛЬТРАФЛОУ-2000 (Куст 0403)

Рис. 9. УЛЬТРАФЛОУ-400 (Куст 0404)

Рис. 10. УЛЬТРАФЛОУ-1000 (Куст 0405)

В результате эксперимента были сформированы таблицы сравнения суммарных дебитов продукции кустов скважин, полученных с помощью расходомеров УЛЬТРАФЛОУ, и показания СИКНС ДНС (таблица 3).

Таблица 3. Сравнительный суточный отчет дебита добываемой продукции ДНС-0411

На рисунке 11 отображено сравнение суммарных значений дебитов жидкости, нефти, воды и газа за период с 26 июля 2012 года по 9 августа 2012 года.

Рис. 11. Суммарные дебиты жидкости, нефти, воды и газа по показаниям систем УЛЬТРАФЛОУ и СИКНС ДНС-0411.

Представленные значения суммарных дебитов, полученных с помощью систем УЛЬТРАФЛОУ, достаточно близки к показаниям СИКНС ДНС.

Изложенные результаты свидетельствуют о том, что разработанная измерительная система УЛЬТРАФЛОУ зарекомендовала себя как законченный, надёжный продукт, обеспечивающий проведение измерений с высокой точностью, имеющий все необходимые средства коммуникации с системами верхнего уровня, и позволяющий проводить периодическую поверку на месте эксплуатации.

Литература

  1. Мельников В.И., Дробков В.П., Контелёв В.В. «Акустические методы диагностики газожидкостных потоков» (М. Энергоатомиздат, 2006 г.).
  2. Дробков В.П., Полянин Л.Н. «Прикладная гидромеханика восходящих газожидкостных потоков» (М. Энергоатомиздат, 2004 г.).

Илья Михайлов, старший инженер-программист, к.т.н.,
Владимир Контелёв, ведущий инженер, к.т.н.
ООО «Индустриальная компания»,
г. Москва,
ул. Верхняя Красносельская, д. 11А.
Тел./факс 8-495-225-19-18
info@indcom.ru
ОАО «Арзамасский приборостроительный завод им. П.И. Пландина»,
г. Арзамас Нижегородской обл.,
ул 50 лет ВЛКСМ, 8А
Тел. (83147) 7-91-21
Факс: (83147) 7-95-77
apz@oaoapz.com
www.oaoapz.com


Реклама


Реклама


Реклама

Реклама


Яндекс цитирования Яндекс.Метрика Яндекс.Метрика
© 2006-2013 Kipinfo.ru
При использовании информации ссылка на сайт “Kipinfo” обязательна.
Контактная информация Размещение рекламы
16+