Метод определения расходов в бессепарационном трехфазном расходомере нефть–вода–газ


DOI: 10.34759/tpt-2022-14-5-225-240

Авторы

Филиппов А. Ю.1, Филиппов Ю. П.2

1. Национальный исследовательский университет «МЭИ», Красноказарменная ул., 14, Москва, 111250, Россия
2. Объединенный институт ядерных исследований, г. Дубна, Московская обл., 141980, Россия

Аннотация

На основе большого массива экспериментальных данных и расчетных методик проанализирована работа конического сужающего устройства, входящего в состав бессепарационного трехфазного расходомера «нефть—вода—газ» с номинальным диаметром DN 100, в котором компонентный состав определяется посредством спектрометрического двухизотопного гамма-плотномера. С привлечением результатов исследования модельных горизонтальных однофазных, двухфазных и трехфазных потоков впервые обоснован подход к определению расходов компонент с учетом фактора трения и особенностей процессов в сужающем устройстве, в частности, обнаруженного кризиса гидравлического сопротивления в сужающем устройстве для потоков вода–газ. Особенность подхода состоит в том, что при расчете расходов показатель степени при величине перепада давления через сужающее устройство равен 1/2 только для частных случаев однофазных, двухфазных жидкостных потоков и некоторых трехфазных потоков, а в других случаях этот показатель зависит от компонентного состава многофазного потока. Сравнение с экспериментальными данными для более чем 200 комбинаций расходов и компонентных составов однофазных, двухфазных и трехфазных потоков показывает, что относительная погрешность определения расходов не превышает величины ±3% для 88% экспериментальных точек, полученных для объемных расходов жидкостей от 20 до 56 м3/ч, объемных расходных газосодержаний от 0 до 72% и обводненностей имитатора нефти от 0 до 100%. Представлены также некоторые детали конструкции и измерительной системы трехфазного расходомера.

Ключевые слова:

расход, бессепарационный расходомер, трехфазный поток, двухфазный поток, гамма-плотномер, сужающее устройство, нефть–вода–газ

Библиографический список

  1. Абрамов Г.С. Анализ метрологических характеристик установок для измерения расходных параметров продукции нефтяных скважин // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 2012, № 1, с. 5–14.
  2. Babelli I.M.M. Developmment of Multiphase Meter Using Gamma Densitometer Concept // International Nuclear Conference Proceedings. 1997. P. 371–389.
  3. Filippov Yu.P., Filippov A.Yu. Operation features of a narrowing device in separationless three-phase flow-meter // Flow Measurement and 2019. Vol. 68. 101578.
  4. The State Primary Special Standard Unit of Mass Flow of Gas-Liquid https://vniir.org/standarda/get-195-2011.
  5. Масла, смазки, специальные жидкости/растворители органические / ExxsolD100, www.oilru.
  6. Филиппов Ю.П., Филиппов А.Ю. Определение расхода в горизонтальных двухфазных потоках вода-газ и особенности работы конического сужающего устройства в многофазном расходомере с гамма-плотномером // Тепловые процессы в технике. 2021. Т. 13. № 3. С. 98–110.
  7. Филиппов А.Ю., Филиппов Ю.П. Применение пары конических сужающих устройств для определения расходов горизонтальных двухфазных потоков вода-газ в бессепарационном расходомере // Теплоэнергетика. 2022. № 5. С. 18–28.
  8. Кутепов А.М., Стерман Л.С., Стюшин Н.Г. Гидродинамика и теплопередача при парообразовании. М.: Высшая школа, 1986. 448 с.
  9. Subbotin V.I., Deev V.I., Gordeev A.I., Pridantsev A.I., Savin A.N., Andreev V.K. Heat transfer and hydrodynamics in cooling channel of superconducting devices // Cryogenics. 1985. Vol. 25. P. 261–266.
  10. Filippov P. Characteristics of horizontal two-phase helium flows: Part II — pressure drop and transient heat transfer // Cryogenics. 1999. Vol. 39. P. 69–75.
  11. Sveshnikov B.N., Smirnov S.N., Filippov A.Yu., Filippov Yu.P. Dual isotope spectrometric gamma-densitometer for diagnostics of three-phase oil-water-gas flows // Physics of Particle and Nuclei Letters. 2021. Vol. 18. N 1. P. 58–72.
  12. Filippov Yu.P., Kakorin I.D., Kovrizhnykh A.M., Miklayev V.M. Multiphase flow-meters for superconducting accelerators and others applications // Physics of Particles and Nuclei Letters. 2017. Vol. 14. N 4. P. 602–614.
  13. Filippov Y.P., Panferov K.S. Diagnostics of salty water-in-oil two-phase flow // International Journal of Multiphase Flow. 2012. Vol. 41. P. 36–43.
  14. Miklyaev V.M., Filippov Yu.P., Filippov A.Yu. Application of Pt1000 C420 Thin-Film Temperature Sensors at Superconducting and Other Types of Facilities // Physics of Particle and Nuclei Letters. 2020. Vol. 17. N 1. P. 44–56, DOI: 1143/S15474771200101124
  15. Нигматулин Б.И. К гидродинамике двухфазного потока в дисперсно-кольцевом режиме течения // Прикладная Механика и Техническая Физика. № 6. C. 141–153.
  16. Нигматулин Б.И., Милашенко В.И., Шyraeв Ю.3. Исследование распределения жидкости между ядром и пленкой в дисперсно-кольцевом пароводяном потоке // Tenлoэнергетика. № 5. C. 77–79.
  17. Paleev I.I., Filippovich B.S. Phenomena of liquid transfer in two-phase dispersed-annular flow // International Journal of Heat and Mass 1966. Vol. 9. N 10. P. l089—1093.
  18. Ко Гым Сек, Мамедов И.С., Филиппов Ю.П. Влияние массовой скорости на истинное объемное паросодержание потока двухфазного гелия. Сообщение ОИЯИ, Р8-87-505, 1987, г. Дубна.
  19. Filippov Yu.P. Characteristics of two-phase helium flows at high mass velocities // Proc. of the Low Temperature Engineering and Cryogenics Conference. Southampton, UK, 1990. P. 3.1–10.3.7.
  20. ГОСТ Р 8.615-2005, ГСИ, Измерения количества извлекаемых из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования.
  21. A word-class provider of flow measurement to the energy, oil & gas industry sectors and to government. https://www.tuv-sud.com/en-gb/industries/chemical-and-process/flow-measurement

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2024