Программно-аппаратный комплекс для измерения состава и расхода жидкости, добываемой из нефтяных скважин "Канал квант".

Важной задачей технологии нефтедобычи является контроль состава и расхода жидкости, добываемой из нефтяных скважин. Если для измерения расхода жидкости существует довольно много методов со своими достоинствами и недостатками, то измерение содержания воды является сложной технической задачей. Дело в том, что из скважины всегда добывается трехкомпонентная смесь: нефть, соленая вода и попутный газ. В связи с этим для измерения состава смеси нужно либо разделить ее, отделив хотя бы газ, либо использовать метод, который позволяет учесть наличие газа в смеси. Первый способ предполагает использование отбора проб с дальнейшим длительным отстаиванием. Это требует использования сложных механических устройств и сопряжено со значительными затратами времени. В условиях холодной зимы в таком случае потребуется решение ряда сопутствующих проблем. Наиболее перспективными методами, позволяющими учесть наличие газа в составе исследуемой смеси являются методы ядерного или электронного магнитного резонанса. В методе ЯМР при измерении содержания воды используется разные значения времени ядерной релаксации протонов соленой воды и нефти, а содержание газа сказывается только на величине сигнала резонанса. Поэтому измерение состава может производиться непосредственно в потоке жидкости. Кроме того, при наличии дополнительных средств метод позволяет измерять скорость потока смеси.

 Назначение комплекса.

Комплекс предназначен для использования на нефтяных промыслах для непрерывного контроля методами ядерного магнитного резонанса мгновенных, средних и суммарных расходов скважинной жидкости и нефти, протекающих через измерительную ячейку, состава жидкости, а также давления и температуры. Описываемый комплекс позволяет измерять содержание воды в составе жидкой части смеси в диапазоне от 0 до 100% с точностью ±5% и объемный расход жидкости в диапазоне расходов от 0 до 60 м3/сутки с точностью ±4%. Программное обеспечение комплекса имеет следующие функциональные возможности:

 Состав комплекса.

 В состав комплекса входит измеритель с собственным контроллером, устанавливаемый на трубопровод с измеряемым потоком, и обслуживающий компьютер типа IBM PC, связанный с контроллером измерителя посредством последовательного интерфейса RS-232 или RS-485 (через соответствующий преобразователь), либо через радиомодем и контроллер фирмы "Смарт +". Компьютер может обслуживать несколько измерителей.

 Измеритель состоит из следующих узлов, размещенных в общем корпусе:

Программное обеспечение комплекса.

В состав программного обеспечения комплекса входят 2 компоненты:

Для загрузки и отладки программы измерителя в процессе разработки и настройки на управляющем или другом компьютере может использоваться приложение HyperTerminal из состава операционной системы Windows, работающее в качестве удаленной консоли контроллера.

Программа управления измерителем NEDRN.EXE.

Программа устанавливается на флеш-диск контроллера измерителя и обеспечивает управление всеми устройствами измерителя в процессе его работы в автоматическом режиме, а также исполнение команд, полученных от обслуживающего компьютера. Программа выполняет следующие функции:

Действия программного обеспечения в процессах измерения и калибровки разделяются на отдельные процедуры – операции. Каждая операция представляет собой некоторое действие, результатом которого является получение какого-либо измеряемого параметра, либо параметров настройки измерителя, а также некоторых промежуточных данных в виде массивов, которые можно затем наблюдать в виде графиков в программе обслуживания NEDRD. Модули операций включают в себя определение следующих этапов операций:

  1. Заполнение массива управляющей последовательности, при котором в специальном буфере программы создается набор команд управления устройствами измерителя.

  2. Исполнение управляющей последовательности с получением массивов измеряемого сигнала.

  3. Обработка массивов. Этапы 2 и 3 выполняются в цикле накопления или настройки. При накоплении производится простое повторение запуска, а при настройке на этапе 3 могут изменяться параметры последовательности для следующего запуска.

  4. Обработка данных после завершения накопления или настройки. Производится вычисление измеряемых параметров или модификация настроек.

Параметры запуска операций и обработки данных могут модифицироваться в зависимости от того, как запущена операция, поэтому в одной и той же операции выполняются разные действия при запуске в пакете измерения (вычисляются и обновляются измеряемые данные), пакете калибровки (обновляются параметры текущих настроек измерителя) и при отладочном запуске (заполняются массивы для отображения графиков).

Модули операций имеют единый интерфейс, поэтому в состав программы при доработке можно легко добавлять новые операции, изменять алгоритмы существующих. В состав набора операций программы NEDRN версии 4.0 входят следующие модули операций:

  1. Настройка магнитного поля измерителя. Производится подбор тока управления магнитным полем для точной настройки на резонанс.

  2. Измерение состава смеси. Производится измерение спада поперечной релаксации с помощью последовательности Карра-Парселла и обработка с применением калибровочных коэффициентов. Результатами операции являются относительное содержание нефти в жидкой фазе смеси и коэффициент заполнения ячейки, вычисляемый по уменьшению амплитуды сигнала.

  3. Измерение давления и температуры. Измеряются сигналы датчиков давления и температуры. Результатами операции являются значения в физических единицах, вычисляемые с применением калибровочных  полиномов.

  4. Настройка передатчика ЯМР. Производится настройка мощности передатчика для обеспечения оптимальных условий наблюдения сигнала ЯМР.

  5. Проверка настройки приемника ЯМР. Вычисляется частотная характеристика приемного тракта. Используется в отладочных целях.

  6. Измерение спинового эха. Используется для исследования влияния градиента поля на форму сигнала спинового эха. Используется в отладочных целях.

  7. Измерение расхода (скорости) смеси. Измеряется параметр, пропорциональный скорости потока по сдвигу фаз сигналов ЯМР, возникающему в присутствии импульсного градиента магнитного поля. Результатом является значение расхода смеси, вычисляемого с помощью калибровочных параметров с учетом коэффициента заполнения.

  8. Настройка приемника ЯМР. Производится настройка приемного контура ячейки на резонанс.

Программа обслуживания измерителей NEDRD.

Программа NEDRD v.4.0 предназначена для операторского управления одним или несколькими измерителями с установленной программой NEDRN.EXE v.4.0. Программа выполняет следующие функции:

Опытная эксплуатация.

Комплекс разработан и производится на Альметьевском заводе “Радиоприбор” (г.Альметьевск, респ. Татарстан) и проходит опытную эксплуатацию в НГДУ «Прикамнефть»  ОАО  «Татнефть».

Для испытания измеритель был установлен на трубопровод замерного устройства ГЗУ после автоматического дистанционного переключателя потока жидкости с нескольких скважин. Испытание показало удовлетворительные метрологические характеристики и отсутствие фатальных сбоев в течение двух месяцев круглосуточной эксплуатации. Для получения информации измеритель был подключен к информационной сети автоматизации ГЗУ и обслуживался общей диспетчерской программой цеха добычи нефти и газа для контроля и регистрации измеряемых данных. Для получения данных из архивов измерителя и контроля настроек производилось периодическое (один раз в 1-2 недели) подключение его к компьютеру с установленной программой NEDRD.

Для достижения заданных метрологических характеристик измеритель должен быть прокалиброван с применением воды и нефти, добываемых на участке, где устройство будет использоваться. На заводе производителе разработан и используется стенд для испытания и калибровки измерителей.

Разработчики комплекса:

 



Hosted by uCoz