Введение
ГЛАВА 1. Обзор и анализ методов и систем информационного обеспечения измерения расхода нефтеводогазового потока 14
1.1. Проблемы измерения расхода нефтеводогазового потока в устье нефтяных скважин 15
1.2. Классификация методов измерения информационных параметров двухфазного многокомпонентного потока 17
1.2.1. Механические методы 20
1.2.2. Электромагнитные методы 25
1.2.3. Ядерно-физические методы 27
1.2.4. Теплофизические методы 29
1.2.5. Сравнительная оценка методов 30
1.3. Информационно-измерительные системы измерения расхода нефтеводогазового потока 34
1.3.1. Системы, основанные на предварительной сепарации газожидкостного потока 34
1.3.2. Системы непосредственного измерения расхода нефтеводогазового потока 46
ГЛАВА 2. Анализ физических характеристик нефтеводяных газо жидкостных смесей и их акустических свойств 65
2.1. Физические характеристики нефтеводяных эмульсий 65
2.2. Акустические свойства нефтеводяных эмульсий 74
2.2.1. Акустическая проводимость эмульсии 74
2.2.2. Скорость распространения звука в эмульсии 80
2.3. Гидродинамическая картина течения нефтеводогазового потока на выходе нефтяной скважины 86
2.3.1. Пузырьковый режим течения 90
2.3.2. Снарядный режим течения 100
2.3.3. Дисперсно-кольцевой режим течения 107
2.4. Выводы 110
ГЛАВА 3. Анализ акустических методов определения информационных параметров газожидкостного потока и разработка информационно модели 111
3.1. Анализ акустических методов измерения объёмной
концентрации газовой фазы в газожидкостном потоке 112
3.1.1. Объемные методы измерения 112
3.1.2. Методы, основанные на использовании волноводов 115
3.2. Акустические методы измерения скорости газожидкостного потока 119
3.2.1. Методы, основанные на перемещении ультразвуковых колебаний движущейся средой 120
3.2.2. Доплеровские методы измерения расхода потока 124
3.3. Акустические методы определения объёмной концентрации воды в нефтеводяной эмульсии 129
3.4. Разработка информационной модели и выбор определяющих параметров для системы измерения расхода нефтеводогазового потока 132
3.4.1. Связь характеристик нефтеводогазового потока с измеряемыми параметрами. Обобщенная информационная модель 133
3.4.2. Методика обработки первичной информации и алгоритмы вычисления расходов компонентов нефтеводогазового потока 138
ГЛАВА 4. Разработка и исследование информационно-измерительной системы определения расходных параметров нефтеводогазового потока 148
4.1. Структурная схема информационно-измерительной системы 148
4.2. Акустический измерительный преобразователь для определения концентрации газовой фазы в двухфазном потоке 151
4.2.1. Физические основы метода 151
4.2.2. Информационные сигналы локального зонда и их анализ 158
4.2.3. Особенности преобразователей и электронной аппаратуры для акустического зондирования нефтеводогазового потока 161
4.2.4. Конструктивное исполнение измерительного преобразователя 163
4.3. Ультразвуковой доплеровский преобразователь скорости
нефтеводогазового потока 165
4.3.1. Методы измерения частоты в ультразвуковых доплеровских измерителях скорости двухфазного потока 166
4.3.2. Особенности доплеровских преобразователей и электронной аппаратуры для измерения скорости нефтеводогазового потока 174
4.3.3. Конструктивное исполнение измерительного преобразователя 177
4.4. Импульсный акустический измерительный преобразователь обводненности нефтеводяной эмульсии 179
4.4.1. Методы измерения микросекундных интервалов времени 181
4.4.2. Конструкция акустического измерительного преобразователя обводненности нефтеводяной эмульсии 185
4.5. Конструктивное исполнение информационно-измерительной системы «Ультрафлоу» 189
4.5.1. Конструкция измерительной системы 190
4.5.2. Гидродинамический измерительный канал 190
ГЛАВА 5. Испытания информационно-измерительной системы измерения параметров нефтеводогазового потока и оценка адекватности информационной модели 193
5.1. Исследование структурных элементов и экспериментальной модели информационно измерительной системы в лабораторных и полевых условиях 193
5.1.1. Исследование структурных элементов измерительной системы в лабораторных условиях 193
5.1.2. Испытания экспериментальной модели информационно-измерительной системы «Ультрафлоу» в полевых условиях 200
5.2. Испытания измерительной системы на крупномасштабном специализированном стенде. Оценка адекватности информационной модели 205
5.3. Опытно-промысловая эксплуатация информационно- измерительной системы «Ультрафлоу» на Уньвинском нефтяном месторождении 213
5.3.1. Сопоставление показаний СИ «Ультрафлоу» со штатным АГЗУ «Спутник» 213
5.3.2. Сопоставление замеров дебитов, выполненных с помощью измерительных установок разного типа 218
5.4. Опытно-промышленная эксплуатация информационно- измерительной системы «Ультрафлоу» на Чернушинской дожимной насосной станции 227
Заключение 234
Литература
