ИЗМЕРЕНИЕ РАСХОДА ЖИДКОСТИ, ПАРА И ГАЗА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ИЗМЕРЕНИЯ

Измерение объема и массы протекающих по трубопроводу жид­кости, газа или пара за определенное время или в каждый данный момент имеет большое значение для учета нефти, нефтепродуктов, газа и пара при отпуске их, а также для контроля и регулирования технологических процессов бурения, добычи и транспорта нефти и газа.

Объем и масса нефти, воды и газа, добываемых из скважин, являются не только учетными факторами, но и важнейшими пара­метрами, по которым определяют ход разработки нефтяного место­рождения и геолого-техническое состояние данной скважины. Режим эксплуатации газлифтной скважины определяется объемом и давле­нием рабочего агента.

Технологический процесс подготовки нефти на промыслах (обез­воживание, обессоливание и стабилизация) протекает при опреде­ленных расходах сырой нефти, воды и химреагента, значение кото­рых необходимо контролировать и регулировать.

Метод поддержания пластового давления нефтяного месторож­дения законтурным и внутриконтурным заводнением предусматри­вает закачку в пласт через нагнетательные скважины больших объе­мов воды, учет которых для контроля процесса заводнения обязателен. Расход — величина, определяемая для равномерно перемещае­мого вещества отношением массы (массовый расход), количест­ва (молярный расход) или объема (объемный расход) вещества, пе­ремещаемого через определенное сечение (перпендикулярное к на­правлению скорости потока), к промежутку времени, за который это перемещение вещества происходит. Расход выражается соответст­венно в кг/с, моль/с и m³/c. Применяют для выражения расхода и другие единицы: т/ч, кмоль/с, л/мин и т. п.

Приборы для измерения расхода называют расходомерами. Инте­грирующие приборы, используемые для измерения объема или мас­сы за некоторый промежуток времени, называют счетчиками.

По принципу действия расходомеры, применяемые на нефтяных и газовых промыслах, можно разделить на следующие группы: объ­емные, переменного перепада давления, постоянного перепада давле­ния, переменного уровня, тахометрические, электромагнитные и виб­рационные.

ОБЪЕМНЫЕ РАСХОДОМЕРЫ

Принцип действия объемных расходомеров основан на периодиче­ском или непрерывном отсчете порций измеряемого вещества прибо­ром, имеющим измерительную камеру определенного объема.

Расход за любой промежуток времени при объемном методе из­мерения является суммой измеренных объемов, отнесенной к опреде­ленному периоду времени:

где q—объем измерительной камеры прибора; n — число измерен­ных объемов; t₂—t₁ — промежуток времени, в течение которого про­изводились измерения.

Простейшим прибором для измерения объема является мерный бак или мерник. Мерник представляет собой сосуд любого попереч­ного сечения, имеющий устройство для измерения уровня вещества (мерная линейка, водомерная трубка со шкалой, поплавковое устройство и т. п.). Точность измерения объема жидкости мерником при прочих равных условиях зависит от цены деления шкалы, что определяется отношением высоты мерника к его диаметру. Чем это отношение больше, тем выше прочность измерения, так как с уве­личением отношения H/D уменьшается цена деления шкалы, а сле­довательно, погрешность в отсчете будет иметь меньшее абсолютное значение.

На рис. 7.1 показана схема работы шестеренчатого объемного счетчика типа СВШ с шестернями, размещенными внутри пустоте­лого закрытого корпуса на двух параллельных осях. Ось одной из шестерен вращает счетный механизм, расположенный снаружи крыш­ки. Поверхности шестерен должны возможно ближе прилегать к по­верхности корпуса, так как от этого зависит точность измерения. При протекании жидкости через измерительную камеру под дейст­вием разности давлений на входе и выходе возникает вращающий момент, обусловленный овальной формой шестерен. При каждом обороте шестерни подают определенный объем жидкости из входной полости 1 камеры в выходную 2. Следовательно, объем жидкости, протекающей через счетчик, равен произведению измерительного объема камеры на частоту вращения шестерен. Таким образом, из­мерение объема жидкости сводится к измерению частоты вращения.

За один оборот колес из измерительной камеры вытесняются четыре порции жидкости (на рисунке имеют серпообразную форму), которые и составляют измерительный объем камеры.

Такие счетчики предназначены для измерения воды, легких нефтепродуктов и масел. Калибр их составляет от 12 до 250 мм, предел измерения—от 0,01 до 250 м³/ч, погрешность—от ±0,5 до ±1,0% от измеряемого значения.

На таком же принципе, как и счетчики типа СВШ, работают ротационные газовые счетчики (рис. 7.2), в которых вместо шестерен на двух горизонтальных параллельных осях расположены два оваль­ных гладких ротора 2, соприкасающихся друг с другом и внутрен­ней поверхностью корпуса. Вал одного из роторов, выведенный на­ружу, приводит в движение счетный механизм 1.

Верхний предел измерения выпускаемых ротационных газовых счетчиков—до 600 м³/ч, погрешность ±2% от измеряемой величины.