Расходомеры многофазные Vx Spectra

Назначение

Расходомеры многофазные Vx Spectra (далее - расходомеры) предназначены для непрерывных автоматизированных измерений массового расхода и массы скважинной жидкости, нефти и воды, а так же объемного расхода и объема попутного нефтяного газа в составе нефтегазоводяной или газоконденсатной смеси без предварительной сепарации многофазного потока, для измерения объемного расхода и объема природного и попутного нефтяного газа при добыче, подготовке и транспортировке газа, для измерений массового расхода и массы брутто и нетто нефти при ее подготовке и транспортировке.

Описание

Принцип действия расходомеров основан на использовании комбинации трубы Вентури и гамма-измерителя фракций. При прохождении потока в трубе Вентури возникает перепад давления, что позволяет измерять полный массовый и объемный расход потока, а гамма-измеритель фракций предоставляет данные о соотношении фракций нефти (или конденсата), газа и воды. Характерной особенностью данной модели расходомеров является анализ полного спектра излучения при определении фракционного состава. Общий вид расходомеров приведен на рисунке 1.

Расходомеры состоят из следующих основных элементов: труба Вентури, измерительный преобразователь давления, температуры и перепада давления, гамма-источник с защитой от несанкционированного доступа и гамма-детектор, вычислительный компьютер с защитой от несанкционированного доступа к данным и настройке оборудования. Опционально расходомеры могут быть оснащены измерителем солености, диэлектрической проницаемости и проводимости воды в многофазном потоке AquaWatcher.

Вычислительный компьютер расходомеров производит расчет расхода фаз смеси (нефти, газа и воды) на основе специально разработанной комплексной (гидродинамической, термодинамической и ядерной) физической модели, учитывающей особенности многофазного потока, включая присущую ему нестабильность.

Для регистрации накопленных за определенный интервал времени значений массы сырой нефти, нефти и воды, а также объема газа расходомеры имеют функцию измерения интервалов времени.

Заводской номер расходомера указывается в паспорте типографским способом и на маркировочной табличке методом лазерной маркировки или аппликацией. Формат нанесения заводского номера - буквенно-числовой. Маркировочная табличка закрепляется на наружной поверхности расходомера.

а)                                                  б)

в)

Рисунок 1 - Общий вид расходомеров а, б) Vx Spectra и в) Vx Spectra Снегирь

Корпус радиоактивного источника и гамма-детектора с целью защиты от несанкционированного доступа, дополнительно оснащены противовзломными устройствами с замком (рисунок 2).

Для предотвращения и выявления несанкционированного доступа применяются пломбы на основе краски или индикаторные пломбировочные наклейки на метрологически значимых элементах расходомера или на элементах, предотвращающих доступ к контрольноизмерительным приборам. Как правило, пломбы красного или желтого цвета.

Пр отивовзломное устройство на корпусе гамма-детектора

Рисунок 2 - Расположение противовзломных устройств в моделях Vx Spectra

Противовзломное устройство на корпусе гамма-детектора

Рисунок 3 - Расположение противовзломных устройств в моделях Vx Spectra Снегирь

Программное обеспечение

Программное обеспечение (ПО) расходомеров состоит из двух основных частей: программного обеспечения DAFC (вычислительного компьютера) или SAFC (вычислительный компьютер, устанавливаемый в удаленной невзрывоопасной зоне) и программного обеспечения PC (обслуживающего компьютера).

Программное обеспечение DAFC или SAFC (метрологически значимое ПО).

Программное обеспечение DAFC или SAFC обеспечивает сбор данных от гамма-детектора и многопараметрического датчика, расчеты по математической модели расходомеров и ответы на запросы PC через коммуникационный протокол Modbus.

Обработанные данные о потоке обновляются каждые 10 секунд (предварительные данные поступают каждую секунду) и хранятся в DAFC или SAFC, готовые для считывания обслуживающим компьютером через Ethernet TCP/IP Modbus или RS485 Modbus.

К данным, которые могут быть получены через Modbus, относятся:

1) фазовые концентрации при рабочих условиях;

2) мгновенные и средние значения общего массового расхода, объемного и массового расходов воды, нефти и газа в рабочих и стандартных условиях;

3) мгновенные и средние значения отношения вода/жидкость (WLR), объемной доли газа в рабочих условиях (GVF), газового фактора (GOR), содержания воды и осажденных примесей (BSW);

4) накопленные значения массы и объема нефти, воды и газа.

Программное обеспечение PC (метрологически незначимое ПО).

Обслуживающий компьютер соединен с DAFC или SAFC, что позволяет оператору получать данные от DAFC или SAFC. Обслуживающий компьютер выполняет следующие основные функции:

- обеспечивает пользователю интерфейс с расходомером в процессе настройки и рабочих измерений;

- связь по Modbus протоколу с многопараметрическим датчиком;

- поиск и представление измеренных и рассчитанных величин из DAFC ли SAFC;

- хранение базовых параметров и конфигурации;

- хранение данных;

- наглядное представление результатов мониторинга потока и анализа тенденций.

Идентификационные данные ПО приведены в таблице 1.

Т а б л и ц а 1 - Идентификационные данные ПО

Недопустимое влияние на метрологически значимое ПО расходомеров через каналы связи отсутствует. Программное обеспечение расходомеров не оказывает влияния на метрологические характеристики расходомеров.

Защита программного обеспечения расходомеров от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует уровню «высокий» по Р 50.2.077-2014 «ГСИ. Испытания средств измерений в целях утверждения типа. Проверка защиты программного обеспечения». Примененные специальные средства защиты в достаточной мере исключают возможность несанкционированной модификации, обновления (загрузки), удаления и иных преднамеренных изменений метрологически значимой части ПО и измеренных (вычисленных) данных.

Технические характеристики

Основные метрологические характеристики расходомеров приведены в таблице 2. Основные технические характеристики расходомеров и параметры измеряемой среды приведены в таблице 3.

Т а б л и ц а 2 - Метрологические характеристики расходомеров.

Т а б л и ц а 3. Основные технические характеристики расходомеров и параметры измеряемой

среды___________________________________________________________________________

Продолжение таблицы 3

Знак утверждения типа

наносится на металлическую табличку, укрепленную на корпусе расходомера, методом лазерной маркировки или аппликацией, и/или типографским или иным способом на титульных листах руководства по эксплуатации и паспорта.

Комплектность

Комплектность поставки расходомера соответствует таблице 4.

Т а б л и ц а 4 - Комплектность поставки расходомера.

Сведения о методах измерений

приведены в разделах «Описание и работа Vx Spectra», «Процедура реперных измерений для пустой трубы Vx Spectra», «Процедура определения массовых коэффициентов затуханий Vx Spectra» документа УМ.00.00.00.001 РЭ «Расходомеры многофазные Vx Spectra. Руководство по эксплуатации».

Нормативные документы

Постановление Правительства Российской Федерации от 16 ноября 2020 г. № 1847 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений»;

ГОСТ 8.637-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений массового расхода многофазных потоков;

ПНСТ 360-2019 ГСИ. Измерения количества добываемых из недр нефти и нефтяного газа. Общие метрологические и технические требования;

ТУ 4213-010-64156863-2015 Расходомеры многофазные технологии Vx Spectra.

Технические условия;

Техническая документация фирмы «Schlumberger Oilfield (S) Pte Ltd», Сингапур.