izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-1-64-69izmertech-1492Research ArticleФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯPHYSICOCHEMICAL MEASUREMENTSБессепарационный способ определения объёмных долей газа, конденсата и воды в продуктах добычи газоконденсатных скважинSeparationless method of determination of volume fractions of gas, condensate and water in products extracted from gas condensate wellsМоскалевИ. Н.MoskalevI. N.

Игорь Николаевич Москалев

Ижевск

Igor N. Moskalev

Izhevsk

igor.moskalev.2015@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7278-3591СеменовА. В.SemenovA. V.

Александр Вячеславович Семенов

Москва

Alexander V. Semenov

Moscow

asemenov@muiv.ruЕкимчевС. Н.EkimchevS. N.

Сергей Николаевич Екимчев

Ижевск

Sergey N. Ekimchev

Izhevsk

esnnik@mail.ruХаповД. А.KhapovD. A.

Дмитрий Александрович Хапов

Арзамас

Dmitry A. Khapov

Arzamas

khda@mail.ruИжевский мотозавод «Аксион холдинг»РоссияAksion Holding Izhevsk Motor PlantRussian FederationМосковский университет им. С. Ю. ВиттеРоссияWitte Moscow UniversityRussian FederationАрзамасский приборостроительный завод им. П. И. ПландинаРоссияArzamas Instrument-Building PlantRussian Federation202320032023016469Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1492

Рассмотрена проблема нехватки приборов для оперативного измерения покомпонентных продуктов добычи газоконденсатных скважин – многофазных расходомеров. Описаны актуальные задачи, решаемые с применением многофазных расходомеров, и основное требование к этим приборам – измерение компонентов газоконденсатного потока без его разделения на газовую и жидкую фазы с помощью сепаратора. Предложен способ определения объёмных содержаний компонентов продукции газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин с использованием бессепарационной техники регистрации компонентов. Описано зондирование газожидкостного потока радиоволнами дециметрового диапазона в момент прохождения потока через сверхвысокочастотный резонатор и предложен вариант конструкции бессепарационного анализатора объёмных долей газа, конденсата и воды в продуктах добычи газоконденсатных скважин. По результатам измерений сдвига частоты и добротности резонатора определены объёмные доли газа, воды и конденсата. При этом обеспечена приемлемая погрешность (менее 5 %) определения количества конденсата только при высоких конденсатогазовых факторах (300–1000 см3/м3) и низких водогазовых факторах (30–100 см3/м3). С увеличением доли воды или уменьшением доли конденсата погрешность определения конденсатогазового фактора становится недопустимо высокой (более 10 %). Показано, что данную погрешность можно уменьшить путём введения в расходомер байпасной линии, содержащей фильтр для отделения жидкой фазы и опорный резонатор. Опорный резонатор регистрирует сдвиг частоты, обусловленный газовой фазой. Фильтр зондируется радиолучом восьмимиллимитрового диапазона, реагирующим на содержание только водного компонента. Данные, получаемые с резонатора и фильтра, значительно расширяют диапазон регистрируемых конденсатогазовых и водогазовых факторов. Предложенные технические решения, реализуемые в многофазных расходомерах для газоконденсатных месторождений, позволяют определять объёмные доли компонентов в продуктах добычи газоконденсатных скважин и контролировать качество работы сепараторов, отделяющих жидкость перед дальнейшей подачей газа (при установке техники как перед сепаратором, так и после него). Резонаторы с большим проходным сечением можно использовать для контроля газожидкостного потока, протекающего по трубопроводам больших диаметров, таких как коллекторные трубопроводы.

The problem of the lack of instruments for the operational measurement of the components of the production of gas condensate wells – multiphase flow meters – is considered. Actual problems solved with the use of multiphase flowmeters are described, and the main requirement for these devices is the measurement of the components of a gas condensate flow without separating it into gas and liquid phases using a separator. A method is proposed for determining the volumetric contents of the components of the products of gas condensate and oil and gas condensate wells using a non-separation technique for registering components. The probing of a gas-liquid flow by decimeter radio waves at the moment of flow passing through a microwave resonator is described, and a variant of the design of a non-separation analyzer of volume fractions of gas, condensate and water in the production products of gas condensate wells is proposed. The volume fractions of gas, water, and condensate were determined from the results of measurements of the frequency shift and the quality factor of the resonator. 

At the same time, an acceptable accuracy (less than 5 %) of determining the amount of condensate is provided only at high condensategas ratios (300–1000 cm3/ m3) and low water-gas ratios (30–100 cm3/m3). With an increase in the proportion of water or a decrease in the proportion of condensate, the error in determining the gas-condensate factor becomes unacceptably high (more than 10 %). It is proposed to reduce this error by introducing a bypass line into the flow meter containing a filter for separating the liquid phase and a reference resonator. The reference resonator registers the frequency shift due to the gas phase. The filter is probed with an eight-millimeter radio beam, which reacts to the content of only the water component. The data obtained from the resonator and filter significantly expand the range of recorded condensate-gas and water-gas factors. Possibilities of using the proposed technique: determination of volume fractions in the production products of gas condensate wells; application in multiphase flow meters for gas condensate fields; quality control of separators that separate liquid before further gas supply (when equipment is installed both before the separator and after it). Large bore resonators could be used to control gas-liquid flow through pipelines of large diameters, such as collector pipelines.

газожидкостный потокмногофазный расходомерсверхвысокочастотный резонатормиллиметровый диапазонгазоконденсатная скважинаgas-liquid flowmultiphase flow metermicrowave resonatormillimeter rangewellReferencesАбрамов Г. С. Решение проблемы надёжного покомпонентного дебита нефтяных скважин. // Материалы II Общероссийской конференции по расходометрии, Тюмень, 1–2 ноября 2004. М.: ВНИИОЭНГ, 2005. С. 14–27.Abramov G. S. Solving the problem of reliable component-by-component production of oil wells. Proceedings of the II All-Russian Conference on Flow Measurement, Tyumen, 1–2 November, 2004, Мoscow, VNIIOENG, 2005, pp. 14–27. (In Russ.)Кремлевский П. П. Измерение расхода многофазных потоков. Л.: Машиностроение, 1982. 214 с.Kremlin P. P. Izmerenie raskhoda mnogofaznyh potokov. Leningrad, Mashinostroenie Publ., 1982, 214 p. (In Russ.)Кремлевский П. П. Расходомеры и счётчики количества вещества: Справочник. Кн. 2. СПб.: Политехника, 2004. 412 с.Kremlin P. P. Raskhodomery i schyotchiki kolichestva veshchestva: Spravochnik. Book 2. St. Petersburg, Politekhnika Publ., 2004. 412 p. (In Russ.)Малышев С. Л. Контроль и воспроизведение двухфазного потока на эталоне массового расхода газожидкостных смесей: дис. канд. техн. наук (Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева, Казань. 2017).S. L. Malyshev. Candidate’s dissertation of Technical Sciences (Kazan National Research Technical University A. N. Tupolev, Kazan, 2017).Ермолкин О. В. Современные измерительные приборы и аппаратура для нефтегазодобычи // Газовая промышленность. 2014. № 1(701). С. 79–81.Ermolkin O. V. Sovremennye izmeritel’nye pribory i apparatura dlya neftegazodobychi. Gazovaya promyshlennost’ [Gas industry]. 2014, no. 1(701), pp. 79–81. (In Russ.)Новопашин В. Ф., Беляев В. Б., Орехов Ю. И. и др. Испытания расходомера РГЖ-001-01 на скважине 24.2 Заполярного НГКМ // Газовая промышленность. 2011. № 6(660). С. 36–39.Novopashin V. F., Belyaev V. B., Orekhov Yu. I. et al. Ispytaniya raskhodomera RGZH-001-01 na skvazhine 24.2 Zapo- lyarnogo NGKM. Gazovaya promyshlennost’ [Gas industry]. 2011, no. 6(660), pp. 36–39. (In Russ.)Москалев И. Н., Семенов А. В., Горбунов Ю. А., Величко М. А. Перспективы использования СВЧ-анализаторов объёмной доли компонентов продуктов добычи газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин при больших расходах газа // Средства измерений, автоматизации, телемеханизации и связи. РГУ нефти и газа (НИУ) им. И. М. Губкина. 2020. № 12(569). С. 5–10. https://doi.org/10.33285/0132-2222-2020-12(569)-5-10Moskalev I. N., Semenov A. V., Gorbunov Y. A, Velichko M. A. Automation and informatization of the fuel and energy complex. 2020, no. 12(569), pp. 5–10. (In Russ.) https://doi.org/10.33285/0132-2222-2020-12(569)-5-10Гришин Д. В., Голод Г. С., Москалев И. Н., Деревягин Г. А., Хапов Д. А., Кочнев В. В. Метод и техника непрерывного определения коэффициента сжимаемости газов // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2016. № 1. С. 11–20.Grishin D. V., Golod G. S., Moskalev I. N., Derevyagin G. A., Khapov D. A., Kochnev V. V. Method and technique of continuous determination of gases compressibility factor. Automation and informatization of the fuel and energy complex. 2016, no. 1, pp. 11–20. (In Russ.)Москалев И. Н., Семенов А. В. Алгоритм определения объёмных долей газа, воды и конденсата в продуктах добычи газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин с высоким содержанием жидкой фазы // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2019. № 10(555). С. 12–18. https://doi.org/10.33285/0132-2222-2019-10(555)-12-18Moskalev I. N., Semenov A. V. Automation and informatization of the fuel and energy complex. 2019, no. 10(555), pp. 12–18. (In Russ.) https://doi.org/10.33285/0132-2222-2019-10(555)-12-18Москалев И. Н., Семенов А. В., Горбунов И. А., Горбунов Ю. А. Организация высокоточных измерений объёмных долей газа, воды и конденсата в продуктах добычи газоконденсатных и нефтегазоконденсатных скважин // Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности. 2020. № 7(564). С. 5–12. https://doi.org/10.33285-0132-2222-2020-7(564)-5-12Moskalev I. N., Semenov A. V., Gorbunov I. A., Gorbunov Y. A. Automation and informatization of the fuel and energy complex. 2020, no. 7(564), pp. 5–12. (In Russ.) https://doi.org/10.33285-0132-2222-2020-7(564)-5-12

The authors declare that there are no conflicts of interest present.