Мультифазный ядерно-магнитный расходомер-релаксометр для контроля состояния и быстроизменяющихся расходов нефтяных смесей

Обоснована необходимость улучшения первичной очистки (сепарации) нефти в условиях буровой станции или морской платформы и описаны возникающие при этом проблемы. Определены условия повышения эффективности первичной очистки нефтяной смеси. Для измерения расхода и контроля состояния нефтяной смеси, поступающей из скважины, рассмотрены возможности использования оптических приборов и расходомеров различных конструкций, в частности, ядерно-магнитных расходомеров-релаксометров. Описана конструкция промышленного ядерно-магнитного расходомера-релаксометра M-Phase 5000, который применяется для контроля расхода и качества нефти и нефтепродуктов, и установлены проблемы, не позволяющие его использовать в условиях буровой установки или морской платформы. Разработана конструкция ядерно-магнитного расходомера-релаксометра, в которой реализованы различные модуляционные методики для измерения расхода и времён продольной и поперечной релаксаций нефтяной смеси. Использование этих методик и предложенных технических решений позволяет применять данный прибор на буровой станции и морской платформе. Представлены результаты исследований различных сред разработанным прибором.

1. Chen Z., Wang L., Wei Z., Wang Y., Deng J., Energy, 2022, vol. 244, 123147. https://doi.org/10.1016/j.energy.2022.123147

2. Xu Y., Lun Z., Pan Z., Zhao C., Zhang D., Journal of Petroleum Science and Engineering, 2022, vol. 211, 110183. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.110183

3. De Robbio R., Cameretti M. C., Mancaruso E., Fuel, 2022, vol. 317, 123519. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123519

4. Rosa-Santos P., Taveira-Pinto F., Energy Conversion and Management, 2019, vol. 186, pp. 556–569. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2019.02.050

5. Gizatullin B., Gafurov M., Murzakhanov F., Mattea C., Stapf S., Langmuir, 2021, vol. 37 (22), pp. 6783–6791. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.1c00882

6. Dimitriadis A., Meletidis G., Pfi sterer U., Kubička D., Bezergianni S., Fuel Processing Technology, 2022, vol. 230, 107220. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2022.107220

7. Qu B., Yang C., Shao Q., Liu Y., Chu H., Fuel, 2022, vol. 315, 123218. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2022.123218

8. Li Y., Wang D., Xu G., Zhang X., Liang X., Frontiers in Chemistry, 2021, vol. 9, 810861. https://doi.org/10.3389/fchem.2021.81086

9. Jafarinejad S., Esfahani M. R., Separations, 2021, vol. 8, no. 11, 206. https://doi.org/10.3390/separations8110206

10. Klingensmith W. C., Mays D. C., Journal of Environmental Engineering (United States), 2018, vol. 144, 05018004. https://doi.org/10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001415

11. Yang Y., Ha W., Zhang C., Zhang X., Wang D., Flow Measurement and Instrumentation, 2022, vol. 84, 102142. https://doi.org/10.1016/j.fl owmeasinst.2022.102142

12. Wang Y., Li H., Liu X., Hu J., Deng G., Sensors, 2016, vol. 16, no. 10, 1703. https://doi.org/10.3390/s16101703

13. Kumar A., Ridha S., Narahari M., Ilyas S. U., Expert Systems with Applications, 2021, vol. 183, 115409. https://doi.org/10.1016/j.eswa.2021.115409

14. Сафонов А. В. Опыт применения ультразвуковых преобразователей расхода в составе системы измерений количества и показателей качества нефти // Измерительная техника. 2014. № 4. С. 59–61 [Safonov A. V., Measurement Techniques, 2014, vol. 57, no. 4, рр. 458–460. https://doi.org/10.1007/s11018-014-0477-1].

15. Марусина М. Я., Базаров Б. А., Галайдин П. А., Марусин Н. П., Силаев А. А., Закемовская Ю. Е., Мустафаев Ю. Н. Синтез градиентной системы мультифазного расходомера // Измерительная техника. 2014. № 5. С. 68–72 [Marusina M. Y., Bazarov B. A., Galaidin P. A., Marusin M. P., Silaev A. A., Zakemovskaya E. Y., Mustafaev Y. N., Measur ement Techniques, 2014, vol. 57, no. 5, pp. 580–586. https://doi.org/10.1007/s11018-014-0501-5].

16. Im S. H., Kim K. Y., Park G. S., Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers, 2021, vol. 70, pp. 1460–1466. https://doi.org/10.5370/KIEE.2021.70.10.1460

17. Dasgupta S., Tm – Technisches Messen, 2021, vol. 88, no. 9, pp. 508–518. https://doi.org/10.1515/teme-2021-0011

18. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Кирюхин А. В. Ядерно-магнитные расходомеры-релаксометры для контроля расхода и состояния теплоносителя и питательной воды на АЭС // Атомная энергия. 2019. Т. 127. № 5. С. 250–255 [Davydov V. V., Myazin N. S., Kiryukhin A. V., Atomic Energy, 2020, vol. 127, no. 5, pp. 274–279. https://doi.org/10.1007/s10512-020-00623-5].

19. O’Neill K. T., Brancato L., Stanwix P. L., Fridjonsson E. O., Johns M. L., Chemical Engineering Science, 2019, vol. 202, pp. 222–237. https://doi.org/10.1016/j.ces.2019.03.018

20. Fridjonsson E. O., Stanwix P. L., Johns M. L., Journal of Magnetic Resonance, 2014, vol. 245, 110. https://doi.org/10.1016/j.jmr.2014.06.004

21. Davydov V. V., Optics and Spectroscopy, 2016, vol. 121, no. 1, pp. 18–24. https://doi.org/10.1134/S0030400X16070092

22. Zargar M., Johns M. L., Aljindan J. M., Noui-Mehidi M. N., O’Neill K. T., SPE Production and Operations, 2021, vol. 36, no. 2, pp. 423–436. https://doi.org/10.2118/205351-PA

23. Bilgic A. M., Kunze J. W., Stegemann V., Cerioni L., Zoeteweij M., Tm – Technisches Messen, 2015, vol. 82, no. 11, pp. 539–548. https://doi.org/10.1515/teme-2015-0082

24. Weissenbrunner A., Fiebach A., Schmelter S., Thamsen P. U., Lederer T., Flow Measurement and Instrumentation, 2016, vol. 52, pp. 25–39. https://doi.org/10.1016/j.fl owmeasinst.2016.07.011

25. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. Малогабаритный меточный ядерно-магнитный расходомер для измерения быстроменяющихся расходов жидкости // Измерительная техника. 2015. № 3. С. 48–51 [Davydov V. V., Dudkin V. I., Karseev A. Y., Measurement Techniques, 2015, vol. 58, no. 3, pp. 317– 322. https://doi.org/10.1007/s11018-015-0707-1].

26. Deng F., Xiong C., Chen S., Chen G., Wang M., Liu H., Zhang J., Xiao L., Petroleum Exploration and Development, 2020, vol. 47, no. 4, pp. 855–866. https://doi.org/10.1016/S1876-3804(20)60101-X

27. O’Neill K. T., Klotz, A., Stanwix, P. L. et al., Flow Measurement and Instrumentation, 2017, vol. 58, pp. 104–111. https://doi.org/10.1016/j.fl owmeasinst.2017.10.004

28. Meribout M., Azzi A., Ghendour N. et al., Measurement, 2020, vol. 165, 108111. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108111

29. Давыдов В. В., Мязин Н. С., Давыдов Р. В. Ядерно-магнитный расходомер-релаксометр для контроля расхода и состояния теплоносителя в первом контуре ядерного ре- актора подвижного объекта // Измерительная техника. 2022. № 4. С. 49–58 [Davydov V. V., Myazin N. S., Davydov R. V., Nuclear-magnetic fl owmeter-relaxometer for control to expenditure and condition transparent liquids of coolant in fi rst circuit of nuclear reactor a moving object, Izmeritel'naya tekhnika, 2022, no. 4, рр. 49–58 (In Russ.)]. https://doi.org/10.32446/0368-1025it.2022-4-49-58

30. Leshe A., Nuclear induction, Veb Deustscher Verlag Der Wissenschaften, Berlin, 1963, 864 p.

31. Abragam A., The principles of nuclear magnetism, Оxford at the Clarendon Press, Oxford UK, 1961, 646 p.

32. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю. Формирование линии нутации в ядерно-магнитных измерителях с текущим образцом // Письма в журнал технической физи- ки. 2015. № 7. С. 103–110 [Davydov V. V., Dudkin V. I., Karseev A. Yu., Technical Physics Letters, 2015, vol. 41, pp. 355–358. https://doi.org/10.1134/S1063785015040057].

33. Давыдов В. В., Дудкин В. И., Карсеев А. Ю., Вологдин В. А. Особенности применения метода ядерно-магнитной спектроскопии для исследования потоков жидких сред // Жур- нал прикладной спектроскопии. 2015. Т. 82. № 6. С. 936–942 [Davydov V. V., Dudkin V. I., Karseev A. Yu., Vologdin V. A., Journal of Applied Spectroscopy, 2015, vol. 82, no. 6, pp. 1013–1019. https://doi.org/10.1007/s10812-016-0220-6].