ЖУРНАЛ «СТА» №2/2001

нии спектральных характеристик флуктуационного процесса (флуктуа- ций давления) в трубопроводной сис- теме сбора продукции в качестве ис- точника информации о расходе фаз в потоке. Основная идея спектрометрического метода заключается в том, чтобы рас- ход фаз вычислять по частотным ком- понентам спектра мощности флуктуа- ционного процесса в многофазном по- токе. Измерение флуктуаций давления производится специальным измери- тельным преобразователем потока (рис. 2). Основными элементами измери- тельного преобразователя являются формирователь потока в виде сужаю- щего устройства специальной конст- рукции и датчик флуктуаций давления. Сужающее устройство позволяет: ● сформировать на выходе устройства поток определённой регулярной структуры в широком диапазоне из- менения расхода фаз; ● возбудить в гидродинамической сис- теме флуктуационный процесс с за- данными информационными свой- ствами частотного спектра мощнос- ти. Регистрация флуктуационного про- цесса осуществляется датчиком с пье- зокерамическим чувствительным эле- ментом. При использовании разработанного нами измерительного преобразователя выходной электрический сигнал дат- чика имеет характерный частотный спектр (рис. 3), в котором могут быть выделены области влияния расхода различных фаз. Так, можно выделить область, в ко- торой мощность спектральных состав- ляющих в основном зависит от расхода жидкости (Ж) в смеси. Аналогично можно выделить области преобладаю- щего влияния газа (Г) и преобладаю- щего влияния твёрдых примесей (П). По мощности спектральных составля- ющих в таких частотных областях на основе разработанных информацион- ных моделей можно вычислить соот- ветствующие расходы фаз. О БОБЩЁННАЯ СХЕМА ИНФОРМАЦИОННО - ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ Обобщённая структурная схема ин- формационноизмерительной системы (ИИС), реализующей спектрометриче- ский метод, приведена на рис. 4. Она включает скважинный измерительный модуль (СИМ), датчик температуры (ДТ), датчик давления (ДД), линию связи (ЛС) и информационновычис- лительное устройство (ИВУ). СИМ предназначен для преобразо- вания флуктуационных параметров га- зожидкостного потока в выходной электрический сигнал. ИВУ обеспечи- вает приём сигналов от модуля СИМ и датчиков давления и температуры, их обработку по заданному алгоритму, хранение полученных результатов и обмен информацией с внешними уст- ройствами. В качестве датчиков давле- ния и температуры в системе использу- ются датчики, серийно выпускаемые промышленностью и отвечающие ус- тановленным требованиям по выход- ному сигналу (420 мА), точности и ис- полнению. Созданы и эксплуатируются системы двух типов: ● стационарные ИИС «Поток3М»; ● мобильные ИИС «Поток4». С ТАЦИОНАРНАЯ СИСТЕМА «П ОТОК -3М» Стационарные ИИС применяются на электрифицированных кустах экс- плуатационных скважин и предназна- чены для непрерывного контроля де- бита скважин по жидкости и газу (раз- дельно). Измерения выполняются ав- томатически по заданной программе. Система «Поток3М» состоит из скважинных измерительных модулей (до 8 модулей), устанавливаемых ста- ционарно на скважинах. Модули СИМ соединены кабелем с информацион- новычислительным устройством, ус- тановленным в помещении блокбокса во взрывобезопасной зоне (рис. 5). Кроме того, предусмотрена возмож- ность подключения к системе до четы- рёх датчиков давления и температуры. В состав датчика флуктуаций давле- ния СИМ стационарных систем входят (рис. 6) один пьезокерамический эле- мент (ПКЭ), полосовой усилитель (ПУ) с широким динамическим диапа- зоном и частотный модулятор (ЧМ), позволяющий увеличить длину линии связи СИМ — ИВУ, так как крайние скважины куста могут находиться на расстоянии до 500 м от блокбокса. Структурная схема ИВУ стационар- ной системы представлена на рис. 7. Информационные сигналы от СИМ через блок барьеров искробезопаснос- ти поступают в блок обработки инфор- РАЗ РА БО Т КИ / Н ЕФ Т Е ГАЗОВ А Я П Р ОМЫШЛ Е ННОС Т Ь 45 СТА 2/2001 www.cta.ru Многофазный поток Формирователь потока Датчик флуктуаций давления Рис. 2. Измерительный преобразователь потока ЛС Внешние устройства Трубопровод Условные обозначения: ДТ — датчик температуры; ДД — датчик давления; СИМ — скважинный измерительный модуль; ЛС — линия связи; ИВУ — информаци- онно-вычислительное устройство. Рис. 4. Обобщённая структура ИИС контроля режима эксплуатации скважин Рис. 5. ИВУ стационарной системы «Поток-3М» в блок-боксе Ж Г П S(f) f Условные обозначения: Ж, Г, П, — области, в которых мощность спектральных составляющих определяется, соответственно, жидкостью, газом, твёрдыми примесями в смеси; S (f) — спектральная плотность мощности сигнала; f — частота сигнала. Рис. 3. Характерный частотный спектр сигнала датчика измерительного преобразователя ПУ ПКЭ ЧМ Сигнал к ИВУ Питание от ИВУ Условные обозначения: ПКЭ — пьезокерамический элемент; ПУ — по- лосовой усилитель; ЧМ — частотный модулятор. Рис. 6. Функциональная схема СИМ системы «Поток-3М»