Измерительная установка «ОЗНА-Массомер-3000» для измерения массового расхода нефти и объемного расхода газа с внедрением нового влагомера «Phase Dynamics» для трубопроводов диаметром 4 дюйма-Дипломная работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и га

Дипломный проект: 136 страниц, 19 рисунков, 22 таблиц, 21 источник
НЕФТЬ, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ, ИЗМЕРЕНИЕ, БОЛЬШОЙ ДЕБИТ, ОБВОДНЕННОСТЬ, ВЛАГОМЕР, ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Объектом исследования является измерительная установка «ОЗНА-Массомер-3000» для измерения массового расхода нефти и объемного рас-хода газа.
Цель работы — разработка и усовершенствование конструкции узла влагомера, путём внедрения нового оборудования.
Суть технического решения заключается в замене линии качества на влагомер полнопоточный 4 дюйма, что позволит избежать затрат на доро-гостоящие компоненты этого узла (3 задвижки, трехходовой кран с электро-приводом, турбинный счетчик), а также повысится точность измерения об-водненности продукции.
В результате исследования приводится аргументации в пользу внедре-ния нового влагомера «Phase Dynamics» для трубопроводов диаметром 4 дюйма.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели: повышенная точность измерения обводненности продукции при значитель-ной степени упрощения конструкции.
Степень внедрения — использование усовершенствования для изготов-ления новых установок на предприятии.
Эффективность установок характеризуется улучшением технических показателей установки, уменьшением затрат и времени на ее изготовление и обслуживание.
5 Поточные влагомеры сырой нефти и нефтепродуктов фирмы «Phase Dynamics». Разработаны для точного количественного анализа состава вод-нонефтяных эмульсий в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей про-мышленности (Рисунок 1.4).
Основные преимущества над другими изделиями:
- уникальные показатели чувствительности, повторяемости и точности измерений
- мониторинг водной фракции как в фазе «эмульсия воды в нефти», так и в фазе «эмульсия нефти в воде»
- нечувствительность к скорости потока
- возможность определения расхода нефти и воды
- терпимость к газовым и твердым примесям
- самодиагностика и простая замена модулей
- сертификация Госстандарта РФ

Модификация поточного влагомера нефти, позволяющая вставлять его непосредственно в трубопроводы и резервуары, обладает всеми уникальны-ми измерительными возможностями влагомеров «Phase Dynamics». Крепле-ние осуществляется стандартным фланцами.

В базовом варианте установки измерительной установки «ОЗНА-Массомер-3000» для нормального функционирования влагомера, получения достоверных данных была спроектирована линия качества. Ее необходи-мость была обусловлена тем, что в то время не было конструкции влагомера на используемую четырех дюймовую трубу, а существовал только двух дюймовой влагомер. Таким образом для работы влагомера собирали линию качества (рисунок 1.8) состоящую из:
1) Влагомера Phase Dynamics 2”;
2) Пробоотборника;
3) Трех задвижек ЗКЛ2 50-40;
4) Счетчика нефти турбинного НОРД-М-40-63;
5) Пробоотборника ручного стандартного РПС 2517 Ду50, Ру63;
6) Крана шарового запорно-регулирующего Ду100 Ру40 (Triply) с электро¬приводом AUMA Matic с электронным датчиком положе-ния;
7) Различных вспомогательных элементов, таких как стойки, элементы кре¬пления (шпильки, шайбы, гайки).
Общая стоимость этих элементов составляет 1474533,6 рублей.
В данном проекте рассматривается модернизация этого узла влагоме-ра, путем замены линии качества полнопоточным влагомером на 4 дюйма, что позволит избежать затрат на линию качества и повысит точность измере-ния обводненности продукции скважин, за счет более совершенной кон-струкции влагомера и исключения лишних элементов, а равно лишних при-чин для искажения результатов замера.
Этот анализатор (Таблица 1.5) измеряет процент воды в жидком пото-ке нефти. Техника измерения основана на принципе измерения нагрузки ге-нератора. Система разработана без движущихся частей и калибрована для самой высокой точности по широкому диапазону давления, скорости потока и температуре.
Особенности
1) Металл - 316L сталь
2) Отсутствие движущихся частей
3) Измерение в реальном времени водного содержания
4) Температурная компенсация измерений
5) Грозозащита на входе напряжения линии
6) Встроенные самодиагностические испытания предупреждают относи¬тельно любых ошибок
10) Счетчик чистой нефти; принимает сигнал расходомера (импульс или ток) для получения результатов измерений отдельно по нефти, во-де и жидкости
11) До 50 наборов данных калибровки могут быть занесены в память
Система состоит из трех компонентов как показано на рисунке 1.9;
1) Секция измерения,
2) Единица электроники,
3) Кабель системы.
Кабель системы обеспечивает "связь", по которой единица электроники обеспечивает необходимые сигналы к модулю генератора. Генератор также посылает соответствующие сигналы частоты, температуры, и отраженной энергии на компьютер для вычисления водного содержания.
При нормальных условиях, операционная работа анализатора может быть описана следующим образом.
Напряжение входа преобразовано в необходимые DC напряжения. При включении единица электроники исполняет набор самодиагностических ис-пытаний. Электропитание обеспечивает 15 и 30 Вольт постоянного напряже-ния к модулю генератора: 15 Вольт на генератор и 30 Вольт на нагреватель, который обслуживает генератор при 700С. Это устраняет любую погреш-ность частоты из-за изменений температуры, которая могла бы закончиться ошибками при измерении. 5 Вольт используется единицей электроники для цифровой схемы.
Жидкости, текущие через секцию измерения действуют на микроволно-вый генератор, чтобы вынудить изменение в естественной частоте колебания.
Температурный датчик вставлен непосредственно в жидкий поток через стену трубы седла недалеко от микроволнового генератора. Провода датчи-ка, проложенные в безупречной стальной трубке, передают этот сигнал к мо-дулю генератора и затем к единице электроники.
Отраженный сигнал энергии  генератора измеряется. Эта инфор-мация используется, чтобы определить фазу эмульсии - вода в нефти или нефть в воде. Внутри модуля генератора, счетчик частоты и цепь разделения понижают микроволновый сигнал на частоте, которая может быть передана по кабелю системы (изолированная скрученная пара).
Частота, температура, и отраженные сигналы энергии передаются через кабель системы от модуля генератора до единицы электроники. Эти сигналы поступают на микропроцессор, где соленость и температура вносят в ком-пенсацию, а содержание воды рассчитываются с помощью имеющихся за-водских коэффициентов.
Одновременно, сигнал, пропорциональный водному содержанию по-является в аналоговом выходе, а дисплей обеспечивает мгновенное считыва-ние содержание воды и измеренной температуры.
Цикл измерения частоты повторяется приблизительно раз в секунду, чтобы обеспечить мгновенное, непрерывное, и в реальном масштабе времени измерение водного содержания.
В то время как происходит непрерывное измерение водного содержа-ния, единица электроники периодически выполняет самодиагностические проверки. Иногда, дисплей показывает различные проверяемые испытания и результат, Эти испытания самодиагностики закончены "на заднем плане" и никоим образом не затрагивают фундаментальное измерение или вычисление водного содержания. Если будет обнаружена ошибка, то срабатывает специ-альное реле и на дисплее отображается ее код.
Четыре выключателя, позволяют оператору выбирать разнообразие параметров и коэффициентов. Эти параметры могут быть изменены и введе-ны в операционную память, чтобы обеспечить надлежащие измерения.
Анализаторы работают, используя микроволновое изменение нагрузи генератора. Изменение нагрузи дано, чтобы описать изменение частоты ге-нератора при изменении влагосодержания нефти. Компоненты электрической цепи и внешняя нагрузка определяют частоту генератора. Микроволны, ко-торые распространяются через жидкость в секции измерения, определяют нагрузку генератора.
Секция измерения состоит из тонкого твердого сердечника, установ-ленного внутри большей трубы, как показано на рисунке 1.11. Сердечник одним концом связан с генератором. Он покрыт твердой пластмассой, чтобы предотвратить прямой контакт между металлическим сердечником и водоне-фтяными эмульсиями. Электрически эта труба, сердечник и пластмасса - ко-аксиальная линия передачи, образующая цепь измерения. Жидкости текут по секции измерений через волны, которые устанавливают перпендикуляр к по-току жидкости. Микроволновый сигнал проходит длину трубы дважды; вниз по трубе от генератора, затем отражается и возвращается к модулю генера-тора.
Уровень экономического развития страны и темпы технического про-гресса во многом определяются обеспеченностью нефтегазовыми ресурсами.
Необходимость реализации новых технологий, получивших массовое применение, обусловило создание и столь же массовое внедрение большого числа типов и типоразмеров совершенно новых видов машин и оборудова-ния, без которых осуществление новых технологий невозможно. Столь же необходимо высококачественное измерительное оборудование.
 Достоинством предлагаемого усовершенствования является то, что благодаря упрощению конструкции узла влагомера, исключению линии ка-чества из базовой версии измерительной установки «ОЗНА-Массомер-3000», повышается точность измерения обводненнности продукции скважин, уменьшается время сборки данного узла и исключаются операции техниче-ского обслуживания элементов данного узла.
 При работе измерительной установки при включении линии качества возникал довольно значительный дисбаланс системы и из-за этого значи-тельно усложнялся алгоритм работы. Благодаря применению нового узла влагомера сводятся к минимуму работы по настройке данного модуля и ре-монту.
 В разделе «Безопасность и экологичность проекта» рассмотрены во-просы охраны окружающей среды, безопасности труда, обеспечения пожа-робезопасности, электробезопасности, освещенности, вентиляции сварочных постов в сборочном цеху.
 Экономическая эффективность предложенного усовершенствования подтверждена расчетом, экономический эффект за год составил 1273868 рублей 30 копеек.