способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах
Классы МПК: | G01F1/86 расходомеры с косвенным определением массы, например путем измерения объема или плотности потока, температуры или давления G01F23/14 путем измерения давления |
Автор(ы): | Веревкин А.П., Хафизов А.Р., Ишмаков Р.М. |
Патентообладатель(и): | Уфимский государственный нефтяной технический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-08-19 публикация патента:
27.07.1998 |
Способ предназначен для использования в нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих отраслях промышленности при определении количества углеводородного сырья в резервуарах. В способе, включающем измерение гидростатических давлений P1 и P2 датчиками, устанавливаемыми на уровне водных и нефтяных слоев с последующим вычислением массы нефти по зависимости Mн = Co + C1P2 - C2P1, производят коррекцию измеряемых давлений P1 и P2 в зависимости от изменения плотностей воды и нефти по расчетным формулам. Способ позволяет исключить погрешность измерения, обусловленную изменением плотностей воды или нефти. 4 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4
Формула изобретения
Способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах путем измерения гидростатических давлений P1 и P2 датчиками, устанавливаемыми на уровне водного и нефтяного слоев с последующим вычислением массы нефти по зависимостиMн = C0 + C1P2 - C2P1,
отличающийся тем, что производят коррекцию измеряемых давлений P1 и P2 в зависимости от изменения плотностей воды и нефти по соотношениям
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-15t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-16t.gif)
где
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-17t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-18t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-19t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-20t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-21t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
S - площадь поверхности жидкости в резервуарах;
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
P2, P1 - пьезометрические давления слоев нефти и воды на высотах H2 и H1 соответственно;
g - ускорение свободного падения;
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/945.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/946.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/947.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/945.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/946.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/947.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к способам определения количества углеводородного сырья, в частности нефти и конденсата в резервуарах, и может быть использовано в нефтегазодобывающих и нефтегазоперерабатывающих отраслях промышленности при определении количеств несмешивающихся углеводородных жидкостей. Известен способ измерения взлива, поверхности раздела нефть-вода и температуры с помощью рулетки [1]. Известный способ отличается низкой точностью, достоверностью, сложен в эксплуатации. Известен способ оперативного измерения двух уровней несмешивающихся жидкостей (например, нефть-вода), основанный на измерении времени прохождения ультразвуковой волной по волноводу расстояния от излучателя до поплавка [2]. Основным недостатком данного способа является наличие большого нижнего неизмеряемого уровня, так называемого "мертвого остатка". Известен способ определения количества нефти в резервуаре путем измерения общего взлива, отбора трехслойных проб с последующим производством анализа средней пробы на содержание воды и солей. Полученные величины с помощью калибровочных таблиц и удельного веса средней пробы пересчитываются в весовые единицы [3]. Недостатком способа является недостаточная точность измерения в резервуарах с большим содержанием воды в нефти в виду трудностей в определении границ раздела фаз вода-нефть, наличия промежуточного слоя, а также в связи со сложностями выполнения анализов при высокой обводненности пробы. Увеличение числа проб вопроса не решает, а лишь ведет к увеличению трудоемкости определения. Наиболее близким по техническому решению является способ определения количества углеводородного сырья в резервуаре путем измерения гидростатического давления датчиками, устанавливаемыми на уровне водного и нефтяного слоев [4] . Количество условно сухой нефти, независимо от соотношения воды и нефти в эмульсии по высоте резервуара, рассчитывается по соотношениюMн = C0 + C1P2-C2P1
где
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-2t.gif)
где
S - площадь поверхности жидкости в резервуаре,
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
Целью изобретения является повышение точности и снижение трудоемкости расчетов при определении количества углеводородного сырья в резервуарах. Сущность изобретения заключается в том, что в известном способе, включающем изменение гидростатических давлений P1 и P2 датчиками, устанавливаемыми на уровне водных и нефтяных слоев с последующим вычислением массы по зависимости
Mн=C0+C1P2-C2P1
где
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-3t.gif)
согласно изобретению производят коррекцию измеряемых давлений P1 и P2 в зависимости от изменения плотностей воды и нефти по соотношению
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-4t.gif)
где
Hв и Hн рассчитывают по формулам:
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-5t.gif)
где
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-6t.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/945.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/946.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/947.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/945.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/946.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/947.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
Плотности воды и нефти рассчитываются, например, по перепаду давлений между датчиками, установленными в водном слое на высотах H1, H3 и в нефтяном слое на высотах H2, H4. Оценка содержания нефти в резервуарах (OCHP) по прототипу [4] может быть решена путем установки двух, трех или четырех пьезометрических датчиков давления типа "КАРАИДЕЛЬ" фиг. 1 - 4, где 1 - резервуар; 2, 3, 8, 10 - датчики давления; 4, 5, 9, 11 - местные приборы; 6 - вычислительное устройство; 7 - вторичный прибор. В случае установки датчиков по высотам водного слоя H1 и нефтяного слоя H2 коррекция по плотностям воды и нефти не производится (фиг. 1). В случае установки двух датчиков давление на высотах водного слоя H1 и H3= H1 +
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
В случае установки одного датчика давления по высоте водного слоя H1 и двух датчиков давления по высотам нефтяного слоя H2 и H4=H2 +
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
Mн(%)=С0+C1P2(%)- C2P1(%),
где
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-7t.gif)
Kм - коэффициент усиления вторичного прибора,
Kр - коэффициент усиления пневмоэлектропреобразователя, например,
Kм=100%/(4000
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
При характерных плотностях воды
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-8t.gif)
Рассмотрим влияние изменения плотностей
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-9t.gif)
Эти величины дают возможность оценить какова будет относительная погрешность оценки массы нефти при относительном изменении
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116011/177.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-10t.gif)
Приведенные значения погрешностей от влияния различных факторов позволяют сделать следующие выводы:
1) погрешность от изменения температуры в пределах
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116011/177.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
2) изменения плотностей воды и нефти в пределах
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/8773.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/8773.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
3) при отсутствии коррекции оценки величины Mн по плотностям воды, нефти и температуре максимальная погрешность метода составляет величину порядка 5% при
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/8773.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/8773.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
Функциональная схема при необходимости внесения коррекции в зависимости от плотности воды приведена на фиг. 2. Отличие этой схемы от предыдущей в том, что устанавливается еще один датчик давления на высоте H3. Функциональная схема при необходимости внесения коррекции в зависимости от плотности нефти приведена на фиг. 3. Ее отличие от схемы на фиг. 1 состоит в том, что устанавливается дополнительный датчик на высоте H4. Расчет по формулам (5)-(10) может производиться оперативно для достижения заданной точности вычисления Pк1ор, Pк2ор. В этом случае соотношения (5)-(8) приобретут вид
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-11t.gif)
Пример.
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
C1=0,407742 m/Па; C2=0,3588174 m/Па.
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-12t.gif)
Mн=2112 m. Допустим, что плотность воды изменилась на 10% и стала
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
Mн=C0+С1P2-C2P1= 21120+7039,7-27104=1055,7 m
Относительная погрешность расчета коррекции составляет
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-13t.gif)
Поскольку
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116108/916.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
1000
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/8773.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116176/961.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/8773.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116013/945.gif)
Pк1ор= 7,5537
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116001/183.gif)
Масса нефти будет равна
Mн = 21120 + 7039,7 - 25942,5 = 2146 m
Погрешность составит
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116087/948.gif)
то есть погрешность уменьшилась более чем на порядок. Для других вариантов изменения плотностей воды и нефти погрешности будут составлять величину того же порядка. Например, если
![способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах, патент № 2116629](/images/patents/355/2116629/2116629-14t.gif)
Практическая возможность реализации способа в резервуарных парках отвечает критерию "промышленная применимость". Таким образом, способ определения количества углеводородного сырья в резервуарах позволяет исключить погрешность изменения из-за изменения плотностей воды или нефти. Предлагаемое изобретение целесообразно использовать в резервуарных парках нефтегазодобывающих, нефтегазоперерабатывающих и нефтехимических предприятий. Использованная литература
1. Модель Д-2401-2 имеет сертификат соответствия BAS N Ex812205Х/4 Британской службы санкционирования электрооборудования и горючих средств (BASEEFA)
2. Уровнемеры типа ВК-1200 производства Уфимского научно-производственного предприятия Автоматика-ВК. 3. ГОСТ 2517-69. Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб. 4. Веревкин А. П., Иванов В.И., Раутенштейн В.Я. Решение задачи оценки содержания нефти в резервуарах / межвузовский сборник "Автоматизация технологических процессов и объектов нефтяной и газовой промышленности". - Уфа: УНИ, 1991, - с. 89 - 96.
Класс G01F1/86 расходомеры с косвенным определением массы, например путем измерения объема или плотности потока, температуры или давления
Класс G01F23/14 путем измерения давления