SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Измерения бессепарационным методом расхода и количества продукции, извлекаемой из газоконденсатной скважины

Так сложилось, что судить о состоянии процесса на каждой конкретной скважине в реальном масштабе времени очень сложно и точность измерения количества газа и конденсата не всегда соответствует требованиям. Специалистами ОАО ИПФ «Сибнефтеавтоматика», входящего в Группу ГМС, был разработан специальный измерительный комплекс ИК-СВГ.МЗ, который исправит это положение и создаст хотя бы принципиальную техническую возможность организации постоянного непрерывного контроля состояния и дебита газоконденсатных скважин.

ОАО ИПФ «Сибнефтеавтоматика», г. Тюмень

Сибнефтеавтоматика.gif


С момента введения в действие стандарта ГОСТ Р 8.615–2005 прошло уже 5 лет, но и сегодня «на картах» технологических процессов добычи и подготовки нефти и газа еще можно обнаружить немало «белых пятен» – объектов, где требование этого стандарта в силу различных обстоятельств выполняется не в полной мере либо вообще не выполняется.

Одним из этих «пятен» является газоконденсатная скважина. В настоящий момент практически на подавляющем большинстве фонда газоконденсатных скважин контроль дебита продукции скважин осуществляется периодически, с использованием передвижных установок для исследования газоконденсатных скважин типа 177 Р-1–00–000 (177 Р-2–00–000) или аналогичных, построенных на принципах предварительной сепарации, представляющих собой громоздкие металлоемкие сепарационные установки, требующие значительных трудовых и временных затрат на проведение исследований скважин. Периодичность контроля регламентируется внутренними документами компаний, осуществляющих разработку месторождений, и составляет, как правило, 6 месяцев. Индикаторами состояния и работы скважины в паузах между тестовыми проверками являются показатели изменения давления, контролируемые по манометрам, установленным на устьях скважин и в сборном коллекторе.

Учет продукции газоконденсатных скважин, как правило, «групповой» (по группам скважин либо по лицензионному участку) на конечных пунктах (УКПГ и т. п.).

Понятно, что при такой скудной информации сложно судить о состоянии процесса на каждой конкретной скважине в реальном масштабе времени.

Так уж исторически сложилось, что газоконденсатная скважина как самостоятельный объект с точки зрения норм точности измерения количества газа и конденсата вообще оказалась за бортом требований ГОСТ Р 8.615–2005.

Применительно к измерению объема газа, приведенного к стандартным условиям, еще можно с большой натяжкой воспользоваться нормой погрешности 5 %, а вот с какой погрешностью возможно измерение стабильного или нестабильного конденсата в условиях скважины – пока большой вопрос.

Такая ситуация обусловлена следующими факторами:
- большим рабочим давлением измеряемой среды;
- многофазностью и многокомпонентностью среды;
- сложностью прогнозирования фазовых переходов углеводородов и их взаимной растворимостью.

Чтобы исправить это положение и создать хотя бы принципиальную техническую возможность организации постоянного непрерывного контроля состояния и дебита газоконденсатных скважин, специалистами ОАО ИПФ «Сибнефтеавтоматика» был разработан измерительный комплекс ИК-СВГ.МЗ.

Комплекс ИК-СВГ.МЗ, без использования предварительной сепарации, обеспечивает измерения в непрерывном режиме, регистрацию и хранение следующих параметров:
- избыточное давление среды (газоконденсатной смеси);
- температура смеси;
- плотность смеси;
- объемный расход смеси;
- массовый расход смеси.

По измеренным параметрам и при известном компонентном составе (либо по осредненным данным) комплекс обеспечивает вычисление (определение) следующих данных:
- объемный расход и объем газа, приведенных к стандартным условиям;
- массовый расход и массу стабильного конденсата.

Комплекс ИК-СВГ.МЗ включает в себя:
- измерительный трубопровод;
- датчики давления и температуры;
- измеритель плотности ИП-804 Вн;
- датчик расхода газа типа ДРГ.МЗ, адаптированный для работы на газоконденсатной смеси;
- пробозаборное устройство;
- ручной пробоотборник высокого давления (до 30,0 МПа);
- контроллер универсальный МИКОНТ-186.
Общий вид комплекса представлен на рис. 1.

Ris-1.jpg


Ris-2.jpg

Рис. 1. Комплекс ИК-СВГ. МЗ. Общий вид



Измерительный комплекс ИК-СВГ.МЗ. Технические характеристики

- Измеряемая среда – газоконденсатная смесь (двухфазная среда) с параметрами:
-- избыточное давление, МПа до 10,0 или 16,0;
-- температура от – 40 до + 100 °C;
-- объемное содержание жидкой фазы, не более 15 %;
-- концентрация твердых частиц, г/дм³ до 20;
-- плотность, кг/м³ (при рабочих условиях) от 50 до 200;
-- содержание сероводорода, в процентах объема не более 3.

Таблица 1. Основные параметры комплекса ИК-СВГ.МЗ

Tab.jpg


- Основная относительная погрешность комплекса, при измерении объемного расхода газоконденсатной смеси, при рабочих условиях, не более ±2,5 %.

- Основная относительная погрешность комплекса, при измерении массового расхода газоконденсатной смеси не превышает ±3,0 %.

- Основная относительная погрешность комплекса, при измерении расхода (объема) газа, приведенного к стандартным условиям, не превышает ±5,0 %.

- Основная относительная погрешность комплекса, при измерении массы (массового расхода) стабильного конденсата составляет:
-- при известном компонентном составе от ±6,0 до ±10,0 %;
-- при неизвестном компонентном составе не более ±15,0 %.

- Дополнительная погрешность комплекса от изменения плотности от 1,2 кг/м³ до любого значения, указанного в параметрах измеряемой среды (от 50 до 200 кг/м³), не превышает 0,1 % на каждые 20 кг/м³.

- Измерительный трубопровод может устанавливаться на открытом воздухе или в помещениях, в том числе и во взрывоопасных зонах класса В-1а, В-1г (при комплектации датчиками температуры и давления, имеющими взрывобезопасное исполнение, обеспечиваемое видом взрывозащиты «взрывонепроницаемая оболочка») и эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от –50 до +50 °C и относительной влажности до 95 % при температуре 35 °C.

- Контроллер МИКОНТ-186 должен размещаться в отапливаемых помещениях и эксплуатироваться при температуре окружающего воздуха от 5 до 50 °C и относительной влажности до 90 % при температуре 25 °C.

- Потери давления на измерительном трубопроводе при наибольшем эксплуатационном расходе не превышают 3,0 кПа.

- Питание комплекса осуществляется от сети переменного тока напряжением (220±22) В и частотой (50±1) Гц. Потребляемая мощность не более 20 Вт.

- Длина линии связи между вычислителем и датчиками комплекса не более 500 м.

- Масса комплекса в упаковке (базовый комплект на Ду 100…200 мм), кг, не более 300.

- Габаритные размеры комплекса (длина, мм), не более 3000.

- Средняя наработка комплекса на отказ, ч, не менее 75 000.

- Средний срок службы не менее 12 лет.

Составные элементы комплекса и комплекс в целом проходили промысловые испытания на реальной скважине в течение двух лет (2008–2009 гг.).

По результатам испытаний были внесены определенные коррективы в алгоритмы вычислений. В 2010 г. была разработана и аттестована во ВНИИР «методика выполнения измерений» с использованием комплекса ИК-СВГ.МЗ [1].

В соответствии с требованиями утвержденной методики в ИК-СВГ.МЗ реализованы следующие алгоритмы вычислений.


Ris-3.gif
Ris-4.gif



Литература


1. Рекомендация ГСИ. Объем газа и масса конденсата стабильного, извлекаемых из газоконденсатной скважины. Методика выполнения измерений измерительным комплексом СВГ.МЗ. Казань, 2010.
2. ГОСТ 30319.1–96. Газ природный. Методы расчета физических свойств.
3. В.А. Казарян. Теплофизические свойства индивидуальных углеводородов и газовых конденсатов, М., 2002.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(35)_2011

М.И. Зимин, заместитель директора по техническому развитию
и метрологии – главный метролог;
И.Н. Исаченко, заместитель главного метролога,
ОАО ИПФ «Сибнефтеавтоматика», г. Тюмень,
тел.: (3452) 225-460,
e-mail: sibna@sibna.ru
www.sibna.ru
www.grouphms.ru