О нас

Предприятие UA-Systems осуществляет реализацию комплексных проектов по созданию автоматизированных систем управления технологическими процессами на объектах добычи, переработки, транспортировки и хранения углеводородов в Украине и Республике Казахстан.

Украина,

61004 г. Харьков,

ул. Москалёвская, 93

​

www.ua-systems.com.ua

Наше местоположение

Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ с 2009 года эксплуатируется на ПХГ и месторождениях НАК «Нефтегаз Украины» в�ГАО «Черноморнефтегаз», УМГ «Киевтрансгаз», УМГ «Львовтрансгаз», ГПУ «Полтавагздобыча», ГПУ «Львовгаздобыча».

Расходомер зарегистрирован в Госреестре СИТ Украины под № У3181-15 и в реестре ГСОЕИ Республики Казахстан под №  KZ.02.03.04384-2012/У3181-11 27.01.2012 г.

На расходомер получены разрешения Госгорпромнадзора Украины на применение оборудования повышенной опасности №623.12.63-72.19 и Комитета по госконтролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью МЧС РК на применение оборудования №19-03/ЮЛ-1150 от 03.07.2010.

Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ

Расходомеры-счетчики газа РГ-ОНТ построены на базе осредняющей напорной трубки (ОНТ) и представляют собой моноблок, предназначенный для установки непосредственно на трубопровод с использованием фланцевого присоединения.

Расходомеры выпускаются номинальных диаметров DN 50, DN 65, DN 80, DN 100, DN 125 и DN 150 на номинальные давления�PN 25, PN 63 и PN 160.

Расходомеры-счетчики газа РГ-ОНТ предназначены для:

- измерения объемного расхода и объема газа в рабочих условиях и приведенных к стандартным условиям (температура 20 °С и абсолютное давление 0,101325 МПа), протекающего по одному трубопроводу в прямом и обратном направлениях;

- измерения времени и длительности пауз при измерении расхода и объема газа;

- измерения абсолютного давления и температуры газа, протекающего в трубопроводе;

- формирования архивов результатов измерений, вмешательств оператора, сообщений об аварийных ситуациях и отображении их на показывающем устройстве, а также передачи информации на ПЭВМ или в АСУ.

Расходомеры-счетчики газа РГ-ОНТ применяются для учета газа в составе узлов на эксплуатационных скважинах месторождений и подземных хранилищ газа, промышленных объектах и объектах газотранспортной системы, в том числе в условиях отсутствия электроснабжения.

Расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ

Основные технические характеристики

Максимальный расход газа в рабочих условиях Q_max в зависимости от исполнения приведен в таблице.

Минимальный расход газа в рабочих условиях Q_min = 0,05×Q_max . Порог чувствительности – не более 0,02×Q_max .

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения расхода и объема газа:

± 1,5 % в диапазоне расходов 0,1×Q_max ≤ Q ≤ Q_max;

± 2,5 % в диапазоне расходов 0,05×Q_max ≤ Q < 0,1×Q_max.

Пределы допускаемой относительной погрешности измерения давления газа в диапазоне от 0,05×p_max до p_max – ± 0,25%.

Пределы допускаемой абсолютной погрешности измерения температуры газа в диапазоне от минус 30 °С до 60 °С – ± 0,3 °С

Данные приведены для природного газа плотностью в стандартных условиях 0,7 кг/м³, с содержанием СО₂ и N₂ по 1 мол. %

Расходомеры имеют взрывозащищенное исполнение, маркировка взрывозащиты – “1ExibIIAT4”.

Конструктивное исполнение расходомеров – IP67.

Климатическое исполнение – У2 (для диапазона температур от минус 40ºС до 60ºС; относительная влажность воздуха – до 95% при температуре 35ºС).

Межповерочный интервал – 2 года.

Средняя наработка на отказ – 8000 часов, полный средний срок службы – 10 лет.

Расходомеры выпускаются в исполнениях с автономным и сетевым питанием.

Расходомеры с автономным питанием содержат в себе встроенную литиевую батарею, обеспечивающую непрерывную работу в течение двух лет.

Для переноса в ПЭВМ или АСУ результатов измерений, информации об изменениях в конфигурации и нештатных ситуациях используются устройства переноса информации ППИ и специализированное ПО ПЭВМ, поставляемые в комплекте с каждым прибором.

​

Расходомеры с сетевым питанием работают от сетей переменного и постоянного тока напряжением от 100 до 242 В и комплектуются блоками питания и интерфейса БПИ, 6-ти канальными блоками интерфейса БИ-6 и восьмиканальными блоками интерфейса БИ-8.

БПИ обеспечивает подключение к сети питания и вывод информации по интерфейсам RS-232C или USB двух расходомеров РГ-ОНТ. БИ-6 и БИ-8 подключаются к БПИ и обеспечивают подключение шести и восьми расходомеров соответственно. Всего один БПИ обеспечивает подключение до 16 расходомеров одновременно, при этом информация со всех приборов выводится в один порт�RS-232C или USB и каждый расходомер имеет индивидуальный сетевой адрес.

Протокол обмена с расходомерами – MODBUS.

Основные технические характеристики

Расходомер содержит в своём составе калиброванный участок трубопровода – врезную секцию (ВС), электронный блок (ЭБ), оборудованный четырёхкнопочной клавиатурой и жидкокристаллическим дисплеем, собственно ОНТ с встроенным платиновым термопреобразователем температуры (ПТ), преобразователи перепада давления (ППД), и абсолютного давления (ПД).

ОНТ создает перепад давления за счет перекрытия сечения измерительного трубопровода (ИТ) и действует как преграда движению газа в ИТ.

Скорость среды уменьшается до нулевого значения по достижении передней по потоку поверхности ОНТ, создавая перед ОНТ зону повышенного давления. Статическое давление в ИТ в этой зоне увеличивается на величину давления напора. ОНТ принимает это давление через 10 фронтальных отверстий отбора, за которыми расположена камера высокого давления («плюсовая» камера ОНТ). «Плюсовая» камера соединена непосредственно с ППД.

10 отверстий отбора давления ОНТ расположены в центрах равновеликих по площади кольцевых участков в поперечном сечении ИТ. Большое количество отборных отверстий, по сравнению с аналогичными приборами производства Annubar, Itabar, ОНТ обеспечивает уменьшение влияния на осредненное значение давлений p+ и p- искажений профиля скоростей потока, вызываемое наличием местных сопротивлений на ИТ до и после расходомера, а также снижает риск высоких погрешностей измерения расхода при засорении нескольких из отверстий.

ВС

ПД

ЭБ

ПДД

ОНТ

ПТ

Устройство и работа

Устройство и работа

Перепад давления на ОНТ ΔP, вызванный разностью давления напора P₊ и давления разрежения P_-

ΔP = P+ – P-

измеряется ПДД раз в секунду для варианта со стационарным питанием и раз в 5 секунд для варианта с автономным источником питания.

С помощью ПД раз в 2 секунды (раз в 30 секунд для варианта с автономным питанием) измеряется абсолютное давление P- в «минусовой» камере ОНТ при прямом направлении потока газа через расходомер и P+ в «плюсовой» камере ОНТ при обратном (при изменении направления потока газа происходит смена мест камер ОНТ, воспринимающих давление напора и давление разрежения).

Статическое давление газа в ИТ P в поперечном сечении, проходящем через фронтальную поверхность ОНТ, (расчетное сечение) рассчитывается согласно отношениям :

P = P_- + 0,6 ∙ΔP

P = P₊ – 0,4 ∙ΔP

при прямом и обратном направлениях потока газа через расходомер соответственно

Устройство и работа

С помощью термопреобразователя сопротивления, помещенного внутрь ОНТ, каждые 2 секунды (30 секунд для варианта с автономным питанием) измеряется температура газа T в ИТ и рассчитываются текущие геометрические параметры ОНТ и ВС.

Используя в качестве исходных данных условно постоянные характеристики газа из настроек расходомера (плотность в стандартных условиях ρ_СТ, процентное содержание СО₂ и N₂ в газе), абсолютное статическое давление газа P и температуру газа T в ИТ, с периодисностью измерения давления и температуры измеряемой среды рассчитывается коэффициент сжимаемости K, показатель адиабаты κ, динамическую вязкость μ и плотность ρ газа в расчетном сечении ИТ

С периодичностью измерения перепада давления на ОНТ рассчитываются текущие значения расхода газа в нормальных условиях и приведенные к стандартным условиям

k – коэффициент расхода ОНТ

константы С1 и С2 определяются конструкцией ОНТ, d – ширина ОНТ.

Специальная форма профиля поперечного сечения ОНТ обеспечивает устойчивую работу на средах, содержащих взвешенные частицы земли, песка, капли масла, воды и т.п. За счет наличия перед ОНТ зоны повышенного давления при установившемся течении в ИТ твердые частицы и капли жидкости в случае их присутствия в потоке газа «обтекают» ОНТ и не попадают в отборные отверстия.

​

Диаметры отверстий в ОНТ по сравнению с аналогами уменьшены, что обеспечивает надежный отброс из зоны повышенного давления твердых частиц и капельных включений в газе в сторону, если их размер меньше размера отборного отверстия. Частицы с большими размерами, хоть и не могут быть отброшены давлением из-за большого значения их кинетической энергии, не попадают в осредняющую камеру, так как отверстие меньше их по размеру.

Устройство и работа

Оптимальные размеры отверстий определялись расчетами и моделированием, надежная работа трубок без засорений на грязном газе была подтверждена во время опытно-промышленной эксплуатации.

Конструкция расходомера предусматривает возможность прочистки каналов ОНТ и полостей ПДД без демонтажа с трубопровода.

Камеры ПДД оборудованы продувочными клапанами

Через отверстие в нижней части ВС имеется доступ к полостям ОНТ

Точность работы расходомеров обеспечивается их заводской калибровкой по эталонам расхода и объёма класса 0,3% с использованием воздуха в качестве рабочей среды.

Устройство и работа

Типовая зависимость погрешности расходомера от значения расхода после заводской калибровки

Благодаря моноблочной конструкции процесс установки на измерительный участок трубопровода и ввода расходомеров счетчиков газа РГ-ОНТ в эксплуатацию относительно несложен. В комплект поставки расходомеров входят присоединительные патрубки, предназначенные для вварки в трубопровод, габаритный эквивалент расходомера - «катушка».

Сначала в трубопровод, в месте, определенным проектом установки, ввариваются патрубки, установленные на катушке. Затем на место катушки монтируется расходомер. В дальнейшем катушка используется при необходимости снятия расходомера с трубопровода, например, для проведения периодической поверки.

Для защиты расходомера от несанкционированного доступа и внешних атмосферных воздействий он может комплектоваться «антивандальной» защитой. При использовании антивандальной защиты на фланцы дополнительно устанавливается крепление, на которое монтируется защитный металлический короб с винтовым замком

Использование по назначению

В 2008 - 2011 гг. проводилась опытно-промышленная эксплуатация расходомеров на объектах ГТС Украины по программам, согласованным с ДК “Укртрансгаз”.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Цели проведения опытно-промышленной эксплуатации:

- проверка возможности применения расходомера в условиях постоянно меняющихся характеристик продуктов скважин характерных для ПХГ;

- оценка надёжности работы расходомеров при наличии водяных, конденсатных и абразивных примесей в продуктах скважин;

- проверка стойкости конструкции расходомеров к воздействиям продуктов скважин и режимам течения продукта в шлейфах, характерным для летних и зимних режимах работы при отборе и закачке газа;

- оценка соответствия метрологических характеристик расходомеров в условиях эксплуатации на ПХГ заявленным в документации.

По результатам опытно-промышленной эксплуатации кроме соответствия метрологических характеристик заявленным всеми её участниками отмечались:

- невысокая стоимость внедрения и эксплуатации расходомеров РГ-ОНТ по сравнению с расходомерами, работающими на других принципах, обусловленная невысокой стоимостью расходомера, низкой металлоёмкостью обвязки расходомера, возможностью работы расходомеров при потоке газа в двух направлениях и, как следствие, снижением количества необходимой запорной арматуры на газосборных пунктах;

- отсутствие дросселирования потока и малые потери давления на расходомере, что обеспечивает отсутствие образования гидратов и обмерзаний при отборах газа в зимний период времени;

- устойчивая работа расходомера при наличии конденсатных, водяных и абразивных примесей в потоке;

- простота обслуживания, удобство работы с расходомером и высокая эксплуатационная надёжность.

УМГ «Львовтрансгаз», Стрийское ПУПХГ – расходомеры исполнения РГ-ОНТ-150-160-10 МПа установлены на замерных участках блоков подготовки газа.

Контрольные замеры – диафрагмы, вычислители – FloBoss-103.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Результаты контроля относительного отклонения показаний расхода δQ относительно контрольного узла в зависимости от значения расхода:

• на «чистом» природном газе (закачка)

• на «грязном» природном газе (отбор)

Результаты контроля относительного отклонения показаний суточных объемов δV относительно контрольного узла в течение двух месяцев (отбор газа)

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

УМГ «Львовтрансгаз», Опарское ПУПХГ – расходомеры исполнения РГ-ОНТ-150-63-6 МПа установлены на замерных линиях после сепараторов.

Контрольные замеры – диафрагмы, вычислители – GFC-101.

Результаты контроля относительного отклонения показаний расхода δQ относительно контрольного узла в зависимости от значения расхода:

• на «грязном» природном газе (отбор)

Результаты контроля относительного отклонения показаний суточных объемов δV относительно контрольного узла в течение 2,5 месяцев (отбор газа)

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

УМГ «Львовтрансгаз», Опарское ПУПХГ – расходомеры исполнения РГ-ОНТ-100-160-12 МПа установлены на замерных линиях на трубопроводах закачки.

Контрольные замеры – диафрагмы, вычислители – GFC-101.

Результаты контроля относительного отклонения показаний расхода δQ относительно контрольного узла в зависимости от значения расхода:

• на «чистом» природном газе (закачка)

Результаты контроля относительного отклонения показаний суточных объемов δV относительно контрольного узла в течение 3 месяцев (закачка газа)

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Согласно заключению специалистов УМГ «Львовтрансгаз» расходомер-счетчик РГ-ОНТ может применяться для решения задач измерения расхода и объёма газа при отборе и закачке газа на шлейфах эксплуатационных скважин и на замерных узлах промышленных площадок предприятий подземного хранения газа ДК «Укртрансгаз». В ходе испытаний отмечены надежность и стабильность работы в условиях измерений «грязного» газа при отборе и высокие эксплуатационные качества расходомера.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

УМГ «Киевтрансгаз», Краснопартизанское ПУПХГ – расходомеры исполнения РГ-ОНТ-100-63-6 МПа установлены на замерных участках «гребенки» коллектора группы скважин.

Контрольные замеры – диафрагмы, вычислители – Суперфлоу-IIE.

• на «грязном» природном газе (отбор)

Результаты контроля относительного отклонения показаний расхода δQ относительно контрольного узла в зависимости от значения расхода:

• на «чистом» природном газе (закачка)

Результаты контроля относительного отклонения показаний суточных объемов δV относительно контрольного узла в течение двух месяцев (отбор газа)

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Согласно заключению специалистов УМГ «Киевтрансгаз» расходомер-счетчик РГ-ОНТ может применяться для решения задач технологического учета природного газа на предприятиях ДК «Укртрансгаз». В реальных условиях эксплуатации на шлейфе скважины при отборе расходомер продемонстрировал надежность и стабильность работы, соответствуя метрологическим характеристикам указанным в эксплуатационной документации.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

УМГ «Харьковтрансгаз», Пролетарское ПУПХГ – расходомеры исполнения РГ-ОНТ-100-160-12 МПа установлены на входе блоков газового замера до сепаратора.

Контрольные замеры – диафрагмы, вычислители – GFC-101.

Результаты контроля относительного отклонения показаний расхода δQ относительно контрольного узла в зависимости от значения расхода:

• на «грязном» природном газе (отбор)

Результаты контроля относительного отклонения показаний часовых объемов δV относительно контрольного узла (отбор)

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

По результатам опытно-промышленной эксплуатации расходомеров в УМГ «Харьковтрансгаз» они рекоменованы к применению для индивидуального измерения дебита скважин на ПХГ, как такие, которые обеспечивают измерения с большей надёжностью, достоверностью и меньшими эксплуатационными затратами по сравнению с другими расходомерами в условиях характерных для подземных хранилищ и месторождений газа.

В 2016 - 2017 гг. проводилась опытно-промышленная эксплуатация расходомеров на объектах ПАО “Укргаздобыча” по программам согласованным с ГПУ “Полтавагаздобыча” и ГПУ “Львовгаздобыча” .

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Цель проведения опытно-промышленной эксплуатации на Машевской УКПГ Машевского ЦДНГК ГПУ «Полтавагаздобыча» и УКПГ «Гаи» Стрыйского ЦДНГК ГПУ «Львовгаздобыча» - проверка соответствия метрологических характеристик расходомеров-счетчиков газа�РГ-ОНТ нормированным значениям и возможности их применения для измерения расхода и объема природного газа в реальных условиях эксплуатации.

​

Цель проведения опытно-промышленной эксплуатации на линии замерного коллектора с намывных сооружений №1, №2, №3 Яблуновского НГКМ ГПУ «Полтавагазвидобування» - проверка возможности применения расходомеров-счетчиков газа РГ-ОНТ для измерения расхода и объема продукта скважин месторождений (смеси углеводородов и пластовой воды) в реальных условиях эксплуатации.

Основываясь на положительных результатах проведенных опытно-промышленных испытаний, ГПУ «Полтавагаздобыча» и�ГПУ «Львовгаздобыча» считают возможным применение расходомеров-счетчиков газа РГ-ОНТ на промышленных объектах транспортировки, добычи и переработки природного газа для измерения расхода и объема природного газа, а также дебита газовых и газоконденсатных эксплуатационных скважин месторождений непосредственно на шлейфах скважин, в том числе на объектах ПАО «Укргаздобыча».

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

ГПУ «Полтавагаздобыча», УКПГ «Машевка» – расходомер исполнения РГ-ОНТ-100-63-6 МПа установлен на исследовательской линии №1 после сепаратора.

Испытания проводились с 19 июля 2016 г. по 16 сентября 2016 г. при давлении газа в диапазоне от 0,69 МПа до 2,5 МПа, температуре газа – от 11 ^oС до 38 ^oС, расходов – от 500 нм³ до 6500 нм³, среднее значение – 1535 нм³.

Контрольный замер – диафрагма, вычислитель ВР-2, многопараметрический преобразователь 3095 MV.

​

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Пределы допускаемого относительного отклонения результатов измерения расходомером РГ-ОНТ и контрольным узлом �на УКПГ «Машевка»

Относительные отклонения часовых объемов газа измеренных расходомером РГ-ОНТ от измеренных контрольным узлом в зависимости от значения расхода за 1218 часов на УКПГ «Машевка»

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Относительные погрешности измерения часовых объемов газа контрольным узлом в зависимости от расхода на УКПГ «Машевка»

Относительные погрешности измерения часовых объемов газа расходомером РГ-ОНТ в зависимости от расхода на УКПГ «Машевка»

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Распределение относительных погрешностей измерения часовых объемов газа расходомером РГ-ОНТ�за 1218 часов испытаний на УКПГ «Машевка».

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Выводы по результатам опытно-промышленной эксплуатации на УКПГ «Машевка» :

​

- расходомеры-счетчики газа РГ-ОНТ надежные и удобные в эксплуатации;

- требования к установке расходомеров РГ-ОНТ проще, чем к строительству расходомеров переменного перепада давления со стандартной диафрагмой (РППДД);

- стоимость расходомеров РГ-ОНТ, их установки и обслуживания меньше, чем стоимость строительства, комплектования и обслуживания РППДД;

- относительная погрешность измерения расхода и объема расходомерами РГ-ОНТ ниже, чем относительная погрешность измерения расхода и объема РППДД с одним преобразователем перепада давления в большем диапазоне расходов;

- расходомеры РГ-ОНТ менее чувствительны, чем РППДД к усложняющим измерения факторам, например, наличию конденсата в газе, загрязнениям в трубопроводе , колебаниям температуры окружающей среды и т.д.;

- расходомер РГ-ОНТ выполнен в виде моноблочного изделия, объединяющего в себе весь набор средств, необходимых для измерения расхода, а именно – преобразователей давления и перепада давления, температуры, расхода, вычислителя, измерительный участок трубопровода длиной 3 DN;

- расходомеры РГ-ОНТ измеряют расход и объем в двух направлениях и могут использоваться для измерения реверсивных потоков без необходимости строительства двух узлов учета.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

ГПУ «Львовгаздобыча», УКПГ «Гаи» – расходомер исполнения РГ-ОНТ-65-25-2,5 МПа установлен на линии индивидуального замера «Груды» после сепаратора.

Испытания проводились с 1 сентября 2016 г. по 7 декабря 2016 г. За время испытаний давление газа изменялось в диапазоне от 0,41 МПа до 0,67 МПа, среднее значение – 0,47 МПа, температуре газа – от -3,8 ^oС до 28,26 ^oС, расходов – от 416 нм³ до 2193 нм³, среднее значение – 787 нм³.

Контрольный замер – диафрагма, вычислитель ВР-2, многопараметрический преобразователь ПМ-3В класса 0,1.

​

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Пределы допускаемого относительного отклонения результатов измерения расходомера РГ-ОНТ и контрольного узла�на УКПГ «Гаи»

​

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Относительные отклонения часовых объемов газа измеренных расходомером РГ-ОНТ от измеренных контрольным узлом в зависимости от значения расхода за 1987 часов на УКПГ «Гаи»

​

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Выводы по результатам опытно-промышленной эксплуатации на УКПГ «Гаи» :

​

​

- расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ – комплексное средство для измерения расхода и объема, давления и температуры природного газа, протекающего по трубопроводу;

- расходомеры-счетчики газа имеют в своем составе вычислитель, что позволяет приводить измеренные объемы природного газа к стандартным условиям, формировать архивы с информацией о результатах измерения, нештатных ситуациях и вмешательств в работу расходомеров;

• сроки выполнения работ по монтажу узлов учета на основе расходомеров РГ-ОНТ меньше по сравнению с другими средствами измерительной техники за счет отсутствия необходимости монтажа дополнительно преобразователей давления, температуры и импульсных линий.

Применение расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ для измерения расхода и объема потоков многофазных смесей углеводородов и воды (продукта скважин)

​

Описание метода измерений

​

В ходе опытно-промышленной и промышленной эксплуатации расходомеров-счетчиков газа РГ-ОНТ в Украине и в Республике Казахстан в период с 2008 по 2016 гг. была подтверждена стойкость и устойчивая работа расходомеров-счетчиков в условиях наличия в измеряемых потоках жидкой фазы, что предопределило проведение предприятием�ООО-НПП «Укргазгеоавтоматика» исследований с целью определения возможности измерения расходомером-счетчиком газа РГ-ОНТ дебетов эксплуатационных скважин газовых, газоконденсатных и газонефтеконденсатных месторождений непосредственно на шлейфах скважин до сепарации.

Теоретическое обоснование применения метода переменного перепада давления для измерения двухфазных потоков было глубоко проработано в 1972 г. работе Кремлевского и Дюдиной (см., например, П. П. Кремлевский. Измерение расхода многофазных потоков. Л.: Машиностроение, 1982). Дальнейшее развитие разработанной теории таких измерений и ее практическое внедрение при разработке геотермальных месторождений на Камчатке отражены в работах Шулюпина�(А. Н. Шулюпин. Научно-методические основы определения параметров пароводяных течений для рационального освоения геотермальных месторождений: Дисс…д-ра техн. наук/Камчатский Гос.Техн.Университет. – Петропавловск-Камчатский, 2003; Алексеев В. И., Шулюпин А. Н., Усачев Д. П. Измерение расхода пароводяной смеси стандартными диафрагмами. – Петропавловск-Камчатский, 1991).

Уравнение для расхода газовой части потока приведенного к стандартным условиям при применении расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ при использовании его для измерения продукта скважин принимает вид:

Применение расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ для измерения расхода и объема потоков многофазных смесей углеводородов и воды (продукта скважин)

​

Описание метода измерений

​

В приведенном уравнении расхода g_Г – массовое газосодержание в потоке в долях единицы; r_Г – истинное объемное газосодержание в расчетном сечении, проходящем через тыльную по потоку поверхность ОНТ; ΔP^* – перепад давления на ОНТ уменьшенный на значение динамического давления, создаваемого жидкой фазой потока, которое является функцией газосодержания с параметрами α и γ; k^* - коэффициент расхода ОНТ, скорректированный с учетом уменьшения площади, занимаемой газом в расчетном сечении из-за наличия в потоке жидкой фазы; ρ_Г , ρ_Ж , ρ_С,Г – соответственно плотности газовой и жидкой части потока и плотность газовой части потока в стандартных условиях.

Применение Шулюпиным с соавторами такого уравнения расхода для различных диафрагм и трубопроводов с последующим анализом случаев расхождения на величины, превышающие погрешность воспроизведения расхода газоводяной смеси экспериментальным стендом, позволили им определить пределы диапазона возможного применения принятого уравнения расхода как:

где g – модуль ускорения свободного падения.

Приведенные пределы применения имеют физическое обоснование. Первый является условием беспульсационного течения в трубопроводе с дисперсно-кольцевым режимом. Второй ограничивает максимальную часть проходного сечения расходомера-счетчика, занятую жидкостью значением 0,2, при невыполнении этого требования на перепад давления уже существенно влияют фазовые переходы и взаимодействие фаз потока.

Заметим, что при отсутствии в потоке жидкой фазы g_Г = 1, r_Г = 1 и уравнение расхода обращается в уравнение для расхода газа приведенного к стандартным условиям при измерении однофазного потока сухого газа, приведенное в эксплуатационной документации расходомера-счетчика РГ-ОНТ, по которому осуществляются расчеты электронным блоком расходомера:

Применение расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ для измерения расхода и объема потоков многофазных смесей углеводородов и воды (продукта скважин)

Описание метода измерений

​

Разделив уравнение расхода для двухфазного потока на уравнение расхода для однофазного потока получим корректирующий множитель к показаниям расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ при измерении двухфазного потока:

При проведении измерений значение S_Д вносят в память электронного блока расходомера как коэффициент корректировки S. Заметим, что значение корректирующего множителя S_Д к показаниям расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ при измерении расхода двухфазного потока зависит только от плотностей жидкой и газовой фаз потока и массового газосодержания в потоке.

Для вычисления значений массового газосодержания в потоке и плотностей жидкой и газовой фаз применяется уравнение состояния (УC) GERG-2008, как наиболее точное на сегодняшний день уравнение, позволяющее проводить расчет физических свойств и фазового состояния природных газов и подобных им смесей в широких диапазонах давлений, температур и компонентного состава в газовом, жидком, сверхкритическом и двухфазном состоянии газожидкостного равновесия включительно.

Нормальный диапазон применения УС GERG-2008, в диапазоне температур 90–450 К и давлений менее�35 МПа, характерен для большинства процессов с природным газом и аналогичных ему смесями (трубопроводный транспорт, добыча, хранение и переработка природного газа, сжижение природного газа и др.) В этом диапазоне применения неопределенность УС при вычислении плотности газовой фазы и скорости звука в газовой фазе менее чем 0,1%; при вычислении плотности жидкой фазы – менее чем 0,1–0,5%. Вычисление давлений газожидкостного равновесия по УС имеет неопределенность 1–3%.

УС GERG-2008 принято международным стандартом ISO 20765-2:2015 как УС для вычисления физических свойств природного газа в расширенном диапазоне применения в газовом, жидком и сверхкритическом состояниях. Готовится к принятию третья часть этого стандарта ISO 20765-3, регламентирующая вычисление свойств природного газа в двухфазном состоянии равновесия газ-жидкость (по данным ГП «Укрметртестстандарт», ссылка http://www.ukrcsm.kiev.ua/index.php/uk/2009-02-03-14-12-12/1010-zasedanie-texnicheskogo-komiteta-isotc-193-prirodnyj-gaz).

​

Применение расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ для измерения расхода и объема потоков многофазных смесей углеводородов и воды (продукта скважин)

Описание метода измерений

ООО-НПП «Укргазгеоавтоматика» приобрело программное обеспечение для вычислений по УС GERG-2008 у авторов этого уравнения. Программное обеспечение позволяет вычислять более 20 свойств произвольной смеси, состоящей из всех или выбранной части из списка компонентов общим числом 21, включая воду, в зависимости от температуры, давления и компонентного состава. Эти вычисления могут быть проведены для однофазного состояния (газ, жидкость и сверхкритический флюид) и для двухфазного состояния равновесия газ-жидкость (VLE), с расчетом точки росы включительно. Более детальная информация об этом программном обеспечении представлена на сайте разработчика по ссылке http://www.thermo.ruhr-uni-bochum.de/en/prof-w-wagner/software/gerg-2008.htmlООО-НПП «Укргазгеоавтоматика» приобрело программное обеспечение для вычислений по УС GERG-2008 у авторов этого уравнения. Программное обеспечение позволяет вычислять более 20 свойств произвольной смеси, состоящей из всех или выбранной части из списка компонентов общим числом 21, включая воду, в зависимости от температуры, давления и компонентного состава. Эти вычисления могут быть проведены для однофазного состояния (газ, жидкость и сверхкритический флюид) и для двухфазного состояния равновесия газ-жидкость (VLE), с расчетом точки росы включительно. Более детальная информация об этом программном обеспечении представлена на сайте разработчика по ссылке http://www.thermo.ruhr-uni-bochum.de/en/prof-w-wagner/software/gerg-2008.html. Примеры вычислений – по ссылке http://www.thermo.ruhr-uni-bochum.de/en/prof-w-wagner/software/gerg-2008/75-wagner/335-examples.html.

​

Применение расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ для измерения расхода и объема потоков многофазных смесей углеводородов и воды (продукта скважин)

Описание метода измерений

​

Расчеты свойств смеси углеводородов с водой, необходимые для определения S_Д , выполняются с помощью этого ПО. ООО-НПП «Укргазгеоавтоматика» разрабатывает ПО для ПЭВМ и АСУ для таких расчетов с использованием DLL из приобретенного программного пакета, пользователям этого ПО необходимо приобрести лицензию у разработчика DLL – Institut EMU e.V., Германия.

Для вычисления массового газосодержания и плотностей жидкой и газовой фаз по УС GERG-2008 и последующего определения S_Д в качестве исходных данных необходимы компонентный состав продукта скважины, давление и температура. На рисунке справа приведен пример таких вычислений.

Состав продукта скважины определяется по данным периодических газоконденсатных исследований, которые проводят на проводят на замерных сепараторах: анализ состава отобранной пробы газа сепарации хроматографическим методом; определение фракционного состава отобранной пробы нестабильного газового конденсата по ГОСТ 2177-99 (ISO 3405-88, ASTM D86); результаты измерения масс газа сепарации, нестабильного конденсата и пластовой воды расходомерами. Состав продукта скважины моделируется смесью из 21 компонента, которыми оперирует УС GERG-2008.

В ходе опытно-промышленной эксплуатации при измерении расходомерами РГ-ОНТ дебитов на шлейфах скважин установлено, что без потери точности определения дебита скважин, состав продукта скважины может быть принят условно постоянным в интервалах времени от одного до нескольких месяцев, а значение коэффициента S_Д достаточно переопределять через промежутки времени от нескольких часов до нескольких недель в зависимости от стабильности давления и температуры.

На следующем слайде показана структура системы поскважинного учета газа на основе расходомеров РГ-ОНТ.

Применение расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ для измерения расхода и объема потоков многофазных смесей углеводородов и воды (продукта скважин)

Основные функции выполняемые контроллером системы:

1. Расчет компонентного состава продукта каждой скважины с периодичностью от нескольких недель до нескольких месяцев.

2. Расчет и запись в память расходомеров множителя S_Д для каждой скважины одним из двух способов (опционально):

- по данным о компонентном составе продукта скважины и текущим значениям давления p и температуры t газа c применением�УС GERG-2008 с периодичностью от нескольких часов до месяца в зависимости от стабильности давления и температуры;

- определением отношений показаний расходомера газа сепарации исследовательской линии к показаниям расходомеров с периодичностью от нескольких недель до нескольких месяцев в зависимости от стабильности давления и температуры в шлейфе.

3. Формирование рекомендаций на переключение скважин на исследовательскую линию в ручном режиме или автоматическое управление задвижками (опционально).

4. Инструментальный учет добытого количества газа, конденсата и поднятой воды индивидуально по каждой скважине, сведение баланса по количеству добытых углеводородов на месторождении, передача данных на АРМы и в системы верхнего уровня (системы геологического моделирования, АРМы специалистов по технико-экономическому планированию добычи).

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

ГПУ «Полтавагаздобыча», Яблуновское НГКМ – расходомер исполнения РГ-ОНТ-65-160-12 МПа установлен на линии измерительного коллектора с намывных сооружений №1, №2, №3 в шлейф скважины № 77.

Согласно проекта с помощью запорной арматуры на расходомер может подаваться продукт любой скважины с намывных сооружений №1, №2, №3. Далее шлейфом скважины № 77 длиной около 4 км при проведении сравнительных измерений продукт подается на промысловый измерительный сепаратор С-203, расположенный на УКПГ Яблуновского ЦДНГК, или в коллектор УКПГ при использовании измерительного сепаратора для других производственных задач.

После сепаратора установлены контрольный расходомерный узел газа на основе расходомера переменного перепада давления со стандартной диафрагмой и вычислителем объема газа ROC / FlowBoss, контрольные узлы учета газового конденсата и пластовой воды на основе кориолисовых расходомеров Micro Motion.

Испытания проводились с 11 октября 2016 г. по 27 июня 2017 г. За время испытаний через расходомер все время проходил продукт одной из газоконденсатный скважин намывных сооружений № 1, № 2, № 3 (13 скважин). Сравнительные измерения проводились по 4 скважинам № 341, № 344, № 372, № 419 во время, когда измерительный сепаратор не был задействован для решения других производственных задач.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Пределы допускаемого относительного отклонения результатов измерения расхода расходомером РГ-ОНТ и контрольным узлом газа сепарации на УКПГ Яблуновского ЦДНГК при измерении обоими приборами однофазного потока сухого газа

​

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Значения часовых объемов газа V, измеренных РГ-ОНТ и контрольным узлом, и их относительных отклонений δ по скважине № 341

Скважина № 341. 11 октября 2016 года отобраны пробы газа сепарации и газового конденсата, проведены измерения в течение 6 часов. Рассчитан модельный компонентный состав продукта скважины и значение коэффициента S_Д, которое составило 0,8958.

25-26 октября 2016 года проведены сравнительные измерения в течение 22 часов.

Среднее значение, максимальные и минимальные значения водного фактора по скважине за 28 часов измерений соответственно – 36,6 см³/м³; 232,9 см³/м³; 0 см³/м³; газоконденсатного фактора – 29 г/м³; 61,5 г/м³; 0 г/м³.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Значения часовых объемов газа V, измеренных РГ-ОНТ и контрольным узлом, и их относительных отклонений δ по скважине № 344

Скважина № 344. 20 октября 2016 года отобраны пробы газа сепарации и газового конденсата. По данным измерений 19-21 октября рассчитаны модельный компонентный состав продукта скважины и значение коэффициента S_Д, которое составило 0,9034.

19-21 октября 2016 года проведены сравнительные измерения в течение 36 часов.

Среднее значение, максимальные и минимальные значения водного фактора по скважине за 36 часов измерений соответственно – 24,2 см³/м³; 100,2 см³/м³; 0 см³/м³; газоконденсатного фактора – 42,6 г/м³; 81,9 г/м³; 0 г/м³.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Значения часовых объемов газа V, измеренных РГ-ОНТ и контрольным узлом, и их относительных отклонений δ по скважине № 372

Скважина № 372. 21 октября 2016 года отобраны пробы газа сепарации и газового конденсата. По данным измерений 21-22 октября рассчитаны модельный компонентный состав продукта скважины и значение коэффициента S_Д, которое составило 0,8682.

21-22 октября 2016 года проведены сравнительные измерения в течение 26 часов.

Среднее значение, максимальные и минимальные значения водного фактора по скважине за 26 часов измерений соответственно – 48,5 см³/м³; 89,4 см³/м³; 0 см³/м³; газоконденсатного фактора – 44,6 г/м³; 74,1 г/м³; 26,0 г/м³.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Значения часовых объемов газа V, измеренных РГ-ОНТ и контрольным узлом, и их относительных отклонений δ по скважине № 419

Скважина № 419. 14-15 декабря 2016 года отобраны пробы газа сепарации и газового конденсата, проведены измерения в течение 16 часов. Рассчитаны модельный состав продукта скважины и значение коэффициента S_Д, которое составило 0,8526.

20-21 декабря 2016 года проведены сравнительные измерения в течение 12 часов.

Среднее значение, максимальные и минимальные значения водного фактора по скважине за 28 часов измерений соответственно – 70,5 см³/м³; 160,6 см³/м³; 8,8 см³/м³; газоконденсатного фактора – 48,8 г/м³; 144,6 г/м³; 0 г/м³.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

22 июня 2017 года с целью осмотра состояния и оценки степени загрязнения осредняющей напорной трубки расходомера в реальных условиях эксплуатации был проведен демонтаж, осмотр и повторный монтаж расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ на Яблуновском НГКМ ГПУ «Полтавагаздобыча».

После демонтажа и осмотра расходомер-счетчик был повторно смонтирован и включен для проведения сравнительных измерений объема продукта скважины № 341 на 24 часа.

По результатам проведенных демонтажа, осмотра, монтажа и измерений установлено, что расходомер-счетчик после 9 месяцев эксплуатации с постоянным измерением продукта газоконденсатных скважин с намывных сооружений №1, №2, №3 Яблуновского НГКМ не имеет загрязнений, способных повлиять на его работу.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Состояние отборных отверстий осредняющей напорной трубки после 9 месяцев эксплуатации с постоянным прохождением через расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ продукта одной из газоконденсатных скважин на намывных сооружениях №1, №2 и №3 Яблуновского НГКМ ГПУ «Полтавагаздобыча»

​

​

лобовая поверхность ОНТ тыльная поверхность ОНТ

Скважина № 341. 22-23 июня 2017 года после демонтажа, осмотра и повторного монтажа расходомера проведены сравнительные измерения в течение 24 часов. Рассчитано значение коэффициента S_Д, которое составило 0,8430.

Отличие коэффициента S_Д от определенного на 9 месяцев ранее 11 октября 2016 года S_Д = 0,8958 составило минус 5,28 %, что подтверждает на практике достаточность переопределения S_Д для данной скважины с периодичностью от одного до трех месяцев.

Среднее значение, максимальные и минимальные значения водного фактора по скважине за 24 часа измерений соответственно – 1,9 см³/м³; 12,9 см³/м³; 0 см³/м³; газоконденсатного фактора – 29,6 г/м³; 40,9 г/м³; 17,3 г/м³.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Значения часовых объемов газа V, измеренных РГ-ОНТ и контрольным узлом, и их относительных отклонений δ по скважине № 341

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Выводы по результатам опытно-промышленной эксплуатации на Яблуновском НГКМ :

​

- расходомеры-счетчики газа РГ-ОНТ могут применяться для измерения расхода и объема приведенных к стандартным условиям газовой фазы продукта скважин газоконденсатных месторождений на шлейфах скважин согласно проекта методики измерений, предлагаемой ООО‑НПП «Укргазгеоавтоматика»;

- пределы допускаемой относительной погрешности измерения расхода и объема приведенных к стандартным условиям газовой фазы продукта скважин газоконденсатных месторождений расходомерами-счетчиками газа РГ-ОНТ по предлагаемому ООО‑НПП «Укргазгеоавтоматика» проекту методики измерений оценены не хуже, чем ± 3,0 % в диапазоне расходов 1:5;

- стоимость расходомеров-счетчиков, их монтажа и обслуживания невысокая по сравнению со стоимостью других средств, которые могут применяться для измерения количества продукта скважин непосредственно на шлейфах, а монтаж расходомеров-счетчиков газа РГ-ОНТ несложен и не требует больших длин прямых участков трубопровода;

- диапазон измерения расхода расходомерами-счетчиками газа�РГ-ОНТ в большинстве случаев соответствует необходимым диапазонам измерения при эксплуатации скважин месторождений при условии правильного выбора типоразмера расходомера-счетчика при проектировании;

- расходомер-счетчик газа РГ-ОНТ измеряет расход в двух направлениях, вследствие чего способен обнаруживать обратные потоки в скважину с измерением расхода в этих случаях.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Анализ результатов эксплуатации расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ на Яблуновском НГКМ

Одним из примеров существующей практической реализации расходомеров для измерения продукта скважин непосредственно на шлейфах является многофазный расходомер Alpha VSRD производства компании Weatherford® (Швейцария).

Данный расходомер (изображен на рисунке слева) конструктивно объединяет в себе четыре независимых средства измерений, информация от которых обрабатывается в одном вычислителе, а именно:

• расходомер с трубой Вентури;
• ультразвуковой доплеровский расходомер;
• инфракрасный спектрометр для определения водосодержания в жидкой фазе продукта;
• гамма плотномер.

Комбинация перечисленных различных по принципу действия средств измерений позволяет непосредственно на шлейфе скважины измерять расходы газовой, жидкой раздельно по воде и углеводородам фаз продукта скважины.

Нормированные метрологические характеристики расходомера Alpha VSRD приведены в таблице снизу.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Анализ результатов эксплуатации расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ на Яблуновском НГКМ

По данным с сайта Weatherford® испытания предлагаемого расходомера проводились по методике аналогичной испытаниям проведенным в ходе опытно-промышленной эксплуатации расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ на Яблуновском НГКМ. Alpha VRSD расходомер был установлен на объекте последовательно с тестовым сепаратором, после чего было проведено 12 суточных замеров по 6-ти скважинам, по два суточных замера по каждой. При испытаниях измерялся продукт с высоким газосодержанием (GVF > 98 %).

По результатам испытаний:

• измеряемые расходы газовой фазы соответствовали показаниям тестового сепаратора с относительным отклонением в пределах ± 3,0 % с доверительной вероятностью 0,95;
• измеряемые расходы жидких фаз соответствовали показаниям тестового сепаратора с относительным отклонением ± 14,0 % с доверительной вероятностью 0,95.

Очевидно, что точность измерения расхода газовой фазы потока расходомером Alpha VRSD аналогична точности измерения расхода газовой фазы потока расходомером-счетчиком газа РГ-ОНТ, достигнутой в ходе опытно-промышленной эксплуатации на Яблуновском НГКМ, при измерении согласно предлагаемой методике измерений с�

�периодическим использованием существующего измерительного сепаратора для определения характеристик потока.

Стоимость расходомера Alpha VRSD более 100тыс.$ и более чем в десять раз превышает стоимость расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ, несомненно высокой является также стоимость периодического технического обслуживания инфракрасного спектрометра и гамма плотномера расходомера Alpha VRSD.

Опытно-промышленная эксплуатация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ

Анализ результатов эксплуатации расходомера-счетчика газа РГ-ОНТ на Яблуновском НГКМ

Бесспорным преимуществом таких сложных расходоизмерительных комплексов, как расходомер Alpha VRSD, по сравнению с расходомером-счетчиком газа РГ-ОНТ является измерение всех параметров многофазного потока без необходимости проведения периодических измерений параметров потока тестовым сепаратором, однако, в условиях, когда подобные сепараторы в составе исследовательских измерительных линий присутствуют практически на каждой УКПГ, применение таких дорогих расходомеров для организации поскважинного учета является мало оправданным экономически.

​

По результатам опытно-промышленных испытаний отмечено, что расходомеры-счетчики газа РГ-ОНТ:

– комплексное средство для измерения расхода и объема, давления и температуры природного газа, протекающего по трубопроводу в двух направлениях потока – прямом и обратном, имеют в своем составе вычислитель, позволяющий приводить измеренные объемы к стандартным условиям, хранить архивные записи с результатами измерений, нештатными ситуациями и вмешательствами в работу;

– сертифицированы как средство измерительной техники и как оборудование, предназначенное для применения в потенциально взрывоопасных средах в Украине и в Республике Казахстан;

– по технически и метрологическим характеристикам не уступают другим современным расходомерам и счетчикам;

– могут применяться для измерения расхода и объема приведенных к стандартным условиям газовой фазы продукта газовых и газоконденсатных скважин месторождений и подземных хранилищ газа на шлейфах скважин при условию развитой дисперсно-кольцевой структуры потока в измерительном трубопроводе с применением методики измерений, предусматривающей периодическое определение параметров многофазного потока на исследовательской линии с промысловым сепаратором и определение поправочного коэффициента к показаниям или определение поправочного коэффициента к показаниям расчетным путем по данным об условно постоянном компонентном составе продукта скважины, измеренных давлениях и температуре продукта с применением уравнения состояния GERG‑2008;

– пределы допускаемой относительной погрешности измерения расхода и объема приведенных к стандартным условиям газовой фазы продукта скважин газоконденсатных месторождений по предлагаемой методике не хуже ± 3% в диапазоне расходов 1:5, ограниченном снизу условием существования дисперсно-кольцевого режима течения.

​

Перспективными направлениями являются модернизация расходомеров-счетчиков РГ-ОНТ с оснащением его вторым преобразователем дифференциального давления для измерения отдельно вклада давления напора и давления разрежения в формируемый ОНТ перепад давления, что позволит непосредственно определять газосодержание в потоке, и создание комплексов из модернизированного расходомера РГ-ОНТ и прибора, определяющего содержание воды в жидкой фазе потока, например, импедансными датчиками (см., Райтер П. Н. Научные основы и методы и система контроля состава газоводоконденсатных потоков с высоким газосодержанием. Автореферат дис. … д-ра техн.наук. Ивано-Франковск, 2012).