Воробйов Н. Г., Галімов М. Р., Дорогов Н. В., Морозов Г. А., Морозов О. Г., Муратов Р. С., Нуреев І. І., Румянцев Д. С., Саліхов А . М., Самігуллін Р. Р. Науково-дослідний центр прикладної електродинаміки 10, вул. К. Маркса, КПУ ім. А. Н. Туполева, Казань, Татарстан, 420111, Росія тел.: 7-843-238-3162, факс: 7-843-238-5497, e-mail: root@kaiadm.kazan.su

Анотація Коротко обговорюються існуючі методи отримання інформації про вміст у видобувається зі свердловин углеводородосодержащей емульсії (УВСЕ) часткою нафти і води. Повідомляється про розробку СВЧ-модулів контролю обводнення для прямих (на частоті 2459 МГц) і зворотних (на частоті 915 МГц) УВСЕ.

I. Вступ

Наявність достовірної інформації про вміст у видобувається зі свердловин углеводородосодержащей емульсії (УВСЕ) часткою нафти і води дозволяє судити про ефективність розробки продуктивного пласта і рентабельності експлуатації свердловини, а також своєчасно приймати вірні рішення про початок робіт з обробки привибійної зони пласта свердловини, ремонту свердловини і робити оцінку ефективності застосування нових технологій і т. д.

В даний час відомо два способи визначення частки води в складі УВСЕ:

• Безперервне вимірювання частки води в складі УВСЕ.

• Періодичне визначення частки води в складі УВСЕ по відібраній пробі рідини.

Для безперервного вимірювання частки води в складі УВСЕ відомі наступні методи:

• Акустичні.

• Електромагнітні.

• Розрахунок частки води в складі УВСЕ по вимірюваної щільності потоку рідини і відомим величинам плотностей нафти і води.

• Попереднє поділ потоку УВСЕ на газ, нафту і воду методами відцентрового сепарування або гравітаційного відстою.

Однак, на практиці не відомо жодного промислового приладу, що працює на застосуванні акустичних методів для визначення частки води в УВСЕ.

Відомі й знаходять застосування вітчизняні та зарубіжні прилади, що вимірюють частку води в УВСЕ, що використовують електромагнітні методи. Це, наприклад, вологомір ВСН та ВІЛ, виробництва бугульмінському заводу «Нафтоавтоматика», вологоміри ВСН-1 і ВТН, які розроблені і виробляються в Саратові. Зарубіжні діелькометричні та мікрохвильові вологоміри типу «Agar» OW-101 і OW-102. Мікрохвильової резонансний вологомір фірми «Phase Dynamics». Радіаційний вологомір реалізований фірмою «Fluenta» в многофазном витратомірі «MPFM 1900». Основою його є радіоізотопний щільномір, наприклад, «РТ 9100ЮТ 9110» фірми «BTG».

Всі перераховані прилади, крім певних переваг, мають серйозні недоліки. Крім приладу, що використовує радіаційний метод, в інших на точність визначення частки води значно вплив наявність вільного газу в потоці, зміна фізичних властивостей води і нафти від фізичних властивостей калібрувальних рідин. Помилка виміру частки води в УВСЕ може досягати більше ± 50%. Крім того, не всі прилади здатні проводити вимірювання в діапазоні змісту частки води в УВСЕ від 0 до 100%. Крім цього, в зоні переходу емульсій з станів «вода в нафті» в «нафта у воді», взагалі виникає невизначеність в свідченнях.

Хороші метрологічні показники мають прилади, що діють на основі використання ядерно-магнітного резонансу та радіаційного методу. Прилади, засновані на радіаційному методі, поки пропонуються тільки зарубіжними виробниками. Перераховані прилади мають високу вартість, вітчизняні від 70 тис. рублів і вище, зарубіжні не менше 20 тис. доларів.

Визначення частки води в складі УВСЕ по виміряної щільності рідини в потоці продукції і відомим величинам плотностей окремо нафти і води в даний час застосовується досить широко. Недоліком такого методу є дуже низька точність визначення частки води та висока вартість установок.

Інший спосіб, який давно завоював своє місце і з успіхом застосовується до сих пір на всіх нафтових промислах це періодичне визначення частки води в складі УВСЕ по відібраній пробі рідини.

У той же час цей спосіб постійно піддається критиці за його недоліки. Він має два основних недоліки.

• Низька точність визначення частки води в складі УВСЕ.

• Невеликі незручності, пов’язані з процесом збору та доставки проби рідини до місця її аналізу.

Однак цей спосіб має і три великих гідності.

• Відпрацьована і створена інфраструктура для збору та аналізу проб УВСЕ.

• Невисокі витрати на одне визначення змісту частки води в складі УВСЕ.

• Висока надійність при виконанні всіх вимог до проведення аналізу

II. Основна частина

Розроблений нами модуль призначений для автоматичного визначення відсоткового співвідношення компонент УВСЕ на ГЗУ, ДНС і в лабораторних умовах, відображення отриманої інформації на рідкокристалічному табло і передачі її через послідовний порт по протоколу інтерфейсу RS232/485 на комп’ютер диспетчера. Робота модуля заснована на періодичному визначенні частки води в складі УВСЕ по відібраній пробі рідини за допомогою мікрохвильової сепарації компонент і телевізійного методу вимірювання їх кількості. Загальний вид одного з модулів представлений на рис.1.

Рис. 1. Загальний вид модуля Fig. 1. General view ofthe module

Модуль складається з чотирьох субмодулів: субмодуля мікрохвильової робочої камери, субмодуля мікрохвильового генератора, субмодуля оптичних вимірювань, субмодуля управління, введення і відображення інформації.

Субмодуль мікрохвильової робочої камери служить для забору, слива й обробки проб УВСЕ при вступі команд активізації блоків модуля з субмодуля управління, введення і відображення інформації.

Субмодуль мікрохвильового генератора служить для опромінення проб, що знаходяться в мікрохвильовій робочій камері, енергією мікрохвиль для сепарації УВСЕ на компоненти (нафта, вода, осад).

Субмодуль оптичних вимірювань служить для освітлення сепарований проб, що знаходяться в мікрохвильовій робочій камері, і реєстрації відеосигналу їх зображення.

Субмодуль управління, введення і відображення інформації служить для обчислення процентного співвідношення компонент УВСЕ по відеосигнали, їх відображення на рідкокристалічному індикаторі, передачі інформації по інтерфейсу RS232/485 на комп’ютер центрального диспетчера, введення інформації, настройки модуля і управління його субмодуля і блоками в ручному, автоматичному режимі і режимах тестування і калібрування.

1.                                                                                

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.