Мобильный испытательный комплекс

Мобильный испытательный комплекс

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к измерительным комплексам в мобильном исполнении для нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано для контроля за разработкой залежей нефти и газа.

При разработке месторождений нефти и газа возникает необходимость проведения контроля и диагностики скважин с целью определения дебита нефти, газа и воды и возможности эксплуатации скважины на периодической основе.

Для контроля и диагностики скважин применяются различные устройства и комплексы, основанные на различных способах измерения потока жидкости и газа, проходящего по бурильной трубе скважины или по трубопроводу, и использующие разного рода расходомеры для определения его количественных характеристик, таких как объем, масса и температура.

Известные устройства испытания и учета расхода нефти и газа, поступающих в трубопровод из скважины, содержат скважинный прибор с управляемым источником нейтронов, схему сбора информации, телеметрическую систему передачи информации, формирователи импульсов, временной анализатор и компьютеризированный регистратор [1, 2].

Недостатки указанных устройств заключаются в том, что используемые в них методы для учета расхода нефти, газа и других компонентов основаны на сложных математических расчетах и на проведение испытаний с помощью этих устройств требуется значительное время, а применение при проведении исследований генераторов гамма-квантов способно оказывать вредное влияние на здоровье исследователей. Поэтому необходимо предусматривать дополнительно защиту обслуживающего персонала от вредного воздействия излучателя.

Известны также установки для исследования скважин, в которых непосредственно определяются отдельные компоненты многофазного потока. Так, известно устройство для измерения уровня жидкости в скважине, содержащее промышленный контроллер, перепускную емкость фиксированного объема с входным и выходным патрубками, пневмолинию для сообщения газовой полости скважины с перепускной емкостью и датчик давления [3].

Однако использование указанного устройства ограничено из-за отсутствия в нем возможности проведения измерения и учета всех характеристик многофазного потока.

Из известных устройств для учета расхода нефти и газа при исследовании скважин наиболее близким по технической сущности является устройство для приема информации с забоя по гидравлическому каналу связи [4].

Это устройство содержит датчик давления, установленный в нагнетательной линии насоса, скважинный прибор телеметрической системы с гидравлическим каналом связи, электронный блок в составе измерителя емкости, температурного датчика и функционального преобразователя, состоящего из двух аналого-цифровых преобразователей и постоянного запоминающего устройства, персональный компьютер, монитор и печатающее устройство.

Принцип работы известного устройства для исследования скважин заключается в том, что при работе скважинного прибора телеметрической системы с гидравлическим каналом связи возбуждаются положительные импульсы давления, несущие информацию об измеряемых параметрах, которые регистрируются датчиком давления. Измерение давления производится за счет воздействия импульса давления на конденсатор, установленный в датчике давления. При этом прогибается корпус и уменьшается зазор между обкладками конденсатора. В результате этого изменяется емкость конденсатора, который образован электрически разделенными корпусом и вставкой. Емкость этого конденсатора измеряется измерителем емкости. Сигнал с выхода измерителя емкости поступает на вход первого аналого-цифрового преобразователя (АЦП) функционального преобразователя, в который одновременно через второй АЦП поступает сигнал с температурного датчика. Первый и второй АЦП оцифровывают полученные сигналы и передают их в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором предварительно заложены тарировочные данные зависимости уровня сигнала от давления и температуры. Это позволяет однозначно определить давление внутри датчика давления.

Сигнал с датчика давления поступает на электронный блок и далее на персональный компьютер, где полученная информация обрабатывается и выводится в удобной для оператора форме на монитор и при необходимости выводится на печатающее устройство.

Недостатком известного устройства является то, что оно может быть использовано для исследования скважин в стационарном положении с обеспечением измерения только одной-двух компонент многофазного потока и для определения остальных компонент потребуется применение других устройств. Это приводит к существенному усложнению процесса испытаний и увеличению потребного для этого времени. По одному или двум измеренным параметрам нельзя также провести достаточно быстро расчет расхода нефти и газа, поступающих из скважины. При этом точность полученных результатов является низкой из-за значительного разброса измеряемой емкости конденсатора. Кроме того, в этом устройстве отсутствует возможность передачи полученных результатов в центр анализа и обработки данных для принятия оперативных решений в случае возникновения экстренных ситуаций на скважине или в трубопроводе, а также в нем отсутствует возможность дистанционного управления процессом исследования многофазного потока.

Целью изобретения является сокращение времени проведения испытаний скважины и повышения точности измерения характеристик потока газожидкостной смеси, поступающей из нее.

Поставленная цель достигается тем, что в мобильный испытательный комплекс, содержащий электронный блок в составе датчика температуры, датчика давления, датчика емкости и функционального преобразователя, включающего в себя первый и второй аналого-цифровые преобразователи и постоянное запоминающее устройство, персональный компьютер, монитор и печатающее устройство, при этом информационные (электрические) выходы датчиков температуры и емкости подключены соответственно ко входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам постоянного запоминающего устройства, вход-выход которого соединен с первым входом-выходом персонального компьютера, второй и третий входы-выходы которого подключены соответственно к входам-выходам монитора и печатающего устройства, введены линия приема газожидкостной смеси, сепаратор, предназначенный для разделения поступающего потока на две фазы - газовую и водонефтяную, последовательно соединенные по текучей среде фильтр и многофазный расходомер, счетчик газа, в состав электронного блока дополнительно введены датчик газа и датчик проводимости, в состав функционального преобразователя дополнительно введены третий, четвертый и пятый аналого-цифровые преобразователи, а также введены клавиатура, система связи, включающая в себя спутниковый телефон с антенной, спутниковый ретранслятор с антенной системой, наземную станцию спутниковой связи с антенной системой, модем и абонентскую станцию подвижной радиосвязи с антенной, диспетчерский пункт с персональным компьютером, при этом выход линии приема газожидкостной смеси по текучей среде соединен со входом сепаратора, вывод газовой фазы которого через счетчик газа соединен с первым входом линии приема газожидкостной смеси, выход сепаратора по текучей среде через фильтр соединен со входом многофазного расходомера, вывод водонефтяной фазы которого соединен со вторым входом линии приема газожидкостной смеси, первый, второй и третий выходы многофазного расходомера посредством электрических связей соединены со входами соответственно датчика емкости, датчика давления и датчика проводимости, выходы датчика давления и датчика проводимости через третий и четвертый аналого-цифровые преобразователя подключены соответственно к первому и второму дополнительным входам постоянного запоминающего устройства, третий дополнительный вход которого через пятый аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом датчика газа, вход которого посредством электрической связи соединен с информационным выходом счетчика газа, вход-выход клавиатуры соединен с четвертым входом-выходом персонального компьютера, управляющий выход которого соединен с управляющим входом линии приема газожидкостной смеси, пятый вход-выход персонального компьютера соединен с входом-выходом спутникового телефона системы связи, к высокочастотной части которого подключена антенна, соединенная по радиоинтерфейсу с антенной системой спутникового ретранслятора, соединенного по радиоинтерфейсу с наземной станцией спутниковой связи, соединенной посредством проводной линии связи с персональным компьютером диспетчерского пункта, шестой вход-выход персонального компьютера через модем соединен с канальным входом-выходом абонентской станции подвижной радиосвязи, высокочастотная часть которой соединена с антенной, установленной на телескопической мачте.

Персональный компьютер комплекса содержит системный блок, состоящий из материнской платы, на которой размещены микропроцессор, системная магистраль, оперативное запоминающее устройство, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство и контроллер клавиатуры, адаптера монитора, адаптера портов, контроллера дисков, контроллера дополнительных устройств, жесткого магнитного диска, дисковода для подключения гибкого магнитного диска, системное программное обеспечение и специальное прикладное программное обеспечение, поставляемое на накопителе на жестком магнитном диске, причем входы-выходы микропроцессора через системную магистраль соединены с входами-выходами оперативного запоминающего устройства, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства, адаптера монитора, адаптера портов, контроллера дисков, контроллера клавиатуры и контроллера дополнительных устройств, вход-выход системной магистрали по шине данных соединен с входом-выходом постоянного запоминающего устройства функционального преобразователя, вторые входы-выходы адаптера монитора соединены с входами-выходами монитора, вторые входы-выходы адаптера портов соединены с входами-выходами печатающего устройства, вторые входы-выходы контроллера дисков подключены к соответствующим входам-выходам дисковода и жесткого магнитного диска, вторые входы-выходы контроллера клавиатуры соединены с входами-выходами клавиатуры, вторые входы-выходы контроллера дополнительных устройств соединены с канальным входом-выходом спутникового телефона, при этом вход-выход системной магистрали по шине данных является первым входом-выходом персонального компьютера, вторым, третьим, четвертым и пятым входами-выходами которого являются вторые входы-выходы соответственно адаптера монитора, адаптера портов, контроллера дополнительных устройств и контроллера клавиатуры, шестым входом-выходом персонального компьютера является третий вход-выход контроллера дополнительных устройств, соединенного с входом-выходом модема, управляющим выходом персонального компьютера является выход системной магистрали по шине управления, соединенный с управляющим входом линии приема газожидкостной смеси.

Специальное программное обеспечение комплекса содержит управляемую программу для автоматического измерения характеристик потока газожидкостной смеси и вычисления объема, количества и расхода нефти и газа на основе проверенных в производстве формул.

Комплекс отличается тем, что для обеспечения транспортировки и повышения мобильности он размещен в цельнометаллическом кузове-фургоне на шасси автомобиля повышенной проходимости, при этом кузов-фургон разделен на два отсека: передний отсек с боковой дверью для входа в него и задний отсек с оборудованной входной дверью, причем в заднем отсеке размещены линия приема газожидкостной смеси, многофазный расходомер и электронное оборудование, в переднем отсеке оборудованы рабочие места с установленными на них персональным компьютером, монитором, принтером и клавиатурой, спутниковым телефоном, модемом и абонентской станцией подвижной радиосвязи, а телескопическая мачта и антенна абонентской станции подвижной радиосвязи размещены снаружи кузова-фургона.

Заявляемая совокупность элементов и связей позволяет достичь поставленной цели за счет оригинального сочетания используемых в телеметрических системах и системах связи аппаратуры, оборудования и устройств как в их прямом, так и в нестандартном применении.

При изучении известных технических решений в данной области техники совокупность признаков, отличающих заявляемый объект, не была выявлена. Предлагаемое решение существенно отличается от известных.

Заявляемое решение явным образом не следует из уровня техники и имеет изобретательский уровень.

Заявляемый мобильный испытательный комплекс может быть реализован с использованием существующих в телеметрии, компьютерных сетях и системах связи средств, аппаратуры и оборудования и является промышленно применимым.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый мобильный испытательный комплекс отличается наличием новых блоков: линии приема газожидкостной смеси, сепаратора, многофазного расходомера, счетчика газа, датчика проводимости, датчика газа, трех дополнительных аналого-цифровых преобразователей в составе электронного блока, клавиатуры для персонального компьютера, системы связи в составе спутникового телефона с антенной, спутникового ретранслятора с антенной системой и абонентской станции спутниковой связи с антенной системой и диспетчерского пункта с персональным компьютером, а также изменением их связей с остальными элементами схемы и размещением аппаратуры и оборудования комплекса в кузове-фургоне на шасси автомобиля повышенной проходимости для обеспечения быстрой доставки комплекса в районы нахождения скважин или места прохождения трубопроводов.

Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемых технических решений критерию "новизна". Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной и смежных областей техники и, следовательно, обеспечивают заявляемым решениям соответствие критерию "существенные отличия".

На фиг.1 представлена функциональная схема мобильного испытательного комплекса, на фиг.2 и 3 приведены структурные схемы персонального компьютера и спутникового телефона, а на фиг.4 показаны общий вид мобильного испытательного комплекса и размещение оборудования в заднем отсеке кузова-фургона на шасси автомобиля повышенной проходимости.

Предлагаемый мобильный испытательный комплекс содержит (см. фиг.1) линию 1 приема газожидкостной смеси, сепаратор 2, фильтр 3, многофазный расходомер 4, счетчик газа 5, электронный блок 6 в составе датчика температуры 7, датчика давления 8, датчика емкости 9, датчика проводимости 10, датчика газа 11 и функционального преобразователя 12, состоящего из первого 13, второго 14, третьего 15, четвертого 16, пятого 17 аналого-цифровых преобразователей (АЦП) и постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 18, персональный компьютер 19, монитор 20, клавиатуру 21, печатающее устройство 22, систему связи 23 в составе спутникового телефона 24 с антенной 25, спутникового ретранслятора 26 с антенной системой 27, наземную станцию 28 спутниковой связи с антенной системой 29, модема 30, абонентской станции 31 подвижной радиосвязи с установленной на телескопической мачте 32 антенной 33 и диспетчерский пункт 34 с персональным компьютером 35.

Персональный компьютер 19 содержит (см. фиг.2) системный блок 36 в составе материнской платы 37, на которой размещены микропроцессор 38, системная магистраль 39, оперативное запоминающее устройство 40, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство 41 и контроллер клавиатуры 42, адаптера монитора 43, адаптера портов 44, контроллера дисков 45, контроллера дополнительных устройств 46, жесткого магнитного диска 47, дисковода 48 для подключения гибкого магнитного диска, системного программного обеспечения 49 и специального прикладного программного обеспечения 50, поставляемого на жестком магнитном диске 47.

Спутниковый телефон содержит (см. фиг.3) микрофон 51, аналого-цифровой преобразователь 52, микропроцессор 53, память 54, дисплей 55, клавиатуру 56, приемопередатчик 57, блок фильтров 58, к которому подключена антенна 25, цифроаналоговый преобразователь 59, громкоговоритель 60, кодек 61, блок интерфейсов 62 и SIM-карту 63.

Мобильный испытательный комплекс размещен (см. фиг.4) в кузове-фургоне, установленном на шасси автомобиля повышенной проходимости, при этом кузов-фургон разделен на два отсека: передний отсек, имеющий боковую дверь для входа в отсек, и задний отсек с входной дверью, в котором размещены линия приема 1 газожидкостной смеси, сепаратор 2, фильтр 3, многофазный расходомер 4, счетчик газа 5, электронный блок 6 в составе датчика температуры 7, датчика емкости 8, датчика давления 9, датчика проводимости 10 и датчика газа 11, в переднем отсеке размещены функциональный преобразователь 12 в составе первого 13, второго 14, третьего 15, четвертого 16 и пятого 17 аналого-цифровых преобразователей и постоянного запоминающего устройства 18, персональный компьютер 19, монитор 20, клавиатура 21, печатающее устройство 22, система связи 23 в составе спутникового телефона 24 с антенной 25, абонентской станции подвижной радиосвязи 31 и модема 30, а телескопическая мачта 32 с установленной на ней антенной 33 размещены снаружи кузова-фургона. Спутниковый ретранслятор 26 с антенной системой 27 размещен на космическом аппарате, а абонентская станция спутниковой связи 28 с антенной системой 29 располагаются вблизи диспетчерского пункта 34, на рабочем месте которого размещен персональный компьютер 35.

Выход линии приема 1 газожидкостной смеси по текучей среде соединен со входом сепаратора 2, вывод газовой фазы которого через счетчик газа 5 соединен с первым входом линии приема 1 газожидкостной смеси, выход сепаратора 2 по текучей среде через фильтр 3 соединен со входом многофазного расходомера 4, вывод водонефтяной фазы которого соединен со вторым входом линии приема 1 газожидкостной смеси, первый, второй и третий выходы многофазного расходомера 4 посредством электрических связей соединены со входами соответственно датчика емкости 8, датчика давления 9 и датчика проводимости 10. Выход линии приема 1 газожидкостной смеси через датчик температуры 7 соединен со входом первого 13 аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом постоянного запоминающего устройства 18, второй вход которого через второй 14 аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом датчика емкости, выходы датчика давления 9 и датчика проводимости 10 через третий 15 и четвертый 16 аналого-цифровые преобразователи подключены соответственно к первому и второму дополнительным входам постоянного запоминающего устройства 18, третий дополнительный вход которого через пятый 17 аналого-цифровой преобразователь соединен с выходом датчика газа 7, вход которого посредством электрической связи соединен с информационным выходом счетчика газа 5, вход-выход клавиатуры 21 соединен с четвертым входом-выходом персонального компьютера 19, управляющий выход которого соединен с управляющим входом линии приема 1 газожидкостной смеси, пятый вход-выход персонального компьютера 19 соединен с входом-выходом спутникового телефона 24 системы связи, к высокочастотной части которого подключена антенна 25, соединенная по радиоинтерфейсу с антенной системой 27 спутникового ретранслятора 26, соединенного по радиоинтерфейсу с антенной системой 29 наземной станции спутниковой связи 28, соединенной посредством проводной линии связи с персональным компьютером 35 диспетчерского пункта 34, шестой вход-выход персонального компьютера 19 через модем 30 соединен с канальным входом-выходом абонентской станции подвижной радиосвязи 31, высокочастотная часть которой соединена с антенной 33, установленной на телескопической мачте 32.

Входы-выходы микропроцессора 38 материнской платы 37 системного блока 36 через системную магистраль 39 соединены с входами-выходами оперативного запоминающего устройства 40, перепрограммируемого постоянного запоминающего устройства 41, адаптера монитора 42, адаптера портов 43, контроллера клавиатуры 44, контроллера дисков 45 и контроллера дополнительных устройств 46, вход-выход системной магистрали 39 по шине данных соединен с входом-выходом постоянного запоминающего устройства 18 функционального преобразователя 12 электронного блока 6. Вторые входы-выходы адаптера монитора 42 соединены с входами-выходами монитора 20, вторые входы-выходы адаптера портов 43 соединены с входами-выходами печатающего устройства 22, вторые входы-выходы контроллера клавиатуры 44 соединены с входами-выходами клавиатуры 21, вторые входы-выходы контроллера дисков 45 подключены к соответствующим входам-выходам дисковода 48 и жесткого магнитного диска 47, вторые входы-выходы контроллера дополнительных устройств 46 соединены с канальным входом-выходом спутникового телефона 24. Вход-выход системной магистрали 39 по шине данных является первым входом-выходом персонального компьютера 18, вторым, третьим, четвертым и пятым входами-выходами которого являются вторые входы-выходы соответственно адаптера монитора 42, адаптера портов 43, контроллера дополнительных устройств 46 и контроллера клавиатуры 44, шестым входом-выходом персонального компьютера 19 является третий вход-выход контроллера дополнительных устройств 46, соединенного с входом-выходом модема 30, управляющим выходом персонального компьютера 19 является выход системной магистрали 39 по шине управления, соединенный с управляющим входом линии приема 1 газожидкостной смеси.

Выход микрофона 51 спутникового телефона 24 через аналого-цифровой преобразователь 52 соединен с первым входом микропроцессора 53, к первому, второму и третьему входам-выходам которого подключены соответственно память 54, дисплей 55 и клавиатура 56, выход микропроцессора соединен с канальным входом приемопередатчика 57, выход высокочастотной части которого соединен со входом блока фильтров 58, к которому подключена приемопередающая антенна 25, выход блока фильтров 58 соединен со входом высокочастотной части приемопередатчика 57, канальный выход которого соединен со вторым входом микропроцессора 53, второй выход которого через цифроаналоговый преобразователь 59 соединен со входом громкоговорителя 60, четвертый, пятый и шестой входы-выходы микропроцессора 53 подключены соответственно к входам-выходам кодека 61, блока интерфейсов 62 и SIM-карты 63, второй вход-выход кодека 61 соединен со вторым входом-выходом блока интерфейсов 62, при этом третий вход-выход блока интерфейсов 62 является канальным входом-выходом спутникового телефона 24 и по стыку RS-232 соединен с пятым входом-выходом персонального компьютера 19.

Линия приема 1 газожидкостной смеси мобильного испытательного комплекса может быть выполнена в виде блока, содержащего пробоотборное устройство, включающее в себя установленный в напорном трубопроводе полый корпус, внутри которого расположен поворотный орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, камеру отбора с впускными электромеханическими клапанами, запорный орган с расположенным внутри корпуса приводным клапаном отбора пробы, рукояткой и направляющей трубкой. Управление впускным электромеханическим клапаном камеры отбора линии приема 1 газожидкостной смеси может осуществляться вручную посредством рукоятки и/или дистанционно путем воздействия на клапан электрическими сигналами от персонального компьютера 19.

Сепаратор 2 предназначен для разделения поступающей с линии приема 1 газожидкостной смеси на две фазы: газовую фазу и водонефтяную фазу, при этом газовая фаза передается на вход счетчика газа 5, а водонефтяная фаза поступает на вход фильтра 3. В качестве такого сепаратора 2 может быть использован любой из выпускаемых промышленностью сепараторов, например CDS-Gasunie.

Фильтр 3 предназначен для улавливания стойких механических примесей в газожидкостной смеси, поступающей из сепаратора 2, и обеспечения защиты многофазного расходомера 4 от песка и мелких твердых предметов, которые могут повлиять на чистоту внутренней поверхности расходомера и ухудшить точность измерений.

Многофазный расходомер 4 предназначен для измерения компонентов потока, поступающего из скважины. В качестве такого расходомера может быть использован мультифазный счетчик Top Flow, представляющий собой прочную трубу Вентури с удлиненной горловиной, в которой установлены электроды, использующие емкость и активную проводимость для определения компонентов потока газожидкостной смеси, а также содержащего датчик давления, посредством которого определяется перепад давления, используемого для измерения плотности отдельных компонентов потока, проходящего через трубу Вентури. Он представляет собой измеритель, объединяющий в себе серийные и подтвержденные технологии измерения в одном компактном блоке.

Датчик представляет собой прочную трубу Вентури с удлиненной горловиной и электродами, использующими емкость и активную проводимость и установленными в горловине трубы Вентури. Преобразователь перепада давления используется для измерения плотности отдельных компонентов потока, поступающего из скважины. Этот новый подход к измерению плотности жидкости исключает необходимость в радиоактивном источнике, обычно используемом в расходомерах этого типа.

Измеритель Top Flow охватывает широкий диапазон измерений, включая все значения содержания воды, солей, вязкости и режимы протекания без необходимости кондиционирования потока до и после измерителя. С его помощью обеспечивается оперативный сбор данных по выходным сигналам измерителя и обнаружение неисправностей для рабочих параметров. Способность мультифазного счетчика Top Flow измерять плотность жидкости в отсутствие радиоактивного источника обладает преимуществами, касающимися здоровья, безопасности и состояния окружающей среды.

Приведенные выше параметры регистрируются в цифровой форме и могут отображаться на дисплее монитора бортового компьютера для контроля результатов измерений непосредственно в процессе каротажа.

Счетчик газа 5 предназначен для определения объема и массы газа в поступающем из скважины многофазном потоке, необходимых для учета расхода и выявления потенциальных возможностей скважины. В качестве такого счетчика может быть использован турбинный счетчик газа СГ-16М, ротационный счетчик типа RVG или устройство для измерения перемещения жидкости или газа в трубопроводе, выполненное по патенту №2234682.

Электронный блок 6 в составе датчика температуры 7, датчика емкости 8, датчика давления 9, датчика проводимости 10 и датчика газа 11, функционального преобразователя 12, включающего в себя первый 13, второй 14, третий 15, четвертый 16 и пятый 17 аналого-цифровые преобразователи, а также постоянного запоминающего устройства 18 предназначен для осуществления постоянного контроля состояния многофазного потока, преобразования параметров потока в значения величин и хранения их для последующего использования при проведении расчетов характеристик компонентов потока.

В качестве датчика температуры 7 могут быть использованы термопреобразователи, имеющие встроенный измерительный преобразователь и обеспечивающие преобразование измеряемой температуры в унифицированный токовый выходной сигнал с возможностью передачи его на персональный компьютер.

Датчики емкости 8 и проводимости 10 выполнены в виде электродов, встроенных в трубу Вентури многофазного расходомера 4, а датчиком давления 9 является коническая часть трубы Вентури, с электродов которой и снимаются показания в виде дифференциального давления, расчеты которого будут приведены ниже.

В качестве датчика газа 11 может быть использован ультразвуковой счетчик газа "Газдевайс", например, типа УБСГ или АГАТ, которые обеспечивают автоматический подсчет показаний с учетом температуры и давления или плотности газа и выдачу данных на персональный компьютер.

Персональный компьютер 19 предназначен для проведения всех видов расчетов характеристик, суммарного расхода по данным контроля состояния потока и управления самим процессом проведения испытаний скважины.

Персональный компьютер 19 может быть выполнен с использованием унифицированных модулей отечественного производства общего применения для ЭВМ "Багет", состав которых приведен в [6], или интеллектуальных модулей ввода/вывода, например, серии DCS-2000, а также в качестве такого компьютера может быть использован портативный компьютер типа Notebook, имеющий жидкокристаллический дисплей и встроенную клавиатуру взамен отдельно имеющихся монитора 20 и клавиатуры 21. В качестве печатающего устройства 22 может быть использован малогабаритный принтер фирмы Toshiba. Устройство 22 предназначено для отпечатывания результатов измерений и принятых по каналам связи команд и сообщений.

В компьютере 19 используется операционная система реального времени OS9, которая позволяет производить все виды расчетов расхода, суммарного расхода и осуществлять управление всем процессом исследований. Взаимодействие между блоками осуществляется с использованием стандарта TCP/IP. Также имеется интерфейс оператора на базе PC для отдельных операций с использованием связи LAN/WAN, основанной на стандарте TCP/IP, или протокола RS-232. В дополнение имеются несколько протоколов интерфейсов для связи с системой SCADA. Программа совместима с датчиками температуры, давления, емкости, проводимости и газа.

Система связи 23 предназначена для передачи полученных результатов испытаний в центр анализа и обработки информации, находящийся на значительном удалении от места проведения испытаний, а также в местные пункты сбора данных. В первом случае для этого используется система спутниковой связи, включающая спутниковый телефон 24 с антенной 25, спутниковый ретранслятор 26 с антенной системой 27 и наземная станция спутниковой связи 28 с антенной системой 29, находящаяся вблизи диспетчерского пункта 34, имеющего в своем составе персональный компьютер 35.

Спутниковый телефон 24 представляет собой малогабаритную конструкцию со встроенной антенной 25, не требующей ориентации на спутник (спутниковый ретранслятор 26 с антенной системой 27). Спутниковый телефон обладает простой системой управления. Набор номера производится с помощью кнопочного наборного поля. Система автоматически находит свободный канал и закрепляет его на время разговора. В таких телефонах, как правило, используется частотное или временное уплотнение (разделение) каналов. По каналу связи спутникового телефона 24 обеспечивается телефонная связь и передача данных. В качестве спутникового телефона 24 может быть использован телефон системы Globalstar типа GSP 1410.

Наземная станция спутниковой связи 28 с антенной системой 29 предназначены для организации канала оперативной передачи данных измерений в центр анализа и обработки информации - в диспетчерский пункт 34 или центр управления. В качестве такой станции 28 может быть использована любая из серийно выпускаемых отечественной промышленностью станций, структура и технические возможности которых приведены в [7].

Антенная система 29 станции спутниковой связи 28 включает в свой состав приемопередающую антенну, представляющую собой, например, однозеркальную параболическую антенну, состоящую из зеркала с облучающей системой, опорно-поворотное устройство и аппаратуру наведения.

Модем 30 предназначен для преобразования сигналов тональной частоты в цифровую форму и обратного преобразования из цифровой формы в аналоговый сигнал тональной частоты для обеспечения работы персонального компьютера 19 по стандартным каналам связи (спутникового телефона 24 или абонентской станции подвижной радиосвязи 31) через интерфейс по стыку RS-232 со скоростью передачи 1200 и 2400 бит/с.В качестве такого блока могут быть использованы модемы тональной частоты типа "Модем-1200" или "Модем-2400".

Абонентская станция подвижной радиосвязи 31 совместно с антенной 33, установленной на телескопической мачте 32, предназначена для организации выхода в сеть подвижной радиосвязи с целью обеспечения по образованному каналу телефонной связи и передачи данных абонентам местной телефонной сети в случае возникновения аварийных ситуаций на исследуемых скважинах, а также для организации взаимодействия с администрацией соответствующего региона или района. В качестве такой станции может быть использована, например, абонентская станция Р-169 ВМ из комплекса радиостанций Р-169, структурная схема и технические возможности которой приведены в [8].

Принцип работы мобильного испытательного комплекса заключается в следующем.

Многофазный поток газожидкостной смеси через линию приема 1 поступает на вход сепаратора 2, который осуществляет разделение многофазного потока на две фазы: газовую и водонефтяную. Газовая фаза с выхода сепаратора 2 через счетчик газа 5 поступает на первый вход линии приема 1 газожидкостной смеси.

Счетчик газа 5 производит подсчет объема газа, проходящего через него, и выдачу параметров на вход датчика газа 7, сигналы с выхода которого через пятый 17 аналого-цифровой преобразователь поступают в постоянное запоминающее устройство 18 для хранения и последующей выдачи данных в персональный компьютер 19 для анализа и обработки.

Водонефтяная фаза со второго выхода сепаратора 2 через фильтр 3 поступает на вход многофазного расходомера 4, в котором производится подсчет объемного и массового расхода водонефтяной фазы газожидкостной смеси, поступающей из скважины. При этом расчет определяют методом переменного перепада давления. Принцип метода состоит в том, что в горловине трубы Вентури, по которой протекает среда, выполнено сужение, обеспечивающее также и сужение потока смеси. Вследствие перехода части потенциальной энергии потока в кинетическую средняя скорость в суженном сечении трубы повышается, в результате чего статическое давление в этом сечении становится меньше статического давления перед участком сужения. Разность этих давлений тем больше, чем больше расход протекающей среды, и, следовательно, она может служить мерой расхода.

На основании известных математических выражений, зная величину дифференциального давления dP и скорость потока V, можно определить плотность потока Рс как частное от деления дифференциального давления dP на квадрат скорости V по формуле

На основании полученного значения плотности потока могут быть рассчитаны объем и соответственно масса водонефтяной фазы газожидкостной смеси по известному соотношению между плотностью потока, объемом и площадью сечения в суженной части трубы Вентури.

Действительный массовый расход среды получается меньше рассчитанного по теоретическому уравнению. Корректировка результатов осуществляется с учетом поправочных коэффициентов, которые учитывают состав смеси и соотношения между водяной и нефтяной фракциями. Эту корректировку проводят по результатам измерения емкости и активной проводимости, значения величин которых снимаются с датчиков емкости 8 и проводимости 10, выполненных в виде электродов, установленных в канале трубы Вентури.

Полученные результаты измерений емкости, проводимости и давления через постоянное запоминающее устройство 18 поступают в персональный компьютер 19, микропроцессор 38 которого на основании полученных данных производит расчеты соответствующих индивидуальных компонентов (объема, массы и плотности) многофазного потока с помощью встроенного в компьютер 19 специального прикладного программного обеспечения, которое обеспечивает управление файлами отчетов, графическое отображение всех параметров и статический анализ с выводом результатов измерения на монитор 20 и отпечатывание их с помощью печатающего устройства 22. При этом взаимодействие между постоянным запоминающим устройством 18, в котором хранятся снятые с датчиков данные измерений температуры, емкости, давления, проводимости