измерительный пресс для исследования нефти и газа

Формула изобретения

Измерительный пресс для исследования нефти и газа, включающий цилиндр с отверстием в верхнем основании цилиндра для заполнения его пробой, поршень, перемещающийся внутри цилиндра, датчик давления, датчик линейных перемещений поршня, отличающийся тем, что отверстие в верхнем основании цилиндра соединено с датчиком давления и со входом многопозиционного пневматического клапана, поршень выполнен в виде плавающего поршня с уплотнительным кольцом, разделяющим цилиндр на верхнюю и нижнюю камеры, и снабжен ультразвуковым датчиком линейных перемещений, гибкая проводная связь которого герметично выведена через нижнее основание цилиндра наружу, при этом плавающий поршень соединен с полым штоком, герметично выведенным наружу через нижнее основание цилиндра, где полый шток через тройник соединен с измерительным штоком, расположенным на той же оси, и компенсатором, который снабжен вентилем и подсоединен к тройнику перпендикулярно оси полого штока, причем измерительный шток другим концом присоединен к датчику линейных перемещений, выполненному в виде электронного индикатора, нижняя камера цилиндра снабжена отверстием, подсоединенным к гидравлическому насосу, управляемому импульсным блоком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам для измерения объема пластовых жидкостей и газов и касается как конструкции отдельных частей таких устройств, так и связей между ними, в частности, в установках для исследования нефти и газа в пластовых условиях. Изобретение может быть использовано в нефтедобывающей отрасли, том числе и на месторождениях, где повсеместно развит режим растворенного газа.

Известен измерительный пресс, который входит в установку для исследования свойств нефти и газа в пластовых условиях (см. Н.А.Тривус и К.В.Виноградов. Исследование нефти и газа в пластовых условиях. Азнефтеиздат, 1955).

Недостатком этого пресса является применение ртути в качестве рабочей жидкости из-за высокой токсичности ртути, а также искажение результатов при исследовании сернистой нефти из-за взаимодействия с ртутью.

Наиболее близким по технической сущности является измерительный пресс, который входит в установку для исследования пластовых нефтей УИПН-2 (см. В.Н.Мамуна, Г.Ф.Требин, Б.В.Ульянинский. Экспериментальное исследование пластовых нефтей. М., ГОСИНТИ, 1960, с.40).

Измерительный пресс в УИПН-2 состоит из цилиндра, датчика давления, поршня, перемещающегося внутри цилиндра от электромотора через червячный редуктор, линейной неподвижной шкалы и вращающегося лимба, с помощью которых производится измерение объема, занимаемого пробой нефти в цилиндре измерительного пресса.

Недостатком измерительного пресса в УИПН-2 является то, что при работе электромотора измерение объема, занимаемого нефтью в прессе, производится с грубой точностью визуально по линейной неподвижной шкале, а более точно - визуально по вращающемуся лимбу.

Другим недостатком данного измерительного пресса установки является то, что в процессе разгазирования измерение объема газа, выделившегося из нефти внутри измерительного пресса, невозможно и производится путем перепуска газа в газовую бюретку.

Недостатком измерительного пресса, выбранного в качестве прототипа, является и то, что при необходимости точного установления давления и объема, а также при перепусках малых порций газа плавная подача плунжера производится ручным приводом пресса при выключенном электромоторе.

Перечисленные недостатки понижают эффективность измерений объема нефти и газа.

Предметом заявляемого изобретения является повышение эффективности измерений объема нефти и газа.

Поставленная задача решается тем, что в измерительном прессе для исследования нефти и газа, включающем цилиндр с отверстием в верхнем основании цилиндра для заполнения его пробой, поршень, перемещающейся внутри цилиндра, датчик давления, датчик линейных перемещений поршня, согласно изобретению отверстие в верхнем основании цилиндра соединено с датчиком давления и со входом многопозиционного пневматического клапана, поршень выполнен в виде плавающего поршня с уплотнительным кольцом, разделяющим цилиндр на верхнюю и нижнюю камеры, и снабжен ультразвуковым датчиком линейных перемещений, гибкая проводная связь которого герметично выведена через нижнее основание цилиндра наружу, при этом плавающий поршень соединен с полым штоком, герметично выведенным наружу через нижнее основание цилиндра, где полый шток через тройник соединен с измерительным штоком, расположенным на той же оси, и компенсатором, который снабжен вентилем и подсоединен к тройнику перпендикулярно оси полого штока, причем измерительный шток другим концом присоединен к датчику линейных перемещений, выполненному в виде электронного индикатора, нижняя камера цилиндра снабжена отверстием, подсоединенным к гидравлическому насосу, управляемому импульсным блоком.

Такие элементы заявляемого устройства, как плавающий поршень, полый шток, ультразвуковой датчик линейных перемещений, электронный индикатор линейных перемещений, сами по себе известны. Но конструктивное исполнение измерительного пресса с использованием плавающего поршня, разделяющего цилиндр на две камеры, с введением ультразвукового датчика в плавающий поршень, с созданием связи плавающего поршня с индикатором линейных перемещений через полый измерительный шток является новым и в совокупности приводит к неожиданному результату: связь плавающего поршня с полым измерительным штоком, взаимодействующим с индикатором линейных перемещений, позволяет точно определять положение плавающего поршня и, следовательно, общий объем нефти и газа, а наличие ультразвукового датчика линейных перемещений позволяет определять положение поверхности раздела нефти и газа, т.е. определять объем газа и нефти при текущем давлении непосредственно в цилиндре.

Особенности и преимущества настоящего изобретения поясняет чертеж, где изображена общая схема измерительного пресса для исследования нефти и газа в пластовых условиях.

Измерительный пресс содержит цилиндр 1, верхнее основание цилиндра 2 с отверстием 3 для заполнения верхней камеры цилиндра пробой нефти, датчик давления 4, многопозиционный пневматический клапан 5 с входным отверстием 6 и выходными отверстиями 7 и 8, плавающий поршень 9 с уплотнительным кольцом 10, верхнюю камеру 11, нижнюю камеру 12, ультразвуковой датчик линейных перемещений 13, гибкую проводную связь 14, полый шток 15, нижнее основание цилиндра 16 с герметичным выводом 17 проводной связи 14 и отверстием 18 для подсоединения гидравлического насоса 19, тройник 20, измерительный шток 21, электронный индикатор линейных перемещений 22, компенсатор 23, вентиль 24, импульсный блок управления 25.

Устройство работает следующим образом.

Выходное отверстие 7 многопозиционного пневматического клапана 5 подсоединяют к вентилю контейнера с пробой нефти, а выходное отверстие 8 подсоединяют к выходу из насосной циркуляционной системы (на чертеже не показана) и выходные отверстия 7 и 8 закрывают, используя многопозиционный пневматический клапан. Вход в насосную циркуляционную систему через вентиль 24 закрывают. Плавающий поршень 9 давлением рабочей жидкости, поданной насосом 19 через отверстие 18 в нижнюю камеру цилиндра 12, прижимают к верхнему основанию 2. Затем открывают вентиль контейнера с пробой газонефтяной смеси и входное отверстие 7 многопозиционного пневматического клапана и заполняют мертвый объем измерительного пресса нефтью. После этого открывают вентиль 24 и выходное отверстие 8 многопозиционного пневматического клапана и заполняют нефтью мертвый объем элементов насосной циркуляционной системы.

Затем открывают входное отверстие 7, откачивают рабочую жидкость из нижней камеры 12 насосом 19 и наполняют до требуемого объема верхнюю камеру 11 нефтью из контейнера с пробой, которая находится под пластовым давлением. Объем газонефтяной смеси определяют по показаниям индикатора линейных перемещений 22.

Для определения величины давления насыщения насосом 19 снижают давление в камере 12, т.е. до тех пор, пока в камере 11 не начнется выделение газа из нефти, что будет заметно по замедлению скорости падения давления. Величину давления насыщения определяют по точке перегиба на графике зависимости изменения давления нефти от ее объема, получаемом в режиме реального времени по показаниям датчика давления 4 и электронного индикатора линейных перемещений 22.

Для установления зависимости между давлением и количеством растворенного в нефти газа давление в камере 11 так медленно снижают ниже давления насыщения, что в каждый момент времени устанавливают фазовое равновесие системы нефть-газ в камере 11, при этом ультразвуковым датчиком линейных перемещений 13 фиксируют расстояние от верхней горизонтальной плоскости поршня 9 до границы раздела газа и нефти, что позволяет определить объем нефти, а объем газа определяют как разность полного объема камеры 11, измеренного с помощью электронного индикатора линейных перемещений 22, и объема нефти, измеренного с помощью ультразвукового датчика линейных перемещений 13.

Таким образом, использование заявляемого измерительного пресса повышает точность измерений и позволяет получать непрерывные графические зависимости давления как для нефти, так и для газа.