Измерение расхода с помощью кариолисовых расходомеров в случае двухфазного потока

22 апреля 2013 г.

Введение нового национального стандарта РФ измерения количества извлекаемой из недр нефти и нефтяного газа (ГОСТ Р 8.615-2005) значительно подогрело интерес к проблеме измерения расхода многофазных сред, поскольку, согласно стандарту, теперь необходимо измерять количество сырой нефти и нефтяного газа на каждой скважине, где на выходе вы обычно получаете двух или трехфазную среду.

Кориолисовые массовые расходомеры напрямую измеряют массу и плотность проходящей через них среды и могли бы значительно облегчить решение задачи учета сырой нефти на скважинах в таких условиях. Однако в реальности решение не получается таким простым: измерение многофазных сред кориоли-совыми счетчиками имеет свои нюансы и преподносит многочисленные сюрпризы. В данной статье приведен анализ основных аспектов, влияющих на показания массовых расходомеров при измерении расхода многофазных сред. Данный анализ тем более ценен, что он подкреплен экспериментальной базой.

1. Описание основных аспектов на примере твердых частиц в жидкостях

Кориолисовы измерители состоят из одной или двух труб, колеблющихся по вертикали относительно направления потока. Сила Кориолиса определяется из условия, что все частицы в трубе сдвигаются в сторону с амплитудой колебания трубы. Это относится к однофазным средам. В случае же двухфазных сред картина может быть иной. Рассмотрим, например, твердую частицу большей плотности, чем плотность среды, в которой она транспортируется по кориолисовой трубе. Поперечное ускорение частицы обусловлено действием сил со стороны среды, и так как плотность частицы в данном случае больше плотности этой среды, движение частицы будет менее активным, чем движение среды.

При перемещении частицы относительно ее "родительской" фазы возникают следующие эффекты:

A. Из-за трения между частицей и средой происходит поглощение энергии, поэтому:

A1: Расход энергии на привод растет, т.к. необходимо компенсировать потери энергии на трение. Поскольку обычно измеряется напряжение на приводе, далее для определения расхода энергии на привод используется величина "рост нагрузки привода" , выраженная в вольтах. Если температура постоянна, расход энергии на привод пропорционален квадрату роста его нагрузки.

A2: Амплитуда колебания труб уменьшается, если привод не может обеспечить нужную амплитуду.

B. Показания массового расхода ниже, т.к. поперечное движение частиц менее активное. Отрицательная добавка пропорциональна числу частиц (количеству второй фазы).

Из этой модели нетрудно сделать вывод, что два эффекта (A и B) зависят от:
• числа частиц,
• коэффициента трения, т.е.
- размера частицы
- вязкости "родительской" фазы,
• разности плотностей,

 

Скачать статью (.pdf 468.09 KB)
Каталог

Склад готовой продукции