Изменения в списке аффилированных лиц;pdf

АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ МЕТОДЫ В МНОГОФАЗНЫХ ИЗМЕРЕНИЯХ
Сорин А.В.
Астраханский Государственный Технический Университет
магистрант группы ДИААм-21, г. Астрахань
[email protected]
ALTERNATIVE METHODS MULTIPHASE METERING
Sorin A.V.
Astrakhan State Technical University
undergraduate of group DIAAm-21, Astrakhan
[email protected]
В данной статье представлены и рассмотрены различные эффекты,
применение которых в многофазных измерениях, таких как поток нефти, может
привести
к
появлению
дополнительных
возможностей
в
построении
расходомеров на основе еще не изученных физических явлений.
In this article presents and discusses various effects, for use in a multiphase
measurements, such as the flow of oil may lead to additional opportunities in building
flowmeters based has not yet been studied physical phenomena.
Ключевые слова: автоматизация; расходомеры; многофазные потока;
измерения.
Keywords: automation; flow meters; multiphase flow; measurement.
Одной из современных технологий измерения потока нефти, газа и воды
без предварительного разделения фаз являются многофазные исследования
скважин. Во многих случаях они дают более точное представление о расходных
параметрах потока в динамических режимах, и особенно эффективны для
газоконденсатов и тяжелых нефтей, где традиционные способы измерений не
пригодны из-за трудностей в сепарации фаз.
Многофазный расходомер - устройство для бессепарационного измерения
дебита многофазной продукции нефтегазодобывающей скважины.
Жидкость, поступающая из нефтедобывающей скважины, в чистом виде не
является нефтью. Она представляет собой смесь нефти, воды и газа. В
зависимости от скорости течения смесь может образовывать различные виды
потоков, в которых встречаются пузырьки, пробки и даже разнонаправленные
течения.
Измерить
объем
такой
жидкости
традиционными
методами
невозможно в связи с недостаточной адекватностью и точностью измерений[2].
Но, в соответствии с ГОСТ Р 8.615-2005 учет сырой нефти должен вестись
на постоянной основе, на каждой из скважин, с точностью от 2,5 до 15% в
зависимости от обводненности. Существует два способа учета нефти сепарируя или не сепарируя дебит скважины. Сепарационные расходомеры
имеют значительные ограничения по объему, вязкости, скорости и другим
физическим свойствам потока и не могут проводить измерения в режиме
реального времени. Также они требуют врезки в трубопровод и имеют
движущиеся части и сужения внутри трубы, а следовательно имеют
необходимость их периодического обслуживания, очистки и поверки, что
сказывается на точности измерения.
В настоящее время разработаны и даже внедрены в производство
несколько типов многофазных расходомеров, работающих на самых разных
физических эффектах. Например, компании Schlumberger и Framo Engineering
совместно разработали многофазный расходомер, построенный на сочетании
трубы Вентури и гамма-фракциомера. Данная технология получила название
Vx. А метод стал называться денситометрией, так как поток многофазной
смеси, проходя через трубу Вентури, излучается гамма-лучами для определения
спектрального состава потока (в зависимости от количества поглощенного
излучения
строится
модель
потока,
которая
затем
обрабатывается
в
информационно-вычислительном комплексе).
Другим методом определения покомпонентного расхода многофазной
смеси, основанного на акустических принципах измерения концентрации и
скорости течения потока.
Существует
также
еще
несколько
многофазных
расходомеров,
использующих различных эффекты (эффект Доплера).
Но помимо существующих и применяемых физических эффектов и
явлений можно применить и другие, альтернативные. Каждый эффект уникален
и позволяет по-своему подойти к решению задачи многофазного измерения.
В методическом материале С. Денисова «Список физических эффектов и
явлений» приведено их множество и краткая их аннотация. Изучая данный
список, пришли к выводу, что потенциальные эффекты и явления можно
применить на практике по измерению многофазного потока. Ниже приведем
список и описание этих эффектов и явлений.
АКУСТОМАГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.
Хорошо известно, что, когда акустическая волна распространяется через
проводник, он сопровождается передачей энергии и импульса проводящих
электронов.
Это
называется
акустоэлектрического
акустоэлектрический
эффекта в объемных
эффект.
Изучение
полупроводников получило
большое распространение. Недавно, Менса исследовал этот эффект в
сверхрешетке, а также вырос интерес к наблюдениям этого эффекта в
мезоскопических
структурах.
Однако,
при
наличии
магнитного
поля
акустические волны, распространяющиеся в проводнике, могут производить
другой эффект, который называется акустомагнетоэлектрический (АМЭ)
эффект. Акустомагнетоэлектрический (АМЭ) эффект создает АМЭ ток (если
образец коротко замкнут продольном направлении), или АМЭ поле, когда
образец помещен в магнитное поле напряженности H несущей акустической
волны,
распространяющейся
в
направлении,
перпендикулярном
к
напряженности H.
Акустомагнетоэлектрический эффект был впервые теоретически описан
Гринбергом и Крамером для биполярных полупроводниковых проводники и
наблюдался экспериментально на примере висмута ученым Ямадой. В прошлые
времена, есть все больше и больше интересов в изучении и раскрытии данного
эффекта,
например,
в
монополярных
полупроводниках,
и
в
кейн-
полупроводниках.
В
данном
образце
было
замечено,
что
акустомагнетоэлектрический эффект возникает в основном потому, что
времени релаксации электронов τ зависит от энергии и при τ=константа, эффект
исчезает. Как и в классическом магнитном полк, эффект существует так и в
случае квантованного магнитного поля. Недавно Д. Маргулис и А. Маргулис
изучали
квантованный
акустомагнетоэлектрический
(КАМЭ)
эффект
с
помощью звуковых волн Рэлея.
ЭФФЕКТ ДОПЛЕРА-ФИЗО.
Эффект Доплера, изменение длины волны (или частоты) энергии в форме
волн, например, звук, свет, в результате движения источника или приемника
волн; эффект назван по имени австрийского ученого Кристиана Доплера,
который продемонстрировал эффект для звука. Если источник волн и приемник
приближаются друг к другу (из-за движения одного или обоих), частота волн
будет увеличиваться и длина волны будет короче - звуки будут становиться все
выше, а свет станет ближе к синему диапазону частот[1]. Если отправитель и
получатель отдаляются друг от друга, то звуки станут ниже и появится свет в
красном диапазоне частот. Типичным примером является внезапное понижение
тона
железнодорожного
свистка,
как
поезд
проходит
стационарное
прослушивание. Эффект Доплера в отражение радиоволн используется в РЛС
для определения скорости объекта под наблюдением. В астрономии, эффект
Доплера для света используется для измерения скорости (и косвенно
расстояния) и вращения звезд и галактик вдоль направления взгляда. В спектре
почти у каждой звезды есть свои длины волн, характерные для атомов, которые
расположены рядом, но не вполне совпадающих в одном диапазоне длин волн,
измеренных в лаборатории. Небольшие отклонения или смены, как правило,
бывают из-за относительного движения небесных объекта и земли.
ИК-СПЕКТРОСКОПИЯ.
Этот
метод
анализа
основан
на
записи
инфракрасных
спектров
поглощения вещества. Поглощение веществом в области инфракрасного
излучения происходят за счёт так колебаний атомов в молекулах. Колебания
подразделяются на валентные (когда в ходе колебания изменяются расстояния
между атомами) и колебательные (когда в ходе колебания изменяются углы
между связями). Переходы между различными колебательными состояниями в
молекулах квантованы, благодаря чему поглощение в ИК-области имеет форму
спектра, где каждому колебанию соответствует своя длина волны. Понятно что
длина волны для каждого колебания зависит от того какие атомы в нём
участвуют, и кроме того она мало зависит от их окружения. То есть для каждой
функциональной группы (С=О, О-Н, СН2 и пр) характерны колебания
определённой длины волны, точнее говоря даже для каждой группы характерен
ряд колебаний (соответственно и полос в ИК-спектре). Именно на этих
свойствах ИК-спектров основана идентификация соединений по спектральным
данным.
Подводя итог описаниям каждого эффекта/явления можно добавить, что
подробное и последовательное изучение потенциальных методов исследований,
описанных выше, может привести к серьезных результатам в сфере
приборостроения,
что
является
положительным
сдвигом
многофазных
измерений. Ведь прибор, в нашем случае это многофазный расходомер,
спроектированный и построенный на альтернативном методе, является
отличным примером того, что не только существующие методы имеет право на
существование.
Использование данных эффектов/явлений позволит в своей научной работе
раскрыть творческий потенциал студента/аспиранта и с успехом начать
серьёзную научную работу.
Список литературы:
1. С. Денисов. Список физических явлений и эффектов: Справочник. –
Горький.:ГНУНТТ, 1979. – 166.
2. Эволюция измерений многофазных потоков и их влияние на
управление эксплуатацией// Э. Тоски, Э. Окугбайе, Б. Тювени, Б.В.
Ханссен, Д. Смит; журнал Нефтегазовое обозрение, 2003, с.68-77
3. Метод и особенности технической реализации информационноизмерительной системы определения расхода, фазового состава и
структуры течения многофазной смеси// Вестник УГАТУ. 2012. Т.
16, № 1 (46). С. 172–180