;docx

МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НЕФТЕАВТОМАТИКА"
УДК 622.276.5:53.08
О ВОЗМОЖНОСТИ ВНЕСЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЙ В МЕТОДИКУ ПЕРИОДИЧЕСКОЙ
ПОВЕРКИ ПЕРВИЧНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ВЛАГОМЕРА "АКВАСЕНС"
В.М. Полторацкий, А.А. Гончаров, М.А. Слепян
(Инженерный центр ПО "Нефтегазовые Системы")
Влагомер "Аквасенс" (ВОЕСН), разработанный в
На наш взгляд, процедуру поверки можно сущеИнженерном центре ПО "Нефтегазовые Системы", ственно упростить и сократить по времени исходя из
имеет комбинированный принцип действия и исполь- основных характеристик влагомера и принципа его
зует два метода – диэлькометрический и оптический. работы.
При работе влагомера на нефтяной фазе смеси (вода
в нефти) функционирует диэлектрическая часть первичного преобразователя (ПП), при работе на водной
фазе (нефть в воде) – оптическая часть ПП. Переключение влагомера при изменении фазы смеси производится автоматически. Диэлькометрический метод
основан на зависимости диэлектрической проницаемости водонефтяной смеси от содержания в ней воды. Электрод преобразователя меняет емкость нагрузки генератора в зависимости от содержания воды и
Рис. 1. Эквивалентная схема измерений
нефти в водонефтяной смеси, вследствие чего изменяется и частота выходного сигнала.
Оптический метод основан на зависимости оптиПоверка емкостной части
ческих свойств водонефтяной смеси от содержания
Уход показаний емкостной части влагомера можв ней воды. Вода имеет в рабочем спектральном диа- но проконтролировать всего лишь с помощью двух
пазоне нулевую оптическую плотность, нефть пред- замеров – емкости сухого измерительного генератоставляет собой практически непрозрачную жидкость.
ра и емкости генератора, заполненного водой.
Действующая методика поверки прибора предуЭквивалентная схема измерений диэлектрических
сматривает демонтаж влагомера и использование по- параметров приведена на рис. 1.
верочного стенда, с предварительной градуировкой,
На рис. 1 используются следующие обозначения:
такой же, как на заводе при выпуске, и собственно
Сo – емкость соединений; Ci – проходная емкость; Cx –
дальнейшей поверкой. Процедура поверки трудоем- емкость электродов, находящихся в эмульсии; Fc – чакая, занимает значительное время (требуется около стота генератора, Fc = k/Cg.
1 сут).
Зависимость частоты ПП на водно-масляной эмульОсновным источником ошибок и неточностей при сии от содержания воды и емкости измерительного
работе на поверочном стенде являются:
промежутка Сx выглядит следующим образом:
1. Плохая промывка и сушка стенда после провеk
денной работы на предыдущем приборе.
,
Fc (W, Cx) =
C
W
, Cx
2. Неточности при отборе проб и замещении соg
ставов, проливы жидкости.
3. Несоответствие материалов (нефтей) при гра- где k – параметр генератора первичного преобразователя "Аквасенс";
дуировке и поверке, из-за больших интервалов
времени при измерении и значительном объеме работ
1
Cg
Co .
на больших сериях. Нефть, даже идентичная нефти
1
1
для градуировки, может со временем менять свойства
Ci Cx
в лаборатории за счет отстоя и выпадения фракций.
Нефти с разной обводненностью и разных марок
Типичное значение F п пустого ПП "Аквасенс"
будут приводить к недопустимо большим отклоне- 140…150 кГц. При изменении емкости измерительниям результатов измерений, а следовательно, и к не- ного промежутка Сх на ΔС может также произойти
корректным выводам по результатам поверки. Хра- уход частоты генератора:
нение на промысле большого количества проб нефFп( С) = Fп(Сx) – Fп (Cx + С).
тей, предназначенных для градуировки конкретных
приборов, в межповерочный период не представляется
При заполнении пластовой водой происходит завозможным.
корачивание измерительного электрода, тем самым
исключается влияние Сx:
58
Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 4/2008
МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НЕФТЕАВТОМАТИКА"
1
Cg
1
Ci
Fâ
Co ,
k
,
Ñâg
Fв = 4…5 кГц.
Это типичное значение частоты Fc ПП "Аквасенс",
заполненного пластовой водой.
На рис. 2 представлен график ухода показаний
ПП "Аквасенс" в чистом масле в зависимости от ухода частоты Fс пустого ПП "Аквасенс" при изменении
емкости измерительного промежутка на С. Из графика видно, что при уходе частоты на 300 кГц и больше ошибка в измерении обводненности выходит за
пределы допустимого.
Таким образом, можно сформулировать следующий критерий поверки емкостной части:
Рис. 2. Уход показаний ПП "Аквасенс" в чистом масле
в зависимости от ухода частоты Fc пустого ПП при
изменении емкости измерительного промежутка
ПП признается годной и прошедшей периодическую
поверку.
Поверка оптической части
Fп < допустимого ухода Fc
или
Fс водой < допустимого ухода Fc,
где Fc – разница между частотой Fc пустого (или с
водой) ПП при заводской градуировке и
при периодической поверке.
Если одна из разниц между Fс ПП при градуировке и поверке превосходит допустимую ( 300 Гц), то
прибор отправляется на градуировку и поверку по
обычной схеме, на поверочном стенде. Если же разница не превосходит допустимую, емкостная часть
Логарифмическая зависимость светопропускания
смеси в зависимости от содержания в ней нефти имеет линейный характер. Схему измерения в оптической части можно представить следующим образом
(рис. 3). Формируемое на выходе логарифмического
усилителя (ЛОГ) напряжение преобразуется электронной схемой (ГУН) в частоту выходного сигнала. В зависимости от значения обводненности частота выходного сигнала выглядит следующим образом:
Fo(W) = Fo – Bt T – Ce Dz OD (1 – W).
Параметр Fo определяет стабильность геометрических характеристик, излучательных свойств светоизлучающего диода (СИД) и параметров электронной схемы. Фактически, это выходная частота на чи-
Рис. 3. Схема оптических измерений
Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 4/2008
59
МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НЕФТЕАВТОМАТИКА"
Рис. 4. Зависимость частоты от обводненности
стой воде при температуре Т = 20 С. Параметр Ce определяется электронными устройствами схемы (чувствительностью логарифмического усилителя и свойствами генератора ГУН), Dz – величина зазора, OD –
оптическая плотность.
При замене нефтяной эмульсии на эквивалентный
стабильный оптический ослабитель проверяем стабильность электроники (uo, a, b) и линейность преобразования логарифмического усилителя, что достаточно для гарантированного воспроизведения градуировочных свойств прибора на реальной водонефтяной смеси.
Частота на выходе генератора при установке фильтра будет выглядеть следующим образом:
Fo(фильтр) = Fo – Ce (оптическая плотность фильтра).
На рис. 4 для иллюстрации приведены типичные
зависимости частоты Fo от обводненности W с разной
крутизной первичного преобразователя ПП (крутизна
ПП1 составляет 150 Гц/%, ПП2 – 200 Гц/%).
Рис. 5. Установка оптических фильтров при поверке
Поверка оптической части ПП "Аквасенс" происходит следующим образом. При каждой поверке используют данные промысловой градуировки, которую проводят по следующей методике.
Сначала с помощью калиброванного щупа точно
устанавливается один из возможных зазоров между
объективами. ПП градуируется по существующей методике на стенде и загружается необходимыми коэффициентами. Затем на него ставится заглушка и он
заливается водой выше уровня объективов. Температуру воды надо контролировать, она должна составлять (20 1) С, поскольку температурный коэффициент Bt = 3 Гц/ С.
Последовательно с помощью щупа в зазор помещаются фильтры НС12 и НС13 (рис. 5).
Для каждого фильтра записываются частоты Foнс12,
Foнс13 и обязательно Fo на чистой воде без фильтра.
Эффективные показания обводненности Wнс13 и
Wнс12 (Fo, Foнс12, Foнс13) записываются в графы протокола промысловой градуировки ПП.
Дальнейшая периодическая поверка оптической
части ПП "Аквасенс" проводится на основании ухода частот (либо же соответствующих показаний по
обводненности) оптического канала по выработанному критерию:
Fo < допустимого ухода Fo,
где Fo – разница между F o ПП при градуировке и
при поверке.
60
Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 4/2008
МЕЖРЕГИОНАЛЬНОЕ ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НЕФТЕАВТОМАТИКА"
При поверке в зазор между оптическими вводами
после заливки воды с температурой (20 1) С устанавливаются поочередно те же стеклянные фильтры со
стабильными коэффициентами пропускания НС12 и
НС13, соответствующие в диапазоне 80...100 % обводненностям Wнс12, Wнс13 и 100 %.
Сравнение проводят по трем частотам на выходе
преобразователя (Fo, Foнс12, Foнс13).
Если разница между Fo ПП при градуировке и при
поверке меньше допустимой, значит, ни геометрия,
ни излучательные свойства СИД, ни параметры электронной схемы не претерпели изменений и градуировка прибора не изменилась.
Если же разница между Fo ПП при градуировке и
при поверке превосходит допустимую ( 50 Гц), прибор отправляется на градуировку и поверку по обычной схеме.
Предложенные варианты периодической поверки
не требуют демонтажа влагомера и значительно сокращают время и расходы на ее проведение.
Автоматизация, телемеханизация и связь в нефтяной промышленности, 4/2008
61