References: Adejuyigbe, B., I. Uvwo, J. Liu, O. Ekpecham, S.L. Scott, R. Lansangan and R. Dutton: “Investigation of Three-Phase Flow Measurement Capabilities of a Coriolis Meter


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Dr. Stuart L. Scott
Associate Professor, Texas A&M University
Multiphase metering is a technology recognized to hold
great potential for the oil & gas industry. The impact is
already significant. Today, multiphase meters are utilized
in developments ranging from onshore heavy-oil to
offshore (including subsea). Reduction in up-front capital
costs is a feature common to the multiphase based
development strategies that make use of multiphase
meters (Scott, 2001 & 2002). The elimination of the
separator and other equipment provides cost saving and
also acts to reduce the environmental impact and the
risks of spills. Offshore platforms and floating structures
(Spars, TLPs, FPSO’s) make use of this technology
to reduce the weight/space requirements associated
with metering subsea tieback wells. For subsea
developments, multiphase metering plays a central
role, enabling production to be comingled in a common
subsea pipeline. In this case, the meter provides the
capability to perform subsea production allocation and
monitoring
(Devegowda & Scott, 2003 & 2004)
Multiphase metering also presents exciting new
opportunities for real-time measurement of oil, water
and gas flow rates; a significant improvement over test
separators, both in terms of the speed and the quality of
providing new capabilities in reservoir management and
production optimization. In particular, it has been shown
that the quality of measurements can have a significant
impact on the back allocation of production to individual
wells or fields; information that is critical in reservoir
simulation history matching, field management and
reserves estimation
(Mehdizadeh, Ghaempanah and
Scott, 2006)
. Data also provides the basis for important
operational decisions, such as when to shut-in a high
water-cut well and planning workovers/recompletions.
While multiphase metering can provide a number
of advantages, these advantages must be carefully
weighted in terms of their economic impact. This paper
summarizes technologies that are commercially available
and discusses how they are being utilized. The potential
for this technology is discuss as well as the hurdles
preventing wide spread application.
The Test Separator
For decades, the standard oil industry test separator
has served as our multiphase meter. It provides the oil,
Д-р Стюарт Л.Скотт
Адъюнкт-профессор университета A&M, Техас
Измерение многофазных потоков представляет
собой технологию, которая уже сейчас оказывает
значительное влияние на нефтегазовый сектор
экономики и сулит большие перспективы для его
дальнейшего развития. Многофазные измерители
нефтяных месторождениях – от береговых
комплексов по добыче тяжелой нефти до морских
промыслов, включая подводные эксплуатационные
системы. Особенностью присущей всем стратегиям
развития, основанным на многофазных технологиях,
использующих многофазные измерители, является
снижение авансируемых капитальных вложений
(Скот, 2001 & 2002)
Исключение из эксплуатации сепаратора и другого
оборудования обеспечивает снижение затрат, и
кроме того позволяет минимизировать негативное
воздействие на окружающую среду и риски разливов
нефти. Эта технология используется на буровых
морских платформах и плавучих основаниях, таких
как морские нефтехранилища с беспричальным
наливом (Spars), платформы с натяжными
опорами (TLPs), плавучие нефтекомплексы
(FPSO’s) с целью снизить требования по объему
и весу, связанные с замером дебита продукции
опережающе разбуренных или удаленных скважин.
Для подводных месторождений измерение
многофазных потоков имеет большое значение, так
смешанных нефтепродуктов по общему подводному
нефтепроводу. В этом случае многофазный
расходомер дает возможность распределять
продукцию подводной скважины и осуществлять ее
мониторинг
(Devegowda & Scott, 2003 & 2004)
Измерение многофазных потоков открывает
также новые захватывающие возможности для
замера дебитов нефти, воды и газа в реальном
масштабе времени; эта методика более совершенна
по сравнению с пробными сепараторами, как в
плане замеров скорости течения флюидов, так и
качества самих измерений. Измерения, проводимые
в реальном масштабе времени, позволяют по-
новому подойти к решению проблемы разработки
месторождений и оптимизации процесса добычи.
Современное состояние технологии
Status Multiphase Metering
В частности, было установлено, что качество
измерений приобретает большое значение при
обратном распределении добычи по отдельным
скважинам или месторождениям; подобная
информация чрезвычайно важна при адаптации
истории моделирования коллектора, управлении
нефтепромыслом и оценке запасов месторождения
(Mehdizadeh, Ghaempanah и Scott, 2006)
. Полученные
данные являются основой для принятия важных
оперативных решений, как например выбора момента
закрытия скважины с высоким содержанием воды
в продукции и планирования КРС или повторного
закачивания скважины.
Учитывая целый ряд преимуществ, которые дает
использование технологии замера многофазного
потока, следует, однако, тщательно проанализировать
эти преимущества с точки зрения их экономических
последствий. В данной статье в суммарном виде
представлены имеющиеся на рынке технологии и
обсуждаются способы их применения, а также их
потенциальные возможности и препятствия на пути их
широкомасштабного использования.
В течение десятилетий типовой пробный сепаратор
использовался в нашей нефтедобывающей
промышленности качестве многофазного
расходомера. Он обеспечивает замеры дебита
нефти, воды и газа, что и является основной
функцией многофазного измерительного прибора.
Однако использование этого прибора сопряжено с
целым рядом трудностей и это привело к разработке
современного многофазного измерителя потока.
Помимо крупных габаритов и большого веса
пробного сепаратора с цилиндрической трубной
резьбой 1 дюйм (G 1) необходимым условием его
работы в связи с изменением уровня жидкости в
нем является проведение испытания скважины на
приток в течение многочасового периода времени
при усредненном дебите скважины.
В идеальном варианте сепаратор работает как
разделительный прибор, в котором происходит
полное разделение нефти, газа и воды и
образующиеся при этом однофазные потоки
промышленных однофазных расходомеров.
До недавнего времени считалось, что пробный
сепаратор производит абсолютно точные замеры.
Планки погрешностей фактически никогда не
ассоциируются с показаниями, полученными
в ходе пробной эксплуатации скважины с
использованием сепаратора, или с данными о
добыче, отображаемыми на стандартном графике в
виде кривой, показывающей темпы падения дебита
В настоящее время есть понимание того, что
существуют неопределенности, обусловленные
water and gas flowrates that are the essential function
of a multiphase metering device. There are, however, a
number of difficulties with this device that have led to the
development of the modern multiphase meter. In addition
to the bulky size/weight of 1-g test separator, liquid
level changes in the separator require that production
tests be conducted over a multi-hour time period and
flowrate averaging. Ideally, the separator functions as a
complete separation device, where oil, gas and water
are completely separated and the resulting single-
phase streams are measured with industry standard
single-phase meters. Until recently, the test separator
has been considered as absolutely accurate. Error
bars are virtually never associated with the readings of
a separator based production test or production data
displayed on industry standard rate-time decline curve
plots. Today, we understand that there are uncertainties
associated with even this industry standard test method.
For example, high rates wells tested with a small test
separator will experience gas entrainment in the liquid
phases (gas carry-under) and liquid entrainment
in the gas phase (liquid carry-over). The result is a
trace multiphase stream entering the single-phase
meters placed at the outlets of the separator. The
measurements reported are then biased high or low
as a result of the contamination in the flow steam. In
addition, complete separation of oil & water may not
be achieved in the short residence time of the test
separator and without the application of heat and
chemical to break any emulsion phase created within
the production system. As will be discussed below,
Современное состояние технологии
Status Multiphase Metering
даже этим промышленным стандартным методом
Например, в высокопроизводительных скважинах
опробованных небольшим тестовым сепаратором
может происходить увлечение газа каплями
жидкости в жидкой фазе (недоброс газа) и
увлечение жидкости пузырьками газа в газовой
среде (переброс жидкости).
В результате мы имеем многофазовый поток
со следами примесей, который поступает на
однофазные расходомеры на выходе из сепаратора.
Получаемые при этом замеры могут отклоняться
от истинного значения, как в сторону увеличения,
так и уменьшения, вследствие загрязнения потока
флюидов. Кроме того, за то короткое время, что
тестовый сепаратор находится в работе, возможно,
не удастся обеспечить полное разделение
нефти и воды, не прибегая к использованию
тепла и химических реагентов для разрушения
любой эмульсионной фазы, образовавшейся в
нефтедобычной системе.
Как будет видно из дальнейшего обсуждения,
многофазные измерительные приборы имеют целый
ряд преимуществ перед традиционным пробным
сепаратором.
Многофазные расходомеры
Имеющиеся в настоящее время на рынке
многофазные расходомеры можно разделить на три
основные категории: 1) Устройства, основанные
на принципе частичного разделения фаз; 2)
Стационарные расходомеры; и 3) Виртуальные
расходомеры. Ниже приводятся описания каждого
из этих типов расходомеров:
Расходомеры с частичным разделением фаз.
Особенностью этой методики является то, что
используется некий тип компактного сепаратора для
парциального разделения потока в первую очередь
на газ и в первую очередь на жидкую фазу. Такие
сепараторы сообщают жидкости тангенциальное
ускорение (спин) обычно не превышающее
15-100 g. Для измерения потоков состоящих
преимущественно из газа и преимущественно
из жидкости используются традиционный
однофазный расходомер и устройства, измеряющие
обводненность продукции скважины. Поэтому такой
расходомер стоит дешевле, чем стационарный.
Устройства с частичным разделением извлекают
большую часть образующейся газовой фазы,
что позволяет получать более точные замеры
дебита нефти. В университете A&M проводилось
исследование на предмет использования
сепаратора с регулируемыми параметрами входа
с тем, чтобы расширить сферу практического
multiphase meters provide a number of advantages
over the conventional test separator.
Today’s currently available multiphase meters can
be divided into three primary categories: 1) Partial
Separation Based Devices; 2) In-Line Meters; and,
3) Virtual Meters. Each of these categories is
discuss below:
Partial Separation Based.
This approach utilizes some
type of compact separator to partially separate the
flow stream into a primarily gas and a primarily liquid
stream. These compact separators impart a tangential
acceleration (spin) to the fluid which is typically in the
range of 15-100 g. This approach uses conventional
single-phase meter and water-cut devises to measure
the primarily gas and primarily liquid flow streams. As
a result the costs of this type of meter is less than for
the In-Line Meter. Partial separation devices extract
much of the produced gas phase, allowing a more
accurate measurement of oil flow rates. Texas A&M
has studied the use of a variable separator inlet to
extend cylindrical cyclone technology into practical
oilfield use (Igho & Scott, 2005). Texas A&M has also
performed scoping work to quantify the effect of a
trace multiphase stream on a single-phase meter
(Hekimian, Jumonville & Scott, 2000; Adejuyigbe, et
al., 2004).
In-Line Meters.
This approach attempts to measure
the three flow rates (oil, water and natural gas) without
separation of the phases, although some conditioning of
the flow is utilized by some manufacturers. To obtain the
individual phase rates, several measurements must be
made. Proprietary models and empirical correlations are
utilized to close the system of equations that results from
the various measurements. This approach is the most
compact and the most expensive. Note that compact
separation can be used to extend the operational
envelope of in-line multiphase meters by removing most
of the gas phase.
Virtual Meters.
This category has just emerged in the
past few years. Virtual metering is a new concept that
can be used in conjunction with a physical meter, or
when one is unavailable. Virtual Meters utilize available
pressure and temperature measurements to attempt to
estimate the flow rates based on multiphase pipe flow
models. This approach is being utilized, but has not been
subjected the rigorous third party testing to determine
the uncertainties associated with this approach and the
uniqueness of the solution. Several different methods are
commercially available.
Comparison of Multiphase Meter Technologies
A number of multiphase meters are commercially available.
Given below is a table that compares some of the meters
on the market and the technologies they employ.
Get the
Results
You
Expect.
Backed by the most experienced stimulation personnel in the
industry, the Oilfield Technology Group of Hexion has led the way
in fracturing proppants. Now we are taking fracturing to a new level
expect. For additional proppant supply, innovative technology,
product quality and exceptional customer service you can rely
on Hexion. For more information, visit us at OilTG.com.
Fracturing Proppants Sand Management
Достигая
наилучших
результатов
Обладая высококвалифицированным персоналом в области стимуляции
скважин и повышения нефтеотдачи, Oilfield Technology Group компании
Hexion является признанным лидером в области разработки и
производства расклинивающего материала для гидроразрывов. Новая
серия наших продуктов и услуг поднимает технологию гидроразрыва
на новый уровень, помогая Вам достичь наилучших результатов. Hexion
является Вашим надежным партнером, обеспечивающим поставку
необходимых объемов высококачественного расклинивающего
агента, являющегося компонентом для самых передовых технологий.
Наша служба технической поддержки всегда готова помочь Вам.
Дополнительная информация на сайте OilTG.com
Расклинивающие агенты для ГРП Контроль содержания песка
распространив ее на нефтепромыслы (Igho и Scott,
2005). В университете также были проведены
предварительные исследования по количественной
оценке воздействия, оказываемого потоком
с незначительным количеством примесей на
однофазный расходомер(Hekimian, Jumonville и Scott,
2000; Adejuyigbe и др., 2004).
Of all the companies listed, essentially all the In-Line
market is shared by Roxar, Schlumberger and Agar.
Schlumberger currently (as of May 2007) has produced
800 multiphase flow meters. Out of that 800, 209 of
these meters are subsea meters. Roxar’s market share
is also substantial, with over 263 subsea meters sold.
It should be noted that the Partial Separation Based
Методика
измерений
Изготовитель
Подготовка
потока
Трубка
Вентури
лубинный
радио-
изотопный
плотномер
СВЧ
Емкостная
проводимость
Стационарные
Agar Corporation
AkerKvaerner
Haimo Technologies Inc.
Jiskoot
Multi Phase Meters AS
Neftemer Ltd.
Petroleum Software Ltd
Pietro Fiorentini
Roxar
Schlumberger/
FramoEngineering
По заказу
(расходомер
объемного
вытеснения)
нет
да
закрытый
смеситель
нет
нет
да
нет
нет
труба
(тупиковый
тройник)
Да
Да инверсный
Да
Нет
Да
Нет
Да
Да
Да
Да
Нет
Да
(двойной)
(22&59.5KeV)
Двойной
Двойной
По заказу
Да
Нет
Нет
Да
Да
Да
Нет
Нет
Нет
3-D
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Нет
Да
Да
Да
Нет
Методика
измерений
Изготовитель
Agar
Emerson Process& SMS
eP-Solutions (Weatherford)
Foxboro
PhaseDynamics
Тип
сепаратора
Цилиндрич.
циклон
Цилиндрич.
циклон
Цилиндрич.
циклон
Цилиндрич.
циклон
Цилиндрич.
циклон
Измеритель
жидкости
Кориолиса
Кориолиса
Кориолиса
Кориолиса
Измеритель
газа
Coriolis
Coriolis/
Vortex
Coriolis/
Vortex
Corilis/
Vortex
Измеритель
обводненности
СВЧ
Нефть нетто
(плотность)
ИК (Red Eye)
Нефть нетто
(плотность)
СВЧ
Методика
измерений
Изготовитель
EnSys Yocum
FMC Technologies
Multiphase Solutions
(Woodgroup)
ПО
OLGA
Дебит
Необходим для
калибровки
Необходим для
калибровки
Необходим для
калибровки
Давление и
температура
Необходимы
как входная
величина
Необходимы
как входная
величина
Необходимы
как входная
величина
Сравнение коммерчески доступных технологий многофазных измерений
С разделением
фаз
Вентури
Виртуальные
Стационарные расходомеры.
При этом подходе
притока: дебит нефти, воды и природного газа без
разделения фаз, хотя некоторые производители
доводят поток до требуемых параметров. При этом
необходимо произвести несколько замеров, чтобы
получить скорости перемещения отдельных фаз.
Используются фирменные модели и эмпирические
корреляции для завершения системы уравнений,
возникающих в результате проведения различных
замеров. Эта методика является наиболее
компактной и дорогостоящей.
Следует отметить, что компактное разделение
можно использовать для расширения области
concept is making substantial gains with hundreds of
these meters going into South America and the Mid-
East. This metering approach also lends itself to the
mobile production testing market and with the separator,
has the ability to cover a wide range of flowrates with
improved oil rate measurement. The biggest problem of
the Partial Separator Based approach is the fixed inlet
geometry of the separators currently being employed.
While permanent installations dominate the market, the
mobile testing service market is also growing.
Types of Multiphase Flow Measured
To date, multiphase meters have primarily been used in
the area of production testing. However, drilling hydraulic
fracturing and other applications are beginning to make
Metering
Approach
Manufacturer
Flow
Conditioning
Venturi
Nuclear
Densitometer
MicroWave
Capacitance
Conductance
InLine
Agar Corporation
AkerKvaemer
Haimo Technologies Inc.
Jiskoot
Multi Phase Meters AS
Neftemer Ltd.
Petroleum Software Ltd
Pietro Fiorentini
Roxar
Schlumberger/
FramoEngineering
Metering
Approach
Manufacturer
Agar
Emerson Process& SMS
eP-Solutions (Weatherford)
Foxboro
PhaseDynamics
Seperator
Type
Cylindrical
Cyclone
Cylindrical
Cyclone
Cylindrical
Cyclone
Cylindrical
Cyclone
Cylindrical
Cyclone
Liquid
Meter
Coriolis
Coriolis
Coriolis
Coriolis
Gas
Meter
Coriolis
Coriolis/
Vortex
Coriolis/
Vortex
Coriolis/
Vortex
Water-Cut
Meter
Microwave
Net-Oil
(Density)
Infrared
(Red Eye)
Net-Oil
(Density)
Microwave
Metering
Approach
Manufacturer
EnSys Yocum
FMC Technologies
Multiphase
Solutions(Woodgroup)
Software
Base
OLGA
Flow
Rates
Need for
Calibration
Need for
Calibration
Need for
Calibration
Pressure &
Temperature
Needed as
Input
Needed as
Input
Needed as
Input
Comparison of Commercial Multiphase Metering Technologies
Optional (PD M)
None
Yes
Internal mixer
None
None
Yes
None
None
Piping
(Dead End Tee)
Yes
Yes (inverse)
Yes
No
Yes
No
Yes
Yes
Yes
Yes
No
Yes
Dual
(22 & 52.5 Kev)
Dual
Optional
Yes
No
No
Yes
Dual
(32 & 80 Kev)
Yes
No
No
No
3-D
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
Yes
Yes
Yes
No
Separation
Based
Venturi
Vitual
рабочих режимов стационарных расходомеров,
удалив большую часть газовой фазы.
Виртуальные расходомеры.
Эта категория
расходомеров появилась в последние несколько
лет. Это новая концепция, используемая совместно
с физическим измерительным устройством или
при его отсутствии. В виртуальных расходомерах
используется возможное давление и замеры
температуры для оценки расхода жидкости, в
основе которой лежат модели трубопроводов с
многофазными потоками продукции.
Такая методика используется, но она не
подвергалась тщательной проверке независимыми
экспертами для выявления ненадежностей,
обусловленных данной методикой, и единственности
решений. Коммерчески доступны несколько
различных технологий.
многофазных расходомеров
В продаже имеется несколько типов многофазных
расходомеров. Ниже приводится таблица, в которой
указаны серийно выпускаемые расходомеры,
сравниваются их характеристики и используемые в
них технологии.
Из всех перечисленных здесь компаний, только
Роксар, Шлюмберже и Агар поделили между
собой практически весь рынок стационарных
измерительных устройств. Компания Шлюмберже
года) изготовила 800 многофазных расходомеров,
из которых 209 предназначены для использования
на подводных месторождениях. Рыночная доля
компании Роксар также весьма внушительная:
реализовано более 263 расходомеров для
подводных измерений.
Следует отметить также, что все большее
признание завоевывает концепция, основанная
на частичном разделении фаз, сотни таких
расходомеров продаются в Южную Америку и на
Ближний Восток. Подобный метод измерений также
вполне пригоден для использования на рынке
передвижных измерительных устройств для пробной
эксплуатации скважин и вместе с сепаратором
способен покрывать широкий диапазон расхода,
обеспечивая более точное измерение дебита
нефти. Наибольшую трудность при использовании
методики частичного разделения представляет
собой тот факт, что применяемые в настоящее
время сепараторы имеют нерегулируемый
вход. В то время как стационарные устройства
преобладают на рынке, отмечается также и рост
рынка передвижных расходомеров для пробной
эксплуатации.
Типы измеряемых многофазных потоков
На сегодняшний день основная сфера применения
use of this technology. For example, managed pressure
drilling and underbalanced drilling are newer methods
that lend themselves to multiphase metering. Managed
pressure drilling requires closer monitoring of the drilling
mud returns at the surface to regulate the other small
margins of pressure within which the well pressure
must be maintained. Multiphase metering allows a rapid
determination of flowrates when compared with a tank
or open drilling pit. In addition the 3-phase capability
of these meters allows rapid detection of any “kick”
of formation fluid or early prediction of a well control
situation. Hydraulic fracture stimulation requires accurate
measurement of sand-gel slurries. The convention
method of making this measurement is using a nuclear
densitometer and turbine meter.
In general , the field of multiphase metering can be
divided based on the flowing media:
1.
Multiphase (oil-water-gas with trace concentrations
Wet-Gas (gas with trace concentrations of water-
condensate and sand)
Water-Cut (water-oil emulsions with trace

concentrations of gas)
Slurry (solid-liquid slurry with trace concentrations
of gas)
While several thousand multiphase meters have now
been installed, it is estimated that multiphase meters
accounted for less than 0.2% of production metering
(Kratirov et. al., 2007). The test separator is still the
industry standard for production testing. Economic
analysis is needed to select candidates for this
technology. In most cases the meter must reduce capital
investment costs when compared with a conventional
test separator; or for an offshore platform reduce weight
and space. However, in many cases the real value is
in the data obtained. By more frequent measurements
it is often able to better manage a well/field and add
reserves and production. This type of justification has
always been difficult, but recently has been addressed by
Mehdizadeh, Ghaempanah and Scott (2006). This paper
provides a framework for justifying the installation of a
multiphase meter based on the value of measurement it
provides.
In the subsea arena, the multiphase meter has now
been accepted as part of the standard subsea “kit.” For
the subsea environment, the alternatives to multiphase
metering are not very attractive. The include options like
separate subsea pipelines (very expensive), subsea
processing (just now emerging from the pilot phase of
development) and not measuring individual well flow rates.
Regarding the permanent and periodic testing markets
the permanent market will be much larger, with the
ultimate goal in some fields of having a multiphase
Outokumpu Stainless Tubular Products
Tel: +46 226 810 00
Outokumpu is an international stainless steel
and technology company. Our vision is to be
success based on operational excellence. Customers
products, technologies and services worldwide.
We are dedicated to helping our customers gain
Tubular Products manufactures and sells welded
ttings and  anges.
Outokumpu delivered the pipes.
Welded, high-strength stainless steel pipes transport natural
gas more than 4000 km from fields in the Tarim basin in
northwestern China to the more populated eastern parts of
the country.
(CNPC) was stringent in its choice of suppliers and materials.
After extensive supplier evaluation and product testing, it
awarded Outokumpu Stainless Tubular Products a contract for
more than 2500 tonnes of duplex stainless steel (2205) pipes for
the upstream section of the pipeline from the Kela-2 gas field.
Pipe quality and delivery performance were crucial to CNPC.
www.rcb2.se
www.outokumpu.com
Трубные изделия из нержавеющей стали компании Outokumpu
Tel: +46 226 810 00
Сварные высокопрочные трубы из нержавеющей стали были
использованы при строительстве газопровода длиной свыше
4000 км с месторождения Тарим на северо-западе Китая до более
густонаселенных восточных районов страны.
Руководившая проектом строительства газопровода Китайская
национальная нефтяная корпорация
CNPC
весьма скрупулезно
отбирала поставщиков и предъявляла высокие требования к качеству
и надежности материалов. После тщательного изучения продукции
поставщика и проведенных испытаний изделий, CNPC заключила
контракт с Outokumpu Stainless Tubular Products на поставку свыше 2500
тонн двухслойных труб из нержавеющей стали
2205
для конечного
участка трубопровода с газового месторождения Кела-2.
Важными факторами для CNPC были качество труб и сроки поставки.
Outokumpu доказала, что сможет удовлетворить обоим требованиям. И
наш заказчик остался доволен!
Outokumpu – международная компания по производству
трубных изделий из нержавеющей стали. Наша цель
– стать безусловным лидером в технологии нержавеющих
сталей. Мы стремимся к этой цели, постоянно повышая
качество нашей продукции. Заказчики в самых разных
отраслях и в различных регионах мира используют нашу
продукцию, технологии и услуги. Мы помогаем нашим
заказчикам повысить эффективность их работы. Компания
Outokumpu изготавливает и продает сварные трубные
изделия и соединительную арматуру из нержавеющей стали.
CNPC дала спецификации.
Outokumpu поставила
соответствующие им трубы.
многофазных расходомеров –эксплуатационные
испытания скважин. Однако эта технология
начинает находить применение в бурении, при
гидроразрыве пласта и для других практических целей.
К примеру, многофазное измерение оказалось
подходящим для использования в новейшей
технологии бурения с контролем давления и бурения
с отрицательным давлением на пласт (ОДП). При
бурении с контролем давления требуется более
тщательный контроль за выходящим из ствола
скважины на поверхность буровым шламом для
регулирования других небольших отклонений
давления, внутри которых должно поддерживаться
давление в скважине. Многофазное измерение
позволяет быстро определить расходы жидкости
по сравнению с резервуаром или открытым баком
для бурового раствора. Кроме того, способность
этих приборов производить замеры трех фаз дает
возможность быстро обнаружить любой выброс
пластового флюида из бурящейся скважины или
прогнозировать на раннем этапе возникновение
ситуации, требующей регулирования дебита
в скважине методом ГРП требует точного
замера песчано-глинистых буровых растворов.
Общепринятым методом для проведения такого
замера является использование ядерного
денситометра и турбинного преобразователя.
В целом, исходя из наличия движущихся сред,
область применения многофазных измерений можно
разделить на следующие категории:
1.
Многофазные (нефть-вода-газ с ничтожно малой
концентрацией песка)
Влажный газ (газ со следовыми концентрациями
водного конденсата и песка)
Обводненность (водонефтяные эмульсии с
микроконцентрацией песка)
Глинистый раствор (суспензия твердых частиц в
жидкости со следовой концентрацией газа)
Подсчитано, что хотя в настоящее время
в эксплуатации насчитывается несколько
тысяч многофазных измерителей, их доля в
промышленных измерениях составляет менее
0.2% (Kratirov и другие, 2007). Пробный сепаратор
продолжает оставаться рабочим эталоном при
эксплуатационных испытаниях скважин. Для
подбора подходящих вариантов для этой технологии
необходимо провести анализ их экономической
эффективности. Во многих случаях использование
расходомера должно привести к снижению
капитальных затрат по сравнению с типовым
пробным сепаратором, а при использовании на
буровых морских платформах дать экономию
веса и объема. Однако в большинстве случаев
metering on each individual well. The testing market
will continue to be important for multiphase metering,
as testing of exploration wells in remote locations is an
excellent fit for the reduce size offered by the multiphase
meter.
The primary hurdles for widespread adoption of
multiphase flow meters are: 1) Education/Technology
Transfer; 2) Price/Price Perception; and, 3) Large
Number of Existing Test Separation Installations. Each of
these hurdles is discussed below:
Education/Technology Transfer.
While multiphase
metering technology is no longer new, it should still be
considered an emerging technology. With just 10 years
industry experience with this technology, the bulk of the
petroleum industry workforce began their careers before
the existence of the multiphase meter. It was not taught
in school or experienced in their careers. Therefore,
multiphase metering is often not “on the table” with other
measurement systems. With the large number of new
engineering entering the workforce, this is a unique time
to educate the next generation of petroleum engineers
on the benefits of this technology. At Texas A&M we have
taken this approach with our Multiphase Measurement
Short Course which has been offered around the world.
Highlighting successful multiphase metering applications
at events like the Multiphase Measurement Roundtable
(MMR) is another way of transferring this technology
within oil and gas producing companies.
Price/Price Perception.
The industry perception of
this technology is that it is very expensive. For facility
engineers accustom to purchasing a turbine or orifice
meter the costs are much larger. However, the savings
possible when utilizing a multiphase meter is often not
considered. The savings are substantial when the costs
of other equipment, training, installation, maintenance
is considered. Over the past several years the cost of
multiphase meters has decreased as orders for hundreds
of meters allows for cost savings due to economies of
scale. Previously, these were essentially custom devises
and the manufacturing costs were very high. The current
robust sales market and increasing number of suppliers
is expected to reduce prices over the next several years
which will in turn increase in the number of meters sold.
Large Number of Existing Test Separator
Multiphase meters have most often
been sold into new field developments. Replacing an
existing test separator installation it a tough sale and
penetration into existing and marginal fields has just
begun. The drivers for replacing existing equipment
are environmental/safety and data driven. In several
cases dealing with toxic gas has driven the installation
of a multiphase meter and in other cases the ability
to eliminate separators and tanks at an installation
has reduced the risks for spills and release of gas into
существенное значение имеют полученные
данные. Посредством как можно чаще проводимых
замеров удается лучше контролировать скважину/
месторождение и увеличивать балансовые запасы
и добычу нефти. Приводить подобные обоснования
всегда считалось трудным делом, но недавно этой
проблемой озаботились исследователи (Mehdizadeh,
Ghaempanah и Scott, 2006). В данной статье
приводятся основные положения, обосновывающие
целесообразность внедрения многофазных
расходомеров, исходя из значимости производимых
На подводных месторождениях многофазный
расходомер уже стал частью стандартного
“комплекта” подводного оборудования. Для
эксплуатации подводных месторождений,
использование других вариантов в качестве
альтернативы многофазным расходомерам не
представляется особо привлекательным. К ним
относятся отдельные подводные трубопроводы
(дорогостоящее оборудование), подводная
переработка (только что начинает выходить из
пилотной фазы развития) и отказ от замеров
расходов отдельных скважин.
Что касается рынков постоянных и периодических
опробований, постоянный рынок будет
значительно больше, конечной целью на
некоторых месторождениях будет установка
многофазных расходомеров на каждой отдельной
скважине. Рынок пробной эксплуатации будет
по-прежнему занимать важное место в сфере
многофазных измерений, поскольку для
опробывания разведочных скважин на удаленных
месторождениях как нельзя лучше подходят
компактные размеры многофазного расходомера.
использования многофазных измерений
Основные трудности на пути широкомасштабного
внедрения многофазных расходомеров следующие:
1) Обучение/Переход к новой технологии; 2)
Цена/Восприятие цены; и, 3) Большое число
существующих установок для сепарации нефти
и газа на пробной стадии эксплуатации. Ниже
приводится анализ каждой из этих проблем:
Обучение/Переход к новой технологии.
технология многофазных измерений уже не
нова, ее еще стоит относить к разряду новых
технологий. Опыт использования этой технологии
в нефтедобывающей отрасли насчитывает почти
10 лет, а большинство специалистов – нефтяников
начинали свою карьеру до появления многофазных
измерителей. В школе эту технологию не изучали,
и познакомиться с ней на практике они не могли.
Поэтому, проблема многофазных измерений часто
не является “предметом дискуссий” наравне
the environment. It is expected that future regulations
requiring vapor recovery systems on tanks and vessels
will motivate producers to eliminate many production
facilities and meter the produced fluids at the wellhead
before pumping them to a single, centralized
production site.
Key Innovations Emerging
A number of innovations are emerging to improve the
accuracy and application of multiphase meters. Multi
Phase Meters AS has introduced the concept of 3-
D microwave tomography (Scheers and Wee, 2007)
which is expected to be the approach that will replace
the current 1-D measurements. Combination of simple
measurements through a virtual meter type of pressure
drop prediction approach is also expected to provide a
means toward reducing meter costs (Marelli, 2007). To
expand areas of application, meters are moving from
pressure ratings of 5000 psi to 10000 and 15000 psi.
To address the high pressure/high temperature (HPHT)
market a number of companies have programs underway
to increase the pressure/temperature rating. For the
Partial Separator Based approach, the advances in in-
line separators should allow these devices to decrease
their size and weight into the same range as the In-Line
meters. Also, clamp-on sonar/ultrasonic/acoustic meters
are (Ting, et. al., 2007) being tested and may provide
some new capabilities.
Evolving and improving over the past decade,
multiphase metering is now an industry “best practice”
in several producing areas. The advantages provided
by this technology in terms of lower cost, complexity
and footprint are being enhanced by several unique
aspects of today’s operating environment. Higher oil
& gas prices combined with expanding economies
have resulted in long wait times for equipment and
shortages in equipment and skilled personnel.
Multiphase metering, as part of a multiphase
production system approach, reduces the amount
of equipment needed for a project as well as the
associated costs of installation, operation and
maintenance. In addition, the continuous data stream
provided by a multiphase meter is opening up new
possibilities in reservoir monitoring and management.
The quality and frequency of the data generated is
expected bring this technology into established and
marginal fields over the next decade as the devices
become essential to the reservoir engineer as well as
the production/facility engineer.
The Multiphase Research Group at Texas A&M
University has been heavily involved in the area of
multiphase metering. The University utilizes a unique
field-scale research facility dedicated to the study and
improvement of multiphase pumps and meters. In
2000, the Multiphase Measurement Roundtable (MMR)
с другими системами измерений. С приходом
большого числа новых специалистов в отрасль
создается уникальная возможность познакомить
следующее поколение инженеров-нефтяников с
преимуществами этой технологии. В техасском
университете A&M для этой цели был разработан
краткосрочный курс “Многофазные измерения”,
который читается во всех странах мира. Еще
одним способом передачи этой технологии среди
нефтегазодобывающих компаний являются
мероприятия вроде Встреч за Круглым Столом
по вопросам многофазных измерений, на которых
освещаются успешные случаи применения этой
технологии.
В отрасли сложилось
представление, что эта технология очень
дорогостоящая. Однако инженерам по технической
эксплуатации оборудования, для которых
или диафрагменного расходомера, приходится
платить за них больше. Часто не учитывается
возможная экономия от применения измерителя
расхода многофазного потока. Эта экономия
весьма существенна, если учесть затраты на
другое оборудование, подготовку и обучение
персонала, установку и техобслуживание. За
последние несколько лет стоимость многофазных
расходомеров снизилась, поскольку поступление
возможность снижать их себестоимость за счет
роста производства. Раньше эти устройства
изготавливали в основном по индивидуальным
заказам, и производственные издержки были очень
высокие. Нынешний устойчивый рынок сбыта этой
продукции и все возрастающее число поставщиков
предположительно приведет к снижению цен в
течение ближайших нескольких лет, что, в свою
очередь, увеличит количество реализуемых
расходомеров.
Большое число существующих сепараторов
для пробной эксплуатации.
Многофазные
расходомеры чаще всего приобретают для новых
осваиваемых месторождений. Продажа нового
устройства для замены существующего пробного
сепаратора - это трудная задача и проникновение
в существующие и экономически граничные
месторождения только что началось. Движущими
факторами замены существующего оборудования
являются соображения защиты окружающей
среды, безопасности и получения точных данных.
В нескольких случаях, когда пришлось иметь
дело с токсичным газом, это послужило стимулом
для установки многофазного расходомера, в
других случаях возможность избавиться от
сепаратора и резервуаров на установке снизила
риск возникновения разливов и выброса газа в
окружающую среду.
was founded to assist in the rapid dissemination of
information regarding multiphase metering. At this event,
hard learned lessons are shared and areas of common
interest are identified. The MMR has grown to become
a significant worldwide event for multiphase metering
and the premier event of it’s kind in North America. This
event is supported by oil and gas operating companies
who have provided speakers and sponsored by virtually
all of the companies involved in multiphase metering.
The most recent MMR was hosted by major petroleum
operators BP, Chevron, ConocoPhillips and Total in
Galveston, Texas on April 26-27, 2007.
Adejuyigbe, B., I. Uvwo, J. Liu, O. Ekpecham, S.L.
Scott, R. Lansangan and R. Dutton:
“Investigation
of Three-Phase Flow Measurement Capabilities of a
Coriolis Meter,” paper presented at the 4th BHR Group
North American Conference on Multiphase Technology,
Banff, 161-176.
Devegowda, D. and S.L. Scott:
“Assessment of Subsea
Production Systems,” paper presented at the SPE Annual
Technical Meeting & Exhibition, Denver (Oct. 5-8, 2003);
SPE J. of Petroleum Tech., 56-57 (August 2004).
Hekimian, N., J. Jumonville and S.L. Scott:
“Experimental Investigation of the Influence of Trace
Amounts of Gas on Coriolis Liquid Metering,” paper
presented at the ASME- ETCE 2000 Production
Technology Symposium, New Orleans.
(Feb. 14-17, 2000)
Kratirov, K, A. Jamieson, S. Blaney and H. Yeung:
”Neftemer Multiphase Metering of Heavy Oil,”
presentation given at the 8th Annual Multiphase
Measurement Roundtable (MMR), Galveston.
(April 26-27, 2007)
Marelli, J.:
“Gas Carry-Under in Heavy-Oil Partial
Separation Metering Systems: Optimization of
Performance of a Well Test System Using SONAR and
RADAR Tools,” presentation given at the 8th Annual
Multiphase Measurement Roundtable (MMR), Galveston.
(April 26-27, 2007)
Mehdizadeh, P., B. Ghaempanah and S.L. Scott:
“Impact of Data Quality on Production Allocation and
Reserves Forecasting,” paper presented at the SPE
ATCE, San Antonio
(Sept. 24-27, 2006)
Scheers, L. and A. Wee:
“Challenges at High Accuracy
Multiphase and Wet-Gas Measurements,” presentation
given at the 8th Annual Multiphase Measurement
Roundtable (MMR), Galveston
(April 26-27, 2007)
Scott, S.L.:
“Multiphase Production Flows into Industry
Mainstream,” The American Oil & Gas Reporter, pp 68-73
(June 2001).
Scott, S.L.:
“Technology Allows Metering Multiphase
Flow,” Pumps & Systems Magazine, Randall Publishing
(May 2002).
Ting, F. D.L. Gysling and G. Dragnea:
“Evaluation
of Sonar Clamp-on Flowmeters for Wet-Gas Flow
ПРОГРЕССА
При разработке морских месторождений
одной из главных задач является
достижение максимальной
эффективности в сложных и
ответственных условиях работы. И
многое будет зависеть от надежности
используемых двигателей и достижения
ими необходимых показателей работы.
так и при транспортировке добытой
продукции газовые и дизельный
двигатели Cat® обеспечивают отличные
показатели работы и превосходную
эффективность при максимальной
надежности. Мы придаем технической
поддержке не меньшую важность, чем
внедрению передовых разработок и
совершенствованию нашей продукции.
Поэтому мы всегда готовы помочь вам в
решении возникающих проблем.
Для получения дополнительной
информации о наиболее эффективном
применении нашей продукции для решения
ваших задач позвоните дилеру Caterpillar в
www.cat-oilandgas.com
Газовые двигатели в диапазоне
до 6100 кВт
8180 л.с.
Дизельные двигатели в диапазоне
119 л.с.
до 16 000 кВт
21 760 л.с.
Caterpillar Global Petroleum
13105 Northwest Freeway, Suite 1010
Houston, Texas 77040-6321
Phone: 713-329-2207
Fax: 713-895-4280
©2007 Caterpillar. All Rights Reserved.
CAT, CATERPILLAR, their respective logos, “Caterpillar Yellow” and the POWER EDGE trade dress,
as well as corporate and product identity used herein, are trademarks of Caterpillar and may not be used without permission.
Ожидается, что будущие технические нормы,
регламентирующие необходимость установки систем
сбора резервуарных паров, побудят производителей
ликвидировать многие эксплуатационные объекты и
замерять добываемые флюиды на устье скважины,
перед тем как перекачивать их на единый
централизованно управляемый
нефтедобывающий участок
Ключевые инновационные технологии
Появляется целый ряд технических новшеств,
способствующих повышению точности и
расширению сферы применения многофазных
измерителей потока. Нефтесервисная компания
Multi Phase Meters AS внедрила концепцию
трехмерной СВЧ-томографии (Scheers и Wee,
2007). Эта технология, как ожидают, заменит
существующую систему одномерных измерений.
Сочетание простых измерений посредством
применения методики прогнозирования перепада
давления на виртуальном расходомере обеспечит
возможность снизить стоимость расходомера
(Marelli, 2007).
Расчетное давление в расходомерах сейчас
увеличивается с 5000 фунтов/кв. дюйм до
10000 и 15000 фунтов/кв. дюйм, что расширяет
область их применения. Чтобы удовлетворить
температур, многие компании разрабатывают
программы повышения номинальных значений
давления и температуры. В частности, что
касается сепараторов с частичным разделением
фаз, то успехи в конструировании стационарных
сепараторов позволят снизить габариты и вес этих
устройств до размеров стационарных измерителей.
Также проходят испытания гидроакустических,
ультразвуковых и акустических расходомеров (Ting,
et. al., 2000) с фиксирующими хомутами и новыми
функциональными возможностями.
Многофазные измерения, которые развивались
и совершенствовались в течение последних
десяти лет, стали передовой практикой отрасли
в нескольких нефтегазодобывающих районах.
Преимущества, которые дает использование этой
технологии с точки зрения снижения расходов,
уровня сложности и малого размера, еще более
возрастают за счет нескольких уникальных
аспектов современных условий эксплуатации.
Повышение цен на нефть и газ в сочетании с
растущей экономикой привели к удлинению сроков
ожидания поставок оборудования и дефициту
оборудования и квалифицированного персонала.
Многофазное измерение, как часть методики
многофазной технологии извлечения, уменьшает
количество оборудования необходимого для
проекта, а также связанные с этим расходы на
Measurement,” presentation given at the 8th Annual
Multiphase Measurement Roundtable (MMR),
Galveston
(April 26-27, 2007).
Uvwo, I. and S.L. Scott:
“Variable Inlet Configuration
Improves Flexibility of Compact Cylindrical Cyclone
Separators,” paper presented at the NEL Advances
in Multiphase Separation & Multiphase Pumping
Technologies Conference, Aberdeen
(Sept. 1-2, 2005).
наладку, эксплуатацию и техобслуживание. Кроме
того, постоянный поток информации, поступающий
от многофазного измерителя, открывает новые
возможности для мониторинга пластового
резервуара и управления пластом. Благодаря
качеству и частотности получаемых данных,
можно ожидать внедрения этой технологии на
действующих и малорентабельных месторождениях
в ближайшем десятилетии, по мере того как
эти устройства станут необходимы как для
промыслового инженера, так и для инженера-
эксплуатационника.
Дискуссии за круглым столом
Группа исследователей Multiphase Research Group в
университете A&M занимается глубоким изучением
процессов происходящих в многофазных средах.
В университете работает экспериментальная
установка, моделирующая условия эксплуатации
месторождения, на которой проводятся
исследования по совершенствованию многофазных
насосов и расходомеров. В 2000 году был
образован Круглый стол, посвященный проблемам
многофазных измерений, целью которого является
содействие оперативному распространению
информации о многофазных измерениях. На нем
участники обмениваются опытом из которого
они извлекли уроки и определяют сферу общих
интересов . Круглый стол стал значительным
международным событием в области многофазных
измерений и важным мероприятием подобного
рода в Северной Америке. Ему оказывают
поддержку нефтегазовые компании-разработчики,
предоставляющие докладчиков, и его деятельность
финансируется практически всеми компаниями,
связанными с технологией многофазных
измерений. Самое недавнее заседание Круглого
стола, организованное крупнейшими нефтяными
компаниями BP, Chevron, ConocoPhillips и Total,
проходило в Гальвестоне, штат Техас, 26-27 апреля
2007 года.

Приложенные файлы

  • pdf 7693999
    Размер файла: 969 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий