tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2022-2-98-111tumnig-1024Research ArticleМАШИНЫ, ОБОРУДОВАНИЕ И ОБУСТРОЙСТВО ПРОМЫСЛОВMACHINERY, EQUIPMENT AND FIELD CONSTRUCTIONРазработка концепта мультифазного расходомераDevelopment of the concept of a multiphase flow meterШулаевН. А.ShulaevN. A.

Шулаев Никита Анатольевич, студент

Тюмень

Nikita A. Shulaev, Student

Tyumen

НикулинС. Г.NikulinS. G.

Никулин Сергей Геннадьевич, заведующий базовой кафедрой расходометрии нефти и газа

Тюмень

Sergey G. Nikulin, Head of the Basic Department of Oil and Gas Flow Metering

Tyumen

АубакировР. Б.AubakirovR. B.

Аубакиров Рустам Бауржанович, студент

Тюмень

Rustam B. Aubakirov, Student

Tyumen

ПурицкисЯ. В.PuritskisJa. V.

Пурицкис Янис Валдисович, студент

Тюмень

Janis V. Puritskis, Student

Tyumen

380nmgck@gmail.comМотаевК. А.MotaevK. A.

Мотаев Кирилл Анатольевич, студент

Тюмень

Kirill A. Motaev, Student

Tyumen

Тюменский государственный университетРоссияUniversity of TyumenRussian Federation2022160520220298111Copyright © Шулаев Н.А., Никулин С.Г., Аубакиров Р.Б., Пурицкис Я.В., Мотаев К.А., 20222022Шулаев Н.А., Никулин С.Г., Аубакиров Р.Б., Пурицкис Я.В., Мотаев К.А.Shulaev N.A., Nikulin S.G., Aubakirov R.B., Puritskis J.V., Motaev K.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/1024

В нефтегазовой промышленности можно выделить несколько проблем, которые влияют на развитие отрасли: низкое качество нефтепродуктов и малые темпы применения новых технологий, что непосредственно отражается на экономической составляющей производства. В настоящее время ведутся разработки мультифазных расходомеров, однако создание универсального прибора до сих пор является нерешенной задачей, а существующие разработки требуют постоянных калибровок на месторождениях. Основной проблемой при расчете расхода флюида является определение процентного содержания компонент в проходящей смеси. Использование излучения рентгеновского диапазона позволяет решить большинство технических проблем, а также определить состав с достаточно высокой точностью. Расходомеры, использующие данную концепцию, малоприменимы. Целью исследования является теоретическое обоснование применимости излучения рентгеновского диапазона в определение состава проходящего потока. В ходе выполнения работы были проведены поиск и анализ табличных данных, характеризующих взаимодействие излучения с веществом. В результате были определены приемлемые источники характеристического излучения. Следующим шагом мы смоделировали структуру флюида и вывели систему уравнений, с помощью которой можно определить плотности, совместно с существующими приборами, а также коэффициентов, определяемых экспериментальным путем. Результатом исследования является решаемая система уравнений, а также первичное моделирование рассматриваемой газожидкостной смеси при ламинарном течении. Итогом проведенной работы является получение теоретического подтверждения актуальности использования прибора, основывающегося на данной концепции, последующее добавление детекторов характеристического излучения поможет определить химический состав флюида.

 

In the oil and gas industry, several problems can be identified that affect the subsequent rates of development of the relevant industry: low quality of oil products and low rates of application of new technologies, which directly slows down the country's economic component. Currently, the development of multiphase flow meters is underway, however, the creation of a universal device is still an unsolved problem, and the existing developments require calibrations. The main problem in calculating the flow rate of the fluid is the determination of the density of the components of the passing mixture. The use of X-ray radiation allows you to solve most of the technical problems, as well as to determine the density with a high accuracy. Flow meters using this concept are of little use. The purpose of the study of our work is to update the applicability of the use of the X-ray range in determining the density of the passing flow. In the course of the work, a search and analysis of tabular data characterizing the interaction of radiation with matter was carried out, according to the results of which acceptable sources of characteristic radiation were determined. In the next step, we modeled the structure of the fluid and derived a system of equations that allows one to determine the densities using existing instruments, as well as constants that are determined experimentally. The result of the research is a solvable system of equations, as well as primary modeling and determination of the component, quantitative composition of the gas-liquid mixture under consideration in laminar flow. The result of this work is to obtain a theoretical confirmation of the relevance of using the device based on this concept, the subsequent addition of characteristic radiation detectors will also help to determine the chemical composition of the fluid.

 

коэффициент ослаблениямоделированиемультифазный расходомеринтенсивностьрентгеновское излучениепроцентное содержаниефлюидattenuation factorsimulationmultiphase meterintensityx-raypercentagefluidReferencesБрилл, Дж. П. Многофазный поток в скважинах / Дж. П. Брилл, Х. Мукерджи ; перевод с английского Ю. В. Русских ; под редакцией М. Н. Кравченко. – Ижевск : Ин-т компьютерных исследований, 2006. – 384 с. – Перевод изд.: Multiphase Flow in Wells / James P. Brill, Hemanta Mukherjee. Richardson, 1999. – Текст : непосредственный.Brill, J. P., & Mukherjee, H. (1999). Multiphase Flow in Wells. Richardson, Texas, First Printing Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, 150 p. (In English).Блохин, М. А. Физика рентгеновских лучей / М. А. Блохин. – 2-е изд., перераб. – Москва : Гостехиздат, 1957. – 518 c. – Текст : непосредственный.Blokhin, M. A. (1957). Fizika rentgenovskikh luchey. Moscow, Gostekhizdat Publ., 518 p. (In Russian).Блохин, М. А. Рентгеновское излучение / М. А. Блохин. – Текст : непосредственный // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. – Москва : Большая российская энциклопедия, 1994.Blokhin, M. A. X-ray radiation (1994). Physical encyclopedia : [in 5 volumes]. Moscow, Great Russian Encyclopedia Publ. (In Russian).Павлинский, Г. В. Основы физики рентгеновского излучения / Г. В. Павлинский. – Москва : Физматлит, 2007. – 240 с. – Текст : непосредственный.Pavlinskiy, G. V. (2007). Osnovy fiziki rentgenovskogo izlucheniya. Moscow, Fizmatlit Publ., 240 p. (In Russian).Русаков, А. А. Основы рентгенографии металлов : в 3 частях. Часть 1 / А. А. Русаков, В. Н. Яльцев. – Москва : МИФИ, 1994. – 172 с. – Текст : непосредственный.Rusakov, A. A., & Yaltsev, V. N. (1994). Osnovy rentgenografii metallov: v 3 chastyah. Chast' 1. Moscow, MIFI Publ., 172 p. (In Russian).Русаков, А. А. Основы рентгенографии металлов: в 3 частях. Часть 2 / А. А. Русаков, В. Н. Яльцев. – Москва : МИФИ, 1994. – 60 с. – Текст : непосредственный.Rusakov, A. A., & Yaltsev, V. N. (1994). Osnovy rentgenografii metallov: v 3 chastyah. Chast' 2. Moscow, MIFI Publ., 60 p. (In Russian).Русаков, А. А. Основы рентгенографии металлов : в 3 частях. Часть 3 / А. А. Русаков, В. Н. Яльцев. – Москва : МИФИ, 1994. – 152 с. – Текст : непосредственный.Rusakov, A. A., & Yaltsev, V. N. (1994). Osnovy rentgenografii metallov: v 3 chastyah. Chast' 2. Moscow, MIFI Publ., 152 p. (In Russian).Рид, Р. С. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд ; перевод с англиского, под ред. Б. И. Соколова. – 3-е изд., перераб. и доп. – Ленинград : Химия : Ленингр. отделение, 1982. – 592 с. – Перевод изд.: The properties of gases and liquids / Robert C. Reid, John M. Prausnitz, Thomas K. Sherwood. New York etc., 1977. – Текст : непосредственный.Reed, R., Prausnitz, J., & Sherwood, T. (1977). The properties of gases and liquids. New York etc., 592 p. (In English).Киттель, Ч. Введение в физику твердого тела / Ч. Киттель ; перевод с английского А. А. Гусева и А. В. Пахнева ; под общей редакцией А. А. Гусева. – Москва : Наука, 1978. – 792 с. – Перевод изд.: Introduction to solid state physics / Charles Kittel. New York, 1976. – Текст : непосредственный.Kittel, Ch. (1976). Introduction to solid state physics. New York, 792 p. (In English)Звонарев, С. В. Основы математического моделирования : учебное пособие / С. В. Звонарев. – Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2019. – 112 с. – Текст : непосредственный.Zvonarev, S. V. (2019). Osnovy matematicheskogo modelirovaniya. Ekaterinburg, Ural University Publ., 112 p. (In Russian).Ландсберг, Г. С. Оптика : учебное пособие / Г. С. Ландсберг. – 6-е изд., стер. – Москва : Физматлит, 2003. – 848 с. – Текст : непосредственный.Landsberg, G. S. (2003). Optika, 6th edition. Moscow. Fizmatlit Publ., 848 р. (In Russian).Плотникова, И. Н. Элементный состав нефти и рассеянного органического вещества и методы его изучения : учебно-методическое пособие / И. Н. Плотникова ; Казанский (Приволжский) федеральный университет. – Казань : Казанский университет, 2012. – 25 с. – Текст : непосредственный.Plotnikova, I. N. (2012). Elementnyy sostav nefti i rasseyannogo organicheskogo veshchestva i metody ego izucheniya. Kazan, Kazan University Publ., 25 p. (In Russian).Чеников, И. В. Химия и физика нефти : учебное пособие / И. В. Чеников ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Кубанский государственный технологический университет. – Краснодар : КубГТУ, 2010. – 292 с. – Текст : непосредственный.Chenikov, I. V. (2010). Khimiya i fizika nefti. Krasnodar, Kuban State Universary Publ., 292 p. (In Russian).Блохин, М. А. Рентгеноспектральный справочник / М. А. Блохин, И. Г. Швейцер. – Москва : Наука, 1982. – 376 с. – Текст : непосредственный.Blokhin, M. A., & Shveytser, I. G. (1982). Rentgenospektral'nyy spravochnik. Moscow, Nauka Publ., 376 p. (In Russian).Ракобольская, И. В. Ядерная физика / И. В. Ракобольская. – Москва : Изд-во Московского ун-та, 1971. – 296 с. – Текст : непосредственный.Rakobol'skaya, I. V. (1971). Yadernaya fizika. Moscow, Moscow University Publ., 296 p. (In Russian).Кузнецов, Д. С. Специальные функции : учебное пособие / Д. С. Кузнецов. – 2-е изд., перераб. и доп. – Москва : Высшая школа, 1965. – 423 с. – Текст : непосредственный.Kuznetsov, D. S. (1965). Spetsial'nye funktsii. 2nd edition, revised and expanded. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 423 p. (In Russian).Ильин, В. А. Линейная алгебра : учебник / В. А. Ильин, Э. Г. Позняк. – 4-е изд. – Москва : Наука. Физматлит, 1999. – 296 с. – Текст : непосредственный.Il'in, V. A., & Poznyak, E. G. (1999). Lineynaya algebra. 4th edition. Moscow, Nauka. Fizmatlit Publ., 296 p. (In Russian).Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах / В. А. Мамаев, Г. Э. Одишария, Н. И. Семенов, А. А. Точигин. – Москва : Недра, 1969. – 208 с. – Текст : непосредственный.Mamaev, V. A., Odishariya, G. E., Semenov, N. I., & Tochigin, A. A. (1969). Gidrodinamika gazozhidkostnykh smesey v trubakh. Moscow, Nedra Publ., 208 p. (In Russian).Toski, E. Evolution of multiphase flow measurements and their impact on operational management / E. Toski, B. V. Hansen, D. Smith. – Schlumberger, 2003.Toski, E., Hansen, B. V., & Smith, D. (2003). Evolution of multiphase flow measurements and their impact on operational management. Schlumberger. (In English).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.