Назначение
Установки измерительные ЦИКЛОН (далее по тексту - установки) предназначены для измерения массы и объёма жидкости в составе нефтегазоводяной смеси (далее по тексту - жидкости), объёма попутного нефтяного газа, массы жидкости без учета воды.
Описание
В основу принципа работы установки заложен прямой метод измерений жидкости и свободного нефтяного газа после разделения нефтегазоводяной смеси в сепараторе.
Установки конструктивно включают в себя блок технологический (БТ), блок аппаратурный (БА) и другие дополнительные функциональные блоки, оснащенные системами жизнеобеспечения (обогрев, освещение, вентиляция и пожаро-газосигнализация). Количество и исполнение блоков установки определяется условиями измерения, техническими требованиями и необходимостью реализации дополнительных функций кроме измерительных.
БТ может состоять из измерительного и коллекторного модуля или только из измерительного модуля.
Основным элементом измерительного модуля является сепаратор горизонтального или вертикального типа. Сепаратор состоит из трех основных частей: гидроциклонной, гравитационной и каплеотбойной.
Гидроциклонная часть является первой ступенью сепарации. Она предназначена для сепарации основной части нефтяного газа. Гравитационная камера выполняет функцию повторной сепарации нефтегазоводяной смеси, а также в ней происходит регулирование уровня жидкости относительно свободного нефтяного газа. Регулировка уровня предназначена для предотвращения прорыва нефтяного газа в жидкостной трубопровод и прорыва жидкости в газовый трубопровод.
Регулировка уровня осуществляется двумя способами: механическим - с помощью поплавка и газовой заслонки и автоматическим - с помощью электроуправляемых устройств. Автоматическая регулировка уровня позволяет накапливать нефтяной газ и сырую нефть в сепараторе для обеспечения расхода, соответствующего диапазону измерений счетчиков (расходомеров) в случаях, если дебиты жидкости и нефтяного газа меньше нижнего предела измерений этих счетчиков (расходомеров).
В каплеотбойнике происходит сепарация нефтяного газа (осушка).
Измерительный модуль комплектуется основными и вспомогательными средствами измерений. Применяемые основные средства измерения приведены в таблице 1. Совокупность основных и вспомогательных средств измерений согласуется с заказчиком на стадии оформления заказа.
Таблица 1 - Основные средства измерений, применяемые в установках измерительных ЦИКЛОН
| Наименование, тип | Регистрационный номер* |
| Счетчики жидкости СКЖ | 14189-13 |
| Счетчики кольцевые РИНГ | 27699-14 |
| Расходомеры массовые Promass, модификации Promass 300, Promass 500 | 68358-17 |
| Счетчики-расходомеры массовые ЭЛМЕТРО-Фломак | 47266-16 |
| Счетчики-расходомеры массовые Micro Motion | 45115-16 |
| Счетчики-расходомеры массовые Micro Motion | 71393-18 |
| Расходомеры массовые КРОМАСС-V | 80336-20 |
| Расходомеры-счетчики массовые OPTIMASS 1400, OPTIMASS 2400, OPTIMASS 6400 | 77658-20 |
| Расходомеры-счетчики вихревые OPTISWIRL 4200 | 74011-19 |
| Счетчики газа вихревые СВГ | 13489-13 |
| Расходомеры вихревые Prowirl 200 | 58533-14 |
| Датчики расхода газа DYMETIC-1223M | 59797-14 |
| Датчики расхода газа DYMETIC-1223M | 77155-19 |
| Датчики расхода газа ДРГ.М | 26256-06 |
| Расходомеры-счетчики вихревые ЭЛЕМЕР-РВ | 79250-20 |
| Влагомеры сырой нефти ВСН-2 | 24604-12 |
| Измерители обводненности Red Eye® модели Red Eye® 2G и Red Eye® Multiphase | 47355-11 |
| Счетчики-расходомеры массовые Штрай-Масс | 70629-18 |
| Счётчики-расходомеры кориолисовые КТМ РуМАСС | 83825-21 |
| Счетчики-расходомеры массовые кориолисовые ЭМИС-МАСС 260 | 77657-20 |
| Преобразователи расхода вихревые ЭМИС-ВИХРЬ 200 (ЭВ-200) | 42775-14 |
| Расходомеры-счетчики вихревые ИРВИС-РС4М | 55172-13 |
| * регистрационный номер в Федеральном информационном фонде по обеспечению единства измерений |
Для приведения объемов нефти и свободного нефтяного газа к стандартным условиям на трубопроводах устанавливаются датчики давления и температуры, относящиеся к вспомогательным средствам измерения.
Вспомогательные средства измерений могут быть любого типа, в том числе:
- измерительные преобразователи (датчики) давления с диапазоном измерений от 0 до 16 МПа и пределами допускаемой приведенной погрешности не более ±0,5 %;
- измерительные преобразователи температуры (термопреобразователи) с диапазоном измерений от минус 50 до плюс 150 °С и пределами допускаемой приведенной погрешности не более ±0,25 %;
- измерительные преобразователи разности давлений с верхним пределом измерений не более 500 кПа и пределами допускаемой приведенной погрешности не более ±0,5 %;
- микроволновые уровнемеры с диапазоном измерения уровня до 1500 мм и пределами допускаемой абсолютной погрешности не более ± 2 мм;
- сигнализаторы уровня с гистерезисом не более ±1 мм;
- манометры показывающие с пределами измерений от 0 до 16 МПа и классом точности не ниже 1,5.
Для оценки качества сепарации нефтегазоводяной смеси применяются устройства:
- для определения остаточной доли содержания свободного нефтяного газа в нефти -УОСГ-100 СКП;
- для определения доли растворённого нефтяного газа в нефти - УОСГ-1РГ.
Алгоритм работы измерительного модуля (в блоке БИОИ-2) при помощи настроек позволяет включать или выключать измерение растворенного попутного нефтяного газа.
Вариант исполнения конкретного образца установки выбирается на этапе изучения условий измерения в зависимости от ожидаемых величин расхода и свойств нефтегазоводяной смеси. Каждому варианту исполнения установки присваивается определённый код измеряемых параметров в зависимости от набора средств измерения и необходимых измеряемых величин.
Коллекторный модуль предназначен для подключения скважин к измерительному модулю.
В зависимости от варианта исполнения он может включать в себя:
- входные трубопроводы с отводом на трубопровод измерительного модуля и выходной коллектор;
- переключатель скважин многоходовой (ПСМ) или блок трехходовых кранов;
- выходной коллектор;
- дренажные линии;
- байпасный трубопровод для подключения передвижной измерительной установки.
БА может состоять из блока измерений и обработки информации (далее по тексту -БИОИ) и блока силового (далее по тексту - БС) или только из БИОИ.
БИОИ индицирует, управляет, обрабатывает, регистрирует и хранит полученные результаты измерений в архиве. Конструктивно БИОИ и БС могут быть размещены в БА, а также устанавливаться удаленно в помещениях, или на специально отведенных площадках вне взрывоопасной зоны. Возможен вариант применения БИОИ взрывозащищенного исполнения, который устанавливается непосредственно в БТ.
Условное обозначение установки измерительной ЦИКЛОН:
ЦИКЛОН - ХХХ - Х,Х - Х - ХХ / ХХ - Х/Х - Д(Х...Х) - ХХ - Х - Х - Х
Условное
наименование
Верхний предел измерения
расхода жидкости:
120, 210, 420, 1440, 1500,
2500, 4000, 6000, 10 000 -
т/сут (м3/сут)_________________
Номинальное (рабочее) давление,
МПа
4,0; 6,3___________________________________
Способ регулировки уровня жидкости в
сепараторе:
А - автоматическая;
Е - естественная;
без индекса - механическая_____________
Код измеряемых параметров__________________
Код комплектации аппаратурного блока________________
Индекс и код комплектации устройством электрообогрева КТО-2
или укрытием___________________________________________
Индекс комплектации дополнительным оборудованием:
Д - дополнительное оборудование
без индекса - без дополнительного оборудования
Индекс комплектации монтажными частями______________________________________
Индекс исполнения (только для кодов измеряемых параметров — 4, 5, 8, 10, 14):
Ф - стационарное с фланцевым соединением
Ш - мобильное на шасси
без индекса - мобильное без шасси________________________________________________________
Индекс климатического исполнения:
С - от минус 60 до плюс 50 °С (для кодов измеряемых параметров 9-11 - до плюс 40 °С)
без индекса - от минус 40 до плюс 50 °С (для кодов измеряемых параметров 9-11 - до плюс 40 °С)_______
Индекс: К - коррозионностойкое исполнение (защита от коррозии внутренних поверхностей установки измерительной, температура измеряемой среды от 0 до плюс 70 °С); без индекса - обычное исполнение
Схема условного обозначения блоков измерений и обработки информации БИОИ-2:
БИОИ-2 - ХХ - Х
Сокращенное наименование блоков измерений и обработки информации для измерительных установок_________
Код исполнения:
06, 07, 07РС, 11 - взрывозащищённое
04, 04РС, 05, 10 - общепромышленное_________
Индекс климатического исполнения:
С - от минус 60 до плюс 50 °С (северное исполнение) без индекса - от минус 40 до плюс 50 °С
Общий вид установки и блока измерений и обработки информации, схема нанесения заводских (серийных) номеров, схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение нанесения пломб или наклеек представлены на рисунках 1 - 3.
Рисунок 1 - Фотография установки измерительной ЦИКЛОН и схема нанесения заводских
(серийных) номеров
Рисунок 3 - Схема пломбировки от несанкционированного доступа, обозначение нанесения пломб или наклеек
Заводской (серийный) номер установок наносится на таблички методом лазерной гравировки, которые крепятся на элементах конструкции установки (трубопроводе, сепараторе, раме и др.) и также приводится в эксплуатационной документации. Формат нанесения заводского номера - числовой.
Программное обеспечение
Программное обеспечение установок измерительных ЦИКЛОН состоит из 2 частей:
Встроенное программное обеспечение выполняет следующие функции:
- измерение мгновенных значений с первичных преобразователей;
- вычисление:
массы и объёма нефти;
объёма свободного нефтяного газа;
- ввод и редактирование значений параметров конфигурации;
- вывод на дисплей значений конструктивных коэффициентов, измеряемых и вычисляемых параметров;
- ведение архива работы и измеренных параметров с сохранением в энергонезависимой памяти:
часового;
суточного;
- ведение календаря;
- поддержку протокола «MODBUS RTU» и связь с персональным компьютером через интерфейсы:
EIA RS - 485, USB, Ethernet.
Программное обеспечение «Монитор» работает под управлением операционной системы «Windows» на базе персонального компьютера. Выполняет функции:
- просмотр измеряемых и вычисляемых параметров программным обеспечением блока «БИОИ-2»;
- ввод пользовательских констант в программное обеспечение блока «БИОИ-2»;
- запуск измерений;
- диагностика состояния установки;
- считывание архивов.
Идентификационные данные ПО установок измерительных ЦИКЛОН (блоков БИОИ-2 и ПО верхнего уровня Монитор) приведены в таблице 2. Метрологические характеристики установок установлены с учетом влияния ПО.
Таблица 2 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентификационное наименование ПО | БИОИ-2-07РС | БИОИ-2-05 | БИОИ-2-06 | БИОИ-2-07 | БИОИ-2-10 | Монитор |
| Номер версии ПО | не ниже | не ниже | не ниже | не ниже | не ниже | не ниже |
| 2.07 | 1.05 | 3.01 | 3.02 | 2.11 | 7.73 |
| Цифровой идентификатор ПО | 374F44A0 | 6BC12AB0 | 473E | A8F0 | B227AF11 | 2FD8DB01 |
| Алгоритм вычисления цифрового идентификатора ПО | CRC32 | CRC32 | CRC16 | CRC16 | CRC32 | CRC32 |
Уровень защиты программного обеспечения от непреднамеренных и преднамеренных
изменений «высокий» в соответствии с Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Основные технические характеристики установок и допустимые параметры измеряемой и окружающей среды приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Основные технические характеристики установок и допустимые параметры измеряемой и окружающей среды_____________________________________________________
| Параметр | Значение |
| Номинальное (рабочее давление), МПа, не более | 4,0; 6,3 |
| Минимальное рабочее давление, МПа, | 0,3 |
| Потеря давления в диапазоне расхода, МПа, не более | 0,2 |
| Характеристики рабочей среды: |
| Измеряемая среда | нефтегазоводяная смесь или скважинная жидкость, нефть, попутный нефтяной газ |
| Содержание (объемная доля) свободного нефтяного газа в составе нефтегазоводяной смеси в условиях измерения (в рабочих условиях), % | от 0 до 98 |
| Объёмное содержание (доля) воды в жидкости, % | от 0 до 100 |
| Диапазон кинематической вязкости, м2/с | от 140’6 до 140’3 |
| Температура измеряемой среды, °С - для всех исполнений кроме коррозионностойкого - для коррозионностойкого исполнения | от 0 до +110 от 0 до +70 |
| Плотность жидкости, кг/м3 | от 700 до 1360 |
| Габаритные размеры и масса БТ и БА | в зависимости от типоразмера и варианта исполнения установки |
Продолжение таблицы 3
| Параметр | Значение |
| Параметры питания электрических цепей: |
| Род тока | переменный |
| Напряжение, В | 220±22; 380±38 |
| Частота, Г ц | 50 ± 1 |
| Вид входных/выходных сигналов БИОИ | Унифицированные токовые сигналы 4-20 мА; дискретные; числоимпульсные |
| Количество подключаемых скважин, шт. | от 1 до 30 |
| Потребляемая мощность, кВА, не более | 20 |
| Коммуникационные каналы | RS485, Ethernet, USB |
| Климатическое исполнение установок | УХЛ1 |
| Условия эксплуатации: температура окружающей среды, °С - для всех исполнений кроме северного - для северного исполнения | от -40 до +50* от -60 до +50* |
| Показатели надежности: Средняя наработка до отказа, ч Средний срок службы, лет | 40000 20 |
| * - при комплектации влагомером ВСН-2 - до плюс 40 °С |
Пределы допускаемой относительной погрешности измерения установки приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Погрешности измерений установки
| Код измеряемых параметров | Условное обозначение УИ (состав основных СИ) | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений |
| массы жидкости, % | массы жидкости без учета воды, % | объема жидкости, приведенного к стандартным условиям, % | объема свободного попутного нефтяного газа, приведённого к стандартным условиям, % |
| 1 | ЦИКЛОН-ХХХ-Х,Х-1 (счетчик СКЖ) | ±2,5 | _ | _ | _ |
| 3 | ЦИКЛОН-ХХХХ- Х,Х -3 (кориолисовый расходомер) | ±1,0; ±2,0 | _ | ±1,0; ±2,0* | _ |
| 4,8,10 | ЦИКЛОН-ХХХ- Х,Х -4/-8/-10 (счетчики РИНГ + влагомер) | _ | _ | ±1,0; ±2,0* | ±5,0 |
| 5,14 | ЦИКЛОН-ХХХ- Х,Х -5/-14 (счетчик РИНГ + счетчик газа) | _ | _ | ±1,0; ±2,0* |
| 6,12 | ЦИКЛОН-ХХХ- Х,Х -6/-12 (счетчик СКЖ + счетчик газа) | ±2,5 | _ | _ |
| 7,13 | ЦИКЛОН-ХХХХ- Х,Х -7/-13 (кориолисовый расходомер + счетчик газа) | ±1,0; ±2,0 | _ | ±1,0; ±2,0* |
Продолжение таблицы 4
| Код измеряемых параметров | Условное обозначение УИ (состав основных СИ) | Пределы допускаемой относительной погрешности измерений |
| массы жидкости, о/ /о | массы жидкости без учета воды, % | объема жидкости, приведенного к стандартным условиям, % | объема свободного попутного нефтяного газа, приведённого к стандартным условиям, % |
| 9 | ЦИКЛОН-ХХХ- Х,Х -9 (счетчик СКЖ + счетчик газа + влагомер) | ±2,5 | ± 6 ** ± 15 *** | _ | ±5,0 |
| 11 | ЦИКЛОН-ХХХХ- Х,Х -11 (кориолисовый расходомер + счетчик газа +влагомер) | ±1,0; ±2,0 | ± 6 ** ± 15 *** | ±1,0; ±2,0* |
* установки с дополнительной опцией измерения объема нефти, приведенного к стандартным условиям изготавливаются по отдельному заказу;
* * при содержании воды в жидкости до 70 %;
* ** при содержании воды в жидкости от 70 до 95 %;
Значения, в зависимости от типов установок, применяемых основных средств измерения и наличия измерительных каналов могут изменяться в пределах указанного диапазона.
Диапазоны измерений расхода и количества измеряемой среды приведены в таблице 5.
Таблица 5 - Диапазоны измерений расхода и количества измеряемой среды
| Параметр | Значение |
| Диапазон массового (объемного) расхода жидкости, т/сут (м3/сут) | от 0,5 до 10 000* |
| Диапазон объемного расхода свободного попутного нефтяного газа, м3/сут | от 1 до 380 000* |
| Диапазон измерения массы жидкости и массы жидкости без учета воды, т | от 0 до 9 999 999 * |
| Диапазон измерения объёма жидкости, приведённого к стандартным _____ 3 условиям, м | от 0 до 9 999 999 * |
| Диапазон измерения объема свободного попутного нефтяного газа, приведённого к стандартным условиям, м3 |
| * Значения, в зависимости от конкретных параметров измеряемой среды, типов и размерного ряда применяемых основных средств измерения могут изменяться в пределах указанного диапазона |
Метрологические характеристики блоков БИОИ-2 приведены в таблице 6.
Таблица 6 - Метрологические характеристики блоков БИОИ-2
| Параметр | Значение |
| БИОИ-2-04РС БИОИ-2-07РС | БИОИ-2-04 | БИОИ-2-05 | БИОИ-2-06 | БИОИ-2-07 | БИОИ-2-10 БИОИ-2-11 |
| 1. Наличие местной индикации | да |
| 2. Пределы допускаемой относительной погрешности вычисления | объёма жидкости, приведённого к стандартным условиям, % | ±0,05 | ±0,2 |
| объёма свободного попутного нефтяного газа, приведённого к стандартным условиям, % | ±0,05 | ±0,4 |
| массы жидкости, % | ±0,05 | ±0,05 |
| массы жидкости без учета воды, % | ±0,05 | ±0,2 |
Знак утверждения типа
наносится на табличку, закрепленную на лицевой стороне технологического блока установки и на наружной стороне блока измерений и обработки информации методом лазерной гравировки. На титульном листе паспорта знак наносится типографским способом.
Комплектность
Комплектность поставки соответствует таблице 7.
Таблица 7 - Комплектность средства измерений
| Наименование | Обозначение | Количество |
| Блок технологический 1) | - | - |
| БИОИ-2 (аппаратурный блок)1) | - | - |
| Комплект монтажных частей 1) | - | - |
| Комплект ЗИП 1) | - | - |
| Руководство по эксплуатации2) | - | 1 экз. |
| Паспорт2) | - | 1 экз. |
| Методика поверки | - | 1 экз. на партию |
| 1) Обозначение установки, блоков, комплекта монтажных частей, ЗИП входящих в ее состав, их количество выбирается исходя из конфигурации установки, определяемой заказом 2) Обозначение документа определяется исходя из конфигурации установки, определяемой заказом |
Комплект поставки установки может дополняться по условиям контракта на поставку.
Сведения о методиках (методах) измерений приведены в документе «ГСИ. Количество сырой нефти. Методика измерений с применением установок измерительных ЦИКЛОН производства ООО НПО «НТЭС» (Свидетельство об аттестации методики измерений № 01.00257-2013 /14409 - 14 от 01.07.2014 г., ФР.1.29.2015.21702, выдано ФГУП «ВНИИР»).
Нормативные документы
Постановление Правительства Российской Федерации от 16 ноября 2020 г. № 1847 «Об утверждении перечня измерений, относящихся к сфере государственного регулирования обеспечения единства измерений»;
ГОСТ 8.637-2013 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений массового расхода многофазных потоков;
ТУ 4318-002-12978946-06 Установки измерительные ЦИКЛОН. Технические условия.
