- •Глава 2 общие сведения об измерениях и приборах
- •§ 1. Понятие об измерениях
- •§ 2. Физические величины и их единицы
- •§ 3. Погрешность результата измерения и источники ее появления
- •§ 4. Классификация средств измерении
- •§ 5. Погрешности средств измерений и классы точности
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 государственная система промышленных приборов и средств автоматизации
- •§ 1. Принципы построения
- •§ 2. Характеристика ветвей гсп
- •§ 3. Преобразователи с унифицированными сигналами
- •Контрольные вопросы
- •Системы дистанционных измерении
- •§ 1. Назначение и классификация методов дистанционной передачи
- •§ 2. Электрические системы и преобразователи с естественными сигналами
- •§ 3. Вторичные приборы электрических и пневматических систем дистанционных измерений
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5 измерение давлении и разрежении
- •§ 1. Основные определения и классификация приборов
- •§ 2. Деформационные манометры
- •§ 3. Электрические манометры
- •§ 4. Скважинные манометры
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6 измерение температур
- •§ 1. Температурная шкала
- •§ 2. Термометры манометрические
- •§ 3. Электрические термометры сопротивления
- •§ 4. Измерение средней температуры нефти и нефтепродуктов в резервуарах
- •§ 5. Измерение температуры в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7 измерение расхода жидкости, пара и газа
- •§ 1. Определение и классификация методов измерения
- •§ 2. Объемные расходомеры
- •§ 3. Расходомеры переменного перепада давления
- •§ 4. Расходомеры постоянного перепада давления
- •§ 5. Расходомеры переменного уровня
- •§ 6. Тахометрические расходомеры
- •§ 7. Вибрационный массовый расходомер
- •§ 8. Электромагнитные расходомеры
- •§ 9. Измерение расхода в скважине
- •Контрольные вопросы
- •Глава 8 измерение уровня жидкостей в емкостях и скважинах
- •§ 1. Назначение и классификация приборов
- •§ 2. Поплавковые и буйковые уровнемеры
- •§ 3. Пьезометрические уровнемеры
- •§ 4. Измерение уровня жидкости в скважинах
- •Акустический метод измерения уровня в скважинах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9 измерение физических свойств веществ и примесей
- •§ 1. Измерение плотности
- •§ 2. Измерение вязкости
- •§ 3. Анализаторы содержания воды в нефти
- •§ 4. Анализаторы содержания солей в нефти
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10 контроль процессов бурения скважин
- •§ 1. Параметры контроля процессов бурения скважин
- •§ 2. Автономные измерительные установки. Измерение осевой нагрузки на забой
- •Измерение крутящего момента
- •§ 3. Системы наземного контроля процесса бурения
- •Преобразователи
- •§ 4. Каналы связи дистанционного контроля глубинных параметров бурения
- •§ 5. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с электрическим каналом связи
- •§ 6. Устройства дистанционного контроля глубинных параметров бурения с гидравлическим каналом связи. Индикатор осевой нагрузки
- •Контрольные вопросы
- •Часть вторая системы автоматического регулирования и средства автоматизации
- •Глава 11
- •Основные понятия теории автоматического регулирования
- •§ 1. Система автоматического управления
- •§2. Обратные связи
- •§ 3. Разомкнутые и замкнутые сау
- •§ 4. Принцип действия системы автоматического регулирования
- •§ 5. Классификация систем автоматического регулирования
- •§ 6. Требования, предъявляемые к cap
- •§ 7. Понятие статической характеристики
- •§ 8. Понятие динамических характеристик
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12 расчет систем автоматического регулирования
- •§ 1. Типовые динамические звенья
- •§ 2. Способы соединения звеньев
- •§3 Понятия устойчивости системы
- •§ 4. Критерии устойчивости
- •§ 5. Оценка качества процесса автоматического регулирования
- •§ 6. Свойства объектов автоматического регулирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13 общие сведения об автоматических регуляторах
- •§ 1. Классификация автоматических регуляторов
- •§ 2. Математические модели регуляторов
- •§ 3. Регуляторы прямого действия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14 пневматические регуляторы
- •§ 1. Основные особенности пневматических регуляторов
- •§ 2. Унифицированная система элементов промышленной пневмоавтоматики (усэппа)
- •§ 3. Основные регулирующие устройства и вторичные приборы системы старт
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15 исполнительные устройства
- •§ 1. Общая характеристика и классификация
- •Исполнительных устройств
- •§ 2. Регулирующие органы
- •§ 3. Исполнительные механизмы
- •§ 4. Основные характеристики и расчет исполнительных устройств
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16 построение функциональных систем автоматизации технологических процессов
- •§ 1. Состав технической документации по автоматизации технологического процесса
- •§ 2. Условные обозначения средств автоматизации по конструктивному принципу
- •§ 3. Условные обозначения средств автоматизации по функциональному признаку приборов и устройств
- •§ 4. Функциональные схемы автоматизации
- •Глава 17
- •§ 1.Теоретические основы автоматического
- •§ 2. Фрикционные и гидравлические устройства подачи долота
- •§ 3. Электромашинные устройства подачи долота
- •§ 4. Забойные устройства подачи долота
- •Контрольные вопросы
- •Глава 18 автоматизация добычи и промыслового сбора нефти и нефтяного газа
- •§ 1 Характерные особенности нефтедобывающих предприятии и основные принципы их автоматизации
- •§ 2. Типовая технологическая схема автоматизированного нефтедобывающего предприятия
- •§ 3. Автоматизация нефтяных скважин
- •§ 4. Автоматизированные групповые измерительные установки
- •§ 5. Автоматизированные сепарационные установки
- •§ 6. Автоматизированные блочные дожимные насосные станции
- •Глава 19 автоматизация подготовки и откачки товарной нефти
- •§ 1.Характеристика технологического процесса и задачи автоматизации
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки подготовки нефти
- •§ 3. Автоматическое измерение массы товарной нефти
- •§ 4. Автоматизация нефтеперекачивающих насосных станций
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20 автоматизация объектов поддержания пластовых давлении
- •§ 1. Характеристика системы поддержания пластовых давлений (ппд)
- •§ 2. Автоматизированные блочные установки для очистки сточных вод и автоматизация водозаборных скважин
- •§ 3. Автоматизированные блочные кустовые насосные станции
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21 автоматизация добычи и промысловой подготовки газа
- •§ 1. Характеристика газовых и газоконденсатных промыслов как объектов автоматизации
- •§ 2. Автоматическое управление добычей промысла
- •§ 3. Автоматическое управление процессом низкотемпературной сепарации газа
- •§ 4. Автоматизация абсорбционного процесса осушки газа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22 основные элементы и узлы комплекса технических средств асу тп
- •§ 1. Назначение и общие принципы организации асу тп
- •§ 2. Основные элементы систем телемеханики и вычислительной техники
- •§ 3. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23 основы вычислительной техники
- •§ 1. Общие сведения об эвм
- •§ 2. Принципы построения и области применения цвм
- •§ 3. Процессоры
- •§ 4. Запоминающие устройства
- •§ 5. Устройства ввода-вывода
- •§ 6. Порядок решения задачи на цвм
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24 телемеханизация технологических процессов добычи нефти и газа
- •§ 1. Понятие об агрегатной системе телемеханической техники
- •§ 2. Телемеханизация нефтедобывающих предприятий
- •§ 3. Телемеханизация газодобывающих предприятий
- •§ 4. Микропроцессоры и некоторые перспективы их применения в нефтяной и газовой промышленности
- •Контрольные вопросы
- •Список литературы
- •Оглавление
§ 3. Анализаторы содержания воды в нефти
Для установления количества воды, содержащейся в водонефтяной эмульсии, применяют диэлькометрические и спектрофотометрические влагомеры.
Принцип действия диэлькометрических влагомеров основан на использовании значительной разницы диэлектрической проницаемости нефти (около 2,5) и воды (80), что позволяет создать прибор с высокой чувствительностью. В таком влагомере измеряется емкость конденсатора, образованного двумя электродами, опущенными в анализируемую водонефтяную эмульсию.
Известно, что емкость конденсатора
где S—поверхность обкладок конденсатора; ε—диэлектрическая проницаемость среды между обкладками; d—расстояние между обкладками.
Если принять, что S—площадь
электродов (обкладок конденсатора),
опущенных в анализируемую эмульсию,
d—расстояние между ними неизменны, то
емкость конденсатора С будет зависеть
от измен
Исследования, проведенные рядом ученых, показали, что диэлектрическая проницаемость нефти зависит от ее физико-химического состава (т. е. различна для разных нефтей), температуры, количества растворенного в ней газа. Поэтому однозначная зависимость емкости конденсатора, являющегося датчиком прибора, от количества воды в нефти может быть получена только при компенсации влияния указанных факторов.
Схема емкостного ;датчика влагомеров типа УВН для непрерывного измерения объемного содержания воды в потоке нефти, питаемых от сети переменного тока напряжением 220 В, приведена на рис. 9.8.
Корпус 4 внутри покрывается эпоксидной смолой или бакелитовым лаком для защиты его от коррозии и отложений парафина. На фланце 5 монтируется внутренний электрод, длину которого можно регулировать вращением штока 1. К стальному: патрубку 6, укрепленному на фланце 5, с помощью кольца 7 крепится стеклянная труба 3. Внутри трубы на длине 200 мм распылением наносится слой серебра, который является внутренним электродом 2 датчика. Вращая штурвалом шток 1, можно перемещать в электроде 2 металлический цилиндр 8, контактирующий с серебряным покрытием, настраивая таким образом влагомер на измерение содержания воды в нефтях различных сортов. В качестве внешнего электрода используется корпус 4 датчика.
Установка датчика в вертикальном положении обеспечивает однородность потока. Для компенсации влияния температуры предусмотрен электрический термометр 9 с мостом температурной компенсации.
Диэлектрическую постоянную нефтеводяной смеси определяют по формуле Винера
где εв и εн—диэлектрические постоянные воды и нефти; Vв— объемное содержание воды в нефти.
Расход прошедшей через датчик чистой нефти находят по формуле
где q — мгновенный расход смеси.
Такие влагомеры рассчитаны на пределы измерения влажности 0—60% (УВН-1) и 0—3% (УВН-2).
Инфракрасный спектрофотометрический анализатор содержания воды в нефти «Фотон-П», принцип действия которого основан на зависимости поглощения электромагнитных волн от концентрации исследуемого вещества и толщины образца, состоит из измерительного преобразователя с узлом подготовки пробы, блока управления и вторичного прибора. Принципиальная схема измерительного преобразователя показана на рис. 9.9. В нем осуществляется измерение отношения интенсивности рассеянного излучения и интенсивности излучения в прямом пучке, прошедшем через кювету с исследуемой пробой.
Луч света от источника 3 с помощью линзы 4 параллельным пучком направляется на светоделитель 6, который делит пучок на две части: одна часть направляется в рабочий канал в кювету 13, другая — в сравнительный на зеркало 5. Работа в режиме сравнения позволяет исключить влияние на точность измерения нестабильности характеристик фотосопротивлений 22 и 30, электронных ламп усилителей 17 и 31 и изменения интенсивности света источника излучения.
Обтюратор 7, вращаемый синхронным двигателем, поочередно пропускает поток излучения в один из каналов. Число секторов обтюратора и скорость его вращения подобраны так, что частота пропускания излучения равна частоте питающего напряжения.
Излучение в рабочем канале проходит по двум оптическим каналам: каналу прямого излучения и каналу рассеянного излучения (измерительному).
В канале прямого излучения луч после светоделителя 6 направляется в кювету 13 через обтюратор 7 и оптический клин 8. В кювете часть излучения поглощается, часть рассеивается, часть проходит через кювету и с помощью зеркала 21 направляется на фотосопротивление 22. На это же фотосопротивление из сравнительного канала от светоделителя 18 с помощью линзы 20 подается опорное излучение. Фотосопротивление 22 включено в цепь фазочувствительного усилителя 17. К выходу усилителя подключен реверсивный двигатель 9, ось которого связана с оптическим клином 8.
Канал сравнительного излучения 'предназначен для поддержания постоянной интенсивности прямого излучения. При равенстве обоих потоков излучения на выходе усилителя переменное напряжение отсутствует, электродвигатель не вращается и клин неподвижен. С изменением интенсивности излучения прямого пучка на выходе усилителя появляется пульсирующее напряжение соответствующей фазы и реверсивный двигатель передвинет клин в соответствующем направлении. При этом восстановится прежнее значение интенсивности прямого излучения.
Ход лучей в измерительном канале следующий: рассеянное в кювете излучение собирается оптическим конденсатором 16 и с помощью линзы 24 направляется через оптический клин 27 на фотосопротивление 30. На это же сопротивление от зеркала 29 с помощью линзы 25 подается опорное излучение в противофазе с рабочим. Фотосопротивление 30 включено в цепь фазочувстрительного усилителя 31. К выходу усилителя подключен реверсивный двигатель 28, ось которого связана с оптическим клином 27. С осью последнего связана также ось преобразователя перемещений.
Измерительный канал работает аналогично каналу прямого излучения. При равенстве обоих потоков оптически клин и преобразователь неподвижны.
Если в измерительной пробе нефти содержится вода, то появится рассеянное излучение, интенсивность которого тем больше, чем больше содержание воды в нефти. Реверсивный двигатель, перемещая оптический клин, восстановит прежнее значение освещенности фотосопротивления. При этом повернется также и ось преобразователя, с выхода которого пропорциональный перемещению сигнал поступит во вторичный прибор.
В схему измерительного преобразователя входит фотореле 1 коррекции фазы, управляемое фотоэлементом 10. Поток излучения на фотоэлемент направляется из сравнительного канала от светоделителя 11. Фотореле предназначено для согласования фаз коммутации потоков излучения и питающего напряжения двигателей 9 и 28.
Измерительный преобразователь конструктивно выполнен совместно с узлом подготовки пробы и имеет взрывозащищенное исполнение при использовании взрывоопасных смесей. Внутри корпуса измерительного преобразователя монтируется узел оптических измерений, а узел подготовки пробы крепится сверху корпуса на плите.
Вторичным прибором анализатора «Фотон-П» является прибор 26 с ферродинамическим компенсатором, самопишущий, регулирующий типа ВФС. Измерительный сигнал 1—0—1 В подается на вход прибора с преобразователя типа ПФ-2 измерительного преобразователя. Выходной структурный преобразователь типа ПС предназначен для подачи унифицированного сигнала частотой 4—8 кГц.
Прибор имеет два диапазона измерения влажности: 0—5 и 0—1%. Основная погрешность составляет ±6% от предела измерения. Длительность цикла измерения 5, 30 и 60 мин.