«Нефтепро-
мысловое дело»

Определение числа и размеров твердых частиц в потоке нефти на базе ультразвукового метода

УДК: 621.317
DOI: 10.33285/0207-2351-2022-7(643)-51-58

Авторы:

¹ Самарский государственный технический университет, Самара, Россия
² СамараНИПИнефть

Ключевые слова: расход нефти, твердые частицы, ультразвуковой метод, ультразвуковая матрица датчиков

Аннотация:

В статье рассматривается ультразвуковая система, регистрирующая в нефтяном потоке наличие частиц примесей, а также оценивающая их размеры. Описана структура измерительной системы, содержащей матрицу излучающих и приемных пьезоэлементов, формирующих набор ультразвуковых лучей, сканирующих все сечение нефтепровода. Приведены экспериментальные данные о параметрах твердых частиц в потоке нефти, предложен ультразвуковой метод определения этих параметров. Определена модель ультразвукового сигнала в рассматриваемой системе, показана возможность определения размеров и числа твердых частиц минералов, а также парафинов в потоке нефти в нефтепроводе. Предложена аппроксимационная модель ультразвукового сигнала в измерительной системе, определена возможность использования такой системы в нефтяной индустрии.

Список литературы:

1. Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества вещества: Справочник № 2. 5-е изд., перераб. и доп. – Спб.: Политехника, 2004. – 412 с.

2. ГОСТ 6370-83. Нефть, нефтепродукты и присадки. Метод определения механических примесей. – М.: Стандартинформ, 2007. – 7 с.

3. Мельченко В.Е., Жданов А.С. Опыт работы оборудования в условиях повышенного содержания мехпримесей на месторождениях ОАО "Славнефть–Мегионнефтеаз" // Инженерная практика. – 2010. – № 2. – С. 32–37.

4. Plinninger R., Kasling H., Thuro K. Wear prediction in hardrock excavation using the CERCHAR Abrasiveness Index (CAI) // Proceedings of the Eurock 2004 53rd Geomechanics Colloquium, 2004.

5. Гаврилова Н.Н., Назаров В.В., Яровая О.В. Микроскопические методы определения размеров частиц дисперсных материалов: учеб. пособие. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2012. – 52 с.

6. Hogg W.R., Coulter W. Apparatus and method for measuring a dividing particle size of a particulate system: United States Patent 3557352.

7. Volker A.W.F. Method and device for obtaining information on the distribution of macroscopic particles in liquids. – 2003.

8. Саиткулов Н.О. Ультразвуковой способ измерения содержания нефти и твердых взвешенных частиц в сточной воде // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. – 2010. – № 4. – С. 78–81.

9. Хаисуваров К.И., Цейтлин В.Г. Техника измерения давления, расхода, количества и уровня жидкости, газа и пара: учеб. пособие. – М.: Изд-во стандартов, 1990. – 287 с.

10. Ермолов И.Н. Теория и практика ультразвукового контроля. – М.: Машиностроение, 1981. – 240 с.

11. Acoustic sensor for fluid characterization / Wei Han, J.R. Birchak, B.H. Storm Jr., Thomas E. Ritter: Patent WO2001069040; publication date 20.09.2001.

12. Wrobel M. Ultrasonic Measurement and Characterization of Liquid-Particle Flow Barbara Faculty of Science and Technology: PhD Thesis UiS no. 2012, 112 p.

13. Ultrasound measurement of the content of solid particles in liquid media applied to oil industry / A.M. Silva Jr., N. Pérez, M.A. Brizzotti, J.C. Adamowski // 21st International Congress of Mechanical Engineering 24–28 October 2011, Natal, RN, Brazil.

14. Ultrasonic measurement of densisity of liquids / J.C. Adamowski, F. Buoichi, R.A. Sigelman [et al.] // J. of the Acoustical Society of America. – 1995. – Vol. 97, № 1. – P. 354–361.

15. He C., Hay A.E. Broadband measurements of the acoustic backscatter cross section of sand particles in suspension // J. of the Acoustical Society of America. – 1993. – Vol. 94, № 4. – P. 2247–2254.

16. Kinsler L.E. Fundamentals of acoustics. – Wiley, Michigan, United States. – 1982.

17. Cheeke J.D.N. Fundamentals and applications of ultrasonic waves. CRC Press. – 2002.

18. Kalivoda R.J. Liquid ultrasonic flow meters for crude oil measurement // 23rd International North Sea Flow Measurement Workshop, 18–21 October 2005, Tønsberg, Norway.

19. Temkin S. Sound propagation in dilute suspensions of rigid particles // J. of the Acoustical Society of America. – 1998. – № 103(2). – P. 838–849.

20. Arnau A. Piezoelectric Transducers and applications. First ed. – Germany: Springer, 2008.