Возможности применения абсорбционной БИК-спектроскопии в многофазной расходометрии

Abstract

The article considers the problem and its causes of multiphase flow measurement of production wells. The paper presents the fundamental possibility of NIR spectroscopy application in a multiphase flow measurement of hydrocarbons, in particular, in determining the volume ratio of water, oil and gas in the flow gas-liquid mixture. The main advantages, drawbacks and limitations of this approach are presented. The current state of the application of near infrared radiation in multiphase flow measurement is analyzed. The theoretical bases of NIR spectroscopy are described. The method of determining the volume fractions of the phases in water-gas-oil stream bused on absorption NIR spectroscopy is proposed. The key features for the selection of required wavelengths used in the proposed method are described. Studies of the oil-water emulsions on a double-beam NIR spectrometer were made, which resulted in acquisition of the absorbance spectra of several samples. The comparison of the experimental and calculated absorbance spectra was carried out, which confirmed the validity of the proposed NIR method application for the determination of the volume fractions of the phases in the flow gas-liquid mixture.

Обозначена проблема определения многофазного расхода продукции добывающих скважин, указаны основные обусловливающие ее причины. Рассмотрена принципиальная возможность применения основ БИК-спектроскопии в многофазной расходометрии углеводородов, в частности, в определении объемного соотношения воды, нефти и газа в потоке ГЖС. Приведены основные преимущества, недостатки и ограничения данного подхода. Рассмотрено текущее состояние применения ИК-излучения ближнего диапазона в целях многофазной расходометрии. Описаны теоретические основы БИК-спектроскопии. Предложен метод определения объемного соотношения фаз в потоке водонефтегазовой смеси, основанный на абсорбционной спектроскопии в ближней области ИК-диапазона. Описаны ключевые особенности по подбору необходимых длин волн, используемых в предложенном методе. Проведены исследования водонефтяных эмульсий на двулучевом БИК-спектрометре, в результате которых получены спектры оптической плотности нескольких образцов. Произведено сравнение экспериментальных и расчетных данных по спектрам оптической плотности, в результате которого подтверждена справедливость применения предложенного БИК-метода для определения объемного соотношение фаз в потоке ГЖС.