Мета роботи полягає у розв'язанні актуальної науково-прикладної проблеми - забезпечення поточного контролю фазового складу багатофазних потоків із високим газовмістом шляхом розроблення нових методів і засобів безсепараційного контролю структури та визначення фазовмісту газорідинних багатокомпонентних потоків експлуатаційних нафтогазових та газоконденсатних свердловин. Для досягнення поставленої мети у роботі поставлені такі задачі: - виконати аналіз сучасного стану і тенденцій розвитку засобів і технології контролю фазовмісту багатофазних потоків для умов нафтогазовидобутку з ме тою формулювання методології розроблення нових методів та засобів контро лю фазового складу потоку за умови його високого газовмісту; - теоретично та експериментально дослідити природу фізичних процесів генерування інформаційних сигналів первинними перетворювачами на ділянці трубопроводу газорідинного потоку з високим газовмістом, що дасть можливість визначити оптимальні вхідні параметри та математичні моделі для розроблення методів і системи контролю фазового складу потоку; - розробити метод оперативної ідентифікації структури багатофазного потоку свердловини на основі опрацювання інформаційних сигналів системи контролю фазовмісту потоку, що дасть змогу коректно вибрати метод визначення фазового складу та моменту утворення рідинних корків у потоці шлейфового трубопроводу свердловини; - розробити методи для безсепараційного поточного визначення об'ємних часток і швидкостей газової та рідкої фаз у газорідинних потоках свердловин за наявності високих значень газовмісту та статичного тиску, що дозволить здійснити реєстрацію в режимі реального часу фазового складу та індивідуальних фазових часток потоку; - розробити метод визначення об'ємного вмісту води в рідкій фазі потоку свердловини за високих значеннь газовмісту, що забезпечить оперативний поточний контроль водовмісту в газорідинних потоках свердловин промислу в умовах відмінності фізико-хімічних параметрів водяної фази потоків різних свердловин; - удосконалити методологію прогнозування й оцінки корозійних пошкоджень внутрішньої поверхні трубопроводів з багатофазним потоком за наявності інформації про структуру та фазовий склад потоку, що надається розроблюваною системою контролю; - розробити та виготовити інформаційно-вимірювальну систему контролю фазового складу потоку для поточного визначення структури та фазовмісту потоку, яка забезпечує контроль складу в умовах високих статичних тисків і газовмістів у потоці та провести апробацію в конкретних умовах нафтогазових промислів. Зміст Зміст 2 Вступ 7 Розділ 1 Аналіз проблеми, методів і засобів контролю структури та фазового складу газорідинних потоків 22 1.1. Особливості структури та гідрогазодинаміки багатофазних потоків 22 1.1.1. Сучасні підходи до аналітичного опису гідрогазодинаміки багатофазних потоків 22 1.1.2. Суть, параметри і класифікація структур багатофазного потоку 38 1.1.3. Аналіз емпіричних залежностей 48 1.1.4. Порівняння експериментальних даних 57 1.2. Застосування технології контролю фазового складу та структури га зорідинних потоків 59 1.3. Аналіз переваг і недоліків сучасних засобів контролю фазового складу багатофазних потоків 72 1.3.1. Класифікація основних методів контролю фазового складу і структури газорідинних потоків 73 1.4. Постановка проблеми досліджень 90 Розділ 2 Розроблення методології визначення структури багатофаз них потоків з високим газовмістом 93 2.1. Розроблення методології аналітичного моделювання багатофазних потоків з високим газовмістом 95 2.2. Розроблення процедури ідентифікації структури газорідинного потоку на основі емпіричних залежностей 111 2.3. Символізація інформаційних сигналів потоку для нейромережевої ідентифікації структури багатофазного потоку в режимі реального часу 129 2.3.1. Методологія символізації інформаційних сигналів 130 2.3.2. Застосування символізованих сигналів як вхідної інформації для штучних нейронних мереж визначення структури потоку 133 2.4. Використання вейвлет-перетвореннь сигналів флуктуацій тиску га зорідинного потоку під час реалізацї нейромережевих пристроїв контролю його структури 139 2.5. Висновки до розділу 145 Розділ 3 Розроблення методів визначення фазового складу газорідин них потоків з високим газовмістом 147 3.1. Розроблення гідростатичного методу визначення вмісту рідкої та газової фаз у газорідинному трикомпонентному потоці 148 3.2. Розроблення кореляційного методу визначення швидкостей фаз потоку на базі вейвлет-декомпозиції акустичних сигналів багатофазного потоку 154 3.2.1. Обґрунтування переваг застосування вейвлет-декомпозиції інформаційних сигналів потоку 156 3.2.2. Теоретична апробація способу вимірювання на моделях тестових сигналів……………. 161 3.2.3. Дослідження працездатності способу вимірювання швидкості газової фази під час оброблення дослідних реалізацій сигналів одержаних на промислі………… 164 3.3. Удосконалення імпедансного методу поточного контролю водо- вмісту в багатофазному потоці 169 3.3.1. Аналіз фізичних основ імпедансного методу контролю водовмі-сту водовуглеводневого потоку 169 3.3.2. Удосконалення конструкції первинного пертворювача імпедансного методу контролю водовмісту в потоці 178 3.4. Висновки до розділу 180 Розділ 4 Експериментальні дослідження структури та фазового скла ду багатофазного потоку з високим газовмістом 182 4.1. Експериментальні лабораторні установки дослідження методів контролю структури та фазового складу 188 4.2. Експериментальне промислове устатковання дослідження методів контролю структури та фазового складу 192 4.3. Експериментальний пристрій дослідження імпедансного методу контролю водовмісту в потоці 195 Розділ 5 Розроблення методології оцінювання та прогнозування коро зійно-ерозійних пошкоджень нафтогазопроводів на основі моніторингу структури і фазового складу вуглеводневого потоку свердловин 210 5.1. Прогнозування корозійних пошкоджень нафтогазопроводів на основі моніторингу структури та фазового складу багатофазного потоку свердловин 210 5.2. Контроль корозійно-ерозійних пошкоджень нафтогазопроводів на основі визначення структури та фазового складу багатофазного потоку свердловин 221 5.2.1. Розроблення системи ультразвукового контролю рівня корозій них втрат трубопроводів, зумовлених рухом багатофазного потоку 231 5.3. Перспективні методики оптимізації видобутку родовища за наявності інформації про структуру та фазовий склад потоку експлуатаційних свердловин 237 5.4. Технологічний контроль структури та фазовмісту потоків вуглеводневої суміші на основі використання штучних нейронних мереж 242 5.5. Застосування багатофазних поточних пристроїв контролю фазового складу для діагностування технічного стану промислових трубопроводів...250 5.6. Висновки до розділу 260 Розділ 6 Розроблення структурних схем і конструкцій вимірювальних вузлів та метрологічний аналіз автоматизованого устатковання для визна чення структури потоку та фазового складу потоку виходячи з конкретних умов контролю і типів промислів 261 6.1. Методи апаратної реалізації нейронних мереж для контролю фазового складу та структури вуглеводневих потоків 261 6.2. Особливості оцінювання невизначеностей вимірювань під час контролю структури газорідинних потоків свердловин 271 6.3. Особливості метрологічного аналізу системи безсепараційного контролю структури та вимірювання витрати фаз газорідинного потоку свердловин 282 6.4. Методика розрахунку методичної складової невизначеності вимірювань….. 292 6.5. Розроблення інформаційно-вимірювальної системи та її апробація 297 6.5.1. Врізка блока первинних перетворювачів системи в дослідну лінію морського промислу МСП-17 (Штормова) 299 6.5.2. Розроблення апаратного забезпечення вторинного блока оброблення інформації пристрою системи 304 6.5.3. Розроблення програмного забезпечення пристрою 306 6.5.4. Аналіз результатів апробації розробленої системи контролю структури та фазового складу потоку 307 6.6. Висновки до розділу 312 Висновки 314 Література 318 Додатки 353 Додаток А 354 Програма розрахунку двофлюїдних моделей 354 Додаток Б 365 Акти апробації 365 Додаток Б' 371 Дані досліджень гідростатичного методу контролю 371 Додаток В 372 Текст функцій які виконують пряме і зворотнє вейвлет-перетворення реалізації сигналу датчика 372 Додаток Е 375 Систематизація та умови застосування критеріїв подібності 375 Додаток Ж 378 Декомпозиція сигналів в базисі Хаара 378 Додаток 1 387 Базисні властивості вейвлет функції 387 Додаток К 388 Розрахунки на міцність та герметичність вимірювальної ділянки тру бопроводу блоку первинних перетворювачів 388 Додаток М 398 Погодження конструкції дослідного взірця з органами Держпромгір- нагляду МНС України охорони праці 398 Додаток Н 402 Креслення вставки між фланцями яка забезпечує введення сигналів тиску в потоці безпосередньо в диференційний давач тиску 402 Додаток О 403 Складальне креслення імпедансного первинного перетворювача....403 Додаток П 404 Складальне креслення вимірювальної ділянки трубопроводу блоку первинних перетворювачів пристрою контролю структури потоку 404 Додаток Р 405 Специфікація елементів лабораторної установки, 405