способ отбора проб продукта из трубопровода и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором часть потока трубопровода транспортируют под воздействием избыточного давления по каналу, соединяющему трубопровод с автоматическим пробоотборником, и осуществляют отбор пробы, отличающийся тем, что вначале предварительно определяют перепад давления в канале, при котором скорость движения потока в канале выбрана более половины скорости потока трубопровода, затем скорость движения потока в канале регулируют, исходя из установленного перепада давления.

2. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода, содержащее канал, соединяющий трубопровод с автоматическим пробоотборником и пробоприемник и запорные краны, отличающееся тем, что оно снабжено установленным на канале краном и сливным краном и установленным на трубопроводе краном для возможности предварительного определения перепада давления в канале, при котором скорость движения потока в канале соответствует скорости движения потока трубопровода, и последующего регулирования скорости движения потока в канале до совпадения со скоростью потока в трубопроводе и возможности последующего отбора пробы из потока трубопровода.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность определения параметров перекачиваемой по трубопроводам жидкости.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором производят размещение в трубопроводе пробозаборного элемента из одной пробозаборной трубки с загнутым концом, которую располагают на оси трубопровода входным отверстием навстречу потоку, ручной отбор пробы пропорционально расходу потока трубопровода, при котором скорость отбора составляет не менее половины и не более двойной средней скорости потока трубопровода [1].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробозаборный элемент в виде одной пробозаборной трубки с загнутым концом, которую устанавливают на оси трубопровода входным отверстием навстречу потоку [2].

Недостаток известной техники отбора проб: в случае отбора пробы вручную сложно контролировать качество перекачиваемой жидкости, когда физико-химический состав потока непрерывно изменяется.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором производят размещение в основном трубопроводе заборного элемента, прокачку под воздействием избыточного давления через заборный элемент и последовательно соединенный с ним вспомогательный трубопровод части потока основного трубопровода, размещение во вспомогательном трубопроводе пробозаборных элементов, ручной отбор пробы через один из пробозаборных элементов, соединение каналом другого пробозаборного элемента с автоматическим пробоотборником и вспомогательным трубопроводом, отбор пробы автоматическим пробоотборником из этого канала, по которому непрерывно движется часть потока вспомогательного трубопровода [3] (прототип способа).

Известно устройство для реализации данного способа, включающее заборный элемент, установленный в трубопроводе, последовательно соединенный с вспомогательным трубопроводом для прокачки по нему части жидкости основного трубопровода, отбираемую через заборный элемент основного трубопровода под воздействием избыточного давления, устройство для создания избыточного давления во вспомогательном трубопроводе и на заборном элементе основного трубопровода, на вспомогательном трубопроводе установлены пробозаборные элементы, пробосборники, один из которых соединен с автоматическим пробоотборникам [4] (прототип устройства).

Недостаток данных технологии и техники отбора проб - низкая представительность пробы, полученной автоматическим пробоотборником - вследствие отсутствия контроля и регулировки скорости потока в канале, соединяющего автоматический пробоотборник с вспомогательным трубопроводом, скорость потока в канале, как правило, очень мала (создается за счет скоростного напора потока вспомогательного трубопровода), и не отвечает расчетной (изокинетической), и отличается от нее на порядок и более.

Техническим результатом данного изобретения является повышение представительности пробы.

Для достижения технического результата в способе отбора проб жидкости из трубопровода, при котором часть потока трубопровода транспортируют под воздействием избыточного давления по каналу, соединяющего трубопровод с автоматическим пробоотборником, отбор пробы согласно изобретению при отсутствии счетчика, определяющего расход потока в канале, отбор пробы автоматическим пробоотборником осуществляют при перепаде давления в канале, равным перепаду давления в канале (например, равным перепаду давления в канале, когда оно создается по отношению к давлению окружающей среды), определяемого из условия поддержания в нем расчетной скорости потока скорости потока (из известного интервала), например скорость в нем потока поддерживают изокинетической (равной скорости трубопровода), или выбирают из интервала изокинетичности (больше половины изокинетической скорости).

В заявляемом способе отбираемая автоматическим пробоотборником проба отбирается из канала, соединяющего автоматический пробоотборник с трубопроводом, в котором скорость потока соответствует расчетной (например, изокинетической или близкой к ней) - сравнимой со скоростью потока в трубопроводе. В результате проба, полученная по заявляемому способу, будет более представительная, нежели проба, полученная по способу-прототипу [3] (при котором скорость потока в канале, соединяющего автоматический пробоотборник с трубопроводом, значительно ниже изокинетической (ввиду большого гидравлического сопротивления канала вследствие малого диаметра канала)).

Таким образом, осуществление операций заявляемого способа позволит по сравнению со способом прототипом [3] повысить представительность пробы.

Применение заявляемого способа позволит осуществлять представительный отбор пробы, сократить потери жидкости при учетных операциях.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, которое включает канал, соединяющий трубопровод с автоматическим пробоотборником, пробоприемник, согласно изобретению при отсутствии счетчика, определяющего расход потока в канале, насоса для транспортировки потока в канале устройство выполнено из условия регулирования расхода потока в канале при заданном расходе потока в трубопроводе.

В заявляемом устройстве отбираемая автоматическим пробоотборником проба отбирается из канала, соединяющего автоматический пробоотборник с трубопроводом, в котором скорость потока можно установить изокинетической или близкой к ней благодаря тому, что устройство выполнено из условия регулирования расхода потока в канале при заданном расходе потока в трубопроводе. В результате проба, полученная заявляемым устройством, будет более представительная, нежели проба, полученная устройством-прототипом [4] (при отборе пробы которым скорость потока в канале, соединяющего автоматический пробоотборник с трубопроводом, значительно ниже изокинетической (ввиду большого гидравлического сопротивления канала вследствие малого у него диаметра)).

Таким образом, заявляемое устройство благодаря его отличительным признакам позволит осуществлять отбор более представительный пробы (в отличие от устройства прототипа [4]).

Заявляемые способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления могут конкретно применяться, например, на нефтепромыслах - на коммерческих узлах учета нефти.

Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода осуществляется следующим образом.

Трубопровод, по которому транспортируют жидкость, соединяют при помощи канала с автоматическим пробоотборником, устанавливают в канале перепад давления, который равен перепаду давления между давлением в трубопроводе и окружающей средой и при котором скорость потока в канале соответствует изокинетической (или более половины изокинетической), и отбирают пробу автоматическим пробоотборником. Отобранную в пробоприемник пробу направляют на анализ - определение относительного содержания балласта в пробе.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже представлен один из вариантов заявляемого устройства для отбора проб жидкости из трубопровода.

Устройство включает канал 1, связывающий автоматический пробоотборник 2 с трубопроводом 3, кран 4, установленный на конце канала 1, кран 5 установленный на трубопроводе 3 между началом 6 и концом 7 канала 1, манометры 8 и 9, установленные на трубопроводе 3 соответственно напротив точек соединения (начало 6 и конец 7) канала 1 с трубопроводом 3, пробоприемник 10, сливной кран 11, установленный перед краном 4, мерную емкость 12 для приема жидкости из сливного крана 11, а также кран 13 для регулировки расхода и давления в трубопроводе 3.

Перед включением в работу пробозаборного устройства (см. чертеж) определяют перепад давления (чтобы скорость в канале 1 соответствовала скорости жидкости в трубопроводе 3), который должен быть на манометрах 8 и 9. Перепад давления определяют следующим образом с использованием вспомогательных элементов - кранов 4, 11 и мерной емкости 12, - кран 4 закрывают и тем самым отсекают поток канала 1 от трубопровода 3, открывая сливной кран 11, производят заполнение мерной емкости 12. По времени заполнения мерной емкости 12 и поперечного сечения канала определяют скорость потока в канале 1. При необходимости ее корректируют, изменяя давление в трубопроводе 3 регулировкой крана 13, чтобы скорость в канале 1 совпадала с расчетной скоростью потока в трубопроводе 3. Соответствующий перепад давления (между давлением в трубопроводе 3 и внешней средой) на канале 1 считывают по манометру 8. После чего пробозаборник включают в работу - вспомогательные краны приводят в соответствующее положение - сливной кран 11 должен быть закрыт, а кран 4 полностью открыт.

Пробозаборное устройство предназначено для отбора пробы потока трубопровода 3 при помощи автоматического пробоотборника 2, соединяемого с трубопроводом 3 при помощи канала 1, при этом: кран 5 служит для регулировки перепада давления в канале 1; при регулировки этого перепада давления манометры 8 и 9 служат для контроля, чтобы необходимый перепад давления на канале 1 (который определяется согласно изложенному на абзац выше) был выставлен.

Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода работает следующим образом.

Перед транспортировкой с известной скоростью жидкости по трубопроводу 2 предварительно определяют перепад давления на канале 1, при котором скорость движения потока в канале 1 соответствует скорости движения потока трубопровода 3. Для этого в канале 1 закрывают кран 4 и полностью открывают сливной кран 11 и регулировкой крана 13 устанавливают перепад давления в трубопроводе 3 по отношению к внешней среде, при котором скорость движения потока в канале 1 соответствует известной скорости транспортировки жидкости по трубопроводу 3 - скорость потока в канале 1 определяют, исходя из времени заполнения мерной емкости 12 и проходного сечения канала 1. Далее закрывают сливной кран 11, полностью открывают кран 4 для протока части потока трубопровода 3 по каналу 1 и возращения его в трубопровод 3. Регулировкой кранов 13 и 5 на трубопроводе 3 восстанавливают рабочее давление и скорость потока в трубопроводе 3, при котором перепад давления на канале 1, определяемый как разница показаний давлений манометров 8 и 9, устанавливается равным определенному, то есть при котором скорость движения потока в канале 1 соответствует заданной скорости потока по трубопроводу 3. Автоматический пробоотборник 2 из перекачиваемой с изокинетической скоростью по каналу 1 части потока трубопровода 3 производит отбор пробы в пробоприемник 10. По завершении отбора пробы пробоприемник 10 передают в лабораторию на анализ.

Для испытаний было использовано устройство для отбора проб жидкости из трубопровода (см. чертеж) с приводимыми ниже расчетными параметрами.

Трубопровод 3 - внутренний диаметр в 24 мм. Транспортируемая по трубопроводу 3 жидкость - нефть с содержанием воды 1-3 об.%; вязкость безводной нефти при 20 град по Цельсию составляла 4 сП; скорость потока трубопровода 3-1,8 м/с. Диаметр канала 1-6 мм. Температура потока трубопровода 3-38С; плотность безводной нефти, приведенной к 20С при давлении 0 МПа, составляла 823,5 кг/м³. В системе пробоотбора был установлен автоматический пробоотборник “Проба-1M” (Изготовитель завод “БОЗНА”, г. Бугульма, Татарстан). Для исключения гидравлических потерь использовались шаровые краны 4, 5, 11, 13 с проходом, соответствующим диаметру трубопровода 3 и канала 1.

Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства отбора проб жидкости из трубопровода были проведены с использованием способа отбора проб [3] и устройства отбора проб [4], отличие которого от заявляемого устройства на участке включения автоматического пробоотборника 2 - отсутствие крана 5 и манометров 8 и 9 для регулировки и контроля перепада давления на канале 1. Данные сравнительных испытаний заявляемой и известной (прототип [3-4]) техники отбора проб сведены в таблицу.

Представительность пробы для способа и устройства [3-4] (прототип), полученной автоматическим пробоотборником, на 25-35% ниже по сравнению с представительностью для заявляемой технологии - сравните данные колонок 3 и 4 таблицы.

По данным экспериментов следует, что в отсутствие в канале 1 должной скорости потока, близкой к скорости движения жидкости в трубопроводе 3, а у прототипа [3-4] скорость потока в канале 1 на один-два порядка ниже (поскольку перепада давления в канале практически нет, и гидравлическое сопротивление канала 1 велико ввиду его малого диаметра - 6 мм), представительность пробы, отбираемой автоматическим пробоотборником 2, низкая. Заявляемые же способ и устройство позволяют решить проблему изокинетичности транспортировки части потока трубопровода 3 по каналу 1 в отсутствие счетчика расхода потока на канале 1 и осуществлять представительный отбор пробы.

Таким образом, данные сравнительных испытаний таблицы подтверждают, что отбор пробы из потока трубопровода по заявляемому способу и устройству, в отличие от отбора пробы по прототипу [3-4], обеспечивает более представительный отбор.

Заявляемый способ отбора проб и устройство для его осуществления промышленно применимы - они не требуют коренной реконструкции существующих узлов учета перекачиваемых по трубопроводам жидкостей, а необходимые для реализации заявляемой техники изменения могут быть проведены силами производственников, обслуживающих эти системы.

Источники информации

1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода/ ГОСТ 2517-85. п.2.1.13.1.3, 2.13.1.7.

2. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода/ ГОСТ 2517-85, п.2.13.1.7, черт.14.

3. Способ отбора проб жидкости из трубопровода/ ГОСТ 2517-85. Черт.18.

4. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода/ ГОСТ 2517-85. Изменение №1. Поправка, черт.18б), таблица 2.