способ определения объема отложений в трубопроводе

Формула изобретения

Способ определения объема отложений в трубопроводе, заключающийся в заполнении трубопровода жидкостью с заданными свойствами и определении ее характеристик, отличающийся тем, что трубопровод заполняют однородной жидкостью без газа и организуют движение такой жидкости по трубопроводу с постоянным и известным расходом, одновременно с этим в точках, равномерно расположенных по длине трубопровода, переносным прибором определяют скорость движения этой жидкости по трубопроводу, а объем отложений в трубопроводе определяют по формуле:

где V_отл - объем отложений в трубопроводе, м³;

l - длина трубопровода, м;

D - внутренний диаметр чистого трубопровода, м;

Q - постоянный расход по трубопроводу, м³/с;

n - количество точек измерения скорости движения жидкости по трубопроводу;

_i - скорость движения потока жидкости в i-й точке измерения, м/с.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к нефтегазодобывающей отрасли промышленности и трубопроводному транспорту.

Известен способ определения засоренности газопровода, основанный на измерении объема и скорости перекачиваемого газа через контролируемый участок газопровода (АС № 932097, кл. F17D 3/00, 1980), согласно которому в перекачиваемый газ подают индикатор (радиоактивный изотоп) и контролируют время его прохождения по участку. Реализация способа связана с использованием радиоактивного вещества, что ведет к повышению мер безопасности и стоимости проводимых работ.

В статье (Федоров В.Т. О влиянии АСПО на работу «горячего нефтепровода» / Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа. - Уфа, 2008. - С.180-182) отмечено, что степень очистки нефтепровода от АСПО (отложения из асфальтенов, смол и парафинов) можно оценивать по изменению потерь давления на трение. Способ не дает возможности оценки объема АСПО в нефтепроводе.

Существуют методические приемы по оценке толщины отложений в трубопроводе, основанные на разнице в теплопередаче через стенку трубопровода чистого и с отложениями (патент РФ № 2099632, опубл. 20.12.1997 г.). Для реализации этих способов необходимы действия по теплоизоляции датчиков на теле трубопровода, а конечный результат замеров не дает оценки объема отложений в трубопроводе.

Наиболее близким к заявляемому способу по технике и технологии инструментальных замеров являются исследования с ультразвуковыми расходомерами (УР). Принцип действия современных УР основан на измерении скорости потока газа или жидкости в трубопроводе. Объемный расход транспортируемого флюида определяется расходомером путем умножения измеренной скорости на площадь проходного сечения трубопровода в зоне произведенного измерения скорости потока. Причем наличие внутреннего покрытия в полости трубопровода различного состава, в том числе и природного характера (отложения извести, гипса, АСПО) для современных УР, в частности фирмы FUJI PORTAFLOW С, не является причиной возникновения погрешности в определении скорости потока.

Несмотря на широкую доступность и распространенность в промышленности ультразвуковых расходомеров, на наш взгляд, с их помощью решен не весь возможный спектр вопросов эксплуатации трубопроводов, в частности не предусмотрен алгоритм действий по оценке объема отложений в трубопроводе.

Задачей заявляемого изобретения является нахождение объема отложений в полости трубопровода с помощью таких средств измерения, как расходомеры, в частности ультразвуковых, при соблюдении определенных технологических режимов эксплуатации действующего трубопровода.

Поставленная задача выполняется тем, что в способе определения объема отложений в трубопроводе, заключающемся в заполнении трубопровода жидкостью с заданными свойствами и определении ее характеристик, необходимо трубопровод заполнить однородной жидкостью без газа и организовать движение такой жидкости по трубопроводу с постоянным и известным расходом, одновременно с этим в точках, равномерно расположенных по длине трубопровода, переносным прибором определяют скорость движения этой жидкости по трубопроводу, а объем отложений в трубопроводе определяют по формуле:

где: V_отл - объем отложений в трубопроводе, м³;

l - длина трубопровода, м;

D - внутренний диаметр чистого трубопровода, м;

Q - постоянный расход по трубопроводу, м ³/с;

n- количество точек измерения скорости движения жидкости по трубопроводу;

_i - скорость движения потока жидкости в i-ой точке измерения, м/с.

Выполнение этой задачи по изобретению обеспечивает следующий технический результат - внутри трубопровода определяется объем отложений в адгезионной форме. Предложенный способ диагностики объема отложений основан на известном законе гидравлики (о постоянстве расхода жидкости в герметичном трубопроводе), не требует вскрытия трубопровода или других трудоемких операций. Получаемый технический результат имеет практическую ценность для выбора технологий очистки трубопровода от отложений.

На чертеже в схематичном виде представлен разрез нефтепровода с АСПО. Согласно схеме в трубопроводе 1 отложения 2 расположены неравномерно по длине трубопровода. Объем отложений в трубопроводе определяют в следующей последовательности:

1. Трубопровод заполняют однородной жидкостью без газа, например минерализованной водой с ингибитором коррозии (ПК) необходимой концентрации, и на время измерений обеспечивают движение этой жидкости по трубопроводу с постоянным и известным расходом Q. Несомненно то, что в местах сужений трубопровода из-за наличия отложений скорость потока жидкости будет больше, чем на участках без отложений.

2. Согласно изобретению по длине трубопровода через равные расстояния друг от друга организуют доступ к внешней поверхности трубопровода в точках 3 (по чертежу) и производят измерение _i - скорости движения жидкости при неизменном расходе Q.

3. По формуле (1) определяется объем отложений в трубопроводе.

Рассмотрим реализацию способа для проблемного участка нефтепровода длиной 700 м и внутренним диаметром в чистой зоне 200 мм. Вид отложений АСПО.

1. Содержимое трубопровода из нефти, воды и газа меняем на минерализованную воду с ИК и насосом обеспечиваем движение этой воды с постоянным расходом Q=2000 м³/сут.

2. Через каждые 100 м в 8-ми точках переносным ультразвуковым расходомером измеряем скорость потока жидкости: V₁, V₂, V_i, V₈. Полученные значения приведем в табличном виде:

Точка измерения по фиг.1	1	2	3	4	5	6	7	8
Расстояние от начала трубопровода, м	0	100	200	300	400	500	600	700
Скорость потока жидкости, м/с	0,74	1,05	1,15	1,12	1,00	0,74	0,74	0,74

3. В формуле (1) одной из составляющей является параметр - среднее значение скорости потока жидкости на исследуемом участке трубопровода. Для оформления расчетов в удобном виде найдем:

Объем отложений в нефтепроводе равен:

Для удаления из нефтепровода этого объема АСПО необходимо последовательно промыть трубопровод органическим растворителем в объеме 20-30 м³ с остановкой на 2-4 часа для выдержки времени на растворение отложений в растворителе.

Применение предложенного способа оценки объема отложений в трубопроводе не требует специального оборудования и реагентов, базируется на известном положении, что расход жидкости и газа - это произведение скорости потока на площадь сечения потока.

Новым, на наш взгляд, является то, что это положение гидравлики использовано для трубопровода с отложениями с обратной практической функцией - определение мест сужения и степени сужения по приборной диагностике скорости потока неразрушающим методом.

Существенным является и то, что жидкость при своем движении по трубопроводу в местах сужения не должна меняться по составу, например из нефти не должен выделяться остаточный газ. Поэтому в описании заявки и в формуле изобретения отмечено то, что на период измерений по трубопроводу должна двигаться гомогенная жидкость без газа.