Способ отбора проб жидкости из трубопровода
Использование: при отборе проб жидкости из трубопровода в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где требует высказать точность определения примесей. Сущность изобретения: способ отбора проб жидкости из трубопровода включает размещение в трубопроводе перпендикулярно движению потока пробозаборного элемента, ориентированного входным отверстием навстречу потоку, отбор через него под действием избыточного давления пробы из потока трубопровода. Отбор пробы осуществляют одинаково пропорционально расходу потока на каждом уровне отбора со скоростью, гидродинамическое возмущение потока при которой приводит к минимальному изменению содержания включений в отбираемой пробе. 3 ил., 2 табл.
Изобретение относится к технике отбора проб жидкости из трубопровода и может найти применение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность определения примесей.
Известен способ отбора проб жидкостей из трубопровода, включающий вертикальное размещение в трубопроводе пробозаборной трубки входным отверстием навстречу потоку на оси трубопровода, изокинетический отбор пробы под действием избыточного давления [1]. Недостаток известной техники отбора проб - невысокая представительность получаемой пробы. При расслоении потока трубопровода отбираемая проба представляет только жидкость с центральных слоев потока трубопровода, поэтому представительность отбираемой пробы по известной технике отбора может быть гарантирована только в частном случае - когда распределение включений потока в поперечном сечении трубопровода равномерное. Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, включающий размещение пробозаборного элемента из пяти пробозаборных трубок по диаметру трубопровода, перпендикулярно движению потока трубопровода, при котором оси отверстий трубок расположены параллельно оси трубопровода, направлены навстречу потоку и отстоят друг от друга на 0,2 диаметра трубопровода, и при этом входное отверстие центральной трубки расположено на оси трубопровода; отбор под действием избыточного давления пробы из потока трубопровода через пробозаборные трубки, при котором доля отбираемой пробы по отношению к расходу потока трубопровода на уровнях отбора убывает от периферийных уровней к центральному в соответствии с изменением диаметров входных отверстий пробозаборных трубок как 13 : 10 : 6, при этом отбор - изокинетический; объединение отобранных через пробозаборные трубки частей потока в совокупную пробу путем смешения их и перекачку этой пробы по вспомогательному трубопроводу в блок контроля качества жидкости на анализ [2] (прототип). Недостаток известной техники отбора проб - невысокая представительность отбираемой пробы и ограниченность конфигурации устройства, используемое для реализации этой техники отбора проб. В условиях расслоения потока (для нефтяной эмульсии, например, поток расслаивается на нефть, газ и воду) под воздействием силы гравитации поток в трубопроводе представляет совокупность элементарных горизонтальных слоев, в каждом из которых распределение включений можно считать равномерным. Качество получаемой из потока пробы в условиях такого расслоения находится в прямой зависимости от доли потока, которой представлен каждый слой потока в отобранной пробе - представительность каждого слоя в потоке должна находиться в соответствии с его долей в потоке (далее слой потока в элементарном горизонтальном сечении будет отождествляться с уровнем расположения слоя). Очевидно, что отбор пробы по известной технике отбора находится в обратной зависимости - отбор пробы от периферийных уровней к центральному уменьшается (ибо диаметры входных отверстий пробозаборных трубок уменьшаются от периферии к центру трубопровода согласно соотношению 13 : 10 : 6), расход же потока трубопровода на центральном уровне максимален, а на периферийных уровнях минимален. Поэтому известная техника отбора проб не может обеспечить высокую представительность отбираемой пробы в условиях расслоения потока трубопровода. Кроме того, осуществление известной техники отбора возможно только на устройстве строго заданной конфигурации, согласно ГОСТ 2517-85 [3]. Данное ограничение не позволяет использовать другие, более совершенные, устройства (другой конфигурации) для осуществления известной техники отбора проб. В заявляемом изобретении способ отбора проб жидкости из трубопровода, включающий размещение в трубопроводе перпендикулярно движению потока пробозаборного элемента, ориентированного входным отверстием навстречу потоку, отбор через него под действием избыточного давления пробы из потока трубопровода, отличается тем, что отбор пробы осуществляют одинаково пропорционально расходу потока на каждом уровне отбора и при этом со скоростью, гидродинамическое возмущение потока при которой приводит к минимальному изменению содержания включений в отбираемой пробе. Различная конфигурация пробозаборного элемента, естественно, приведет к различной степени гидродинамического возмущения потока вблизи отверстия пробозаборного элемента. По этой причине, как показали эксперименты, изокинетический отбор пробы (то есть, когда средняя скорость отбора пробы на входе в пробозаборный элемент равна средней скорости потока трубопровода), не всегда способствует получению пробы наилучшего качества. Выбор надлежащим образом средней скорости отбора пробы, а именно, из условия, обеспечивающего минимальное гидродинамическое возмущение набегающего на пробозаборный элемент потока, максимально устраняет искажение (вносимое пробозаборным элементом) распределения включений в поперечном сечении потока трубопровода и тем способствует получению по предлагаемой технике отбора пробы высокого качества. Отметим, что выбор таким образом скорости отбора пробы является необходимым, но недостаточным условием для получения пробы высокого качества. Вторым необходимым (и достаточным вместе с первым) условием для получения пробы высокого качества является одинаково пропорциональный отбор пробы относительно расхода потока на уровнях отбора. При осуществлении такого отбора пробы учитывается реальное распределение включений потока в поперечном сечении трубопровода (распределение включений можно считать равномерным на уровнях отбора). Кроме того, при этом представительность каждого элементарного слоя потока трубопровода в отбираемой по заявленному способу пробе оказывается равноценной, ибо каждый слой потока в пробе оказывается представлен в соответствии с его долей в потоке трубопровода. Перечисленные операции предлагаемого способа обеспечивают получение пробы более высокого качества по сравнению с известными способами. Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода может конкретно применяться на нефтепромыслах - на коммерческих узлах учета товарной нефти, на нефтеперерабатывающих заводах - при анализе качества получаемых нефтепродуктов. На фиг. 1 представлен вид в продольном разрезе трубопровода вертикальной плоскостью; на фиг. 2 - вид в поперечном сечении трубопровода. Устройство включает вертикальную пробозаборную трубку 1, устанавливаемую по диаметру трубопровода 2, имеющую продольное пробозаборное отверстие 3, направленное навстречу потоку трубопровода 2. Для удобства эксплуатации устройство снабжено крышкой 4, монтируемой на патрубке 5 трубопровода 2, штуцером 6 с установленным на нем вентилем 7 и расходомером 8. Геометрия пробозаборного отверстия 3 определяется из условия поступления в пробозаборную трубку 1 под избыточным давлением жидкости (пробы) из трубопровода 2 с одинаковым коэффициентом пропорциональности k для каждого уровня отбора x (интервал изменения x: 0![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8773.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8773.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8773.gif)
![](https://img.poleznayamodel.ru/chr/8773.gif)
Формула изобретения
Способ отбора проб жидкости из трубопровода, включающий размещение в трубопроводе перпендикулярно движению потока пробозаборного элемента, ориентированного входным отверстием навстречу потоку, отбор через него под действием избыточного давления пробы из потока трубопровода, отличающийся тем, что отбор пробы осуществляют одинаково пропорционально расходу потока на каждом уровне отбора со скоростью, гидродинамическое возмущение потока при которой приводит к минимальному изменению содержания включений в отбираемой пробе.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4