Способ отбора проб продукта из трубопровода и устройство для его осуществления
Изобретение относится к технике отбора проб жидкости из трубопровода и может быть использовано в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность определения параметров перекачиваемой жидкости. В способе отбора проб жидкости из трубопровода часть потока трубопровода транспортируют под воздействием избыточного давления по каналу, соединяющего трубопровод с автоматическим пробоотборником, и осуществляют отбор пробы. 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. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода содержит канал, соединяющий трубопровод с автоматическим пробоотборником, и пробоприемник, и запорные краны. Устройство 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. Изобретение обеспечивает представительный отбор проб перекачиваемой по трубопроводам жидкости. 2 с.п.ф-лы, 1 ил., 1 табл.
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 информации1. 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.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.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2