Способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления

Способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления

Реферат

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 трубки входным отверстием навстречу потоку; ручной отбор пробы с изокинетической скоростью [1].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробозаборную трубку, которую устанавливают на оси трубопровода входным отверстием навстречу потоку [2].

Недостаток известной техники отбора проб - сложность отбора представительной пробы вручную.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором применяют автоматический пробоотборник, который связывают с горизонтальным участком трубопровода снизу при помощи канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, при этом автоматический пробоотборник располагают выше трубопровода, а канал для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику располагают снизу вверх (по ходу движения отбираемой пробы), периодически осуществляют отбор порций проб из трубопровода автоматическим пробоотборником через канал в пробосборник через заданный интервал времени [3] (прототип способа).

Известно устройство для реализации данного способа, включающее горизонтальный участок трубопровода в виде трубки Вентури, на котором снизу установлен зонд для отбора пробы, а сверху - автоматический пробоотборник, при этом они соединяются между собой при помощи канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, пробосборник для накопления порций проб, отбираемых автоматическим пробоотборником [4] (прототип устройства).

Недостаток известной техники отбора проб - невысокая представительность объединенной пробы из порций проб, отобранных автоматическим пробоотборником в пробосборник. В интервал времени между отбором порций проб, который составляет обычно 5 мин, жидкость, которая находится в статическом состоянии в канале для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику расслаивается на тяжелую и легкую фазы. При этом если пробоотборник, как у известной техники, расположен выше отбора пробы через зонд из трубопровода, то тяжелая фаза будет перемещаться в нижнюю часть канала, связывающего зонд с пробоотборником, наиболее удаленную от автоматического пробоотборника, легкая сосредотачивается в верхней части этого канала, то есть располагается непосредственно у входа в автоматический пробоотборник. Если объем канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику гораздо больше, чем объем порции пробы, отбираемой автоматическим пробоотборником, то очевидно, что основная часть более тяжелой фазы жидкости не будет поступать в пробосборник, накапливаясь в нижней части канала, она будет вытесняться через зонд назад в трубопровод. В результате в пробосборник автоматический пробоотборник будет отбирать преимущественно более легкую фазу жидкости. Это определяет низкую представительность объединенной из порций пробу, отобранную по известной технике - каждый раз на момент отбора очередной порции пробы автоматический пробоотборник будет направлять в пробосборник порцию пробы, по составу отличную от состава жидкости, которая перекачивается по трубопроводу. В случае, когда в нефти присутствует вода, как показали эксперименты, содержание неучтенной воды может составить 20-50 об.% и более.

Техническим результатом данного изобретения является повышение представительности пробы.

Для достижения технического результата в способе отбора проб жидкости из трубопровода, при котором автоматический пробоотборник с трубопроводом соединяют каналом для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, автоматическим пробоотборником осуществляют отбор порций проб из трубопровода через канал для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, согласно изобретению в трубопроводе отбор проб через зонд осуществляют выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а границу, отсекающую порцию проб при ее отборе автоматическим пробоотборником, располагают ниже отбора проб через зонд.

В заявляемом способе в отличие от способа прототипа [3] более высокая представительность пробы обеспечивается тем, что соотношение фаз жидкости, находящейся в канале для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику в статическом состоянии в период времени между отбором порций проб автоматическим пробоотборником, более точно соответствует соотношению фаз жидкости в трубопроводе, не смотря на расслоение жидкости в канале. Это соответствие достигается благодаря тому, что зонд и канал для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику ориентируют из условия уменьшения или полного устранения возникновения тока более тяжелой фазы из канала под воздействием гравитационной силы назад в трубопровод. Для этого отбор проб через зонд по заявляемой технике осуществляют выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а границу, отсекающую порцию проб при ее отборе автоматическим пробоотборником, располагают ниже отбора проб через зонд. В результате объединенная проба, составленная из порций проб от автоматического пробоотборника для заявляемого способа, более точно отражает соотношение фаз в жидкости, перекачиваемой по трубопроводу, нежели объединенная проба, составленная из порций проб от автоматического пробоотборника для способа прототипа [3].

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 товарно-коммерческих операциях.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, содержащее автоматический пробоотборник, средство для отбора проб из трубопровода, канал для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику и пробосборник для сбора порций проб, отбираемых автоматическим пробоотборником, согласно изобретению средство для отбора проб из трубопровода выполнено в виде зонда, установленного выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а в автоматическом пробоотборнике границу, отсекающую порцию проб, располагают ниже отбора проб в трубопроводе через зонд или располагают выше отбора проб в трубопроводе через зонд и при этом объем пробы в канале, расположенном выше отбора проб до границы, отсекающей порцию пробы в автоматическом пробоотборнике, составляет не более 0,3 объема отбираемой порции пробы.

В заявляемом устройстве, в отличие от устройства прототипа [4], более высокая представительность пробы обеспечивается тем, что жидкость, находящаяся в канале для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, по составу практически не претерпевает никаких изменений, не смотря на ее расслоение в канале в период времени между отбором порций проб. Это достигается благодаря тому, что средство для отбора проб из трубопровода выполнено в виде зонда, установленного выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а в автоматическом пробоотборнике границу, отсекающую порцию проб, располагают ниже отбора проб в трубопроводе через зонд. Установлено экспериментально, что если объем жидкости в канале, расположенном выше отбора проб до границы, отсекающей порцию пробы в автоматическом пробоотборнике, составляет не более 0,3 объема отбираемой пробы, также практически не отражается на представительности пробы. В устройстве прототипе [4] объем канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику кратно (приблизительно в 2-2,5 раза) превосходит обычно отбираемый объем порции пробы в 5 мл, и основная часть этого канала расположена выше отбора пробы в трубопроводе. В результате в период времени между отбором порций в канале для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику под воздействием гравитации возникает противоток тяжелой фазы назад в трубопровод. Происходит изменение состава жидкости в канале и очередной и последующий за ним отбор порции пробы устройством прототипом [4] будет производиться из жидкости, не соответствующей по составу жидкости в трубопроводе. Заявляемое устройство свободно от этого недостатка в силу указанных выше его признаков. Благодаря этому объединенная проба, составленная из порций проб от автоматического пробоотборника для заявляемого устройства, будет более точно отражать соотношение фаз в жидкости, прокачиваемой по трубопроводу, нежели объединенная проба, составленная из порций проб от автоматического пробоотборника для устройства прототипа [4].

Таким образом, заявляемое устройство благодаря его отличительным признакам позволит осуществлять отбор более представительной пробы, нежели устройство прототип [4].

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

Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода осуществляется следующим образом.

Трубопровод, по которому транспортируют жидкость, и автоматический пробоотборник соединяют при помощи зонда и канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику и осуществляют отбор порций проб при помощи автоматического пробоотборника, при этом отбор порций пробы из трубопровода осуществляют через зонд выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а границу, отсекающую порцию проб при ее отборе автоматическим пробоотборником располагают ниже отбора проб; порции пробы собирают в пробосборник; отобранную в пробосборник пробу направляют на анализ - определение относительного содержания балласта в пробе.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен один из вариантов заявляемого устройства для отбора проб жидкости из трубопровода.

Устройство включает горизонтально или вертикально расположенный на трубопроводе 1 смеситель 2 в виде трубки Вентури, с установленным на выходе из него зондом 3, автоматический пробоотборник 4 (далее по тексту - пробоотборник 4) и трубку 5, которая соединяет зонд 3 и пробоотборник 4 между собой, пробосборник 6, соединенный с пробоотборником 4. Зонд 3 расположен выше трубки 5, пробоотборник 4 расположен ниже или выше отбора проб в трубопроводе 1 через зонд 3, но при этом объем пробы в трубке 5, расположенный выше отбора проб до границы, отсекающей порцию пробы в пробоотборнике 4, составляет не более 0,3 объема отбираемой порции пробы.

Смеситель 2 служит для гомогенизации потока жидкости в трубопроводе 1 перед отбором из него пробы через зонд 3. Пробоотборник 4 предназначен для автоматического отбора порций проб из трубопровода 1 через зонд 3 и по соединяющей его трубке 5 и для прокачки этих порций в емкость хранения проб - пробосборник 6.

Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода работает следующим образом.

Жидкость по трубопроводу 1 поступает в смеситель 2, в зоне отбора проб которого (участок расположения зонда 3) происходит равномерное распределение фаз в поперечном сечении потока. Пробоотборник 4 через заданный интервал времени регулярно отбирает из гомогенизированного потока жидкости в трубопроводе 1 порции пробы через зонд 3. Порции пробы по трубке 5 поступают через пробоотборник 4 в пробосборник 6 на хранение, образуя в совокупности объединенную пробу за период времени работы пробоотборника 4. В интервал времени между отбором очередной порции пробы в трубке 5 происходит расслоение жидкости под воздействием гравитации на фазы. При этом соотношение фаз жидкости в трубке 5 не изменяется ввиду отсутствия противотока тяжелой фазы назад в трубопровод 5, благодаря тому что зонд 3 установлен выше трубки 5 для транспортировки порций проб из трубопровода 1 к пробоотборнику 4, а в пробоотборнике 4 границу, отсекающую порцию проб, располагают ниже отбора проб в трубопроводе 1 через зонд 3 или располагают выше отбора проб в трубопроводе 1 через зонд 3 и при этом объем пробы в трубке 5, расположенный выше отбора проб до границы, отсекающей порцию пробы в пробоотборнике 4, составляет не более 0,3 объема отбираемой порции пробы. В результате объединенная из отбираемых пробоотборником 4 порций проба в пробосборник 6 характеризуется высокой представительностью, которая по завершении заданного цикла работы пробоотборника 4 направляется на анализ.

Для сравнительных испытаний были использованы два устройства для отбора проб жидкости из трубопровода, получившие название автоматический пробоотборник «Стандарт-А» производства бугульминского завода «БОЗНА»: одно из них в качестве прототипа устройства [4], другое - в качестве заявляемого устройства, в котором взаимное расположение элементов 2, 3, 4 и 5 (см. чертеж) было изменено, а именно, при горизонтально или вертикально расположенном смесителе 2, соединение пробоотборника 4 с трубкой 5 располагалось ниже, чем зонд 3; объем отбираемой пробоотборниками порции пробы - 5 мл; объем жидкости в трубке 5 для заявляемого пробоотборника составлял 1,5 мл, для прототипа - около 9 мл, при этом большая часть трубки 5 (около 80%) была расположена выше зонда 3.

Данные сравнительных испытаний заявляемых и известных решений сведены в таблицу. Они подтверждают преимущество заявленных решений - оценка обводненности потока в трубопроводе 1 по пробе, полученной при помощи заявленных решений, более точная, нежели по пробе, полученной при помощи известных решений.

Таким образом, данные сравнительных испытаний доказывают правильность заявленных новых принципов конструирования автоматического пробоотборника и способа производимого им отбора пробы.

Заявляемые способ отбора проб и устройство для его осуществления промышленно применимы - для их реализации требуются детали и узлы, выпускаемые отечественной промышленностью на основе патентов [4-7].

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. / Патент РФ №1704010, МПК G 01 N 1/10, 23.02.90.

4. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. / Патент РФ №1704010, МПК G 01 N 1/10. 23.02.90.

5. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. / Патент №2141105, МПК G 01 N 1/10, 26.01.99.

6. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. / Патент №2144179, МПК G 01 N 1/10, 15.03.99.

1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором автоматический пробоотборник с трубопроводом соединяют каналом для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, автоматическим пробоотборником осуществляют отбор порций проб из трубопровода через канал для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, отличающийся тем, что в трубопроводе отбор проб через зонд осуществляют выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а границу, отсекающую порцию проб при ее отборе автоматическим пробоотборником, располагают ниже отбора проб через зонд.

2. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода, содержащее автоматический пробоотборник, средство для отбора проб из трубопровода, канал для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, пробосборник для сбора порций проб, отбираемых автоматическим пробоотборником, отличающееся тем, что средство для отбора проб из трубопровода выполнено в виде зонда, установленного выше канала для транспортировки порций проб из трубопровода к автоматическому пробоотборнику, а в автоматическом пробоотборнике границу, отсекающую порцию проб, располагают ниже отбора проб в трубопроводе через зонд, за исключением некоторой части канала для транспортировки порций проб, когда объем этой части канала не превышает 0,3 объема отбираемой порции пробы.