Устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе

 

Изобретение относится к газовой, нефтяной, химической отраслям и может быть использовано в промышленности для исследования газожидкостных потоков в подземных трубопроводах, находящихся под избыточным давлением. Устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе содержит корпус, размещенный на установленном на отводе трубопровода запорном клапане, установленный с возможностью осевого перемещения из корпуса шток с держателем контрольноизмерительных приборов, связанный с приводом, и пробоотборный узел, включающий газожидкостный сепаратор и гибкую пробоотборную трубку, соосно размещенную в изогнутой в виде петли направляющей, один конец которой подсоединен через вентиль к газожидкостному сепаратору, а другой - к полости корпуса через выполненное в последнем боковое отверстие, при этом шток выполнен в виде колонны штанг с радиальными отверстиями в верхней части штанги для поочередного размещения в одном из них и в радиальном отверстии, выполненном на верхнем конце корпуса, фиксатора, нижний конец пробоотборной трубки через уплотнение в направляющей пропущен через боковое отверстие в корпусе и закреплен на нижнем конце колонны штанг посредством держателя, а верхний конец установлен свободно с возможностью осевого перемещения в направляющей. Это позволяет расширить функциональные возможности устройства. 3 з.п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области исследования газожидкостных смесей в подземных трубопроводах, находящихся под избыточным давлением, без остановки технологического процесса, и может найти применение в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство для исследования рабочего потока в действующем трубопроводе, предусматривающее ввод в трубопровод контрольно-измерительных приборов, содержащее герметичный корпус, шток и эксцентричную относительно штока камеру, в которой параллельно штоку размещены сменные оправы с контрольно-измерительными приборами, причем осевое и угловое перемещение штока осуществляет привод, а сам шток на конце снабжен захватом для крепления оправ, имеющих механизм их замены [1].

Недостаток известного устройства состоит в необходимости оборудования специального колодца при работе на подземных трубопроводах, а также необходимости сброса давления в трубопроводе при установке первой оправы с контрольно-измерительными приборами.

Также известно устройство для исследования газожидкостных смесей в трубопроводах, находящихся под избыточным давлением, состоящее из пробоотборного наконечника, подсоединенного к трубке отвода пробы газожидкостной смеси, смонтированной коаксиально внутри цилиндрического корпуса, установленного с возможностью перемещения в диаметральном направлении трубопровода [2].

Недостаток известного устройства состоит в трудности выполнения данного устройства для применения в подземных трубопроводах, т.к. резко увеличиваются наземные габариты и осложняется изготовление подвижного цилиндра. Кроме того, указанное устройство не предусматривает одновременно с отбором пробы газожидкостной смеси установку в трубопроводе исследуемых образцов или контрольно-измерительных приборов.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе, включающее смонтированный на отводе трубопровода клапан, установленный на нем корпус с уплотнением, в котором размещен с возможностью осевого перемещения шток с держателем образцов, и привод штока в виде маховика и винтовой пары с ходовой резьбой [3]. Для проведения операции ввода образцов в трубопровод открывают клапан и, вращая маховик, перемещают шток с держателем образцов в трубопровод. Для вывода образцов из трубопровода обратным вращением маховика обеспечивают осевое перемещение штока. При выходе образцов клапан перекрывают, а корпус расстыковывают по фланцам.

Недостатком известного устройства является ограниченная глубина погружения образцов, которая лимитируется длиной ходовой резьбы штока. Вследствие этого в условиях подземных трубопроводов требуется сооружение специальных колодцев или увеличение размеров корпуса и резьбовой части, что усложняет изготовление и обслуживание. Кроме того, конструкция устройства обеспечивает проведение ограниченного комплекса исследований, так как не позволяет одновременно с установкой образцов и приборов на заданной глубине осуществлять отбор пробы газожидкостного потока на этой глубине.

В основу настоящего изобретения положена задача создания устройства для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе, конструктивные особенности узлов которого позволили бы обеспечить возможность спуска приборов и образцов на требуемую глубину погружения, а также расширить функциональные возможности устройства за счет обеспечения одновременного отбора пробы с исследуемой точки погружения.

Поставленная задача решается тем, что устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе, содержащее корпус, размещенный на установленном на отводе трубопровода запорном клапане, и установленный с возможностью осевого перемещения из корпуса шток с держателем контрольно-измерительных приборов, связанный с приводом, согласно изобретению снабжено пробоотборным узлом, включающим газожидкостной сепаратор и гибкую пробоотборную трубку, соосно размещенную в изогнутой в виде петли направляющей, один конец которой подсоединен через вентиль к газожидкостному сепаратору, а другой - к полости корпуса через выполненное в последнем боковое отверстие, при этом шток выполнен в виде колонны штанг с радиальными отверстиями в верхней части каждой штанги для поочередного размещения в одном из них и в радиальном отверстии, выполненном на верхнем конце корпуса, фиксатора, нижний конец пробоотборной трубки через уплотнение в направляющей пропущен через боковое отверстие в корпусе и закреплен на нижнем конце колонны штанг посредством держателя, а верхний конец установлен свободно с возможностью осевого перемещения в направляющей.

В предпочтительных вариантах для обеспечения возможности демонтажа привода в процессе исследования и использования его в других точках трубопровода: - привод выполнен в виде лебедки и установленного над корпусом кронблока, через ролик которого перекинут неподвижный конец троса.

- лебедка выполнена съемной с установленным на корпусе основанием, на котором закреплен неподвижный конец троса.

- лебедка снабжена храповиком с собачкой, установленной на оси барабана.

Благодаря такому конструктивному выполнению привода исключается негативное воздействие окружающей среды на привод во время экспозиции образцов и отбора пробы.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображен общий вид устройства, а на фиг. 2 - узел I.

Устройство для исследования газожидкостного потока в действующем подземном трубопроводе, находящемся под избыточным давлением, содержит установленный на отводе (1) трубопровода (2) запорный клапан (3), на котором размещен корпус (4) с уплотнением (5), в которое вставлена с возможностью осевого перемещения колонна штанг (6), состоящая из штанг (7), свинчиваемых поочередно друг с другом. В верхней части каждой штанги (7) выполнено радиальное отверстие (3) для размещения в нем и в радиальном отверстии (9), выполненном в верхней части корпуса (4), фиксатора (10). На боковой поверхности корпуса (4) выполнено боковое отверстие (11), к которому подсоединен нижний конец (12) направляющей трубы (13), изогнутой в виде петли с большим радиусом изгиба.

Верхний конец (14) направляющей трубы (13) подсоединен к газожидкостному сепаратору (15) посредством вентиля (16). Газожидкостной сепаратор (15) имеет вентиль (17) для стравливания отсепарированного газа и вентиль (18) для взятия пробы жидкости. В нижнем конце (12) направляющей трубы (13) установлено сальниковое уплотнение (19). Через уплотнение (19) и боковое отверстие (11) корпуса (4) пропущена гибкая пробоотборная трубка (20), расположенная соосно с направляющей трубой (13) с возможностью принудительного возвратно-поступательного перемещения по ее оси. Пробоотборная трубка (20) направлена вдоль колонны штанг (6) и своим нижним концом (21) закреплена на нижнем конце колонны штанг (6), при помощи держателя (22) установки контрольно-измерительных приборов и образцов (23), а верхний конец (24) пробоотборной трубки (20) свободно размещен в направляющей трубе (13).

Согласно изобретению привод выполнен в виде лебедки (25) с барабаном (26), снабженной рукояткой (27), и установленного над корпусом (4) кронблока (28), подсоединенного к верхнему концу колонны штанг (6). Кронблок (28) имеет ролик (29), через который перекинут неподвижный конец (30) троса (31).

Кроме того, лебедка (25) может быть выполнена съемной с установленным на корпусе (4) основанием (32), на котором закреплен неподвижный конец (30) троса (31).

Лебедка (25) может быть также снабжена храповиком (33) с собачкой (34), установленной на оси барабана (26).

Для осуществления отбора проб газожидкостного потока пробоотборную трубку (20) необходимо ввести в трубопровод (2). Для этого корпус (4) устройства монтируется на запорном клапане (3), установленном на отводе (1). Далее открывают полностью запорный клапан (3) и вращением рукоятки (27) барабана (26) перемещают штангу (7) с держателем (22) и нижним концом (21) пробоотборной трубки (20) на требуемую глубину. При этом держатель (22) вытягивает часть пробоотборной трубки (20) из направляющей трубы (13). Если длина штанги (7) недостаточна для ввода держателя (22) и нижнего конца (21) пробоотборной трубки (20) на требуемую глубину, то перемещение осуществляется до совмещения отверстия (8) в верхней части штанги (7) с соответствующим отверстием (9) в верхней части корпуса (4) устройства, после чего фиксатор (10) вставляется в отверстия (8) и (9) одновременно. Затем, отжав собачку (34) от храповика (33), выворачивают кронблок (28), а на его место вворачивают следующую штангу (7), формируя колонну штанг (6) необходимой длины, после чего на верхнем свободном конце штанги (7) опять устанавливается кронблок (28) с роликом (29) и с пропущенным через него тросом (31). Далее, вращая рукоятку (27) барабана (26), обеспечивают такое натяжение троса (31), при котором фиксатор (10) свободно извлекается из отверстий (8) и (9). Продолжая вращать рукоятку (27) барабана (26), перемещают штангу (7) на требуемую глубину, которая фиксируется собачкой (34) и храповиком (33).

Далее открывают впускной вентиль (16) и вентиль стравливания (17) отсепарированного газа, и проба газожидкостного потока под действием разницы давлений в трубопроводе и газожидкостном сепараторе поступает по пробоотборной трубке (20) в направляющую трубу (13), а из направляющей трубы (13) в газожидкостной сепаратор (15). После чего вентили (16) и (17) закрывают. Пробы жидкости и газа могут быть взяты из газожидкостного сепаратора для исследований.

При необходимости производят вывод пробоотборной трубки (20) и колонны штанг (6) из трубопровода (2), используя силу давления газа на колонну штанг (6). Для этого отжимают собачку (34) от храповика (33) и притормаживая рукояткой (27) вращение барабана (26), обеспечивают необходимую скорость подъема колонны штанг (6) и пробоотборной трубки (20). При этом пробоотборная трубка (20) проталкивается держателем (22) вглубь направляющей трубы (13). Если колонна штанг (6) была застопорена фиксатором (10), то прежде из отверстия (8) верхней штанги (7) выводят фиксатор (10). Затем производят вывод колонны штанг (6) до полного выхода верхней штанги (7) из корпуса (4) и совмещения радиального отверстия (8) штанги (7), находящейся в уплотнении (5) корпуса (4), с соответствующим радиальным отверстием (9) в корпусе (4), после чего фиксатор (10) одновременно вставляется в отверстия (8) и (9) и удерживает колонну штанг (6) в равновесии. Далее снимают кронблок (28) с роликом (29), демонтируют верхнюю штангу (7), после чего опять устанавливают кронблок (28) с роликом (29) на свободный конец колонны штанг (6). Далее выводят из отверстия (8) в верхней штанге (7) и из отверстия (9) в верхней части корпуса (4) фиксатор (10), и, отжав собачку (34) от храповика (33), производят вывод колонны штанг (6) и пробоотборной трубки (20), притормаживая барабан (26) и обеспечивая таким образом необходимую скорость подъема. Когда держатель (22) с нижним концом (21) пробоотборной трубки (20) будет перемещен в полость корпуса (4) устройства, запорный клапан (3) закрывают.

Одновременно с проведением операции ввода и вывода пробоотборной трубки (20) в трубопровод (2) осуществляется доставка контрольно- измерительных приборов и образцов (23) на требуемую глубину и извлечение последних при окончании испытаний по воздействию газожидкостного потока на состояние образцов. Установка контрольно-измерительных приборов и образцов (23) предполагает долговременную экспозицию, тогда как отбор проб дает оперативную информацию по составу газожидкостного потока, что в совокупности позволяет проводить постоянный контроль за изменением состояния среды и ее влиянием на действующий трубопровод.

Техническим результатом, получаемым при осуществлении изобретения, является: обеспечение размещения пробоотборной трубки на любой глубине в подземном трубопроводе за счет возможности наращивать колонну штанг; устранение необходимости иметь специальные колодцы и приспособления при подземных трубопроводах; расширение комплекса исследований за счет возможности установки контрольно-измерительных приборов и образцов на заданной глубине с одновременным отбором пробы газожидкостного потока с этой же глубины.

Источники информации 1. SU A1 1638442, F 17 D 3/00, 1991.

2. SU A1 1571461, G 01 N 1/10, 1987.

3. SU A1 1430833, G 01 N 17/00, 1988.

Формула изобретения

1. Устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе, содержащее корпус, размещенный на установленном на отводе трубопровода запорном клапане, и установленный с возможностью осевого перемещения из корпуса шток с держателем контрольно-измерительных приборов, связанный с приводом, отличающееся тем, что оно снабжено пробоотборным узлом, включающим газожидкостной сепаратор и гибкую пробоотборную трубку, соосно размещенную в изогнутой в виде петли направляющей, один конец которой подсоединен через вентиль к газожидкостному сепаратору, а другой - к полости корпуса через выполненное в последнем боковое отверстие, при этом шток выполнен в виде колонны штанг с радиальными отверстиями в верхней части каждой штанги для поочередного размещения в одном из них и в радиальном отверстии, выполненном на верхнем конце корпуса, фиксатора, нижний конец пробоотборной трубки через уплотнение в направляющей пропущен через боковое отверстие в корпусе и закреплен на нижнем конце колонны штанг посредством держателя, а верхний конец установлен свободно с возможностью осевого перемещения в направляющей.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что привод выполнен в виде лебедки и установленного над корпусом кронблока, через ролик которого перекинут неподвижный конец троса.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лебедка выполнена съемной с установленным на корпусе основанием, на котором закреплен неподвижный конец троса.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что лебедка снабжена храповиком с собачкой, установленной на оси барабана.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2