Способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления

 

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. В способе отбора проб жидкости из основного трубопровода осуществляют размещение в основном трубопроводе заборного элемента, прокачку под воздействием избыточного давления части потока основного трубопровода через заборный элемент и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод, размещение в обводном трубопроводе одного или нескольких пробозаборных элементов, отбор пробы из потока обводного трубопровода и определение параметров потоков основного и обводного трубопроводов средствами измерения или параметров средств измерений. Отбор части потока заборным элементом основного трубопровода осуществляют со средней скоростью на входе в заборный элемент основного трубопровода, имеющего одно или систему заборных отверстий. Средняя скорость составляет не менее половины средней скорости потока основного трубопровода. Участок обводного трубопровода, на котором установлена система из одного или нескольких средств измерения плотности, выполнен с возможностью пропускания потока с расходом в заданном средствами измерения плотности интервале. В случае, когда имеет место зависимость определяемой средством измерения плотности от расхода через него потока, при формировании гидродинамики потока на этом участке обводного трубопровода расход жидкости через средство измерения плотности устанавливают из условий: а) расход потока устанавливают так, что изменение определяемой им плотности, пересчитанной к фиксированным значениям давления и температуры, составляет половину абсолютной величины ее изменения при вариации расхода потока в интервале, в котором зависимость этой плотности от расхода потока через средство измерения имеет тенденцию к уменьшению или возрастанию, или из условия б), когда через средство измерения плотности устанавливают расход потока, плотность которого отклонялась от определяемого в предыдущем случае интервала значений, но не более величины d=d₁-d₂/2, где d₁ - абсолютная величина изменения плотности при вариации расхода потока через средство измерения в интервале в предыдущем случае. В случае использования меньшего числа средств измерения расхода потока обводного трубопровода, чем число установленных на нем средств измерения параметров потока, формирование потока в обводном трубопроводе осуществляют из условия общего или поочередного контроля расхода потоков через систему средств измерения параметров потока и через заборный элемент основного трубопровода. Изобретение предусматривает устройство для осуществления способа. Изобретение обеспечивает учет перекачиваемой по трубопроводу жидкости по совокупности ее параметров. 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 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; отбор пробы пропорционально расходу потока трубопровода, при котором скорость отбора составляет не менее половины и не более двойной средней скорости потока трубопровода (ГОСТ 2517-85. п. 2.13.1.3, 2.13.1.7) [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 (ГОСТ 2517-85, п.2.13.1.7, черт.15) [2].

Недостаток данных технологий и техники отбора проб, как установлено экспериментально, качество пробы и плотность потока по поточным средствам измерения зависят от скорости отбора пробы (расхода), но отвечают разным значениям скорости отбора пробы. Как следствие, отсутствует строгий количественный и качественный учет перекачиваемой по трубопроводу жидкости по совокупности параметров.

Известен способ отбора проб жидкости из основного трубопровода, реализованный в системе отбора проб и при котором размещают в основном трубопроводе, имеющем регулятор расхода потока, средства измерения и запорную арматуру, заборный элемент, прокачивают под действием избыточного давления часть потока жидкости основного трубопровода через смеситель, размещают в обводном трубопроводе пробозаборный элемент, отбирают пробу из потока жидкости обводного трубопровода, определяют параметры потоков основного и обводного трубопроводов средствами измерения [3] (прототип способа).

Известно устройство для реализации данного способа, включающее установленный в основном трубопроводе заборный элемент, обводной трубопровод с регулятором расхода жидкости, средствами измерения параметров потока, запорной арматурой, последовательно соединенный с заборным элементом через смеситель, пробозаборный элемент, установленный на обводном трубопроводе, пробосборник и средство для создания избыточного давления на заборном элементе основного трубопровода [4] (прототип устройства).

Недостаток данных технологии и техники отбора проб, как установлено экспериментально, качество отбираемой из трубопровода пробы и плотность потока, определяемая поточным средством измерения, не могут определяться независимо друг от друга, так как зависят от скорости отбора пробы (расхода). Кроме того, часто параметры основного трубопровода, заборного устройства, обвязка обводного трубопровода со средствами измерения плотности таковы, что при изокинетическом отборе пробы через средство измерения плотности потока невозможно обеспечить расход, определяемый паспортом завода изготовителя этого средства измерения (он либо меньше, либо больше необходимого расхода потока). В результате нарушается работа средств измерения плотности, устройств отбора пробы и, как следствие, строгий количественный и качественный учет перекачиваемой по трубопроводу жидкости по совокупности параметров от средств измерения и по результатам анализа отбираемой пробы.

Техническим результатом данного изобретения является осуществление строгого количественного и качественного учета перекачиваемой по трубопроводу жидкости по совокупности параметров.

Для достижения технического результата в способе отбора проб жидкости из основного трубопровода, при котором осуществляют размещение в основном трубопроводе заборного элемента, прокачку под воздействием избыточного давления части потока основного трубопровода через заборный элемент и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод, размещение в обводном трубопроводе одного или нескольких пробозаборных элементов, отбор пробы из потока обводного трубопровода, определение параметров потоков основного и обводного трубопроводов средствами измерения или параметров средств измерений, согласно изобретению отбор части потока заборным элементом основного трубопровода осуществляют со средней скоростью на входе в заборный элемент основного трубопровода, имеющего одно или систему заборных отверстий, которая составляет не менее половины средней скорости потока основного трубопровода, а участок обводного трубопровода, на котором установлена система из одного или нескольких средств измерения плотности, выполнен с возможностью пропускания потока с расходом в заданном средствами измерения плотности интервале, например, на нем формируют гидродинамику потока путем его разделения, часть которого направляют через участок обводного трубопровода, на котором установлена система средств измерения плотности, а другую часть направляют по разветвлению обводного трубопровода в обход участка обводного трубопровода, на котором установлена система средств измерения плотности, причем в случае, когда имеет место зависимость определяемой средством измерения плотности от расхода через него потока, при формировании гидродинамики потока расход жидкости через средство измерения плотности устанавливают из условия а), когда расход потока устанавливают так, что изменение определяемой им плотности, пересчитанной к фиксированным значениям давления и температуры, например к 0 МПа и 20^oС, составляет половину абсолютной величины ее изменения при вариации расхода потока в интервале, в котором зависимость этой плотности от расхода потока через средство измерения имеет тенденцию к уменьшению или возрастанию, или из условия б), когда через средство измерения плотности устанавливают расход потока, плотность которого отклонялась от определяемого в предыдущем случае интервала значений, но не более величины d=d₁-d₂/2, где d₁ - абсолютная погрешность определения плотности средством измерения, d₂ - абсолютная величина изменения плотности при вариации расхода потока через средство измерения в интервале в предыдущем случае, при этом в случае использования меньшего числа средств измерения расхода потока обводного трубопровода, чем число установленных на нем средств измерения параметров потока, формирование потока в обводном трубопроводе осуществляют из условия общего или поочередного контроля расхода потоков через систему средств измерения параметров потока и через заборный элемент основного трубопровода.

Экспериментально установлено, что представительность пробы из неоднородного потока, полученной по способу-прототипу [3], реализованному при помощи устройства отбора проб [4] на горизонтальном участке основного трубопровода (в котором на верху основного трубопровода устанавливается заборный элемент [5], а на обводном трубопроводе - пробозаборный элемент [2]), с увеличением скорости отбираемой части потока изменяется, - представительность пробы повышалась с увеличением скорости отбора части потока заборным элементом основного трубопровода от значения 0.5 средней скорости потока основного трубопровода и, наоборот, падала при уменьшении скорости отбора. Таким образом, чтобы повысить представительность пробы по способу-прототипу [3] , реализованному с применением устройства [4], необходимо увеличить скорость потока через заборный элемент основного трубопровода и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод. Увеличение этой скорости может нарушить работу средства измерения плотности, поскольку расход потока через него ограничен [6]. При осуществлении заявляемого способа отбираемый заборным элементом основного трубопровода поток разделяют, одну из частей которого направляют через участок обводного трубопровода, на котором установлена система средств измерения плотности, а другую часть направляют по разветвлению обводного трубопровода в обход участка обводного трубопровода, на котором установлена система средств измерения плотности. В результате, операция отбора пробы по заявляемому способу в отличие от прототипа [3], во-первых, не приводит к нарушению работы средства измерения плотности даже, если расход потока через заборный элемент не соответствует заданному расходу средством измерения плотности, во-вторых, позволяет выбрать (например, опытным путем) расходы через заборный элемент основного трубопровода (включая изокинетический отбор пробы), при которых для используемого заборного элемента основного трубопровода будет обеспечена наиболее высокая представительность пробы. Кроме того, в случае, когда имеет место зависимость определяемой средством измерения плотности от расхода потока (экспериментально установлено, что такая зависимость имеет место для средств измерения плотности [6] ), при осуществлении заявляемого способа плотность потока усредняется, а именно определяется при условии а) (то есть при условии, чтобы изменение определяемой средством измерения плотности составляло половину абсолютной величины ее изменения при вариации расхода потока в заданном средством измерения интервале) или при менее жестком условии, чем а), и более просто осуществимом условии б) (то есть при условии, чтобы плотность отклонялась от определяемой по условию а) не более величины d=d₁-d₂/2, где d₁- абсолютная погрешность определения плотности средством измерения, определяемая по паспорту завода изготовителя средства измерения, d₂ - абсолютная величина изменения плотности при изменении расхода в интервале из а), определяемая при пересчете плотности к давлению 0 МПа и температуре 20^oС. Определение плотности потока средством измерения при условии а) не зависит от расхода потока на заборном элементе основного трубопровода. Определение плотности потока средством измерения при условии б) также не приводит к нарушению работы этого средства измерения плотности при любых расходах на заборном элементе основного трубопровода. Следовательно, при осуществлении заявляемого способа отбора пробы на средстве измерения плотности всегда обеспечивается расход потока, определяемый средством измерения плотности независимо от расхода потока через заборный элемент основного трубопровода. В результате учет количества перекачиваемой по трубопроводу жидкости с применением заявляемого способа можно будет осуществлять и при расходе через заборный элемент основного потока, при котором способ-прототип [3] оказывается не работоспособным.

Еще одно преимущество заявляемого способа - отбор пробы можно осуществлять с меньшим количеством средств измерения расхода потока обводного трубопровода, чем число установленных на обводном трубопроводе средств измерения, поскольку формирование потока в обводном трубопроводе осуществляют из условия общего или поочередного контроля расхода потоков через систему средств измерения параметров потока и через заборный элемент основного трубопровода.

Таким образом, осуществление перечисленных операций заявляемого способа позволит выбирать необходимый (для получения представительной пробы) расход потока на заборном элементе основного трубопровода, при котором не будет нарушена работа средств измерения плотности. То есть плотность, определяемая средством измерения (системой средств), будет соответствовать заданному средствами измерения плотности интервалу значений. Благодаря этому учет перекачиваемой по основному трубопроводу жидкости по совокупности параметров плотности и параметров, определяемых по пробе, будет более точный, нежели с применением способа-прототипа [3].

Применение заявляемого способа позволит осуществлять более точный количественный и качественный учет перекачиваемой по трубопроводам жидкости, осуществляемый по совокупности параметров, уменьшить потери при товарно-коммерческих операциях.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, которое включает установленный в основном трубопроводе заборный элемент, обводной трубопровод с регулятором расхода жидкости, средствами измерения параметров потока, запорной арматурой, последовательно соединенный с заборным элементом, средства измерения параметров потока, пробозаборный элемент, установленный на обводном трубопроводе, пробосборник и средство для создания избыточного давления на заборном элементе основного трубопровода, согласно изобретению основной и обводной трубопроводы связаны со средствами измерения параметров потока из условия формирования гидродинамики потока, при которой скорость потока на входе в заборное устройство составляет не менее 0,5 скорости потока основного трубопровода, а участок обводного трубопровода, где установлено средство измерения плотности, выполнен с возможностью пропускания потока с постоянным расходом в заданном средствами измерения плотности интервале, при этом в случае использования одного средства измерения расхода потока обводного трубопровода для контроля расхода жидкости через заборный элемент основного трубопровода и средство измерения плотности, обвязка обводного трубопровода с монтируемыми на нем элементами выполняется из условия осуществления поочередного контроля расхода потоков через систему средств измерения плотности и через заборный элемент основного трубопровода.

Экспериментально установлено, что представительность пробы из неоднородного потока, полученной на устройстве для отбора проб из трубопровода [4] (прототип), в котором на верху основного трубопровода устанавливался заборный элемент [5] , а на обводном трубопроводе - пробозаборный элемент [2], с увеличением скорости потока нефти через последовательно соединенные заборный элемент основного трубопровода с обводным трубопроводом изменяется, - представительность пробы повышалась с увеличением скорости потока обводного трубопровода от значения 0.5 средней скорости потока основного трубопровода. Таким образом, чтобы повысить представительность пробы, необходимо увеличить скорость потока через заборный элемент основного трубопровода и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод. Это увеличение скорости потока может нарушить работу средства измерения плотности, поскольку расход потока через него ограничен [6]. Чтобы работа средств измерений плотности не зависела от расхода отбираемой заборным элементом части потока основного трубопровода, в заявляемом устройстве обводной трубопровод связан со средствами измерения параметров таким образом, чтобы через систему средств измерения плотности можно было установить постоянный расход, отличный от расхода через заборный элемент основного трубопровода. При такой обвязке обводного трубопровода со средствами измерения параметров потока определяемая ими плотность потока (при неизменных физико-химических его параметрах) не зависит от расхода потока через заборный элемент и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод. В результате плотность потока средством измерения будет определена даже в случае, если расход потока через заборный элемент основного трубопровода не входит в заданный средством измерения интервал значений плотности (см., например, [6]). Кроме того, в отличие от устройства-прототипа [4] заявляемое устройство позволит отбирать пробу с использованием одинакового или меньшего числа средств измерения расхода потока обводного трубопровода, поскольку обвязка обводного трубопровода с заборным элементом основного трубопровода и средствами измерения плотности выполняется из условия поочередного контроля расхода потока через заборный элемент основного трубопровода и систему средств измерения плотности.

Таким образом, благодаря выполнению элементов заявляемого устройства из указанных условий отбор более представительной пробы заявляемым устройством в отличие от устройства-прототипа [4] гарантирует стабильную работу средств измерения плотности, благодаря чему учет перекачиваемой по основному трубопроводу жидкости по совокупности параметров будет осуществляться более точно, нежели с применением 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.

В основном трубопроводе, по которому транспортируют жидкость, производят размещение заборного элемента, прокачку под воздействием избыточного давления части потока трубопровода через заборный элемент и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод части потока основного трубопровода с возвращением прокачиваемой части в основной трубопровод, при которой скорость на входе заборного элемента поддерживают не менее половины средней скорости потока основного трубопровода; путем разделения потока обводного трубопровода на части и направления одной из них по разветвлению обводного трубопровода в обход системы средств измерения плотности, через систему средств измерения плотности потока обводного трубопровода, устанавливают постоянный расход в заданном средствами измерения плотности интервале; расходы потоков контролируют средствами измерения расходов потоков; далее размещают в обводном трубопроводе пробозаборный элемент, при помощи которого под воздействием избыточного давления с внешней средой отбирают пробу в пробосборник. Отобранную в пробосборник пробу направляют на анализ - определение относительного содержания балласта в пробе. В случае определения плотности средством измерения, для которого имеет место зависимость плотности от расхода потока через это средство измерения (например, [6]), через средство измерения плотности устанавливают расход в соответствии с одним из условий а) или б): а) когда расход потока устанавливают так, что изменение определяемой им плотности, пересчитанной к фиксированным значениям давления и температуры, например к 0 МПа и 20^oС, составляет половину абсолютной величины ее изменения при вариации расхода потока в интервале, в котором зависимость этой плотности от расхода потока через средство измерения имеет тенденцию к уменьшению или возрастанию, или из условия б), когда через средство измерения плотности устанавливают расход потока, плотность которого отклонялась от определяемого в предыдущем случае интервала значений, но не более величины d= d₁-d₂/2, где d₁ - абсолютная погрешность определения плотности средством измерения, d₂ - абсолютная величина изменения плотности при вариации расхода потока через средство измерения в интервале в предыдущем случае.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На чертеже представлен один из вариантов заявляемого устройства для отбора проб жидкости из трубопровода.

Устройство включает заборный элемент из пяти заборных трубок 1-5 с загнутыми концами, установленных вертикально по диаметру трубопровода (основного) 6, оси входных отверстий 7-11 которых расположены параллельно продольной оси трубопровода, направлены навстречу потоку и удалены друг от друга на расстояние 0.2 диаметра трубопровода, при этом входное отверстие центральной трубки 3 расположено на оси трубопровода 6. Противоположные концы 1-5 входят в смесительную камеру 12. Диаметры заборных трубок 1-5 к центру трубопровода 6 уменьшаются в соответствии с соотношением 13:10:6; кроме того, устройство включает обводной трубопровод 13 для прокачки по нему части потока трубопровода 6, отбираемого через заборный элемент (система трубок 1-5) трубопровода 6 под воздействием избыточного давления, и возвращения его по обводному трубопроводу 13 в трубопровод 6; обводной трубопровод 13 последовательно соединен со смесительной камерой 12; на обводном трубопроводе 13 установлен регулятор 14 расхода жидкости для ее регулировки через средства измерения параметров потока - средство измерения плотности 15 (использовался поточный плотномер [6] ), температуры 16, давления 17, при этом регулятор расхода жидкости 14 расположен после средства измерения давления 17 (расположение определяется по ходу следования потока обводного трубопровода 13); пробозаборный элемент обводного трубопровода 13 расположен после регулятора 14 расхода жидкости и представляет собой трубку 18 с загнутым концом, ось входного отверстия 19 которого расположена параллельно оси обводного трубопровода 13, при этом входное отверстие 19 расположено на продольной оси обводного трубопровода 13 и направлено навстречу потоку; на выходе пробозаборной трубки 18 установлен кран 20 и накопительная емкость 21; контроль за расходом потока обводного трубопровода 13 осуществляется средством измерения расхода 22; для разделения потока перед средством измерения плотности 15 обводной трубопровод 13 имеет рабочее 23 и контрольное разветвления 24 с общим участком 25, который соединяется с обводным трубопроводом 13 между регулятором 14 расхода жидкости и пробозаборной трубкой 18; на разветвлении 23 обводного трубопровода 13 установлен кран 26, на 24 - кран 27. Избыточное давление в обводном трубопроводе 13 и на системе заборных трубок 1-5 создается при помощи диафрагмы 28, расположенной между заборным элементом трубопровода 6 и концом обводного трубопровода 13, расположенное (по ходу потока) за заборным элементом трубопровода 6. Узел трубопровода 6, где установлено одно средство измерения расхода потока 30 трубопровода 6, представляет собой сужение 29.

Пробозаборное устройство предназначено для отбора пробы из потока трубопровода 6 в два этапа: первый - это отбор части потока трубопровода 6 через систему заборных трубок 1-5, объединение его в единый поток в смесителе 12 и, далее, прокачка его через обводной трубопровод 13 с последующим возвращением в трубопровод 6, при этом прокачку части потока трубопровода 6 осуществляют под воздействием избыточного давления, для создания которого служит диафрагма 28 трубопровода 6; второй этап - отбор пробы под воздействием избыточного давления, которую отбирают пробозаборной трубкой 18 из потока обводного трубопровода 13. Для сбора пробы служит накопительная емкость 21. Изокинетичность отбора пробы из обводного трубопровода 13 при этом устанавливается вентилем 20.

Параллельно с анализом пробы на состав определяются также температура, давление, плотность потока трубопровода 6 при помощи средств измерения температуры 16, давления 17, плотности 15 (температура и давление учитываются при определении плотности средством измерения плотности 15). Учет перекачиваемой по трубопроводу 6 жидкости осуществляется непрерывно при обработке на ЭВМ перечисленных параметров потока трубопровода 6 (а также пересчет плотности потока к давлению 0 МПа и температуре 20^oС) по программам, составленным на основе нормативных документов, например [7].

Для исключения влияния, которое оказывает на работу средства измерения плотности 15 изменение расхода потока обводного трубопровода 13, перед средством измерения плотности 15 на обводном трубопроводе 13 выполнено разветвление 23, 25. Разветвление 23, 25 обводного трубопровода 13 служит для разделения потока обводного трубопровода 13, при котором запорная арматура 26 открыта, а 27 закрыта, при этом расход части потока обводного трубопровода 13, которая проходит через средство измерения плотности 15, температуры 16, давления 17, устанавливается регулятором 14 расхода жидкости по средству измерения расхода потока 22 постоянным. Диаметры заборных трубок 1-5 (а также площадь поперечного сечения сужения 29 трубопровода 6, диаметр трубопровода 6, диаметр участка 31 обводного трубопровода 13, где установлено средство измерения давления 17) выбраны заранее расчетным путем для конкретного расхода потока трубопровода 6 (конкретные данные приводятся ниже) так, чтобы в обводном трубопроводе 13 на участке расположения средства измерения плотности 15 расход потока был постоянным (конкретные значения указаны в примерах ниже) и принадлежал интервалу расходов для средства измерения плотности (определяемого паспортом средства измерения плотности). Разветвления 23-25 и 24-25 обводного трубопровода 13 служат для разделения потока обводного трубопровода 13 перед средством измерения плотности 15 и поочередного контроля расхода потока в обводном трубопроводе 13 и на средстве измерения плотности 15. Расход потока при этом контролируют при помощи средства измерения 22: при закрытом кране 26 и открытом 27 определяют общий расход обводного трубопровода 13, при открытом кране 26 и закрытом 27 определяют расход потока на средстве измерения плотности 15. Использование диафрагмы 28 в качестве устройства для создания в обводном трубопроводе 13 избыточного давления позволяет обеспечить необходимый расход потока через заборный элемент (заборные трубки 1-5) трубопровода 6 и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод 13.

Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода работает следующим образом.

Часть жидкости трубопровода 6 (основного) под избыточным давлением, создаваемым при помощи диафрагмы 28, поступает через систему заборных трубок 1-5 в смеситель 12 и далее прокачивается по обводному трубопроводу 13 с последующим возвращением в трубопровод 6. Транспортируемый таким образом по обводному трубопроводу 13 поток перед средством измерения плотности 15 разделяют на два: одна часть потока направляется через средства измерения плотности 15, температуры 16, давления 17, другая направляется в обход указанных средств измерений 15-17 по рабочему разветвлению 23, 25 обводного трубопровода 13 (когда кран 26 открыт, а 27 закрыт). При этом постоянный расход потока через средство измерения плотности 15 устанавливают регулятором 14 расхода жидкости с использованием средства измерения расхода потока 22 (конкретные значения расходов приводятся в примерах ниже). При помощи средств измерения плотности 15, температуры, давления 17 определяются параметры потока обводного трубопровода 13 - плотность, температура, давление. После прохождения средств измерения 15-17 и рабочего разветвления 23, 25 обводного трубопровода 13 разделенный на две части поток обводного трубопровода 13 перед пробозаборной трубкой 18 вновь объединяется в единый (на участке 32 обводного трубопровода 13), из которого пробозаборной трубкой 18 отбирают пробу в накопительную емкость 21 для ее последующего анализа.

Среднюю скорость отбора жидкости из трубопровода 6 заборным элементом (заборными трубками 1-5) определяют по средству измерения 22, закрывая кран 26 и открывая 27. При закрытом кране 26, открытом 27 контролируют расход потока через средство измерения плотности 15.

Для испытаний было использовано устройство для отбора проб жидкости из трубопровода 6 с приводимыми ниже расчетными параметрами.

Трубопровод 6 - горизонтальный, диаметр которого на участке заборного устройства из системы заборных трубок 1-5 составлял Ду 400 мм.

Жидкость трубопровода 6 представляла собой нефтяную эмульсию с параметрами: содержание воды 0-0.34 об.%; вязкость безводной нефти при 20^oС - 17 сП; расход потока трубопровода 6 - 210,1 и 839,8 м³/ч.

Заборное устройство для установки на трубопроводе 6 представляло собой систему заборных трубок 1-5, диаметры которых убывали от периферии к центру трубопровода 6 согласно соотношению (в миллиметрах) 26 : 20 : 12, внутренний диаметр пробозаборной трубки 18 составлял 12 мм (диаметры трубок 1-5, 18 для заявляемой техники совпадают с диаметрами трубок 1-5, 18 заборного устройства трубопровода 6 для ниже указываемых способа и устройства [8-9], использованных для сравнительных испытаний заявляемого способа и устройства).

Средством измерения плотности потока 15 обводного трубопровода 13 являлся поточный плотномер [6]. Давление в трубопроводе 6 составляло 0.8 МПа, температура - 34.8^oС; среднее значение плотности безводной нефти, приведенной к 20^oС при давлении 0 МПа, составило 862,54 кг/м³.

Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства отбора проб жидкости из трубопровода были проведены с использованием единственно допускаемых для использования на нефтепромыслах способа отбора проб по ГОСТ 2517-85 [8] и устройства отбора проб по ГОСТ 2517-85 [9]. Данные сравнительных испытаний заявляемой и известной [8-9] технологий отбора проб сведены в таблицу. В процессе экспериментов была смоделирована работа приемного (эксперименты 1-7) и выходного (эксперименты 8-14) узлов учета нефти. Достоверность представленных в таблице данных зависимости плотности от расхода потока была обеспечена благодаря тому, что физико-химический состав потока за время проведения экспериментов для безводного потока (эксперименты 1-11) и обводненного потока (эксперименты 12-14) был неизменным (вывод основан на постоянстве трех параметров - температуры, давления и плотности потока). Это было достигнуто за счет малого отрезка времени проведения экспериментов (время между ближайшими экспериментами и продолжительность каждого эксперимента не превышали 3 мин), в течение которого температура, давление, плотность потока не изменялись. О неизменности плотности потока судили благодаря высокой воспроизводимости измерения плотности, которая для средства измерения [6] не превышает 0.02 кг/м³.

Характерное отличие приемных от выходных узлов учета нефти - расход потока через выходной узел учета нефти значительно превышает расход потока через приемный узел учета нефти (см. колонка 2 таблицы). Пропорционально расходу потока через узел учета (колонка 2 - расход потока через узел учета совпадает с расходом потока основного трубопровода 6) при реализации известных способа и устройства [8-9] изменяется расход потока через средство измерения плотности 15 (колонка 6). Поток через заборный элемент (систему трубок 1-5) основного трубопровода 6 при реализации известных способа и устройства [8-9] и средство измерения плотности 15 не подвергался делению (в отличие от заявляемой технологии отбора проб), поэтому расходы потока на заборном элементе и средстве измерения 15 плотности были одинаковыми (см. колонки 4 и 6 таблицы).

В ходе экспериментов было установлено, что плотность потока, определяемая средством измерения 15, при изменении расхода через средство измерения плотности 15 в интервале, определяемом по паспорту завода изготовителя [6], составило 0,38 кг/м³ (смотрите колонки 4, 13 таблицы), расход потока через средство измерения плотности 15, соответствующий половине этой абсолютной величины изменения плотности (то есть 0,19 кг/м³) соответствовал 7,5 кг/м³. Поэтому данное значение расхода потока и близкие к нему (от 6,5 до 8,5 м³/ч) через средство измерения плотности 15 были выбраны при осуществлении заявляемой технологии и техники отбора проб (см. колонка 5 таблицы). Относительно расхода потока 7,5 кг/м³ через средство измерения плотности 15 определяли изменение плотности потока при реализации заявляемой и известной технологий и техники отбора проб (колонки 12 и 13 таблицы).

При безводном потоке трубопровода (колонка 9 эксперименты 1-11) изменение расхода потока через заборный элемент основного трубопровода (колонки 3 и 4 таблицы) не влияет на представительность пробы для сравниваемых технологий отбора проб - она была одинаковой (колонки 10 и 11). Изменение расхода потока через заборный элемент основного трубопровода существенно влияет на представительность отбираемой пробы при обводненном потоке трубопровода 6 (колонка 9 таблицы): эксперименты 12-14. Представительность пробы (сравните показания колонок 10 и 11 таблицы) повышается при увеличении расхода потока через заборный элемент основного трубопровода 6.

Минимальный дисбаланс при количественном учете потока по плотности - у заявляемых технологий и техники отбора пробы (сравните предпоследнюю строку по колонкам 12 и 13 таблицы).

Эксперименты 7 и 14 (для приемного и выходного узла учета нефти) показывают, что при расходе потока 18 м³/ч через заборный элемент основного трубопровода 6, который выходит за интервал расхода, в котором работает средство измерения плотности 15 (см. [6]), известные технология и техника отбора проб [8-9] оказываются неработоспособными. Заявляемая же технология и техника отбора проб при этом позволяют при наиболее высокой представительности пробы произвести учет перекачиваемой по трубопроводу жидкости по совокупности параметров - обводненности и плотности (сравните колонки 10 и 11, 12 и 13 таблицы).

Таким образом, заявляемые технология и техника отбора проб наилучшим образом (в сравнении с известными [8-9]) обеспечивает учет перекачиваемой по трубопроводу жидкости по совокупности ее параметров.

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. Предполагается внедрение заявляемой технологии отбора проб в 2002 г.

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. GB 2164021 А, кл. G 01 N 1/10, опублик. 12.03.1986 г., 6с.

4. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. GB 2164021 А, кл. G 01 N 1/10, опублик. 12.03.1986 г., 6с.

5. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. /ГОСТ 2517-85, п.2.13.1.10.

6. Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Преобразователи плотности поточные фирмы "THE SOLARTRON ELECTRONIC GROUP LTD" (Великобритания). Методика градуировки МИ 230-1-95.

7. РД 39-0147103-343-89 "Инструкция по учету и проведению учетно-расчетных операций при приеме и поставках нефти", 1989 г.

8. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. /ГОСТ 2517-85, черт. 18, п.2.13.2.2.

9. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. /ГОСТ 2517-85, черт. 18.

Формула изобретения

1. Способ отбора проб жидкости из основного трубопровода, при котором осуществляют размещение в основном трубопроводе заборного элемента, прокачку под воздействием избыточного давления части потока основного трубопровода через заборный элемент и последовательно соединенный с ним обводной трубопровод, размещение в обводном трубопроводе одного или нескольких пробозаборных элементов, отбор пробы из потока обводного трубопровода, определение параметров потоков основного и обводного трубопроводов средствами измерения или параметров средств измерений, отличающийся тем, что отбор части потока заборным элементом основного трубопровода осуществляют со средней скоростью на входе в заборный элемент основного трубопровода, имеющего одно или систему заборных отверстий, которая составляет не менее половины средней скорости потока основного трубопровода, а участок обводного трубопровода, на котором установлена система из одного или нескольких средств измерения плотности, выполнен с возможностью пропускания потока с расходом в заданном средствами измерения плотности интервале, причем в случае, когда имеет место зависимость определяемой средством измерения плотности от расхода через него потока, при формировании гидродинамики потока на этом участке обводного трубопровода расход жидкости через средство измерения плотности устанавливают из условия а), когда расход потока устанавливают так, что изменение определяемой им плотности, пересчитанной к фиксированным значениям давления и температуры, составляет половину абсолютной величины ее изменения при вариации расхода потока в интервале, в котором зависимость этой плотности от расхода потока через средство измерения имеет тенденцию к уменьшению или возрастанию, или из условия б), когда через средство измерения плотности устанавливают расход потока, плотность которого отклонялась от определяемого в предыдущем случае интервала значений, но не более величины d=d₁-d₂/2, где d₁ - абсолютная погрешность определения плотности средством измерения, d₂ - абсолютная величина изменения плотности при вариации расхода потока через средство измерения в интервале в предыдущем случае, при этом, в случае использования меньшего числа средств измерения расхода потока обводного трубопровода, чем число установленных на нем средств измерения параметров потока, формирование потока в обводном трубопроводе осуществляют из условия общего или поочередного контроля расхода потоков через систему средств измерения параметров потока и через заборный элемент основного трубопровода.

2. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода, включающее установленный в основном трубопроводе заборный элемент, обводной трубопровод с регулятором расхода жидкости, средствами измерения параметров потока, запорной арматурой, последовательно соединенной с заборным элементом, средства измерения параметров потока, пробозаборный элемент, установленный на обводном трубопроводе, пробосборник и средство для создания избыточного давления на заборном элементе основного трубопровода, отличающееся тем, что основной и обводной трубопроводы связаны со средствами измерения параметров потока из условия формирования гидродинамики потока, при которой скорость потока на входе в заборное устройство составляет не менее 0,5 скорости потока основного трубопровода, а участок обводного трубопровода, где установлено средство измерения плотности, выполнен с возможностью пропускания потока с постоянным расходом в заданном средствами измерения плотности интервале, при этом, в случае использования одного средства измерения расхода потока обводного трубопровода для контроля расхода жидкости через заборный элемент основного трубопровода и средство измерения плотности, обвязка обводного трубопровода с монтируемыми на нем элементами выполняется из условия осуществления поочередного контроля расхода потоков через систему средств измерения плотности и через заборный элемент основного трубопровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2