Защитное устройство для измерительных приборов

 

Изобретение относится к области измерительной техники и предназначено для использования в газодобывающей промышленности. Изобретение направлено на обеспечение работоспособности систем измерения давления и/или расхода насыщенного влагой газа в горизонтальных трубопроводах наземных систем сбора газа при отрицательных температурах окружающего воздуха за счет предотвращения образования непроницаемых пробок изо льда и гидратов газа в патрубке, который соединяет технологический трубопровод с прибором, измеряющим давление газа или расход. Защитное устройство для измерительных приборов включает выполненный в виде полого цилиндра корпус с технологическим отверстием, над которым расположен прилив, закрепленный на корпусе и снабженный байпасом, включающим сообщающиеся между собой входной и выходной отводы. При этом выходной отвод расположен над технологическим отверстием в корпусе и снабжен соединительным патрубком для подключения измерительного прибора, а входной отвод и наружная поверхность прилива снабжены теплоизоляцией. Наружные поверхности выходного отвода и/или наружная поверхность корпуса, расположенная под приливом, выполнены с оребрением. Соединительный патрубок для подключения измерительного прибора выполнен наклонным к выходному отводу. Соединительный патрубок для подключения измерительного прибора, измерительный прибор и участок корпуса под ними размещены в теплоизолированном кожухе, причем участок корпуса под кожухом выполнен с оребрением. Наружная поверхность корпуса, расположенная с противоположной стороны от прилива, и не закрытая им, снабжена теплоизоляцией. В корпусе в плоскости технологического отверстия, перпендикулярной оси газопровода, симметрично относительно его центра выполнены дополнительные дренажные отверстия. В полости прилива над технологическим отверстием размещена проницаемая сетчатая насадка. 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к газодобывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для обеспечения работоспособности (функционирования) систем измерения давления и/или расхода насыщенного влагой газа в горизонтальных трубопроводах наземных систем сбора газа при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Для измерения давления насыщенного влагой газа известно устройство, используемое для контроля за режимом работы скважин, содержащее вертикально размещенный патрубок, нижним концом подсоединенный к горизонтальному технологическому трубопроводу, на верхнем конце которого размещено запорное устройство, соединенное с манометром.

Основным недостатком этого устройства является образование непроницаемой герметичной пробки в канале к манометру из льда или гидратов газа при отрицательной температуре окружающего воздуха (см., например, Гриценко А.И., Алиев З.С., Ермилов О.М., Ремизов В.В., Зотов Г.А. Руководство по исследованию скважин. - М.: Наука, 1995 г., с.17, 468, 502).

Известно также устройство для отбора газа, включающее соединительные линии и импульсные трубки, по которым давление газа передается в камеры манометров. При измерении давления влажного газа на соединительных линиях и импульсных трубках рекомендуется устанавливать отстойные сосуды.

Основным недостатком этого устройства является образование герметичной ледяной или газогидратной пробки в канале к манометру при отрицательной температуре окружающего воздуха (см., например, Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными сужающими устройствами. РД 50-213-80. - М., 1982 г., с.56-61).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является, выбранное в качестве прототипа, защитное устройство для приборов, измеряющих давление, содержащее конденсационную камеру, расположенную на вертикальном трубопроводе, в которой пары воды из газа конденсируются на ограниченной части внутренней поверхности камеры, охлаждаемой окружающим воздухом (а.с. СССР №337673. Защитное устройство для дифманометра, опубликовано 05.05.1972 г., БИ №15). Устройство может применяться только на вертикальных трубопроводах.

Недостатком известного устройства является образование в соединительных трубопроводах к измерительному прибору гидратных и ледяных пробок при использовании на горизонтально размещенном трубопроводе, что делает неработоспособной систему для измерения давления или расхода газа в горизонтальных трубопроводах наземных систем сбора газа.

Основной задачей предлагаемого изобретения является обеспечение работоспособности устройств для измерения параметров (давления, расхода) насыщенного влагой газового потока в горизонтально размещенном технологическом трубопроводе наземной системы сбора газа, при отрицательных температурах окружающего воздуха за счет предотвращения образования непроницаемых пробок изо льда и гидратов газа в патрубке, соединяющем технологический трубопровод с прибором, измеряющим давление газа или расход.

Поставленная цель достигается тем, что в защитном устройстве для измерительных приборов, включающем выполненный в виде полого цилиндра корпус с технологическим отверстием, над которым расположен прилив, закрепленный на корпусе и снабженный байпасом, включающим сообщающиеся между собой входной и выходной отводы, согласно изобретению, выходной отвод расположен над технологическим отверстием в корпусе и снабжен соединительным патрубком для подключения измерительного прибора, а входной отвод и наружная поверхность прилива снабжены теплоизоляцией. Кроме того, наружная поверхность выходного отвода и наружная поверхность корпуса, расположенная под приливом, могут быть выполнены с оребрением. Патрубок для подключения измерительного прибора может быть выполнен наклонным к выходному отводу и вместе с измерительным прибором и участком корпуса размещен в теплоизолированном кожухе, причем участок корпуса под кожухом может быть выполнен с оребрением. Наружная поверхность корпуса, расположенная с противоположной стороны от прилива и не закрытая им, также может быть снабжена теплоизоляцией. В корпусе в плоскости технологического отверстия, перпендикулярной оси корпуса, симметрично относительно его центра могут быть выполнены дополнительные дренажные отверстия, а в полости прилива над технологическим отверстием может быть размещена проницаемая сетчатая насадка.

На фиг.1 в разрезе схематично показано защитное устройство для измерительных приборов;

на фиг.2 показано сечение защитного устройства для измерительных приборов по А-А фиг.1;

на фиг.3 показано сечение защитного устройства для измерительных приборов по Б-Б фиг.1;

на фиг.4 показано сечение защитного устройства для измерительных приборов по В-В фиг.1;

на фиг.5 схематично показан вариант размещения и конструкция выполнения одновременно двух защитных устройств для измерительных приборов на горизонтальном газопроводе с целью измерения расхода газа;

на фиг.6 показано сечение защитного устройства для измерительных приборов по А-А фиг.5;

на фиг.7 показано сечение защитного устройства для измерительных приборов по Б-Б фиг.5;

на фиг.8 показано сечение защитного устройства для измерительных приборов по В-В фиг.5;

на фиг.9 показан вид А (сверху) защитного устройства для измерительных приборов фиг.5.

Защитное устройство (фиг.1) для измерительных приборов состоит из корпуса 1, выполненного в виде полого цилиндра (участка трубы), с технологическим отверстием 2, над которым расположен закрепленный на корпусе 1 прилив 3. Прилив 3 снабжен байпасом, состоящим из двух сообщающихся между собой отводов - входного 4 и выходного 5, расположенного над технологическим отверстием 2. Байпас может быть размещен параллельно оси корпуса. Выходной отвод 5 снабжен соединительным патрубком 6 для подключения измерительного прибора 7, при этом соединительный патрубок 6 выполнен наклонным к выходному отводу 5. Наружная поверхность прилива 3 и входной отвод 4 могут быть снабжены теплоизоляцией 8. Наружная поверхность выходного отвода 5 может быть выполнена с оребрением 9, а наружная поверхность корпуса 1, расположенная под приливом 3, также может быть выполнена с оребрением 10. Патрубок 6, измерительный прибор 7 и участок корпуса 1 под местом установки измерительного прибора могут быть размещены в теплоизолированном кожухе 11, причем корпус 1 под кожухом 11 может быть выполнен с оребрением 12. Наружная поверхность корпуса 1, расположенная с противоположной стороны от прилива 3 и не закрытая им, может быть снабжена теплоизоляцией 13. В корпусе 1 в плоскости технологического отверстия 2, перпендикулярной оси корпуса, симметрично относительно его центра могут быть выполнены дополнительные дренажные отверстия 14 для отвода сконденсировавшейся из газа жидкости в полость корпуса 1. Над технологическим отверстием 2 в полости прилива 3 может быть размещена проницаемая сетчатая насадка 15.

Защитное устройство (фиг.5) для подключения к одному технологическому трубопроводу двух измерительных приборов или одного дифманометра на одном горизонтальном газопроводе с целью определения расхода газа состоит из корпуса 1 с двумя технологическими отверстиями 2, размещенными под двумя приливами 3. Расположение отверстий 2 вдоль корпуса определяется требованиями конструкции сужающего устройства, например измерительной диафрагмы или трубы Вентури. На фиг.5 показан вариант использования предлагаемого защитного устройства совместно с трубой Вентури. Одно отверстие 2 расположено перед сужающим устройством, а второе отверстие 2 расположено в сужении, в канале с наименьшим диаметром. Размещение приливов на корпусе 1 определяется конструкцией сужающего устройства и размерами трубопровода и приливов.

Защитное устройство для измерительных приборов врезается в горизонтальный трубопровод наземной системы сбора газа таким образом, чтобы входной отвод 4 занимал вертикальное или субвертикальное положение, при этом устройство работает следующим образом.

Из технологического трубопровода теплый, насыщенный влагой, газ поступает во врезанный в трубопровод корпус 1, а затем через технологическое отверстие 2 в полость прилива 3. Газ заполняет внутренние полости прилива 3 и отводов 4 и 5. Температура газа в полости, образованной приливом 3 и поверхностью технологического трубопровода, за счет движения потока теплого газа по корпусу 1 и за счет теплоизоляции 8, поддерживается на уровне температуры стенки трубопровода и корпуса 1.

Теплый влажный газ поднимается по теплоизолированному входному отводу 4, температура его уменьшается за счет теплоотдачи с окружающим воздухом. В выходной отвод 5 газ поступает из входного отвода 4 с температурой несколько выше температуры окружающего воздуха. В выходном отводе 5 газ охлаждается за счет теплообмена с окружающей средой до температуры окружающего воздуха. На внутренней поверхности в полости отводов 4 и 5 пары воды конденсируются в виде капельной жидкости, кристаллов льда (снега) или гидратов газа. Сконденсировавшаяся влага стекает по стенкам отводов 4 и 5 к наружной поверхности корпуса 1, через технологическое отверстие 2 попадает во внутрь корпуса 1 и уносится потоком газа. Дополнительные дренажные отверстия 14 в корпусе 1 значительно снижают вероятность скопления сконденсировавшейся жидкости в полости прилива 3.

Температура нисходящего потока газа в полости выходного отвода 5 понижается, а плотность газа увеличивается. Более холодный газ (с более высокой плотностью) будет стремиться опуститься вниз по выходному отводу 5, т.е. нисходящий поток холодного осушенного газа будет препятствовать поступлению встречного потока теплого влажного газа из полости прилива 3 в полость нисходящего отвода 5. Таким образом, создается перераспределение потоков - зона естественной циркуляции за счет конвекции. Кроме того, при контакте холодного газа, спускающегося по выходному отводу 5, с теплым газом, поступающим через отверстие 2 и прилив 3 в выходной отвод 5, также происходит конденсация влаги, и газ дополнительно осушается.

В случае, если над технологическим отверстием 2 в полости прилива 3 установлена проницаемая сетчатая насадка 15 процесс конденсации влаги из газа ускоряется вследствие того, что часть насадки 15 омывается теплым газом, поступающим через отверстие 2, а верхняя омывается газом, охлажденным в выходном отводе 5.

Поперечные ребра 9, установленные на выходном отводе 5, способствуют более быстрому охлаждению газа в полости выходного отвода 5 из-за увеличения поверхности теплообмена с окружающим воздухом.

Продольные ребра 10 на поверхности корпуса 1 в полости прилива 3 и теплоизоляция 8, покрывающая входной отвод 4 и прилив 3, способствуют сохранению температуры газа выше, чем температура окружающего воздуха. Кроме того, снабжение наружной поверхности участка корпуса, не закрытого приливом и расположенной с противоположной от него стороны, теплоизоляцией 13, размещение соединительного патрубка 6 с измерительным прибором 7 и участка корпуса в теплоизолированном кожухе 11, а также выполнение участка корпуса под кожухом с поперечным оребрением 12 позволяет сохранить тепло и предотвратить образование льда и гидратов в соединительном патрубке 6. Таким образом, в соединительный патрубок 6 к измерительному прибору 7 поступает только осушенная (обезвоженная) часть газа.

Выполнение соединительного патрубка 6 с уклоном в сторону отвода 3 исключает попадание капельной жидкости в камеру измерительного прибора.

При использовании на горизонтальном газопроводе двух предлагаемых устройств в комплекте с сужающим устройством (например, трубой Вентури) появляется возможность надежного измерения перепада давления на сужающем устройстве при отрицательных температурах окружающего воздуха с целью определения расхода газа. В этом случае на участке технологического трубопровода расположено сужающее устройство типа трубы Вентури с двумя технологическими отверстиями по ходу движения потока газа. Одно отверстие расположено перед сужающим устройством, а другое отверстие расположено в канале с наименьшим диаметром.

При использовании предлагаемого защитного устройства в патрубок для соединения с измерительным прибором поступает только обезвоженная часть газа, в результате исключается образование непроницаемых глухих ледяных или газогидратных пробок в патрубках к приборам, чем обеспечивается высокая работоспособность систем измерения режима работы трубопровода, например от скважины, при отрицательных температурах окружающего воздуха.

Формула изобретения

1. Защитное устройство для измерительных приборов, включающее выполненный в виде полого цилиндра корпус с технологическим отверстием, над которым расположен прилив, закрепленный на корпусе и снабженный байпасом, включающим сообщающиеся между собой входной и выходной отводы, отличающееся тем, что выходной отвод расположен над технологическим отверстием в корпусе и снабжен соединительным патрубком для подключения измерительного прибора, а входной отвод и наружная поверхность прилива снабжены теплоизоляцией.

2. Защитное устройство по п.1, отличающееся тем, что наружная поверхность выходного отвода выполнена с оребрением.

3. Защитное устройство по любому из пп.1 и 2, отличающееся тем, что наружная поверхность корпуса, расположенная под приливом, выполнена с оребрением.

4. Защитное устройство по одному или нескольким из пп.1-3, отличающееся тем, что соединительный патрубок для подключения измерительного прибора выполнен наклонным к выходному отводу.

5. Защитное устройство по одному или нескольким из пп.1-4, отличающееся тем, что соединительный патрубок для подключения измерительного прибора, измерительный прибор и участок корпуса под ними размещены в теплоизолированном кожухе, причем участок корпуса под кожухом выполнен с оребрением.

6. Защитное устройство по одному или нескольким из пп.1-5, отличающееся тем, что наружная поверхность корпуса, расположенная с противоположной стороны от прилива, и не закрытая им, снабжена теплоизоляцией.

7. Защитное устройство по одному или нескольким из пп.1-6, отличающееся тем, что в корпусе в плоскости технологического отверстия, перпендикулярной оси газопровода, симметрично относительно его центра выполнены дополнительные дренажные отверстия.

8. Защитное устройство по одному или нескольким из пп.1-7, отличающееся тем, что в полости прилива над технологическим отверстием размещена проницаемая сетчатая насадка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9

PC4A Государственная регистрация договора об отчуждении исключительного права

Дата и номер государственной регистрации договора: 15.06.2011 № РД0082580

Лицо(а), передающее(ие) исключительное право:Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU)

Приобретатель исключительного права: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU), Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)

(73) Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - Газпром ВНИИГАЗ" (RU),Открытое акционерное общество "Газпром" (RU)

Адрес для переписки:ОАО "Газпром", Департамент стратегического развития, ул. Наметкина, 16, ГСП-7, В-420, Москва, 117997

Дата публикации: 27.07.2011

---