NO20120120A1

NO20120120A1 - Stromningsbegrenser

Info

Publication number: NO20120120A1
Application number: NO20120120A
Authority: NO
Inventors: Terje Baustad
Original assignee: Roxar Flow Measurement As
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-07
Also published as: US20140352401A1; WO2013117570A1

Abstract

Oppfinnelsen gjelder en inntrekkbar blendeåpning, spesielt for strømningsmålinger i når, omfattende et hengslet element som er tilpasset til å bli flyttet mellom to posisjoner, der den første posisjonen i hovedsak dekker rørets tverrsnitt, og en andre posisjon inn i en utsparing utenfor rørets tverrsnitt, hvori det hengslete elementet har en åpning således i den første posisjonen som gir anledning for fluidstrømning bare gjennom åpningen. Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for anvendelse av den inntrekkbare blendeåpningen for kalibrering av trykksensorer montert oppstrøms og nedstrøms for blendeåpningen.

Description

Denne oppfinnelsen gjelder en inntrekkbar blende - åpning, spesielt for strømningsmålinger i rør.

Som flerfasemålere blir ofte innsnevringsenheter for strømning, så som venturier, ofte benyttet for å få et differensialtrykk i en fluidstrøm. Slike strømningsmålere er omtalt i US 4829831 og EP 1173734. Et problem med den venturien som har blitt beskrevet i disse publikasjonene er at den representerer en permanent innsnevring i røret, og må muligens fjernes for eksempel når en pig skal kjøres gjennom (uttrykket «pig» vil heretter bli brukt om et hvilket som helst verktøy som skal gjennom blende åpnings posisjonen i røret) for å utføre rørvedlikehold og - rensing.

Andre løsninger har også blitt prøvd ut, så som å plassere en avtakbar plate med en åpning i strømningen, US 5617899 og US 4712585, og måle det differensialtrykket eller den trykkforskjellen som oppstår. Dette vil imidlertid være upraktisk, for eksempel for undervanns - eller nedihullsapplikasjoner, siden den komplette enheten som inneholder platen, når den er fjernet fra strømningen, vil være relativt stor og dermed vanskelig å tette. En annen kjent løsning er beskrevet i US 4790194, som utgjør en iris som tilveiebringer en variabel åpning. Dette er imidlertid teknisk komplisert, og vil således ikke være en egnet installasjon i ikke - tilgjengelige installasjoner på permanent basis. Det er også vanskelig å få en tilstrekkelig nøyaktig størrelse på åpningen for å få pålitelig informasjon knyttet til trykkforskjeller og dermed strømningshastigheten i røret.

Det er dermed et mål med denne oppfinnelsen å tilveiebringe en kompakt, inntrekkbar blende - åpning som vil kunne brukes i undervanns - og / eller nedihullsmiljø og andre situasjoner hvor det er nødvendig med en kompakt og tett løsning. Målet oppnås slik som har blitt beskrevet i de vedføyde kravene.

Løsningen i henhold til oppfinnelsen tilveiebringer dermed en blende - åpning som kan svitsjes, som vil kunne åpnes for å gi anledning til at en pig kan passere gjennomrøret samtidig med at en klart definert åpning også opprettholdes. Fortrinnsvis vil blende - åpningen i den åpne posisjonen være tettet mot et tilsvarende sete i rørveggen, for således ikke å la fluider komme forbi åpningen, og formen på platen til blende - åpningen vil være kurvet for således å kunne passe godt inn på rørveggen i åpningen ved den inaktive posisjonen.

Oppfinnelsen tilveiebringer således en løsning hvor trykksensorene vil kunne bli kalibrert ved å ta vekk blende - åpningen. Dersom en trykkdifferanse blir målt, burde den målingen som følger være Pl - P2 = 0, og dersom to individuelle trykksensorer blir benyttet, Pl = P2. Dette vil tilveiebringe et middel til å forbedre nøyaktigheten på trykkmålingene, og dessuten strømningshastigheten eller andre parametere som blir beregnet fra målingene.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i mer detalj med henvisning til de medfølgende tegningene, som illustrerer oppfinnelsen ved hjelp av eksempler.

Figur 1 illustrerer et tverrsnitt av den foretrukne utførelsesformen for

oppfinnelsen.

Figur 2 illustrerer en perspektivtegning av den foretrukne utførelsesformen av

oppfinnelsen i en åpen posisjon.

Figur 3 illustrerer en perspektivtegning av den foretrukne utførelsesformen av

oppfinnelsen i en lukket posisjon.

Figur 4 illustrerer den foretrukne utførelsesformen av oppfinnelsen i en åpen

posisjon.

Som man vil kunne se av tegningene, vil blende - åpning 6 bestå av en hengslet plate 1 som har minst én åpning c montert i et rør 2.1 den første posisjonen la, vil blende - åpningen 1 være posisjonert i strømningen F, som dermed delvis vil hindre strømningen og posisjoneringen av blende - åpningen i strømningen. Dermed vil trykket foran Pl og etter P2 blende - åpningen kunne måles, slik som er godt kjent innen faget, gjennom åpninger (ikke vist) i rørveggen 2. Åpningen c vil fortrinnsvis være posisjonert i sentrum av strømningen, men andre løsninger som både innebærer posisjoner som er utenfor sentrum og med flere åpninger, vil kunne være mulig avhengig av strømningsbetingelser og trykk.

Blende - platen 1 vist i tegningen er fjærbelastet 5, for så å gå inn i den aktive posisjonen la, og i det illustrerte eksemplet vil retningen på strømning F også bidra til å holde blende - åpningen inne i den aktive posisjonen. Siden posisjonen for blende - åpningen er godt definert i strømningen, og fullstendig dekker rørets tverrsnitt, vil også posisjonen for åpningen c på platen være godt definert, som vil være gunstig slik som omtalt i ovenfor nevnte US 5617899.

I henhold til den foretrukne utførelsesformen, vil blende - åpningen bli åpnet ved å anvende et indre aktuator - rør 4 som er bevegbar i rørets retning og dermed vil dytte blende - åpningens plate mot fjæren og strømningsretningen inn i den andre posisjonen lb i en egnet utsparing 3 på rørveggen, slik som er vist i figurer 2 og 4.1 denne posisjonen har aktuator - røret 4 den samme diameteren som den indre overflaten 2a på røret 2, og tilveiebringer dermed en hovedsakelig kontinuerlig overflate forbi enheten med blende - åpningen. Således, under vedlikehold av røret, vil et service - verktøy, så som en pig, uhindret kunne passere enheten med blende - åpningen, og når trykksensorene skal kalibreres vil trykket oppstrøms og nedstrøms i hovedsak være like.

Som man vil kunne se av tegningene, har blende - åpningens plate 1 en kurvet form, hvor kurvaturen tilsvarer kurvaturen på rørveggen, for således å passe inn i utsparingen 3, og platens omkrets tilsvarer tverrsnittet på den indre veggen for så å kunne lukke røret med unntak av åpningen på blende - åpningen. Fortrinnsvis vil et tilsvarende sete 7 være tilveiebragt i rørveggen for således å tette igjen kantene på platen til blende - åpningen mot veggen.

Andre former på platen vil kunne være mulig, så som en flat plate på blende - åpningen, men dette vil kreve en større utsparing og gir dermed en mindre kompakt løsning. På den annen side vil en tilpasning av setet 7 være lettere med en flat plate for blende - åpningen.

Det indre aktuator - røret 4 vil kunne bli flyttet frem og tilbake med en hvilken som helst egnet kjent løsning, så som med hydrauliske, magnetiske eller elektriske måter (ikke vist) og vil ikke bli beskrevet i detalj her. Den valgte aktuator -løsningen vil være avhengig av den nødvendige kraften for å bevege platen for blende - åpningen mot strømningsretningen og dessuten de mulighetene som er for å tette igjen aktuatormidlene mot omgivelsene.

Det er også mulig å plassere en serie med inntrekkbare blende - åpninger i henhold til oppfinnelsen, for eksempel med forskjellige åpningsstørrelser. De vil kunne bli regulert ved å bruke det samme aktuator - røret og muligens trykksensorer eller bli driftet som separate enheter.

Som et alternativ til aktuator - røret vil det også være mulig å bruke et regulerbart

hengsel, som kan være elektrisk eller hydraulisk drevet, som dermed vil kunne gjøre det mulig å sløyfe fjæren 5. Dette vil imidlertid kunne gjøre det nødvendig med en nøyaktig tilpasning av platen inn i utsparingen for å unngå turbulens som kan oppstå på grunn av mekanismen.

Dermed, for å oppsummere, oppfinnelsen gjelder en inntrekkbar blende - åpning 6, spesielt for måling av strømning i rør, for eksempel i rørledninger som frakter flerfase hydrokarbonfluider. Blende - åpningen vil fortrinnsvis være innbefattet i en målingsenhet som måler strømningshastigheten gjennom måling av trykkforskjellen Pl, P2 mellom posisjoner som er oppstrøms og nedstrøms for blende - åpningen. Målingsenheten vil også kunne måle parametere, så som densitet, permittivitet i strømningen, for å kunne gi en antydning om sammensetningen i fluidstrømningen i en i og for seg kjent flerfasemåler, slik som i de ovenfor nevnte publikasjonene.

Blende - åpningen omfatter et hengslet element som består av en plate for blende - åpningen 1 som er tilpasset til å kunne flyttes mellom to posisjoner la, lb. Første posisjonen la dekker i hovedsak rørets tverrsnitt, og en andre posisjon lb inn i en utsparing 3 utenfor rørets tverrsnitt. Det hengslete elementet består av en plate 1 for blende - åpningen som har en åpning c, slik at den i den første posisjonen la gir anledning for en viss mengde av fluid å passere gjennom og dermed tilveiebringe en trykkforskjell oppstrøms og nedstrøms for platen til blende - åpningen. I den andre posisjonen vil det hengslede elementet være tilpasset for å kunne la fluidet passere uhindret.

Den inntrekkbare enheten 6 for blende - åpningen omfatter fortrinnsvis en aktuatorenhet, som på en regulerbar måte vil kunne bevege det hengslete elementet mellom nevnte første og andre posisjon. Den foretrukne aktuatorenheten består av et indre rør 4 og en aktuator for å kunne bevege nevnte indre rør i den aksielle retningen mellom en første aktuatorposisjon, hvor det hengslete elementet gis anledning til å være i nevnte første posisjon, og en andre aktuatorposisjon, hvor det indre røret har tvunget det hengslete elementet inn i den andre posisjonen hvor det blir plassert bakenfor det indre røret i en egnet utsparing i rørveggen. Det indre røret 4 som dermed dekker nevnte utsparing 3 som inneholder det hengslete elementet 1 og lar fluidet passere uhindret gjennom røret. Det hengslete elementet innbefatter fortrinnsvis en fjær 5 som tilveiebringer en kraft mot nevnte første posisjon, slik at det indre røret dermed dytter mot fjæren når blende - platen fjernes fra strømningen. Dersom strømningshastigheten er tilstrekkelig stor, vil det være mulig å sløyfe fjæren og la fluidstrømningen dytte blende - platen inn i den første posisjonen.

Det indre røret 4 skulle ha hovedsakelig de samme dimensjonene som resten av røret har utenfor aktuatorenheten.

Platen for blende - åpningen i det hengslete elementet vil for eksempel kunne ha en plan form, men har fortrinnsvis en kurvet form, der den kurvete formen hovedsakelig har en den samme kurvaturen som omkretsen til rørets indre overflate, og således i den andre posisjonen i nevnte utnevnte utsparing som i hovedsak utgjør en forlengelse av rørveggen utenfor nevnte indre rør. For å unngå at fluider passerer ved kantene på platen for blende - åpningen vil rørveggen tilveiebringe et sete som har en form som svarer til de ytre kantene på platen for blende - åpningen og fortrinnsvis et tetningslegeme for tetning mot platen for blende - åpningen.

Den inntrekkbare blende - åpningen i henhold til oppfinnelsen vil også kunne omfatte midler for trykkmåling Pl, P2 på begge sider av nevnte hengslete element i forhold til strømningsretningen, der det midlet som måler trykket kommuniserer med strømningen for å registrere trykket gjennom egnete åpninger i rørveggen. Trykksensoren vil kunne være en sensor for differensialtrykk som måler trykkforskjellen mellom nevnte to åpninger eller måle trykket for senere analyse. Enheten er tilpasset, når blende - åpningen er åpen i den andre posisjonen, for å kalibrere sensorene ved å justere trykkforskjellen til å være null eller de to målte trykkene til å være like. Dette vil i og for seg kunne utføres med kjente metoder, og vil ikke bli omtalt i detalj her.

Således gjelder oppfinnelsen også en fremgangsmåte for kalibrering av trykksensorer ved anvendelse av en inntrekkbar blende - åpning i henhold til oppfinnelsen, hvor det hengslete elementet er i den andre posisjonen og sensorene somtilveiebringer et mål på trykket eller trykkforskjellen mellom sensorene Pl, P2 og justere utgangsverdien fra sensorene for så å indikere ingen trykkforskjell mellom oppstrøms - og nedstrøms - sensorer når det hengslete elementet er i den andre posisjonen.

Claims

1. Inntrekkbar blende - åpning, spesielt for strømningsmålinger i rør, omfattende et hengslet element som er tilpasset til å bli flyttet mellom to posisjoner, der den første posisjonen i hovedsak dekker rørets tverrsnitt, og en andre posisjon inn i en utsparing utenfor rørets tverrsnitt, hvori det hengslete elementet har en åpning således i den første posisjonen som gir anledning for fluidstrømning bare gjennom åpningen.

2. Inntrekkbar blende - åpning i henhold til krav 1 omfattende en aktuatorenhet, for på en regulerende måte å kunne bevege det hengslete elementet mellom nevnte første og andre posisjon, der aktuatorenheten består av et indre rør og en aktuator for å bevege nevnte indre rør i den aksielle retningen mellom en første aktuatorposisjon hvor det hengslete elementet tillates å være i nevnte første posisjon og en andre aktuatorposisjon hvor det indre røret tvinger det hengslete elementet inn i den andre posisjonen og dessuten dekker nevnte utsparing som inneholder det hengslete elementet.

3. Inntrekkbar blende - åpning i henhold til krav 1, hvor nevnte hengslete elementet innbefatter en fjær som tilveiebringer en kraft mot nevnte første posisjon.

4. Inntrekkbar blende - åpning i henhold til krav 1, hvor nevnte indre rør har hovedsakelig den samme diameteren som røret i nevnte rørledning utenfor nevnte aktuatorenhet.

5. Inntrekkbar blende - åpning i henhold til krav 1, hvor det hengslete elementet har en kurvet overflate, der den kurvete overflaten i hovedsak har den samme kurvaturen somrørets omkrets, som således i den andre posisjonen i nevnte utsparing i hovedsak utgjør en forlengelse av rørveggen utenfor nevnte indre rør.

6. Inntrekkbar blende -åpning i henhold til krav 1, hvor det hengslete elementet i nevnte første posisjon lukker mot en skulder i nevnte rørvegg og tilveiebringer en tetning som hindrer fluid å passere gjennom kantene på nevnte hengslete elementet.

7. Inntrekkbar blende - åpning i henhold til krav 1, omfattende et middel for måling av trykk på begge sider av det hengslete elementet i forhold til strømningsretningen, nevnte middel for måling av trykk er tilpasset for å kalibrere sensorene når det hengslete elementet er i den andre posisjonen.

8. Fremgangsmåte for kalibrering av trykksensorer ved anvendelse av en inntrekkbar blende - åpning slik som beskrevet i krav 1, hvor det hengslete elementet er i den andre posisjonen, fra nevnte sensorer som tilveiebringer en måling av trykket eller trykkdifferansen mellom sensorene, og justere utgangsverdien fra sensorene for så å indikere ingen trykkforskjell når det hengslete elementet er i den andre posisjonen.