RU2754669C2 - Устройство для отбора проб в двухфазных потоках - Google Patents
Устройство для отбора проб в двухфазных потоках Download PDFInfo
- Publication number
- RU2754669C2 RU2754669C2 RU2019133049A RU2019133049A RU2754669C2 RU 2754669 C2 RU2754669 C2 RU 2754669C2 RU 2019133049 A RU2019133049 A RU 2019133049A RU 2019133049 A RU2019133049 A RU 2019133049A RU 2754669 C2 RU2754669 C2 RU 2754669C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sampling
- phase
- gas
- flow
- liquid
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/02—Devices for withdrawing samples
- G01N1/10—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state
- G01N1/20—Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state for flowing or falling materials
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Изобретение относится к устройствам для отбора проб в двухфазных потоках и может быть использовано при оценке качества сепарации газовой фазы на выходе сепарационных установок нефтеводогазовой смеси, измерениях дебита газоконденсатных скважин и в устройствах для измерений расхода и содержания дисперсной фазы в двухфазном потоке. Устройство может быть использовано, например, для отбора проб в двухфазных потоках газов, содержащих капли жидкости в дисперсной фазе. Устройство содержит пробозаборный зонд секторного типа с раскрывающимися створками, газовый сепаратор, расходомер-счетчик газа, мерник жидкости с датчиком уровня, контроллер с механизмом управления створками и запорные краны. Пробозаборный зонд установлен на трубопроводе с помощью переходного патрубка, имеющего полость, в которой расположены раздвижные рычаги, соединенные со створками, шарнирно закрепленными в корпусе и управляемые механизмом. Угол раскрытия створок регулируется, а при заполнении мерника датчик подает сигнал контроллеру на их закрытие или оповещает о необходимости замены мерника. Технический результат - повышение представительности отбора проб с возможностью регулирования расхода и осуществления как периодического, так и непрерывного отбора проб. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к устройствам для отбора проб в двухфазных потоках и может быть использовано в нефтедобывающей отрасли при оценке качества сепарации газовой фазы на выходе сепарационных установок нефтеводогазовой смеси, на газоконденсатных скважинах, а также в металлургической, машиностроительной, энергетической, химической, нефтяной, пищевой, строительной и других отраслях промышленности, где возникает необходимость измерений расхода и содержания дисперсной фазы в двухфазном потоке.
Одной из проблем при измерениях дебита углеводородных скважин методом предварительного разделения фаз с помощью сепарационных установок является неполная сепарация, являющаяся, в частности, причиной уноса капель жидкости по газоотводящим трубопроводам, и тем самым вносящая погрешность в результат измерений. Аналогичная задача возникает при добыче природного газа и газового конденсата, в технологическом процессе очистки и подготовки газа к транспортировке и дальнейшей переработке, где применяются многоступенчатые сепарационные установки, на выходе из которых пробоотбор необходим для определения эффективности отделения газовой фазы с целью снижения уноса углеводородной жидкости.
При измерениях количества уносимой газом капельной жидкости в двухфазном потоке на практике применяется отбор проб газожидкостного потока различными методами с применением пробоотборного оборудования, например, рекомендованных стандартами ISO 3171 [1], ГОСТ 31370-2008 [2] и МИ 3270-2010 [3].
Известно устройство для отбора дисперсной фазы в двухфазных потоках (патент RU 2053493), содержащее концентрично смонтированные в полости трубопровода цилиндрические наружный корпус и ампулу с входными пазами, образующие рабочий блок, блок управления и средство крепления этих блоков к стенке трубопровода. Ампула рабочего блока выполнена с изолированными фильтрующими отсеками, снабженными сменными фильтрующими элементами. Наружный корпус и ампула рабочего блока выполнены с выходными пазами, идентичными по количеству, геометрии и площади проходного сечения, при этом отбор дисперсной фазы производится одновременно по всему диаметру газохода.
Однако, известное устройство имеет низкую представительность отбора проб, так как не учитывает неравномерность распределения дисперсной фазы в поперечном сечении газожидкостного потока в трубопроводе.
Известно устройство для измерения концентрации капельной жидкости в потоке газа (патент RU 2439544), содержащее патрубок отбора газа с регулятором расхода, направляющим цилиндром, фильтровальным узлом и набором сменных выдвижных пробозаборных зондов с различным внутренним сечением.
Недостатком данного устройства также является низкая представительность отбираемой пробы, так как пробозабор происходит лишь в определенной точке поперечного сечения и при неоднородности распределения дисперсной фазы в поперечном сечении потока результат измерений ее содержания может существенно отличаться от фактического. Кроме того, регулятор расхода не может обеспечить в широком диапазоне одновременно выполнение функций обеспечения изокинетичности отбора пробы и соответствия расхода отбираемого потока рабочему диапазону расходомера-счетчика газа.
Известно устройство для измерения расхода газовых потоков, содержащих капельную фазу (патент RU 2455618), состоящее из измерительного узла с трубкой Пито, термоанемометра и устройства определения химического состава, оснащенного пробозаборным зондом.
Общим недостатком вышеописанных устройств является то, что их пробозаборные зонды не обеспечивают представительность отбираемых проб газожидкостной смеси, так как форма и расположение отверстий или щелей не учитывают неравномерность концентрации дисперсной капельной фазы в поперечном сечении трубопровода, к примеру, ими не улавливается расход жидкости, движущейся непосредственно на стенке трубопровода - пленки, возникающей при кольцевом режиме течения [4]. Профиль концентрации дисперсной фазы в поперечном сечении трубопровода при таком режиме течения существенно меняется, являясь функцией радиуса поперечного сечения [5]. Из-за неравномерности распределения происходит несоответствие концентрации дисперсной фазы в отбираемых пробах ее средневзвешенному значению в двухфазном потоке, если конструкция пробозаборного зонда не отвечает требованиям представительного отбора.
Задача, решаемая изобретением, состоит в создании устройства, отбирающего пробы двухфазного потока, имеющие высокий уровень представительности по показателю содержания дисперсной фазы, с возможностью регулирования расхода и осуществления как периодического, так и непрерывного отбора проб.
Использование: для отбора проб двухфазного газожидкостного потока с преобладанием газовой фазы, несущей дисперсную фазу жидкости, по своей структуре представляющей капельный или кольцевой режим течения, с последующей сепарацией, раздельным измерением расхода и количества каждой фазы и определения содержания дисперсной фазы в газовом потоке.
Сущность заявляемого технического решения состоит в использовании при отборе пробы двухфазного потока пробозаборного зонда секторного типа, выполненного в виде аэродинамически обтекаемого радиально расположенного пилона с раскрывающимися навстречу потока при отборе пробы створками, у которого в рабочем положении щель для отбора пробы имеет форму сектора с углом раскрытия ϕ, при этом доля отбираемого расхода в осесимметричном течении газожидкостного потока составляет .
Кроме того, в механизме раскрытия створок предусмотрен поворотный овальный кулачок, раздвигающий рычаги управления углом раскрытия створок, фиксирующемся и отображающемся на шкале, по которой определяется доля отбираемого потока, с тем, чтобы отбираемый зондом расход двухфазного потока соответствовал диапазону измерений расходомера-счетчика газа.
Для исключения переполнения накопительный мерник жидкости снабжен датчиком уровня, срабатывающим при достижении критического уровня жидкости в мернике, сигнал которого передается контроллеру, подающему команду управляющему механизму закрытия створок пробозаборника, либо, для сохранения непрерывности измерений, кран на отстойнике закрывается, заполненный накопительный мерник заменяется на пустой из сменного комплекта, кран открывается и набор пробы жидкости продолжается.
На фиг. 1 схематично изображено расположение элементов, из которых состоит устройство для отбора проб в двухфазных потоках. Как правило, подобные устройства состоят из измерительного участка 1 трубопровода, на котором установлен пробозаборный зонд 2. Отбираемая проба поступает в сепаратор 3, где происходит разделение фаз, при этом дисперсная фаза оседает в мернике жидкости 4, а газ проходит через расходомер-счетчик газа 5 и далее снова возвращается ниже по потоку в трубопровод. Для предотвращения переполнения на мернике жидкости установлен датчик уровня 6, сигнал с которого передается управляющему программируемому контроллеру 7, связанному с механизмом закрытия створок 8 для осуществления периодического или непрерывного отбора проб двухфазного потока. С целью выравнивания поля скоростей и повышения представительности проб перед измерительным участком установлен сужающийся переходник 9. При замене заполненного мерника на запасной из сменного комплекта, для обеспечения непрерывности отбора, а также при его завершении имеются запорные краны 10.
Пробозаборный зонд секторного типа, изображенный на фиг. 2, выполнен в виде обтекаемого пилона, радиально установленного в трубопровод, и имеет раскрывающиеся створки 11, шарнирно закрепленные на корпусе пробозаборного зонда 2. Зонд установлен на трубопроводе с помощью переходного патрубка 12, имеющего фланцевое соединение с уплотняющей вставкой 13, внутри которой имеется полость, где размещены рычаги разведения створок 14, прижимаемые друг к другу пружинными упорами 15, управляемые поворотным механизмом 8 посредством штока 17 и овального кулачка 16.
Технический результат изобретения состоит в повышении представительности отбора проб газожидкостного потока, производимого пробозаборным устройством секторного типа, для определения содержания дисперсной фазы двухфазного потока, расширении диапазона использования данного устройства путем регулирования угла раскрытия створок и контроля уровня в мернике жидкости.
Литература
1. ISO 3171: 1988 Petroleum liquids; automatic pipeline sampling. Нефтепродукты жидкие. Автоматический отбор проб из трубопроводов.
2. ГОСТ 31370-2008 (ИСО 10715: 1997) Газ природный. Руководство по отбору проб.
3. МИ 3270-2010 Рекомендация. ГСИ. Содержание капельной жидкости в потоке природного и попутного газа. Методика выполнения измерений.
4. С.Л. Малышев, Р.С.Малышев. «Пробоотбор "влажного" газа на газоконденсатных и нефтяных скважинах». Газовая промышленность, №9, 2019 г. с. 24-29.
5. С.Л. Малышев. Контроль и воспроизведение двухфазного потока на эталоне массового расхода газожидкостных смесей: дис. к.т.н. Казань, 2018.140 с.
Claims (6)
1. Устройство для отбора проб в двухфазных потоках, включающее пробозаборный зонд, сепаратор, расходомер-счетчик газа и мерник жидкости, отличающееся тем, что пробозаборный зонд выполнен в виде аэродинамически обтекаемого пилона секторного типа с раскрывающимися створками, щель для отбора пробы которого образуется при открытии створок и представляет собой часть поперечного круглого сечения в форме сектора, обеспечивающего представительность отбираемой пробы для осесимметричного газожидкостного потока в трубопроводе круглого сечения.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что фронтовая часть пробозаборного зонда выполнена в виде раскрывающихся навстречу потоку створок в интервале времени отбора пробы двухфазного потока в количестве, достаточном для обеспечения представительности отобранной пробы и последующего измерения содержания дисперсной фазы.
3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что механизм управления углом раскрытия створок обеспечивает изокинетичность отбора пробы и устанавливает расход потока газовой фазы, соответствующий рабочему диапазону используемого расходомера-счетчика газа.
4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что количество отсепарированной жидкой фазы, осаждающейся в мернике жидкости, контролируется датчиком уровня, дающим сигнал на закрытие створок пробозаборного зонда при превышении критически допустимого уровня жидкости в мернике, либо оповещающим о необходимости его замены на запасной из комплекта сменных мерников.
5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что отбор пробы происходит в вертикальном участке трубопровода, где картина распределения содержания дисперсной фазы в поперечном сечении двухфазного потока наиболее близка к осесимметричной.
6. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что перед измерительным участком для отбора проб выше по потоку имеется сужающийся участок трубопровода, выполняющий функцию выравнивания полей скоростей двухфазного потока в его поперечном сечении.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133049A RU2754669C2 (ru) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | Устройство для отбора проб в двухфазных потоках |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019133049A RU2754669C2 (ru) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | Устройство для отбора проб в двухфазных потоках |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2019133049A RU2019133049A (ru) | 2021-04-16 |
RU2019133049A3 RU2019133049A3 (ru) | 2021-07-15 |
RU2754669C2 true RU2754669C2 (ru) | 2021-09-06 |
Family
ID=75495423
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019133049A RU2754669C2 (ru) | 2019-10-16 | 2019-10-16 | Устройство для отбора проб в двухфазных потоках |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2754669C2 (ru) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2164021A (en) * | 1984-07-12 | 1986-03-12 | Jiskoot Autocontrol | Pipeline liquid sampling system |
RU2053493C1 (ru) * | 1993-04-27 | 1996-01-27 | Череповецкий металлургический комбинат | Устройство для отбора дисперсной фазы в двухфазных потоках |
RU2108559C1 (ru) * | 1995-11-08 | 1998-04-10 | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко | Прямоточное устройство для отбора дисперсной фазы в высокотемпературных и высокоскоростных двухфазных потоках |
US5753830A (en) * | 1994-02-28 | 1998-05-19 | Sunds Defibrator Industries Ab | Method and system for sampling in a material mixture |
RU2202775C2 (ru) * | 2001-04-10 | 2003-04-20 | Вальшин Ринат Равильевич | Способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления |
RU2455618C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ШИББОЛЕТ" | Устройство для измерения расхода газовых потоков, содержащих капельную фазу |
-
2019
- 2019-10-16 RU RU2019133049A patent/RU2754669C2/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2164021A (en) * | 1984-07-12 | 1986-03-12 | Jiskoot Autocontrol | Pipeline liquid sampling system |
RU2053493C1 (ru) * | 1993-04-27 | 1996-01-27 | Череповецкий металлургический комбинат | Устройство для отбора дисперсной фазы в двухфазных потоках |
US5753830A (en) * | 1994-02-28 | 1998-05-19 | Sunds Defibrator Industries Ab | Method and system for sampling in a material mixture |
RU2108559C1 (ru) * | 1995-11-08 | 1998-04-10 | Научно-производственное объединение энергетического машиностроения им.акад.В.П.Глушко | Прямоточное устройство для отбора дисперсной фазы в высокотемпературных и высокоскоростных двухфазных потоках |
RU2202775C2 (ru) * | 2001-04-10 | 2003-04-20 | Вальшин Ринат Равильевич | Способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления |
RU2455618C1 (ru) * | 2011-03-29 | 2012-07-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ШИББОЛЕТ" | Устройство для измерения расхода газовых потоков, содержащих капельную фазу |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2019133049A (ru) | 2021-04-16 |
RU2019133049A3 (ru) | 2021-07-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7942065B2 (en) | Isokinetic sampling method and system for multiphase flow from subterranean wells | |
CA2965595C (en) | A method and apparatus for the isokinetic sampling of a multiphase stream | |
US5763794A (en) | Methods for optimizing sampling of a petroleum pipeline | |
JP2000515240A (ja) | 自動油井試験システムおよび同システムを動作させる方法 | |
AU2010302392B2 (en) | Apparatus and method for measuring the flow- rate of a multiphase fluid stream | |
EA011013B1 (ru) | Изокинетический способ отбора проб | |
WO1986005586A1 (en) | Analysis of multi-phase mixtures | |
RU2754669C2 (ru) | Устройство для отбора проб в двухфазных потоках | |
CN107587873A (zh) | 一种井口智能含水检测装置 | |
US6041668A (en) | Method and apparatus for taking samples in a gas outlet pipe of a liquid/gas separator fed with an oil well effluent | |
RU69143U1 (ru) | Устройство для измерения продукции нефтедобывающих скважин | |
CN207245708U (zh) | 一种井口智能含水检测装置 | |
US2674880A (en) | Variable area flowmeter | |
RU2691255C1 (ru) | Устройство для измерения дебита нефтяных скважин | |
RU2319111C2 (ru) | Способ и устройство для измерения расходов фаз газожидкостенного потока в трубопроводе с последующим измерением расходов, составляющих компонент жидкой фазы | |
RU139201U1 (ru) | Система и способ отбора проб для измерения расхода многофазного потока | |
RU2371701C1 (ru) | Способ определения содержания загрязнений в жидкости, текущей в трубопроводе | |
RU2759261C2 (ru) | Способ измерения потока двухфазных смесей и устройство для его реализации | |
RU2375696C2 (ru) | Способ и устройство для определения плотности одного компонента в многокомпонентном потоке текучей среды | |
RU35824U1 (ru) | Сепараторная установка для измерения дебита нефтяных скважин | |
RU2799684C1 (ru) | Установка для измерения дебитов продукции газоконденсатных и нефтяных скважин и способ её работы | |
CN101576464B (zh) | 用于测量多组分流中的一个组分密度的方法和设备 | |
RU2644449C1 (ru) | Измеритель содержания дисперсной фазы в газовом потоке | |
RU2606099C2 (ru) | Способ замера уноса примесей с газовым потоком и устройство для его осуществления | |
Andreussi et al. | Is it possible to reduce the cost (and increase the accuracy) of multiphase flow meters? |