УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОФАЗОВОГО ПОТОКА В ДЕЙСТВУЮЩЕМ ТРУБОПРОВОДЕ

Полезная модель относится к технике отбора проб из трубопроводов и предназначена для отбора проб жидкости из многофазового потока (вода, нефть, газ) в трубопроводах, находящихся под избыточным давлением.
Известно устройство для исследования газожидкостного потока в действующем трубопроводе, содержащее корпус, размещенный на установленном на отводе трубопровода запорном клапане, шток в виде колонны штанг с держателем образцов-свидетелей, установленный с возможностью осевого перемещения из корпуса, и пробоотборный узел, включающий газожидкостный сепаратор и гибкую пробоотборную трубку, нижний конец которой пропущен через боковое отверстие корпуса и закреплен на нижнем конце колонны штанг (патент РФ №2118747, МПК F17D 3/00). Использование гибких полимерных трубок и сборной колонны штанг обусловило невысокую надежность данного устройства.
Известно также устройство для отбора проб жидкости из трубопровода (патент РФ на полезную модель №91168, МПК G01N 1/10), содержащее заборный элемент, установленный на основном трубопроводе и пробосборники для автоматического и ручного отбора проб. Пробосборник для автоматического отбора проб выполнен с приемной и подпорной полостями, разделенными подвижным непроницаемым поршнем, а подпорная полость заполнена инертным газом с заданным давлением. В данном устройстве не предусмотрена возможность отбора проб транспортируемой среды с необходимого уровня. Кроме того, использование штока в качестве индикатора положения поршня пробосборника ведет к увеличению металлоемкости и требует применения дополнительных уплотнительных устройств.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемой полезной модели является пробоотборник штоковый, содержащий корпус в виде патрубка и съемный полый шток с пробоотборным узлом в его верхней части, имеющий возможности спуска для отбора проб жидкости с любого уровня в трубопроводе и установки образцов-свидетелей (свидетельство на полезную модель РФ №40763, МПК Е21В 49/08). В данном устройстве не предусмотрена возможность отбора проб, исключающих потери газов, растворенных в транспортируемой среде, что значительно снижает качество и представительность отобранных проб каждой фазы этой среды.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание мобильного комплекса для исследования многофазовых потоков в действующих трубопроводах без их остановки, обеспечивающего высокое качество и представительность отбираемых проб.
Поставленная задача решается за счет того, что устройство для исследования многофазового потока в действующем трубопроводе, содержащее корпус, размещенный на отводе трубопровода, и установленный с возможностью осевого перемещения из корпуса полый шток с пробоотборным узлом в верхней части и образцами-свидетелями, установленными на его нижнем конце, в отличие от прототипа, снабжено сменным пробосборником, связанным через систему подключения с пробоотборным узлом, при этом пробосборник выполнен в виде приемной и подпорной камер, разделенных подвижным поршнем с установленным на нем датчиком перемещений.
Кроме того, подпорная камера сменного пробосборника заполнена инертным газом с заданным давлением, система подключения сменного пробосборника к пробоотборнму узлу выполнена в виде рукава высокого давления с установленными на его концах запорными элементами и манометрами, а пробоотборный узел и сменный пробосборник связаны с системой подключения разъемными соединениями.
Технический результат, обеспечиваемый данной полезной моделью, заключается в исключении потерь растворенного газа как при отборе проб из многофазового потока, так и при их хранении и транспортировке в лабораторию.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где представлена общая схема устройства.
Предлагаемое устройство содержит корпус 1 в виде патрубка, закрепленного на отводе трубопровода 2 и снабженного задвижкой 3 и лубрикатором 4 со стопорным устройством. Полый шток 5 размещен в корпусе 1 с возможностью осевого перемещения и установки на требуемую глубину погружения образцов-свиделей. В верхней части полого штока 4 размещен пробоотборный узел 6, выполненный в виде запорного элемента, снабженного разъемным соединением 7. Пробоотборный узел 6 через разъемное соединение 7 связан с системой подключения к сменному пробосборнику. Указанная система включает шаровой кран 8, рукав высокого давления 9, на концах которого установлены вентили 10, 11 и манометры 12, 13. Через вентиль 14 рукав 9 подключен к линии 15 сброса пробы. Через разъемное соединение 16 рукав 9 подключен к сменному пробосборнику, представляющему собой цилиндрическую емкость из нержавеющей стали, внутреннее пространство которой подвижным поршнем 17 разделено на приемную камеру 18 и подпорную камеру 19. Емкость снабжена торцевыми крышками с игольчатыми вентилями 20, 21. В поршень 17 вмонтированы постоянные магниты 22, позволяющие контролировать его положение с помощью внешних датчиков (на чертеже не показаны). Движение поршня 17 осуществляется с помощью подключенной через разъемное соединение 23 пневматической системы, в которую входят баллон 24 со сжатым газом, газовый редуктор высокого давления 25, игольчатый вентиль 26 и линия сброса газа 27. На нижнем конце штока 5 установлены образцы-свидетели 28.
Отбор проб под давлением осуществляется следующим образом.
Сборку устройства производят при закрытой задвижке 3, шток 5 находится в крайнем верхнем положение и зафиксирован стопорным устройством, при этом нижняя часть штока 5 находится выше задвижки 3. Затем при открытой задвижке 3 проводят проверку системы на герметичность.
Для отбора пробы среды под давлением закрывают кран 8, вентили 10, 11, 14, 20, 21, 26; шток 5 устанавливают на необходимую высоту и фиксируют. Затем последовательно открывают шаровой кран 8 и вентили 10, 11. При этом манометры 12, 13 должны показывать давление, равное давлению в трубопроводе 2. Открывают вентиль 21 и в подпорной камере 19 пробосборника создают с помощью газового редуктора 25 давление выше, чем давление в трубопроводе 2. Далее открывают вентиль 20.
Снижение давления в подпорной камере 19 и скорость заполнения приемной камеры 18 регулируют сбросом газа в атмосферу через вентиль 26. Показания манометра 13 должны при этом соответствовать давлению в трубопроводе 2 (показаниям манометра 12). Положение поршня 17 определяется магнитным датчиком перемещения. После окончания заполнения камеры 18 вентили 10, 26 закрывают.
В подпорной камере 19 затем создают давление выше, чем давление в трубопроводе 2, контролируемое манометром 12. Регулируют скорость опорожнения камеры 18 вентилем 14, при этом давление, контролируемое манометром 13, не должно быть ниже давления в трубопроводе 2. Закрывают вентили 14, 26 и прекращают подачу газа в подпорную камеру 19. Затем открывают вентили 10, 20 и медленно снижают давление в камере 19, регулируя сброс газа в атмосферу и скорость заполнения камеры 18 вентилем 26. При этом давление не должно опускаться ниже давления в трубопроводе 2 (показания манометров 13 и 12 одинаковы). Положение поршня 17 определяется датчиком перемещений. На заключительном этапе закрывают вентили 11, 20, 21, открывают вентиль 14 и осуществляют демонтаж заполненного пробосборника.
Сборку цилиндрических образцов-свидетелей 28 для определения скорости коррозии гравиметрическим методом устанавливают на требуемую глубину погружения путем перемещения штока 5 в корпусе 1.