УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА

Настоящая полезная модель относится к технике отбора проб преимущественно нестабильных жидких углеводородов - газонасыщенных конденсатов, нефтей и продуктов их промысловой подготовки, где требуется высокая точность определения параметров перекачиваемой по трубопроводам жидкости, и может быть использована на нефтегазодобывающих, нефтегазоперерабатывающих и нефтетранспортых или иных предприятиях.
Известен пробоотборник накопительный, содержащий трубопровод, корпус в виде патрубка с полым штоком и вентилем, жестко и герметично соединенного с трубопроводом, при этом полый шток выполнен в виде патрубка со скошенным концом и радиальными отверстиями, которые размещены против потока жидкости с противоположной срезу скошенного конца стороны полого штока, при этом патрубок корпуса оснащен штуцером с тарированным отверстием и герметично соединен с вертикальным гидроцилиндром сверху его поршня, ниже поршня гидроцилиндр сообщен с трубопроводом, а поршень оборудован штоком, выведенным вверх гидроцилиндра и оснащенным регулировочными грузами. Для взятия проб гидроцилиндр выше поршня оснащен открывающимся каналом (патент RU на изобретение №2306545, МПК 7 G01N 1/10, опубл. 20.09.2007 г.) [1].
Недостатком данного устройства является то, что в корпусе трубопровода перед гидроцилиндром ввиду значительного уменьшения сечения трубопровода в тарированном отверстии штуцера значительно снижается скорость потока жидкости, тем самым создавая условия для ее расслоения, что снижает достоверность отобранной пробы. Кроме того, в процессе отбора пробы увеличивается объем жидкости над поршнем, нарушается равновесие поршня, меняется скорость перемещения поршня и скорость прохождения жидкости через тарированное отверстие, что приводит к изменению количества отбираемой пробы в последующие периоды времени.
Известно устройство для отбора проб жидкости из трубопровода, включающее заборный элемент, установленный в основном трубопроводе, обводной трубопровод, соединенный последовательно с заборным элементом, диспергаторы и пробозаборные элементы, установленные на обводном трубопроводе пробосборники и устройство для создания избыточного давления на заборном элементе основного трубопровода, в котором за диспергатором и пробозаборным элементом для ручного отбора проб обводной трубопровод соединен с концом трубки, используемой для обвязки системы элементов: обводной трубопровод-пробозаборный элемент-автоматический пробоотборник, пробозаборный элемент установлен в корпусе диспергатора, причем выход пробозаборного элемента для автоматического пробоотборника расположен внизу обводного трубопровода при автоматическом отборе пробы с горизонтального участка обводного трубопровода, а трубка для обвязки системы элементов: обводной трубопровод-пробозаборный элемент-автоматический пробоотборник, установлена наклонно или вертикально вниз от выхода пробозаборного элемента (патент RU на изобретение №2201585, МПК 7 G01N 1/10, опубл. 27.03.2003 г.)[2] (прототип устройства).
Недостатком данного устройства является то, что при ручном и автоматическом отборе пробы происходят разгазирование жидкости, изменение давления насыщенных паров отбираемых продуктов и изменения по углеводородному составу, т.е. снижается представительность отбираемой пробы.
Техническим результатом данной полезной модели является повышение представительности отбираемой пробы путем сохранения включенных в нее компонентов при отборе, транспортировании и хранении.
Техническая задача решается устройством для отбора проб жидкости из трубопровода, содержащим заборный элемент, установленный в основном трубопроводе, обводной трубопровод, соединенный последовательно с заборным элементом, устройство для создания избыточного давления на заборном элементе основного трубопровода, установленные на обводном трубопроводе диспергатор с пробозаборным элементом для автоматического отбора пробы и диспергатор с пробозаборным элементом для ручного отбора пробы, пробосборник для автоматического отбора пробы с автоматическим пробоотборником и пробосборник для ручного отбора пробы, в котором пробосборник для автоматического отбора пробы выполнен с приемной и подпорной полостями, разделенными подвижным поршнем, в днище приемной полости пробосборника установлены впускной и выпускной клапаны, в крышке подпорной полости пробосборника установлены впускной клапан и регулятор обратного давления, при этом поршень выполнен непроницаемым, а подпорная полость заполнена инертным газом с заданным давлением (например, соответствующим номинальному давлению в основном трубопроводе), кроме того пробосборник ручного отбора пробы установлен вертикально и снабжен противоположно расположенными впускным и выпускным клапанами, причем выпускной клапан расположен сверху пробосборника.
Сущность полезной модели заключается в том, что, в отличие от прототипа, при автоматическом отборе проба жидкости подается пробоотборником в герметичный пробосборник, разделенный непроницаемым поршнем на приемную и подпорную полости.
Приемная полость снабжена впускным и выпускным клапанами. Впускной клапан сообщается с пробоотборником, выпускной клапан - с дренажным трубопроводом устройства для отбора проб жидкости из трубопровода.
Подпорная полость снабжена впускным клапаном и регулятором обратного давления. Через впускной клапан подпорная полость заполнена инертным газом (например, азотом) с давлением, при котором требуется хранить отобранную пробу (например, номинальном давлении в основном трубопроводе), регулятор обратного давления поддерживает заданное давление в подпорной полости.
Перед началом отбора пробы через приемную полость пробосборника при крайнем нижнем положении поршня пропускают отбираемую жидкость, чем достигается чистота приемной полости. При закрытом выпускном клапане в приемной полости отбираемые пробоотборником пробы накапливаются и перемещают разделительный поршень в подпорную полость пробосборника, возрастающее при этом давление в подпорной полости выравнивается регулятором обратного давления, выпускающим часть газа из подпорной полости. Таким образом, отбираемая проба подается в пробосборник и хранится в нем при постоянном установленном давлении независимо от меняющегося давления потока жидкости в основном трубопроводе.
Кроме того, в отличие от прототипа пробосборник ручного отбора пробы снабжен снизу впускным, а сверху выпускным клапанами и установлен вертикально. Перед отбором пробы жидкость пропускают при открытых впускном и выпускном клапанах для продувки полости пробосборника, закрывают выпускной и затем впускной клапаны. Таким образом, отбираемая проба подается в пробосборник ручного отбора пробы и хранится в состоянии на момент отбора, чем повышается представительность отбираемой пробы.
Одновременно с отбором проб нестабильных жидких углеводородов возникает необходимость параллельного отбора стабилизированных (дегазированных) жидких углеводородов при атмосферном давлении. Эта техническая задача в полезной модели решается введением в устройство для отбора проб жидкости из трубопровода сепаратора и пробосборника дегазированной пробы.
На фиг.1 представлено предложенное устройство для отбора проб жидкости из трубопровода; на фиг.2 - пробосборник для автоматического отбора пробы.
Устройство содержит основной трубопровод 1, в котором установлен заборный элемент 2 для подачи отбираемой жидкости в обводной трубопровод 3, подсоединенный к основному трубопроводу 1 посредством запорных кранов 4. Для обеспечения потока в обводном трубопроводе 3 в основном трубопроводе 1 установлена диафрагма 5.
На обводном трубопроводе 3 на восходящей линии 6 последовательно установлены диспергатор для автоматического отбора пробы 7 и диспсргатор для ручного отбора пробы 8. В диспергаторе для автоматического отбора пробы 7 жестко установлен пробозаборный элемент 9, сообщающийся с впускным клапаном 10 пробоотборника П. Пробоотборник 11 через выпускной клапан 12 и управляемый клапан 13 (привод не показан) сообщается с обводным трубопроводом 3 через отвод 14 или с впускным клапаном 15 приемной полости 16 пробосборника 17 для автоматического отбора пробы. В диспергаторе для ручного отбора пробы 8 жестко установлен пробозаборный элемент 18, сообщающийся через запорный кран 19 с впускным клапаном 20 вертикально установленного пробосборника 21 для ручного отбора пробы. Через выпускной клапан 22 и трубопровод 23 пробосборник 21 для ручного отбора пробы соединен с дренажной линией 24 устройства отбора проб жидкости из трубопровода.
Пробосборник 17 для автоматического отбора пробы содержит корпус 25, днище 26 и крышку 27. В корпусе 25 пробосборника 17 размещен непроницаемый поршень 28, разделяющий пробосборник 17 на приемную полость 16 и подпорную полость 29. На днище 26 установлены впускной клапан 15 и выпускной клапан 30. На крышке 27 установлены впускной клапан 31 для заполнения подпорной полости 29 инертным газом и регулятор обратного давления 32 для автоматического поддержания заданного давления в подпорной полости 29 пробосборника 17. Для контроля уровня заполнения пробосборника 17 поршень 28 снабжен штоком 33. Для уплотнения подвижных и неподвижных элементов пробосборника 17 установлены уплотнительные кольца 34, 35 и 36.
Для отбора пробы стабилизированных жидких углеводородов устройство для отбора проб жидкости из трубопровода снабжено сепаратором 37, сливная горловина 38 которого введена в приемную горловину 39 пробосборника 40 дегазированной пробы жидкости. Сепаратор 37 сообщается с заборным элементом 18 диспергатора для ручного отбора пробы 8 через запорный кран 41.
Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода работает следующим образом.
При воздействии избыточного давления, создаваемого диафрагмой 5, установленной на основном трубопроводе 1 устройства для отбора проб жидкости из трубопровода, часть потока через заборный элемент 2 поступает по обводному трубопроводу 3 при открытых запорных кранах 4 на диспергатор для автоматического отбора пробы 7 и диспергатор для ручного отбора пробы 8 с последующим возвращением в основной трубопровод 1.
При автоматическом отборе пробы жидкость из диспергатора 7 через пробозаборный элемент 9 поступает к впускному клапану 10 пробоотборника 11 (например, плунжерного дозирующего насоса) и через выпускной клапан 12, посредством которого устанавливается давление на выходе пробоотборника 11 (например, давление, соответствующее давлению в основном трубопроводе 1), заданной порцией при включенном приводе (не показан) пробоотборника 11 подается к управляющему клапану 13 с установкой направления потока жидкости через отвод 14 в обводной трубопровод 3. Перед началом отбора жидкости клапан 15 пробосборника 17 с заправленной инертным газом (например, азотом) подпорной полостью 29 при давлении, соответствующем давлению жидкости в основном трубопроводе 1, подсоединяют посредством патрубка 42 к управляемому клапану 13, а клапан 30 через отвод 43 к дренажной линии 24. При этом непроницаемый поршень 28 пробосборника 17 занимает крайнее нижнее положение. После предварительного прокачивания перемешанной в диспергаторе 7 жидкости через пробоотбоник 11, открывают клапаны 15 и 30 пробосборника 17 и переключают управляемый клапан 13, направляя поток жидкости в приемную полость 16 пробосборника 17, продувают приемную полость 16 жидкостью в объеме не менее трехкратного суммарного объема приемной полости 16 и патрубка 42, переключают поток жидкости упавляемым клапаном 13 в обводной трубопровод 3, а клапан 30 при этом закрывают. Пробосборник 17 готов к автоматическому отбору пробы жидкости из трубопровода 1. Далее по команде с блока управления устройства (не показан) по заданной программе управляемым клапаном 13 подают отбираемую пробу в Пробосборник 17. По мере заполнения пробосборника 17 поршень 28 перемещается вверх, вытесняя подпирающий его газ из подпорной полости 29 через регулятор обратного давления 32. Уровень заполнения пробосборника 17 контролируют положением штока 33. При завершении отбора пробы жидкости управляемым клапаном 13 переключают поток жидкости в обводной трубопровод 3. Патрубок 42 и отвод 43 отсоединяют от клапанов 15 и 30, а Пробосборник 17 заменяют.
При ручном отборе пробы жидкость из диспергатора 8 через пробозаборный элемент 18 и запорный кран 19 поступает к впускному клапану 20 установленного вертикально пробосборника 21 для ручного отбора пробы. Для ручного отбора пробы жидкости открывают запорный кран 19 (при этом запорный кран 41 для отбора стабилизированных жидких углеводородов закрыт), открывают выпускной клапан 22 для ручного отбора пробы. Затем открывают впускной клапан 20 пробосборника 21 и продувают полость пробосборника 21 жидкостью в объеме не менее трехкратного суммарного объема полости пробосборника и подсоединяющих его к диспергатору 8 патрубков. Пропускаемая при продувке пробосборника 21 жидкость по трубопроводу 23 поступает в дренажную линию 24 устройства отбора проб жидкости из трубопровода. После продувки пробосборника 21 закрывают выпускной клапан 22 и затем впускной клапан 20 и запорный кран 19. Ручной отбор пробы завершен. От пробосборника 21 отсоединяют трубопровод 23 и патрубок 44, и пробосборник21 заменяют.
При отборе пробы стабилизированных жидких углеводородов при атмосферном давлении жидкость из диспергатора 8 через пробозаборный элемент 18 и запорный кран 41 (при закрытом запорном кране 19) подают в сепаратор 37, происходит дегазация жидкости. Выделившийся из жидкости газ по воздуховоду вытяжной вентиляции 45 отводится в газосборник (не показан), а дегазированная жидкость собирается в пробосборнике 40 дегазированной пробы жидкости. После заполнения пробосборника 40 запорный кран 41 закрывают, а пробосборник заменяют.
Предлагаемое устройство для отбора проб жидкости из трубопровода позволяет хранить и транспортировать накопленные в пробосборнике при автоматическом отборе пробы жидкости и пробы жидкости, отобранные при ручном отборе, в состоянии на момент отбора с сохранением включенных в жидкость компонентов при давлении, соответствующем давлению в основном трубопроводе, что повышает представительность отбираемой пробы. Кроме того, устройство позволяет одновременно отбирать дегазированные стабилизированные жидкие углеводороды, что расширяет функциональные возможности устройства для отбора проб жидкости из трубопровода.