ПРОБООТБОРНОЕ УСТРОЙСТВО "ПОТОК-1"

Полезная модель относится к области отбора проб жидкости и может быть использована на нефтегазодобывающих комплексах, системах, транспортирующих нефть и газ, нефтегазоперерабатывающих заводах и других предприятиях, на которых существует необходимость отбора проб из трубопроводов и технологических аппаратов.
Из анализа существующего уровня техники известно несколько видов устройств, предназначенных для отбора проб жидкости с целью определения ее количественных и качественных характеристик.
Традиционный способ отбора проб жидкости через пробоотборный кран, широко применяемый на производстве, имеет следующие недостатки:
- низкая точность определения процента воды в продукции скважины из-за того, что проба берется не из всего сечения потока жидкости;
- определенная часть нефти остается на стенках емкостей при переливании пробы;
- содержание доли воды в такой пробе зависит как от проходного сечения пробоотборного крана, так и от места его положения на трубопроводе.
Из авторского свидетельства известно устройство для отбора проб в жидком или текучем состоянии, которое содержит корпус с заборной камерой, клапан, выполненный в виде поршня, трехходовой пробковый кран, патрубки для сбора продукта и регулятор давления газа для продувки устройства. (Описание изобретения к авторскому свидетельству СССР №729471, кл.G 01 N 1 /10. «Устройство для отбора проб в жидком или текучем состоянии». 1980г.).
Устройство работает циклически. После уравнивания давления в устройстве для отбора проб, с давлением в трубопроводе или аппарате открывают клапан, выполненный в виде поршня, и дозу продукта через заборную
камеру и трехходовой кран подают в пробоотборный стакан. Затем закрывают клапан, выполненный в виде поршня, пробоотборный трехходовой кран и клапан регулятора давления ставят в положение «продувка» и удаляют с помощью инертного газа остатки отбираемого для пробы продукта. Затем закрывают пробковый кран и клапан регулятора давления. Недостатки известного устройства:
- сложность изготовления и обслуживания;
- большое количество операций цикла взятия одной пробы;
- недостаточные надежность, герметичность и долговечность поршневой пары клапана при работе с абразивными жидкостями и растворами.
Такое устройство не исключает осаждение продукта в заборной камере и каналах пробки трехходового крана, что приводит к неточности определения параметров пробы. Существенным недостатком известного устройства является неспособность обеспечить пропорциональный отбор всех компонентов, содержащихся в потоке жидкости.
Наиболее близким к предлагаемому пробоотборному устройству по назначению и достигаемому результату, является пробоотборник ручной «ПОРТ», взятый нами в качестве прототипа.
Как следует из описания, принцип действия пробоотборника ручного «ПОРТ» заключается в том, что рабочая среда, проходя по трубопроводу, поступает во входной патрубок, затем в корпус по отверстию в седле рабочая среда проходит в один из каналов барабана. Воздействуя на поршень, поток рабочей среды поднимает его до упора в кулачок и вытекает через сливные окна в стенках барабана. Весь объем проходящей по трубопроводу рабочей среды проходит при этом через один из каналов барабана в выходной патрубок и далее в трубопровод. (Пробоотборники ручные «ПОРТ». Руководство по эксплуатации УП 2.00.00.000 РЭ. НПО «НТЭС», г.Бугульма, 2002 г.).
Отбор пробы производится поворотом барабана по часовой стрелке рукояткой через храповой механизм до упора рукоятки в стойку крышки. При этом поршень под действием кулачка перекрывает сливные окна и проба оказывается
запертой. Проход рабочей среды происходит в это время через следующий канал барабана. Отобранная точечная проба хранится в закрытой полости барабана. Далее проба сливается через узел слива, который состоит из конуса фиксирующего, цангового зажима, ручки со сливной трубкой, нажимной гайки, шайбы, сальниковой набивки, гильзы, туннельной трубы, трубки, втулки дистанционной, набора регулировочных шайб, пружины, золотника и клапана. Узел слива закрывается при вращении ручки против часовой стрелки (если смотреть сверху пробоотборника), а открывается при вращении ручки по часовой стрелке.
Недостатком данного пробоотборника ручного «ПОРТ» является сложная конструкция, содержащая множество движущихся частей, клапанов и системы каналов, что понижает надежность работы и долговечность службы устройства. Кроме того, недостатком такого устройства является сложность и трудоемкость в обслуживании. Данный пробоотборник ручной безусловно имеет увеличенные затраты на изготовление и эксплуатацию.
Целью полезной модели является обеспечение отбора проб с наиболее полным охватом поперечного сечения потока жидкости без потерь, улучшение качественных показателей отобранных проб, сокращение времени и трудозатрат при их отборе, а также снижение затрат на изготовление пробоотборного устройства.
Указанная цель достигается тем, что пробоотборное устройство «ПОТОК-1» имеет форму лупинга, каждая секция которого может пропускать через себя весь поток жидкости. Секции попеременно отсекаются от основного трубопровода трехходовыми шаровыми задвижками, которые управляются одновременно за счет крепления их штоков к одному валу, имеющему рычаг управления. Изменением положения рычага управления достигается попеременное открытие одной секции (байпасной) и отсечение от основного трубопровода другой (пробоотборной). Одна из секций (пробоотборная) оборудована отборным краном для слива жидкости и манометром для контроля
за давлением в секции. Через отборный кран отсеченный поток жидкости сливается в обычную емкость для дальнейшего проведения анализа.
На чертеже представлена принципиальная схема пробоотборного устройства «ПОТОК-1». Здесь:
1 - основной трубопровод;
2 - фланцевые соединения (может использоваться сварка и др.);
3 - трехходовые шаровые задвижки;
4 - вал;
5 - рычаг управления;
6 - байпасная секция;
7 - пробоотборная секция;
8 - отборный кран;
9 - манометр.
Пробоотборное устройство «ПОТОК-1» работает следующим образом. Открывается задвижка (на чертеже не указана) на основном трубопроводе 1 - происходит движение жидкости, основной поток которой проходит через трехходовую шаровую задвижку 3 по одной из секций (например, про-боотборной 7), минуя вторую трехходовую шаровую задвижку 3 и далее - в основной трубопровод 1. Таким образом и происходит транспортировка жидкости по трубопроводу 1. При необходимости отбора пробы следует повернуть рычаг управления 5 до упора, тем самым трехходовые шаровые задвижки 3 отсекают пробоотборную секцию 7, одновременно открывая проход потока жидкости в байпасную секцию 6. Таким образом, пробоотборная секция 7 закрыта, что позволяет производить слив пробы жидкости через отборный кран 8. Далее рычаг управления 5 возвращается в исходное положение, трехходовые шаровые задвижки 3 перекрывают проход жидкости в байпасную секцию 6 - трубопровод 1 функционирует в устоявшемся режиме. Объем пробоотборной секции 7 фиксированный, известный, т.е. секция 7 является мерной, что позволяет определять в пробе объем газа, содержащегося в отбираемой жидкости, чего нет в известных пробоотборниках.
Предложенное пробоотборное устройство «ПОТОК-1» может быть изготовлено промышленным способом, что подтверждают проводимые в настоящее время в НГДУ «Заинскнефть» испытания опытного образца.
Преимущества предлагаемого пробоотборного устройства «ПОТОК-1» и способа отбора проб жидкости заключаются в том, что происходит наиболее полный охват поперечного сечения потока, без изменения его формы и структуры. Охват каждой точки поперечного сечения потока на протяжении определенной длины позволяет повысить качество отбираемой пробы, что приводит к получению наиболее достоверной информации. Изготовление пробоотборного устройства не требует больших материальных затрат. Еще одним важным преимуществом данного технического решения является то, что конструкция пробоотборного устройства проста, а работа по отбору пробы жидкости нетрудоемка.
Пробоотборное устройство «ПОТОК-1» дополнительно позволяет использовать его для определения газонасыщенности (долю сечения трубопровода, занятую газом) жидкости. Принцип определения заключается в отношении известного и постоянного объема пробоотборной секции к объему дегазированной жидкости, взятой из этой секции. Пробоотборное устройство «ПОТОК-1» также выполняет функцию контроля за давлением потока жидкости в трубопроводе. Его техническое решение позволяет производить в случае необходимости замену отборного крана и манометра без остановки технологического процесса движения жидкости.