УЗЕЛ УЧЕТА НЕФТИ Российский патент 1997 года по МПК G01F1/716 G01F1/78 

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу, а более конкретно к области измерения расхода нефти при взаимных расчетах. Изобретение может быть использовано для измерения расхода нефтепродуктов (бензина), а также для измерения расхода газового конденсата.

Известен узел учета нефти, принятый в качестве прототипа [1]
Известный узел учета нефти содержит соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, измерительные и контрольную линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, связанные дополнительным коллектором с поверочной установкой метрологической аттестации счетчиков расхода и блоком контроля параметров качества нефти с автоматическим пробоотборником и устройством для отбора пробы вручную, дренажную систему с баком и блок обработки информации.

Известный узел учета нефти имеет следующие недостатки.

Счетчики расхода турбинные не обеспечивают необходимой точности измерения массы-нетто нефти, т.к. они измеряют скорость потока и объемный расход жидкости, который пересчитывается в массовый расход, а при переменной плотности и периодическом ее измерении появляется дополнительная погрешность измерения. Счетчики расхода турбинные измеряют расход жидкости с вязкостью не более 2,0 сСт, в то время как имеются месторождения с вязкостью нефти до 800 сСт, а при нагреве до 300^oC до 3400 сСт. При такой высокой вязкости турбинные счетчики не применимы. Турбинные счетчики, имея вращающиеся детали, недолговечны и требуют периодического ремонта с заменой трущихся деталей. Наконец они требую больших длин прямых участков до счетчика 2-3 калибра (диаметра трубы) и 5-8 калибров после счетчика, что увеличивает длину измерительной линии и, следовательно, ее металлоемкость. Перед счетчиком требуется установка струевыпрямителя, что усложняет конструкцию и эксплуатацию измерительных линий. Точность известного узла учета снижается из-за отсутствия отделителя свободного газа. При применении турбинных счетчиков требуется большое (до 50%) число резиновых измерительных линий.

Блок контроля параметров качества нефти не обеспечивает точного и качественного контроля количественного содержания в потоке воды и нефти, а также содержания в нефти углеводородов, парафинов, изопарафинов.

Отсутствие в известных измерительных линиях гомогенизатора (смесителя) также снижает точность измерительной массы нетто в потоке.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности измерения массы нетто нефти, транспортируемой по трубопроводу, снижение металлоемкости, повышение надежности, долговечности и улучшение условий эксплуатации, за счет применения счетчиков массы жидкости без вращающихся и трущихся деталей.

Это достигается тем, что узел учета нефти, содержащий соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, измерительные и контрольную линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, связанные дополнительным коллектором с поверочной установкой метрологической аттестации счетчиков расхода и блоком контроля параметров качества нефти с автоматическим пробоотборником и устройством для отбора пробы вручную, дренажную систему с баком и блок обработки информации, снабжен установленными на каждой измерительной линии гомогенизатором, установленным на входном коллекторе устройством отделения свободного газа, выполненными в виде расширенного участка трубопровода с датчиком уровня, электрически связанным с краном выпуска газа и установленным таким образом, что его нижняя образующая совмещена с нижней образующей трубопровода, анализатором, выполненным в виде ядерно-магнитно-резонансного спектрометра и установленным в блоке контроля параметров качества нефти, размещенном в отапливаемом помещении, счетчики расхода жидкости выполнены массовыми, а измерительные линии собраны в блоки, установленные в защитных боксах.

Использование массовых счетчиков расходов жидкости, основанных на измерении сил Кориолиса, позволяет получать расход в единицах массы, что обеспечивает измерение расхода нефти с точностью ±0,25% не зависит от вязкости жидкости. Массовые счетчики жидкости, не имея вращающихся деталей, имеют большую надежность и долговечность, не требует длинных прямых участков до и после, что сокращает металлоемкость измерительных линий, не требуют устройства для спрямления потока, что упрощает конструкцию измерительных линий. Использование в блоке контроля параметров качества ядерно-магнитно-резонансного спектрометра позволяет определять состав потока (вода, газ) с интервалом 1с, а полный анализ нефти с определением количества углеводородов, парафинов, асфалтенов и др. с интервалом 30с и точностью ±0,1% Таким образом, точность определения массы нефти не хуже ±0,35%
Предлагаемый узел учета нефти и нефтепродуктов обеспечивает измерение массы-нетто нефти в потоке, количественный (в единицах массы) и качественный состав параметров потока, производить периодическую аттестацию приборов без остановки технологического потока.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показана схема узла учета нефти; на фиг. 2 устройство отделения свободного газа; на фиг. 3 вид А-А на фиг. 2; на фиг. 4 схема блока контроля параметров нефти с ядерно-магнитно-резонансным спектрометром.

К магистральному трубопроводу 1 присоединены входной 2 и выходной 3 коллекторы, на которых установлены задвижки 4, одна из которых служит для направления потока жидкости в узел учета нефти, а вторая для возврата потока в магистральный трубопровод. На магистральном трубопроводе 1 установлены две задвижки 5, предназначенные для перекрытия магистрального трубопровода и направления потока жидкости через узел учета нефти. На магистральном трубопроводе 1 между задвижками 5 установлен патрубок с краном и дренажным трубопроводом, соединенным с дренажным баком для протечек жидкости через закрытие задвижки. Дренажная система на чертеже не показана. Задвижка 4, установленная на выходном коллекторе 3, служит одновременно для регулирования давления на измерительных линиях. Эти регулирующие задвижки дублируются с помощью байпасной линии (на чертеже условно показана одна задвижка).

На входном коллекторе 2 установлены: устройство отделения свободного газа (УОСГ) 6, фильтр 7, датчики давления P и температуры Т.УОСГ и фильтр дублируется для обеспечения замены фильтрующих элементов, при этом дублирование осуществляется с помощью байпасных линий, обеспечивающих замену фильтрующих элементов без остановки технологического процесса. На чертеже условно показаны один УОСГ и один фильтр. Фильтры снабжены датчиками перепада давления, сигнализирующими о загрязнении фильтров. УОСГ и фильтры заключенные в защитный не отапливаемый бокс (на чертеже не показан).

Между входными 2 и выходными 3 коллекторами установлены измерительные линии (ИЛ) 8 (на чертеже показаны три рабочие измерительные линии). В блоке измерительных линий предусмотрены одна резервная и одна контрольная измерительная линия 9. На каждой измерительной линии установлены: гомогенизатор 10, первичный преобразователь массового счетчика жидкости 11, указатели давления P и температуры. На входе и выходе измерительных линий установлены задвижки 12. Каждая измерительная линия 8 имеет после преобразователя 11 отвод с задвижкой 13 соединенный с дополнительным коллектором 14, который соединяет преобразователи 11 с контрольной измерительной линией 9 или с поверочной установкой 15, выполненной в виде бака с высокоточными тензовесами. По две измерительные линии смонтированы в блоке, выполненном в виде защитного бокса заводского изготовления, (на чертеже показан пунктиром), оснащенного освещением, подъемными устройствами для проведения ремонтных работ и дефлекторами естественной вентиляции. Боксы обеспечивают защиту оборудования ИЛ от атмосферных осадков и от несанкционированного посещения посторонних лиц. Все задвижки ИЛ выполнены с электроприводами во взрывозащищенном исполнении и управляются с пульта управления от системы автоматического управления.

На выходном коллекторе 3 установлен пробоотборник 16 и блок контроля параметра качества нефти 17, смонтированный в утепленном боксе с вентиляцией и освещением. В состав блока контроля параметров качества нефти входит ядерно-магнитно-резонансный спектрометр 18, заключенный в термостатированном корпусе 19, дозировочные насосы 20, магнитный сепаратор 21, увеличивающий металлические частицы, и устройство для отбора пробы вручную 22 для лабораторного химического анализа.

Устройство отделения свободного газа имеет патрубки 23 для соединения с трубопроводом и расширенный участок трубопровода, выполненный в виде цилиндрического сосуда 24, при этом нижние образующие сосуда 24 и патрубков 23 совмещены, сосуд и патрубки соединены между собой коническими переходниками 25. На верхней образующей сосуда 24 установлен кран с электроприводом 26, выходной патрубок 17 которого соединен с газовой магистралью. Внизу сосуд имеет сливной патрубок 28 с краном, соединенный с дренажным баком. Сосуд 24 снабжен датчиком перепада давления 29, с помощью которого определяется уровень жидкости 30 в сосуде.

Трубопроводы в зависимости от условий местности могут быть в подземном, наземном или надземном исполнении. Задвижки 4 и 5 с электроприводами устанавливаются в неотапливаемых киосках, снабженных освещением, подъемными устройствами и дефлекторами естественной вентиляции.

В состав узла учета нефти входит блок обработки информации 31 с аппаратурой информационно-измерительной системы с ЭВМ, пульт управления автоматизированной системы управления. Блок обработки информации размещен в отапливаемом боксе с освещением и вентиляцией.

Число измерительных линий выбирается из условия заданных минимального и максимального расходов, при этом одна линия является резервной. Например, при минимальном расходе 40 т/ч и максимальном 800 т/ч выбирается массовый счетчик расхода жидкости с диапазоном измерения от 10 до 100 т/ч. Число рабочих ИЛ принимается равным 8, одна резервная линия и одна контрольная, то есть всего 10 ИЛ или 5 блоков ИЛ по две в блоке.

Узел учета нефти работает следующим образом. С пульта управления, расположенного в блоке обработки информации 31, подается команда на закрытие задвижек 5 магистрального трубопровода и на открытие задвижек 4 и 12 входа в блок измерительных линий. При этом, в зависимости от расхода, автоматически включается необходимое число измерительных линий. Первичные преобразователи массовых счетчиков 11 передают информацию на электронный блок преобразователей и затем сигнал передается на интегратор. Ядерно-магниторезонансный спектрометр 18, установленный в блоке контроля параметров качества нефти 17, определяет количество и качественный состав нефти и жидкости, взятой пробоотборником 16 из трубопровода, и также передает информацию в блок обработки информации, где с помощью ЭВМ определяется масса-нетто нефти и информация передается на несущий уровень.

При сбое показаний одного из счетчиков жидкости, на этой измерительной линии перекрывается задвижка 12, открывается задвижка 13 и нефть направляется на контрольный счетчик и включается в работу резервная линия. После исправления неисправности линия снова включается в работу. Периодически (один раз в год) производится переаттестация массовых счетчиков расхода, для этого одна из линий перекрывается задвижкой 12 и через задвижку 13 жидкость направляется в поверочную установку 15.

Таким образом, проверка одного из счетчиков или аттестация счетчиков осуществляется без остановки потока нефти.

Использование: в области измерения расхода нефти при взаимных расчетах, а также для измерения расхода газового конденсата. Сущность изобретения: узел учета нефти содержит магистральный трубопровод 1, входной 2 и выходной 3 коллекторы, задвижки 4, 5, 12, 13, устройство отделения свободного газа 6, фильтр 7, измерительные линии 8, контрольную линию 9, гомогенизаторы 10, первичные преобразователи массового счетчика жидкости 11, дополнительный коллектор 14, поверочную установку 15, пробоотборник 16, блок контроля параметра качества нефти 17, в состав которого входит ядерно-магнитнорезонансный спектрометр 18, заключенный в термостатированном корпусе 19, дозировочные насосы 20, магнитный сепаратор 21, блок обработки информации 11. 4 ил.

Узел учета нефти, содержащий соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, измерительные и контрольную линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, связанные дополнительным коллектором с поверочной установкой метрологической аттестации счетчиков расхода и блоком контроля параметров качества нефти с автоматическим пробоотборником и устройством для отбора пробы вручную, дренажную систему с баком и блок обработки информации, отличающийся тем, что он снабжен установленными на каждой измерительной линии гомогенизаторами, установленным на входном коллекторе устройством отделения свободного газа, выполненным в виде расширенного участка трубопровода с датчиком уровня, электрически связанным с краном выпуска газа и установленным так, что его нижняя образующая совмещена с нижней образующей трубопровода, анализатором, выполненным в виде ядерно-магнитнорезонансного спектрометра и установленным в блоке контроля параметров качества нефти, размещенном в отапливаемом помещении, счетчики расхода жидкости выполнены массовыми, а измерительные линии собраны в блоки, установленные в защитных боксах.