СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ОТБОРА ПРЕДСТАВИТЕЛЬНОЙ ПРОБЫ ПОТОКА МНОГОФАЗНОЙ СРЕДЫ Российский патент 2000 года по МПК G01N1/10 G01F1/74 

Изобретения относятся к области анализа параметров потока многофазной среды, например, нефтеводогазовой.

Известен способ отбора пробы потока однофазной среды с помощью трубки Пито /1/, /2/.

Однако данным способом и устройством невозможно получить представительную /достоверную/ пробу потока многофазной среды из-за мгновенного расслоения нефти, воды и газа за счет разницы в их плотностях.

Наиболее близкими к заявленным изобретениям являются способ и устройство по заявке RU N 94025089 A1, G 01 N 1/10, 1996 - /3/.

В известном способе /3/ создают циркуляцию пробы через измерительный прибор за счет разности давлений между выходным и входным штуцерами, и изменяют расход пробы вентилем.

Устройство отбора пробы, реализующее указанный способ, содержит выходной измерительный штуцер высокого давления отбора пробы и входной измерительный штуцер низкого давления, вентиль для изменения расхода пробы, завихритель и измерительный прибор.

Однако технические решения /3/ по той же причине, что и аналоги /1, 2/ не позволяют получить достоверную пробу.

Технический результат, создаваемый заявленными изобретениями, состоит в получении достоверной пробы для непрерывного измерения качественного состава потока многофазной среды.

Указанный результат достигается тем, что в заявленном способе измеряют перепад давления в потоке перед сужением и в сужающейся части потока, по которому судят о расходе, отбор пробы производят из диффузора сужающего устройства, где возникает турбулентное движение потока и на разных уровнях которого размещены выходной и входной измерительные штуцеры, а изменение расхода пробы осуществляют вентилем, установленным перед измерительным прибором.

Для достижения указанного результата в заявленном устройстве, содержащем последовательно расположенные входной цилиндрический участок с отверстием для отбора давления, конфузор, горловину с отверстием для отбора давления, диффузор и выходной цилиндрический участок, выходной измерительный штуцер размещен на большем диаметре диффузора, чем входной измерительный штуцер, двухсторонний конус - завихритель с пластинами, расположенными под углом 15 - 25 градусов к оси конуса, неподвижно установлен в диффузоре перед выходным штуцером, а вентиль изменения расхода пробы установлен перед измерительным прибором.

Особенностью заявленных решений является использование диффузора (части сужающего устройства типа трубы Вентури) в качестве пробоотборника, в силу его свойства интенсивно перемешивать среду.

Движение пробы через измерительный прибор происходит за счет перепада давлений между выходным и входным измерительными штуцерами. Размещение штуцеров позволяет создать желаемую скорость движения пробы. Конус-завихритель способствует лучшему перемешиванию среды, а обратная сторона конуса - выпрямлению потока при его входе в цилиндрический участок, обеспечивая уменьшение потерь на трение.

Устройство отбора представительной пробы не имеет движущихся частей, что обеспечивает высокую надежность и длительность работы.

Устройство показано на чертеже, где 1 - цилиндрическая часть трубы Вентури, 2 - ее конфузор, 3 - ее горловина, 4 - ее диффузор, 5 - ее цилиндрический выходной участок, 6 - дифманометр расходомера, 7 - выходной измерительный штуцер, 8 - входной измерительный штуцер, 9 - измерительный прибор, 10 - двухсторонний конус-завихритель, 11 - пластины конуса-завихрителя (показана одна), 12 - обратная часть конуса, 13 - вентиль регулирования измерительного потока.

В процессе работы при движении основного потока многофазной среды через трубу Вентури в диффузоре 4 за счет разности давлений между штуцерами 7 и 8 создается встречное основному потоку среды движение перемешанной измерительной пробы к измерительному прибору 9, пластины 11 конуса 10 обеспечивают дополнительное перемешивание основного потока перед входом пробы к измерительному прибору. Вентилем 13 регулируется расход измерительной пробы.

Пример.

В настоящее время наиболее эффективным прибором измерения параметров многофазной среды является ЯМР-измеритель. Однако его возможности ограничены скоростью и расходом прохождения через него потока среды. Имеющиеся разработки систем измерения параметров нефтяных скважин на основе ЯМР-измерителя для малых расходов порядка 1,5м³/час предусматривают остановку основного потока, проходящего через измеритель и пуск его по обводной трубе на время измерения, что ненадежно и нерентабельно. Для потоков среды более 1,5 м³/час объективных и надежных пробоотборников пока не существует.

Заявленные изобретения могут успешно решить проблему эффективного использования нефтяных скважин и другие - связанные с измерением параметров потока многофазной среды.

Источники информации
1. С.Э.Фриш и А.В.Тиморева Курс общей физики. Т. 1. Государственное издательство технико-теоретической литературы. М., 1957, с. 143.

2. А.с. СССР N 1525469, кл. G 01 F 1/46.

3. Заявка RU N 94025089 A1, G 01 N 1/10, 1996.

Изобретения могут быть использованы совместно с ЯМР-измерителем для определения состава нефтеводогазовой многофазной среды при любом расходе основного потока, проходящего через сужающее устройство типа трубы Вентури. Отбор представительной пробы для ЯМР-измерителя производят из диффузора трубы Вентури с помощью штуцеров высокого и низкого давления. Для дополнительного перемешивания среды в диффузоре жестко закреплен конус-завихритель с пластинами, расположенными под углом 15-25^o к оси конуса. Скорость движения пробы регулируют с помощью вентиля. Расход основного потока среды определяют по перепаду давления между цилиндрической частью и горловиной трубы Вентури. Изобретения обеспечивают длительную и надежную работу без остановки основного потока многофазной среды из нефтяной скважины. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ отбора представительной пробы потока многофазной среды, включающий осуществление циркуляции пробы через измерительный прибор за счет разности давлений между выходным и входным измерительными штуцерами и изменение расхода пробы вентилем, отличающийся тем, что измеряют перепад давления в потоке перед сужением и в сужающейся части потока, по которому судят о расходе, отбор пробы производят из диффузора сужающего устройства, где возникает турбулентное движение потока и на разных уровнях которого размещены выходной и входной измерительные штуцеры, а изменение расхода пробы осуществляют вентилем, установленным перед измерительным прибором. 2. Устройство отбора представительной пробы потока многофазной среды, содержащее выходной измерительный штуцер высокого давления отбора пробы и входной измерительный штуцер низкого давления, вентиль для изменения расхода пробы, завихритель и измерительный прибор, отличающееся тем, что содержит последовательно расположенные входной цилиндрический участок с отверстием для отбора давления, конфузор, горловину с отверстием для отбора давления, диффузор и выходной цилиндрический участок, при этом выходной измерительный штуцер размещен на большем диаметре диффузора, чем входной измерительный штуцер, двухсторонний конус-завихритель с пластинами, расположенными под углом 15-25^o к оси конуса неподвижно установлен в диффузоре перед выходным штуцером, а вентиль изменения расхода пробы установлен перед измерительным прибором.