СПОСОБ ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ В ТРУБОПРОВОДЕ ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ПРОКАЧКИ ЖИДКОСТИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК F17D1/14 

Изобретение относится к технологии и технике размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройству для его осуществления и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление, например, отбора пробы жидкости из трубопровода для определения параметров перекачиваемой по трубопроводу жидкости или ввода в трубопровод другой жидкости, например, химического реагента для улучшения реологических свойств перекачиваемой по трубопроводу жидкости или других целей.

Известен способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором элемент для прокачки жидкости размещают в трубопроводе через сальник и запорную арматуру входным отверстием навстречу потоку, прокачивают через него жидкость в заданном режиме из условно образованных областей трубопровода пропорционально расходу потока через них [RU 2144179 С1, 10.01.2000].

Недостаток известного способа для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости [RU 2144179 С1, 10.01.2000], - доказанная авторами этого технического решения (теоретически и экспериментально) эффективность применения данного способа никем не опровергнута, но при этом, удобством его реализации несколько снижается при больших скоростях потока жидкости в трубопроводе, если при реализации способа используются устройства из материала с невысокими прочностными характеристиками, - в этом случае достижение необходимых прочностных характеристик требует увеличения металлоемкости устройства и для реализации способа потребуются дополнительные затраты. Однако известный способ ввиду высокой его эффективности активно внедряется в нефтяной промышленности.

Известно устройство для реализации данного способа, включающее элемент для прокачки жидкости, сальниковый узел с корпусом, запорную арматуру, монтажный патрубок, при этом прочностные характеристики элемента для прокачки жидкости и герметичность устройства обеспечиваются из условия размещения в трубопроводе через сальник элемента для прокачки жидкости и запорную арматуру и прокачки жидкости в заданном режиме из условно образованных областей трубопровода пропорционально расходу потока через них [RU 2144179 С1, 10.01.2000].

Недостаток известного устройства при реализации известного способа размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости в том, что ревизию устройства при коротких шпильках на сальнике удобно осуществлять при давлении в трубопроводе, при котором приложенное усилие на элемент для прокачки жидкости было при его размещении (задавливании) в трубопроводе вручную должно быть не более 50-100 кг (при длинных шпильках, монтаж или ревизия осуществляется при любом рабочем давлении в трубопроводе). Следует при этом отметить, что этот недостаток является в то же время преимуществом - размещение элемента для прокачки жидкости вручную в трубопроводе обеспечивает простоту устройства; а также, что нарушение герметичности и недостаточной прочности на излом элемента для прокачки жидкости под воздействием скоростного напора потока исключаются благодаря выбору параметров элемента для прокачки жидкости из условия обеспечения прокачки жидкости в заданном режиме из условно образованных областей трубопровода пропорционально расходу потока через них (обеспечение необходимой прочности устройства, исключение и вибрации, и нарушения герметичности являются необходимыми условиями для выполнения указанного требования прокачки жидкости в заданном режиме из условно образованных областей трубопровода пропорционально расходу потока, - в противном это требование не будет выполняться для известного решения и это будет иное техническое решение, отличное от [RU 2144179 С1, 10.01.2000]).

Наиболее близким по технической сущности является способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором предварительно выполняют в трубопроводе отверстие, соосно которому на трубопроводе монтируют монтажный патрубок, запорную арматуру, устанавливают на ней съемную камеру с опорным кольцом, содержащим участок, выполненный в виде седла запорного клапана, соединенную со штуцером для прокачки жидкости в виде патрубка с фланцем, с установленным в камере элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с Г-образным механизмом ¹подъема и опускания, ориентируют элемент для прокачки жидкости при помощи Г-образного механизма подъема и опускания отверстием навстречу потоку в трубопроводе, осуществляют заполнение камеры жидкостью с верхних слоев трубопровода без применения элемента для прокачки жидкости путем открытия запорной арматуры, под избыточным давлением в трубопроводе размещают в рабочее положение элемент для прокачки жидкости с упругим контактом в конусное отверстие кольца (направляющей), расположенного между монтажным патрубком и запорной арматурой, при помощи Г-образного механизма подъема и опускания, осуществляют прокачку жидкости через элемент для прокачки жидкости и низ камеры со штуцером для прокачки жидкости [RU 2262681 С2, 27.09.2004].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее элемент для прокачки жидкости в виде трубки с боковыми отверстиями, установленный входным отверстием навстречу потоку, фланец, смонтированный на трубопроводе, запорную арматуру, смонтированную на фланце, камеру с сальником, смонтированную на запорной арматуре и имеющую штуцер для прокачки жидкости в виде патрубка с фланцем; выходное отверстие элемента для прокачки жидкости выходит в нижней части камеры, при этом элемент для прокачки жидкости имеет Г-образный механизм подъема и опускания, который дополнительно ориентирует элемент для прокачки жидкости входным отверстием навстречу потоку, при этом между трубопроводом и запорной арматурой расположено кольцо с возможностью прохода через него элемента для прокачки жидкости и содержащее конусную часть, взаимодействующую с втулкой, смонтированной на элементе для прокачки жидкости с возможностью упругого перемещения, кроме того, между запорной арматурой и камерой смонтировано опорное кольцо с возможностью прохода через него элемента для прокачки жидкости и содержащее участок, выполненный в виде седла запорного клапана, а элемент для прокачки жидкости имеет участок, выполненный в виде золотника запорного клапана, взаимодействующего с седлом опорного кольца при нижнем рабочем положении элемента для прокачки жидкости [RU 2262681 С2, 27.09.2004].

Недостатки известных способа и устройства (технологии и техники) [RU 2262681 С2, 27.09.2004] - изменение состава и свойств (количественные и качественные изменения) прокачиваемой через устройство жидкости при ее прохождении через низ камеры вследствие осуществляемого способа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] при размещении в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и серьезные конструктивные недостатки устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004], которые приводят к нарушению герметичности, качества прокачиваемой жидкости, поломке элемента для прокачки жидкости. Не герметичность обусловлена вследствие не плотности прилегания в седле опорного кольца золотника элемента для прокачки жидкости ввиду высокой и неравномерной концентрации механического напряжения на контактирующих между собой поверхностях золотника и седла опорного кольца, - практически вся нагрузка, которая передается посредством напора потока на элемент для прокачки жидкости, последним, служащим при этом рычагом, передается на наружный край плоскости опорного кольца наружным краем поверхности золотника (ввиду наклона участка золотника элемента для прокачки жидкости под действием рычага, самого элемента для прокачки жидкости), - поскольку длина элемента для прокачки жидкости многократно превышает диаметр золотника. При этом напор потока на элемент для прокачки жидкости может быть незначительным для того, чтобы создать огромное напряжение с неравномерным его распределением и деформации сопрягаемых поверхностей в седле опорного кольца по части контактирующих наружных их периметров, при котором образуется зазор между сопрягаемыми плоскостями. Дополнительно этот эффект не плотности прилегания указанных поверхностей усиливается за счет крутящего момента, создаваемого на элементе для прокачки жидкости Г-образной передачей механизма подъема и опускания. Не плотность прилегания указанных поверхностей приводит к поступлению под воздействием перепада давления в камеру жидкости трубопровода, минуя элемент для прокачки жидкости, и, как следствие, изменению состава прокачиваемой через элемент жидкости и ее свойств. При этом упругий элемент, установленный на элементе для прокачки жидкости, ввиду размещения его в конусном отверстии кольца, установленного на монтажном патрубке, будет испытывать также очень большие напряжения, передаваемые ему элементом для прокачки жидкости, - об этом говорит соотношение размеров, которое несложно устанавливается, - максимальный диаметр конусного отверстия в кольце на монтажном патрубке незначительно больше диаметра элемента для прокачки жидкости, длина же участка элемента для прокачки жидкости от нижнего его торца до упругого элемента (этот участок элемента для прокачки жидкости является рычагом) многократно больше указанного максимального диаметра. В результате элемент для прокачки жидкости при изгибе под воздействием набегающего на него потока будет выдавливать упругий элемент из конусного отверстия (этому способствует конусность отверстия). При этом появляются: сила, выталкивающая вверх элемент для прокачки жидкости, которая противодействует плотному контакту с седлом опорного кольца золотника элемента для прокачки жидкости и поступлению (через образуемые зазоры) в камеру жидкости, минуя элемент для прокачки жидкости, а также вибрация элемента для прокачки жидкости, под воздействием которой элемент для прокачки жидкости стачивается на остром крае конусного отверстия, теряет свою прочность, вибрация при этом усиливается и элемент для прокачки жидкости обламывается при уменьшении толщины его стенки до критической величины.

Изменение состава и свойств прокачиваемой через устройство жидкости при ее прохождении через низ камеры вследствие предварительного заполнения камеры жидкостью из верхних слоев трубопровода (точнее, из полости запорной арматуры), согласно осуществлению известного способа [RU 2262681 С2, 27.09.2004]. Следует сказать и о динамике движения жидкости при ее прокачке через камеру, - в процессе прокачки она не сразу вытесняет жидкость, находящуюся в основной части камеры (выше штуцера камеры), а постепенно, по мере их смешения. И это происходит ввиду расположения основного объема камеры над участком прокачки жидкости в камере. Объем же камеры значительный, поскольку высота камеры должна позволять размещаться в камере элементу для прокачки жидкости при его извлечении из трубопровода. По требованию действующего нормативного документа ГОСТ 2517, п.2.13.2.3, перед прокачкой жидкости через элемент для прокачки жидкости необходимо пропустить в канализацию 2-3 объема полости устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004], при этом в нем должны отсутствовать застойные (мертвые) зоны, карманы (пустоты, в которых жидкость подвержена расслоению). Очевидно, что при реализации известного способа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] выполнение этого требования приведет к неполному замещению жидкости в паразитном объеме (которым является объем камеры выше штуцера камеры) прокачиваемой через устройство [RU 2262681 С2, 27.09.2004] жидкостью, а лишь к частичному, а ввиду не плотности прилегания поверхностей, отвечающих за герметичность, в систему полостей устройства (и камеру) будет [RU 2262681 C2, 27.09.2004] постоянно поступать жидкость из трубопровода, минуя элемент для прокачки жидкости.

Техническим результатом данного изобретения является устранение изменения состава и свойств прокачиваемой через устройство жидкости, повышение надежности технологии размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости путем устранения зон с аномально высокими механическими напряжениями на элементе для прокачки жидкости, поверхностях узлов устройства, отвечающих за плотность распределения механических нагрузок, прочность конструкции и герметичность, удобство монтажа и обслуживания устройства (под давлением или без).

Для достижения технического результата в способе для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором в трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, устанавливают на запорную арматуру камеру с размещенным в ней элементом для прокачки жидкости (зонд), соединенным с механизмом подъема и опускания через сальник, подсоединяют к камере штуцер, при помощи механизма подъема и опускания размещают в трубопроводе элемент для прокачки жидкости и осуществляют его ориентацию по отношению к направлению движения жидкости в трубопроводе, прокачивают жидкость через элемент для прокачки жидкости и штуцер, согласно изобретению, жидкость, прокачиваемую через штуцер и элемент для прокачки жидкости, формируют в поток, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, и ограничивают смещение элемента для прокачки жидкости в поперечном направлении относительно пути его размещения в трубопроводе до соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или установленной на нем направляющей не менее чем на трех уровнях (обеспечивают упругий контакт по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях).

Когда жидкость, по заявляемому способу, прокачиваемую через штуцер для прокачки жидкости и элемент для прокачки жидкости, формируют в поток, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, ее расслоение, как следствие, отделения потока от мертвой (застойной) зоны (формирование потока происходит путем отделения от жидкости, находящейся в этой камере), - камеры, в которой жидкость подвержена расслоению на легкую и тяжелую компоненты (или фазы)), - в отличие от прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] (в котором при его осуществлении под давлением в трубопроводе до размещения элемента для прокачки жидкости в трубопроводе жидкость трубопровода поступает в камеру, а затем смешивается с жидкостью, транспортируемой через штуцер для прокачки жидкости и элемент для прокачки жидкости), не происходит изменение физико-химического состава этого потока жидкости. В этом первое преимущество заявляемого способа. Когда, согласно заявляемого способа, ограничивают смещение элемента для прокачки жидкости в поперечном направлении относительно пути его размещения в трубопроводе до упругого контакта по его боковой поверхности не менее чем на трех уровнях, устраняется не только жесткий контакт элемента для прокачки жидкости с ограничительными поверхностями, но и происходит более плавное распределение нагрузки вдоль элемента для прокачки жидкости, - он сам под воздействием сил упругости начинает плавно гасить механическое напряжение, передаваемое ему напором потока в трубопроводе. Это не достигается для способа прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004], - при его осуществлении элемент для прокачки жидкости испытывает колоссальную нагрузку на участке сужения прохода, нагрузка на элемент для прокачки жидкости концентрируется на одном локально узком его участке, фактически, в одной плоскости его поперечного сечения на уровне контакта по боковой поверхности на участке сужения (которым служит нижнее основание конусного отверстия в опорном кольце). Жесткий контакт, удар, на участке сужения, который для прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] происходит в результате изгиба элемента для прокачки жидкости (представляющего собой консоль) под воздействием напора набегающего на него потока в трубопроводе, приводит к деформации, вибрации, стачиванию, уменьшению толщины стенки элемента для прокачки жидкости и поломке под воздействием напора потока в трубопроводе. Вследствие такой аномально высокой концентрации нагрузки на элемент для прокачки жидкости, сальник, при реализации способа прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004], также подвержен гораздо большей нагрузке и выходу из строя (происходит нарушение герметичности) вследствие действия на него элемента для прокачки жидкости как рычага, нежели сальник при реализации для заявляемого способа.

Таким образом, благодаря осуществлению отличительных признаков заявляемого способа, обеспечивается разгрузка и элемента для прокачки жидкости, и сальника (устраняются зоны с аномально высокими механическими напряжениями на элементе для прокачки жидкости, отвечающие за плотность распределения механических нагрузок, прочность конструкции и герметичность, физико-химический состав жидкости, транспортируемой через элемент для прокачки жидкости) и сохранение физико-химического состава жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, что и обеспечивает преимущество заявляемого способа, по сравнению с прототипом [RU 2262681 С2, 27.09.2004], - элемент для прокачки жидкости будет менее подвержен поломке, а обеспечение герметичности сальником (узлом сальника) будет более надежным, физико-химический состав жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, будет сохраняться неизменным и потому будет сохранять свои свойства.

Применение заявляемого способа позволит сохранить физико-химический состав жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, повысить надежность технологии прокачки жидкости через элемент для прокачки жидкости при его размещении в трубопроводе под давлением.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок (с направляющей или без направляющей), запорную арматуру, камеру со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с механизмом подъема и опускания, штуцер, присоединяемый к камере, согласно изобретению, штуцер подсоединен (подсоединяют) к нижнему участку камеры, который реконструирован в область с уплотнительными границами из упругого гидроизоляционного материала, плотно прилегающими к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости, служащую для формирования в поток жидкости, которую при работе устройства прокачивают через штуцер и элемент для прокачки жидкости, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, а монтажный патрубок с направляющей или без направляющей выполняют из условия соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или устанавливаемой на нем направляющей не менее чем на трех уровнях (упругого контакта с элементом для прокачки жидкости по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях вдоль пути размещения элемента для прокачки жидкости).

Реконструкция для заявляемого устройства нижнего участка камеры в область с уплотнительными границами из упругого гидроизоляционного материала, плотно прилегающими к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости, служащую для формирования в поток жидкости, которую при работе устройства прокачивают через штуцер и элемент для прокачки жидкости, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, а также область, которая отсечена уплотнительными границами от области камеры, представляющей собой мертвую (застойную) зону (карман), в которой(-ом) жидкость подвержена расслоению на легкую и тяжелую компоненты (или фазы)), в отличие от прототипа устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004], обеспечивает сохранение физико-химического состава формируемого в этой области потока жидкости между штуцером и элементом для прокачки жидкости, когда последний установлен в рабочее положение в трубопроводе.

Выполнение монтажного патрубка с направляющей или без направляющей для заявляемого устройства из условия упругого контакта с элементом для прокачки жидкости по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях вдоль пути размещения элемента для прокачки жидкости ограничивает смещение элемента для прокачки жидкости в поперечном направлении относительно пути его размещения в трубопроводе до упругого контакта по его боковой поверхности не менее чем на трех уровнях, при этом устраняется не только жесткий контакт элемента для прокачки жидкости с ограничительными поверхностями, но и происходит более плавное распределение нагрузки вдоль элемента для прокачки жидкости, - он сам плавно гасит механическое напряжение, передаваемое элементу для прокачки жидкости, потоком в трубопроводе. Для прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] такое распределение нагрузки на элементе для прокачки жидкости не обеспечивается, - фиксация элемента для прокачки жидкости в рабочем положении происходит в плоскости, перпендикулярной к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости с высокой и неоднородной концентрацией (плотностью) напряжения на участке сужения. Жесткий контакт, удар, на участке сужения, который для прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] происходит в результате изгиба элемента для прокачки жидкости (представляющего собой консоль) под воздействием напора набегающего на него потока в трубопроводе, приводит к деформации, вибрации, стачиванию, уменьшению толщины стенки элемента для прокачки жидкости и поломке под воздействием напора потока в трубопроводе. Вследствие такой аномально высокой концентрации нагрузки на элемент для прокачки жидкости, сальник, для устройства прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004], также подвержен гораздо большей нагрузке и выходу из строя (происходит нарушение герметичности) вследствие действия на него элемента для прокачки жидкости как рычага, нежели сальник для заявляемого устройства.

Таким образом, благодаря осуществлению отличительных признаков заявляемого устройства, обеспечивается разгрузка и элемента для прокачки жидкости, и сальника (устраняются зоны с аномально высокими механическими напряжениями на элементе для прокачки жидкости, отвечающие за плотность распределения механических нагрузок, прочность конструкции и герметичность, физико-химический состав жидкости, транспортируемой через элемент для прокачки жидкости) и сохранение физико-химического состава жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, что и обеспечивает преимущество заявляемого устройства, по сравнению с прототипом [RU 2262681 С2, 27.09.2004], - элемент для прокачки жидкости будет менее подвержен поломке, а обеспечение герметичности сальником (узлом сальника) будет более надежным, физико-химический состав жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, будет сохранять неизменным и потому сохранять свои свойства, при этом обеспечиваются лучшие условия для работы и обслуживания устройства под давлением, повышается срок его службы.

Применение заявляемого устройства позволит сохранить физико-химический состав и свойства жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, повысит надежность технологии прокачки жидкости через элемент для прокачки жидкости и обеспечит удобство при монтаже, профилактике и эксплуатации устройства под давлением в трубопроводе.

Заявляемые способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройство для его осуществления могут конкретно применяться, например, на нефтепромыслах - на коммерческих узлах учета нефти при отборе пробы, в реагентных хозяйствах нефтепромыслов при вводе химреагента в поток в трубопроводе.

Заявляемый способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости осуществляется следующим образом.

В трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, устанавливают на запорной арматуре камеру с расположенным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с механизмом подъема и опускания, подсоединяют к камере штуцер, через запорную арматуру и монтажный патрубок с направляющей или без направляющей размещают в трубопроводе элемент для прокачки жидкости при помощи механизма подъема и опускания и осуществляют его ориентацию по отношению к направлению потока в трубопроводе, прокачивают жидкость через элемент для прокачки жидкости и штуцер, при этом, жидкость, прокачиваемую через штуцер и элемент для прокачки жидкости, формируют в поток, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, и ограничивают смещение элемента для прокачки жидкости в поперечном направлении относительно пути его размещения в трубопроводе до соприкосновения поверхностью монтажного патрубка или установленной на нем направляющей (упругого контакта) по его боковой поверхности не менее чем на трех уровнях.

Сущность изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг.1. Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, фиг.1, включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе 1 монтажный патрубок 2 с размещенным в нем соосно направляющей 3 в виде дополнительного патрубка, запорную арматуру 4 (кран), камеру 5 со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости 6, соединенным через сальник 7 с механизмом подъема и опускания 8 и имеющую штуцер 9 для прокачки жидкости на нижнем участке 10 камеры 5, при этом нижний участок 10 камеры 5, который выполнен с перегородками 11 и 12 и уплотнительными границами 13 и 14 из упругого гидроизоляционного материала, представляет собой область с плотно прилегающими границами 13 и 14 к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6; направляющую 3 в виде дополнительного патрубка, которая обеспечивает касание и упругий контакт элемента для прокачки жидкости 6 по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях с элементом для прокачки жидкости 6.

Устройство для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6, фиг.1, предназначено для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6 под давлением и прокачки жидкости через него, штуцер 9 и нижний участок 10 камеры 5; монтажный патрубок 2 служит для установки на трубопроводе 1 последовательно направляющей 3 в виде дополнительного патрубка, запорной арматуры 4 (крана), камеры 5 со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости 6, соединенным через сальник 7 с механизмом подъема и опускания 8; элемент для прокачки жидкости 6 служит для размещения под давлением в трубопроводе 1 и прокачки жидкости, проходящей через штуцер 9, нижний участок 10 камеры 5; нижний участок 10 камеры 5 служит для размещения в ней верхнего части с отверстием 15 элемента для прокачки жидкости 6 при его установке в рабочее положение в трубопроводе 1 и отсечения от камеры 5 верхней ее части 16, представляющую собой мертвую зону (зону, которой жидкость подвержена расслоению на легкую и тяжелую фазы под воздействием силы гравитации); нижний участок 10 камеры 5 также служит для фиксации элемента для прокачки жидкости 6 при его размещении в трубопроводе 1 или извлечении из него при помощи механизма подъема и опускания 8, при этом уплотнительные границы 13 и 14 из упругого гидроизоляционного материала плотно прилегают к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6, обеспечивают герметичность нижнего участка 10 от верхнего участка 16 камеры 5 и от полости запорной арматуры 4; механизм подъема и опускания 8 служит для размещения из камеры 5 в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6; отверстие(-я) 17 выполнено(-ы) на нижней части элемента для прокачки жидкости 6, размещаемой (оказывается погруженной) в трубопроводе 1, и сообщается с отверстием 16 через полость элемента для прокачки жидкости 6; направляющая 3 обеспечивает упругий контакт элемента для прокачки жидкости 6 по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях 18-20 и разгружает сальник 7 и уплотнительные границы 13 и 14 от силового воздействия потока из трубопровода 1 на элемент для прокачки жидкости 6, и этим препятствует нарушению герметичности сальника 7, изгибу и поломке элемента для прокачки жидкости 6 под воздействием напора потока в трубопроводе 1.

Устройство для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6, фиг.1, работает следующим образом.

При помощи механизма подъема и опускания 8 под избыточным давлением в трубопроводе 1 производят размещение в трубопроводе 1 в рабочее положение элемента для прокачки жидкости 6 через нижний участок 10 камеры 5, запорную арматуру 4, монтажный патрубок 2 и направляющую 3 в виде дополнительного патрубка. При этом боковое отверстие 15 на верхнем торце элемента для прокачки жидкости 6 размещается между уплотнительными границами 13 и 14 в нижнем участке 10 камеры 5; отверстия 17, выполненные на боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6, располагаются в прорези направляющей 3 навстречу потоку трубопровода 1. Под воздействием избыточного давления через элемент для прокачки жидкости 6 с отверстиями 15 и 17, нижнюю часть 10 камеры 5 и штуцер 9 прокачивается жидкость между трубопроводом и штуцером 9, которая, проходя полость нижнего участка 10, сохраняет свои физико-химический состав и свойства, поскольку не подвержена изменению по составу в виду герметичного отделения нижнего участка 10 от верхнего 16 участка камеры 5 и от полости арматуры 4. В процессе прокачки жидкости нижняя часть элемента для прокачки жидкости 6, размещенная в трубопроводе 1, не оказывает силового воздействия на верхнюю часть, расположенную выше трубопровода 1, направляющая 3 обеспечивает упругий контакт и фиксацию в рабочем положении элемента для прокачки жидкости 6 по боковой поверхности не менее чем на трех уровнях 18-20, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее величин, кратных эквивалентному наружному диаметру элемента для прокачки жидкости 6, благодаря чему разгружает сальник 7 и уплотнительные границы 13 и 14 от силового воздействия потока из трубопровода 1 на элемент для прокачки жидкости 6 и препятствует изгибу и поломке элемента для прокачки жидкости 6 под воздействием напора потока в трубопроводе 1 и обеспечивает надежную работу устройства фиг.1.

Для испытаний было использовано устройство для размещения в трубопроводе 1 элемента для прокачки жидкости 6, фиг.1, с приводимыми ниже параметрами.

Диаметр трубопровода 1-530 мм, отверстие 17 выполнено в виде одной щели на боковой поверхности элемента для прокачки жидкости 6 в нижней его части как для устройства прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004], так и заявляемого, и было рассчитано по патенту [RU 2141105 C1, 10.11.1999]. Длина направляющей для прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] 30 мм, для заявляемой технологии составила 250 мм с обеспечением упругого контакта с интервалом около 80 мм. Для сравниваемых технологий наружный диаметр элемента для прокачки жидкости 6 в виде трубки составлял 40 мм при толщине стенки 3 мм.

Жидкость в трубопроводе 1 представляла нефть с содержанием воды 0,12-0,35% об. Вязкость безводной нефти при 20°С составляла 4-7 сСт. Расход потока в трубопроводе 3 составлял 460,3-530,7 м³/час. Жидкость прокачивали через элемент для прокачки жидкости 6 ручным способом в соответствии с требованием п.2.13.2.3 действующего документа ГОСТ 2517 («…жидкость прокачивают после слива нефти или нефтепродукта в другой сосуд в объеме, равном трехкратному объему жидкости, заполняющего всю систему до крана, из которого производится слив жидкости»).

Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости были проведены с использованием способа и устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004].

Данные сравнительных испытаний таблицы показали, что при реализации заявляемого способа при помощи заявляемого устройства относительная погрешность содержания воды в прокачанной жидкости составила не более 2% об., тогда как для прототипа способа и устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004] - 27-35% об.; сальник для заявляемой технологии не пропускал и отсутствовала вибрация элемента для прокачки жидкости 6, для прототипа [RU 2262681 С2, 27.09.2004] наблюдалась не герметичность сальника и большая вибрация элемента для прокачки жидкости 6.

Таким образом, данные экспериментов свидетельствуют о преимуществе заявляемых техники размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости по сравнению с прототипом [RU 2262681 С2, 27.09.2004] как в плане герметичности и прочностных характеристик, так и в плане сохранения физико-химического состава прокачиваемой через устройство жидкости - большой паразитный объем жидкости в полости камеры устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004], заполнившей камеру 5 под давлением в трубопроводе до размещения элемента для прокачки жидкости 6 в трубопроводе 1, сильно изменяет состав (и, следовательно, свойства) жидкости, прокачиваемой через устройство [RU 2262681 С2, 27.09.2004]. Сохранить состав жидкости не позволяет даже применение промывки полостей устройства [RU 2262681 С2, 27.09.2004] в соответствии с требованием нормативного документа (п.2.13.2.3 действующего документа ГОСТ 2517), как свидетельствуют данные эксперимента.

Заявляемый способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройство для его осуществления промышленно применимы - заявляемое устройство для реализации заявляемого способа несложно в изготовлении, и работы, связанные с этим, могут быть осуществлены силами обеспечивающих и контролирующих технологический процесс прокачки жидкости устройств.

Изобретение относится к технологии и технике размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройству для его осуществления и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление, например, отбора пробы жидкости из трубопровода для определения параметров перекачиваемой по трубопроводу жидкости или ввод в трубопровод другой жидкости, например, химического реагента для улучшения реологических свойств перекачиваемой или других целей. В заявляемом способе для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором в трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, устанавливают на запорную арматуру камеру с размещенным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным с механизмом подъема и опускания через сальник, подсоединяют к камере штуцер, при помощи механизма подъема и опускания размещают в трубопроводе элемент для прокачки жидкости и осуществляют его ориентацию по отношению к направлению движения жидкости в трубопроводе, прокачивают жидкость через элемент для прокачки жидкости и штуцер, согласно изобретению, жидкость, прокачиваемую через штуцер и элемент для прокачки жидкости, формируют в поток, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной через элемент для прокачки жидкости, и ограничивают смещение элемента для прокачки жидкости в поперечном направлении относительно пути его размещения в трубопроводе до соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или установленной на нем направляющей не менее чем на трех уровнях (то есть, обеспечивают упругий контакт по его боковой поверхности не менее чем на трех уровнях). В устройстве для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, применяемого при реализации заявляемого способа, которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, камеру со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с механизмом подъема и опускания, штуцер, присоединяемый к камере, согласно изобретению, штуцер подсоединен к нижнему участку камеры, который реконструирован в область с уплотнительными границами из упругого гидроизоляционного материала, плотно прилегающими к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости, служащую для формирования в поток жидкости, которую при работе устройства прокачивают через штуцер и элемент для прокачки жидкости, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, а монтажный патрубок с направляющей или без направляющей выполняют из условия соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или устанавливаемой на нем направляющей не менее чем на трех уровнях. Применение заявляемых способа для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости и устройства для его осуществления позволит сохранить физико-химический состав и свойства жидкости, прокачиваемой через элемент для прокачки жидкости, повысит надежность технологии прокачки жидкости через элемент для прокачки жидкости и обеспечит удобство при монтаже, профилактике и эксплуатации устройства под давлением в трубопроводе. 2 н.п.ф-лы, 1 ил.

1. Способ для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, при котором в трубопроводе выполняют отверстие под монтажный патрубок, монтируют монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, устанавливают на запорную арматуру камеру с размещенным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным с механизмом подъема и опускания через сальник, подсоединяют к камере штуцер, при помощи механизма подъема и опускания размещают в трубопроводе элемент для прокачки жидкости и осуществляют его ориентацию по отношению к направлению движения жидкости в трубопроводе, прокачивают жидкость через элемент для прокачки жидкости и штуцер, отличающийся тем, что жидкость, прокачиваемую через штуцер и элемент для прокачки жидкости, формируют в поток, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, и ограничивают смещение элемента для прокачки жидкости в поперечном направлении относительно пути его размещения в трубопроводе до соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или установленной на нем направляющей не менее чем на трех уровнях.

2. Устройство для размещения в трубопроводе элемента для прокачки жидкости, которое включает устанавливаемые последовательно на трубопроводе монтажный патрубок с направляющей или без направляющей, запорную арматуру, камеру со смонтированным в ней элементом для прокачки жидкости, соединенным через сальник с механизмом подъема и опускания, штуцер, присоединяемый к камере, отличающееся тем, что производится реконструкция нижнего участка камеры в область с уплотнительными границами из упругого гидроизоляционного материала, плотно прилегающими к боковой поверхности элемента для прокачки жидкости, служащую для формирования в поток жидкости, которую при работе устройства прокачивают через штуцер и элемент для прокачки жидкости, при котором исключается смешение этого потока с жидкостью трубопровода, не пропущенной (не прокачанной) через элемент для прокачки жидкости, а монтажный патрубок с направляющей или без направляющей выполняют из условия соприкосновения с внутренней поверхностью монтажного патрубка или устанавливаемой на нем направляющей не менее чем на трех уровнях.