СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода, резервуаров, различных емкостей и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление отбора представительной пробы ручным или автоматическим способом.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, при котором пробу жидкости отбирают в пробоприемник в виде сосуда открытого типа, при этом вручную или электрическим приводом регулируют запорную арматуру для отбора пробы, в качестве которой применяют кран, так, чтобы из него вытекала непрерывная равномерная струя, которую направляют в пробоприемник по трубке, доходящей до его днища, п. 2.13.3.7. ГОСТ 2517, [1].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробоприемник в виде сосуда открытого типа, кран с трубкой, доходящей до его днища, п. 2.13.3.7, ГОСТ 2517, [2].

Недостаток известной техники отбора проб жидкости из трубопровода [1-2] - низкая представительность пробы, а также наличие риска переполнения и перелива пробоприемника при отборе пробы, загрязнение окружающей среды. Действительно, при отборе пробы в пробоприемник, представляющий сосуд открытого типа, сложно вовремя прекратить отбор пробы, чтобы сосуд был заполнен до заданного уровня и чтобы при этом пробоприемник не был переполнен, а при переполнении - не допустить перелива жидкости через край. Во избежание перелива пробы скорость отбора пробы приходится регулировать, снижать, а при уменьшении скорости отбора возможно нарушение представительности пробы, например, по причине расслоения жидкости, вследствие чего в пробоприемник поступает изменившаяся по составу жидкость. Если перед отбором пробы осуществлять дренаж, то возникает необходимость перенаправления потока, прерывания его перед отбором пробы в пробоприемник, чтобы трубка была установлена выходом вблизи днища пробоприемника. Перерыв во времени между окончанием дренажа и началом отбора пробы отрицательно сказывается на представительности пробы, особенно, когда поток расслоенный.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, при котором пробу жидкости отбирают герметично в пробоприемник закрытого типа - сосуд под давлением, при котором накопление пробы происходит путем вытеснения из него воздуха, при этом пробоприемник устанавливают вертикально и подсоединяют к запорной арматуре для отбора пробы, в качестве которой применяют устанавливаемый внизу кран, а наверху располагают вентили, пробу через кран отбирают, совмещая с дренажом, когда открывают вентили на пробоприемнике, затем пробоотборный кран и пропускают через пробоприемник отбираемую жидкость в трехкратном объеме пробоприемника, в конце дренажа закрывают вентили на пробоприемнике, пробоотборный кран и отсоединяют пробоприемник, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, 2.13.2.1, 2.13.3.1, 2.13.3.4, 2.13.3.5, ГОСТ 2517, [3].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробоприемник в виде сосуда закрытого чипа, включающий запорную арматуру для отбора пробы, в качестве которой используют вентили, установленные на торцах пробоприемника, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, ГОСТ 2517, [4].

Недостаток известной техники отбора проб жидкости из трубопровода [3-4] - низкая представительность пробы, сложность осуществления способа, конструкции устройства. Отбор пробы осуществляется пропуском жидкости через пробоприемник в объеме, равном трехкратному объему полости пробоприемника. Однако такой дренаж, независимо от кратности, вовсе не означает полное замещение первоначально поступившей в пробоприемник жидкости. Кроме того, если поток неоднородный, то при дренаже тяжелая фаза ввиду уменьшения скорости потока при входе его в пробоприемник, будет подвержена накоплению, а это приведет к ухудшению качества пробы. При этом отсутствуют требования на дренирование - оператор при отборе пробы. Другая причина, по которой имеет место снижение качества пробы, - игнорирование выполнения требования изокинетичности, - оператор, осуществляющий отбор пробы, устанавливает скорость отбора, чтобы не допустить перелив пробы.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, при котором пробу жидкости отбирают герметично в пробоприемник закрытого типа - сосуд под давлением, при котором накопление пробы происходит путем вытеснения рассола, устанавливают вертикально и подсоединяют к запорной арматуре для отбора пробы, в качестве которой применяют пробоотборный кран, пробоприемник полностью заполняют рассолом, создают необходимое противодавление, пробу отбирают через нижний вентиль, закрывают вентили на пробоприемнике, кран и отсоединяют пробоприемник, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, 2.13.3.1, 2.13.3.4, 2.13.3.5, черт.16, ГОСТ 2517, [5].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробоприемник в виде сосуда закрытого типа, включающий запорную арматуру для отбора пробы, вентили, кран, устанавливаемые на торцах пробоприемника, поршень с клапаном, перепускным устройством и штоком, установленным в полости пробоприемника, указателем для положения поршня, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, черт. 16, ГОСТ 2517, [6].

Недостаток известной техники отбора проб жидкости из трубопровода [5-6] - низкая представительность пробы, сложность осуществления способа, конструкции устройства. Отбор пробы происходит при выравненном давлении, при малой скорости, плавном заполнении пробоприемника. Это приводит к нарушению выполнения требования изокинетичности, оно игнорируется, и образованию застойных зон в пробозаборном зонде, каналов вентилей и крана, ухудшению качества пробы. Процедура обеспечения выравнивания давления в пробоприемнике при его заполнении пробой предполагает изменение перепада давления, поскольку без перепада давления нет отбора пробы, то есть сама эта процедура достаточно сложна, предполагает установление очень малого расхода, при отборе пробы и при этом возможность изменения перепада давления на пробоприемнике, которое при автоматическом отборе пробы неизбежно. Качество пробы значительно снижается, когда проба отбирается небольшими порциями, объем которых меньше или составляет значительную часть объема полости крана (клапана), через который отбирается проба. В этом случае значительная часть полости крана или вентиля превращается в карман, где происходит расслоение жидкости, а на момент отбора в пробоприемник порция пробы, точечная проба, поступает с измененным составом, регулирование расхода пробы краном в этом случае не только не позволяет устранить ухудшение качества пробы, а способствует еще большему ее ухудшению. При этом дренирование пробы перед отбором порции пробы оказывается лишенным смысла, поскольку технически реализовать это сложно, а в случае реализации, часть каналов в кране или вентилях, так или иначе, образуют карманы, в котором жидкость подвержена расслоению, вследствие чего проба теряет качество до поступления в пробоприемник. Соблюдение изокинетичности при отборе пробы порциями, точечными пробами небольшого объема, невозможно вследствие того, что доля пробы в точечной пробе, соответствующая изокинетическому режиму, незначительна либо вовсе отсутствует, так как изокинетичность требует времени на ее настройку, обеспечение (изменение скорости отбора от нуля до изокинетической), которое ограничивается объемом отбираемой точечной пробы, так и из-за сложности осуществления этого режима изокинетичности при автоматическом способе отбора пробы - точечными пробами. Еще один недостаток в том, что устройство для реализации способа конструктивно сложное, пробоприемник дополнен поршнем с клапанами и штоком.

Наиболее близким по технической сущности является способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором пробу жидкости отбирают из трубопровода в пробоприемник в виде сосуда открытого типа путем вытеснения отбираемой жидкостью воздуха из полости пробоприемника, пробу отбирают путем регулирования ее расхода при помощи смонтированной на трубопроводе запорной арматуры для отбора пробы, которую направляют струей в пробоприемник по одной из двух проходящих через пробку в горлышке пробоприемника трубок, доходящей до его днища, а замещаемый пробой воздух, изначально заполняющий пробоприемник до процедуры отбора пробы, отводят из пробоприемника наружу через другую из установленных в нем трубок, п. 13.6.1, 13.6.2,13.6.3, ГОСТ 52659. Методы ручного отбора проб [7].

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробоприемник в виде сосуда, пробку с проходящими через нее двумя трубками, устанавливаемую в горлышке пробоприемника, одна из которых предназначена для слива пробы в пробоприемник, другая - для стравливания избыточного давления, которое возникает в пробоприемнике при его заполнении пробой, черт.5 п. 13.6, ГОСТ 52659. Методы ручного отбора проб [8].

Недостаток известной техники отбора проб жидкости из трубопровода [7-8] - низкая представительность пробы, а также наличие риска переполнения и перелива пробоприемника при отборе пробы, загрязнение окружающей среды. Действительно, при отборе пробы в пробоприемник, представляющий сосуд открытого типа, сложно вовремя прекратить отбор пробы, чтобы сосуд был заполнен до заданного уровня и чтобы при этом пробоприемник не был переполнен, а при переполнении - не допустить перелива жидкости через трубку, по которой вытесняется воздух из пробоприемника. Во избежание перелива пробы скорость отбора пробы приходится регулировать, уменьшать, а при уменьшении скорости отбора возможно нарушение представительности пробы, например, по причине расслоения жидкости, вследствие чего в пробоприемник поступает изменившаяся по составу жидкость. Кроме того, при достижении уровня пробы с уровнем расположения нижнего торца трубки, по которой отводится воздух, оставшийся воздух в пробоприемнике запирается пробой, она перекрывает выход воздуха, он начинает сжиматься тем больше, чем больше расход пробы, чем меньше диаметр трубки (канала), по которому отводится замещаемая среда. Соответственно будет увеличиваться давление в пробоприемнике, что может привести к разгерметизации и даже к отделению горлышка от пробки, опрокидыванию и повреждению пробоприемника. В зависимости от величины избыточного давления в пробоприемнике, находящаяся в нем проба может переливаться через трубку, по которой отводился из пробоприемника воздух, а может бить из нее струей во внешнюю среду, на установленное рядом оборудование или оператора, отбирающего пробу. Таким образом, расход пробы при ее регулировке оказывается сильно ограничен ввиду указанных причин. В свою очередь это отрицательно влияет на качество пробы. Кроме того, при отсоединении от запорной арматуры пробоприемника неизбежно приведет разлив части пробы, которая остается между трубкой и краном, проба растекается по наружной поверхности пробоприемника, проливается на пол. Объем потерянной пробы может быть значительным, при этом часть тяжелой фазы пробы уже может переместиться в пробоприемник за время закрытия запорной арматуры для отбора пробы и отсоединения от нее пробоприемника. Поэтому разлив указанной части пробы приведет к дополнительным погрешностям при определении физико-химического состава пробы из пробоприемника. Особенно будет влиять на качество пробы применение пробоприемников относительно малого объема, сравнимого с объемом пробоотборной системы, поскольку этот объем представляет собой застойную зону, в которой жидкость подвержена расслоению, а следовательно, и изменению своего физико-химического состава даже в случае предварительного дренажа пробы. Особенно явно это будет наблюдаться при невысоких вязкостях жидкости (рабочей среды), поскольку она подвержена быстрому расслоению жидкости, а для изменения качества пробы оказывается достаточным времени подключения пробоприемника к трубопроводу.

Техническим результатом данного изобретения является повышение представительности пробы, надежности, удобства осуществлении технологии, обслуживания устройства, безопасности, экологичность, устранение риска потери пробы и повреждения конструкции пробоприемника.

Для достижения технического результата в способе отбора проб жидкости из трубопровода, при котором из трубопровода отбирают пробу путем регулирования ее расхода при помощи смонтированной на трубопроводе запорной арматуры для отбора пробы, направляют в пробоприемник пробу струей по одной из двух устанавливаемых в/на стенке или в горлышке пробоприемника трубок или по одному из двух каналов в его корпусе, а замещаемую пробой среду, изначально заполняющую пробоприемник, до процедуры отбора пробы отводят из пробоприемника через другую из установленных в нем трубок или другой канал в его корпусе, согласно изобретению до отбора пробы в пробоприемник ее предварительно прокачивают по дополнительному трубопроводу или дренируют по нему в дополнительную емкость, до или во время прокачки или дренажа пробы к запорной арматуре подключают пробоприемник соединением, исключающим их разъединение или разгерметизацию при заполнении пробой пробоприемника, далее, осуществляют отбор одной или нескольких точечных проб в пробоприемник вытеснением заполняющей его среды в дополнительные емкость или трубопровод, для чего исключают из прокачки по дополнительному трубопроводу весь поток пробы или часть его в объеме, не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, и направляют его в пробоприемник (то есть перенаправляют поток пробы или часть его в указанном объеме в пробоприемник), используя для такого перенаправления потока пробы запорную арматуру, после заполнения пробоприемника запорную арматуру для отбора пробы закрывают и этим одновременно, для случая, когда пробоприемник и дополнительный трубопровод сообщаются с атмосферой, обеспечивают сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой в пробоприемник поступала проба.

Предварительное дренирование, слив, пробы по дополнительному трубопроводу или в дополнительную емкость, в дренаж, способствует очищению системы отбора пробы от застоявшейся в ней жидкости. Например, в случае, когда распределение включений в жидкости определяет ее турбулентность, участок, соединяющий между собой кран для отбора пробы и трубопровод, является зоной застоя, в которой состав жидкости резко отличается от состава жидкости в трубопроводе вследствие ее расслоения. Поэтому предварительное дренирование пробы для заявляемого решения на момент переключения ее части или всего объема в пробоприемник обеспечивает наполнение пробоприемника более представительной пробой, нежели по способу-прототипу [7]. При этом условий для расслоения пробы по заявляемому решению меньше, чем у прототипа [7], поскольку применяемая арматура позволяет переключить направление потока пробы или ее части из направления в дренаж по дополнительному трубопроводу, в направление слива пробы в пробоприемник, значительно сокращая время между этими операциями, по прототипу [7] для отбора пробы в пробоприемник потребовалось бы после дренирования пробы останавливать ее отбор, после чего осуществлять подсоединение пробоприемника к арматуре для регулирования пробы и лишь затем осуществлять отбор пробы. Но поскольку в арматуре для регулирования расхода пробы и используемой одновременно для переключения направления движения пробы из одной емкости (трубопровода) в другую (пробоприемник) ее полость является разветвленной и потому часть ее является карманом, в котором происходит расслоение пробы, условие, что «из дренажа исключают пробу или ее часть в объеме, не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, и направляют ее в пробоприемник», позволяет практически исключить влияние на качество точечной пробы расслоения потока в кармане запорной арматуры. Перечисленные факторы обеспечивают более представительный отбор пробы по заявляемому способу по сравнению с пробой, получаемой по способу-прототипу [7]. Вытеснение (замещение) заполняющей пробоприемник среды в дополнительный трубопровод или емкость при герметичном соединении пробоприемника с запорной арматурой позволяет для заявляемого способа, в отличие от прототипа [7], регулировать расход пробы в более широких границах и обеспечивать необходимый расход пробы там, где для прототипа [7] это недостижимо, то есть, эффективно осуществлять заявляемый способ там, где применение прототипа [7] нецелесообразно. Дополнительное преимущество для заявляемого способа обеспечивает операция для случая, когда пробоприемник и дополнительный трубопровод сообщаются с внешней средой, атмосферой, а пробоприемник сообщают с внешней средой также и через дополнительный трубопровод. В этом случае, по завершении процедуры отбора пробы, часть пробы не запирается в канале, связывающем пробоприемник и запорную арматуру, а сливается в пробоприемник, чем предотвращается ее разлив при отсоединении пробоприемника от запорной арматуры, для прототипа [7] часть пробы в канале между пробоприемником и запорной арматурой оказывается запертой и она проливается при отсоединении пробоприемника.

Таким образом, благодаря осуществлению отличительных признаков заявляемого способа, обеспечивается более высокая представительность пробы, технологичность в части удобства процедуры отбора пробы, надежности, безопасности, экологичности, что и определяет преимущество заявляемого способа по сравнению с прототипом [7].

Применение заявляемого способа позволит, по сравнению с прототипом [7], повысить эффективность и надежность технологии отбора пробы.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, которое включает запорную арматуру для регулирования расхода пробы, монтируемую на трубопроводе, пробоприемник, который выполнен в виде сосуда с двумя трубками, устанавливаемыми в стенке или в горлышке пробоприемника, одна из которых соединяется с запорной арматурой и предназначена для ввода в пробоприемник пробы, другая предназначена для вывода из него среды, изначально заполняющей полость пробоприемника, согласно изобретению применяют пробоприемник, рассчитываемый из условия, что объем одной точечной пробы составляет не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, используемой для переключения направления потока пробы из дополнительного трубопровода в пробоприемник, при этом трубка, предназначенная для отвода вытесняемой из пробоприемника среды при его заполнении пробой, выполняется из условия подсоединения ее в дополнительную емкость или дренажный трубопровод, а для отбора пробы используют запорную арматуру и соединение ее с пробоприемником, которые обеспечивают, во-первых, возможность предварительного отбора пробы и транспортировку ее по дополнительному трубопроводу с возвратом в трубопровод, в дополнительную емкость или дренаж, минуя пробоприемник, во-вторых, возможность герметичного подсоединения пробоприемника к запорной арматуре до или во время транспортировки пробы по дополнительному трубопроводу (то есть исключающем их отсоединение во время отбора пробы и нарушение герметичности), в-третьих, возможность изменения направления потока пробы или ее части в пробоприемник, в-четвертых, для случая, когда дополнительный трубопровод сообщается с атмосферой, применяют запорную арматуру, которая позволяет завершить отбор точечной пробы переводом запирающего элемента запорной арматуры в положение, обеспечивающее сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой проба поступала в пробоприемник.

Устанавливаемая на трубопроводе арматура и соединение ее с пробоприемником для заявляемого решения позволяет осуществлять предварительный отбор пробы, при котором она транспортируется по дополнительному трубопроводу в обход пробоприемника, и тем самым очистить систему отбора пробы от застоявшейся в ней жидкости, удалить из пробоотборной системы непредставительную пробу, после чего при помощи запорной арматуры произвести изменение направления движения всего потока пробы или его части в пробоприемник. Для осуществления дренажа пробы для устройства-прототипа [8] необходимо, чтобы пробоприемник был отсоединен от запорной арматуры, а для отбора пробы требуется подключить пробоприемник к запорной арматуре. Таким образом, времени для осуществления операции отбора пробы в случае осуществления дренажа для прототипа потребуется больше, чем для заявляемого решения. В результате проба для прототипа [8] будет подвержена большему расслоению, а потому и менее представительной, нежели для заявляемого решения. Качество пробы для заявляемого решения будет еще более представительней благодаря тому, во-первых, что объем одной точечной пробы составляет не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, используемой для переключения направления потока пробы из дополнительного трубопровода в пробоприемник, во-вторых, потому, что трубка, предназначенная для отвода вытесняемой из пробоприемника среды при его заполнении пробой, выполняется из условия подсоединения ее в дополнительную емкость или дренажный трубопровод. Действительно, поскольку в арматуре для регулирования расхода пробы и используемой одновременно для переключения направления движения пробы из одной емкости (трубопровода) в другую (пробоприемник) ее полость является разветвленной и потому часть ее является карманом, в котором происходит расслоение пробы, условие, что объем одной точечной пробы составляет не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, позволяет практически исключить ухудшение качества точечной пробы вследствие наличия карманов в полости запорной арматуры. Вывод же вытесняемой из пробоприемника среды в дренажный трубопровод позволит осуществлять отбор пробы при более высоких расходах отбираемой пробы, нет риска, чтобы из этой трубки избыток пробы выплеснулся бы наружу, что привело бы к загрязнению пробоприемника, разбрызгиванию пробы в окружающую среду и попаданию ее на защищенные участки тела оператора. При этом отбор пробы можно будет осуществлять при больших, чем для прототипа [8], расходах, то есть, для заявляемого устройства имеется более широкий диапазон выбора скорости отбора пробы, в том числе изокинетической, для обеспечения более высокой представительности пробы. Этому способствует и герметичное соединение пробоприемника и запорной арматуры, которое будет обеспечено при любой скорости отбора пробы, в отличие от прототипа [8]. Дополнительное преимущество для заявляемого устройства обеспечивает отличительный признак для случая, когда завершение отбора пробы происходит при переводе запирающего элемента запорной арматуры в положение, обеспечивающее сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой проба поступала в пробоприемник. В этом случае, по завершении процедуры отбора пробы, часть пробы не запирается в канале, связывающем пробоприемник и запорную арматуру, а сливается в пробоприемник, чем предотвращается ее разлив при отсоединении пробоприемника от запорной арматуры, для прототипа [8] часть пробы в канале между пробоприемником и запорной арматурой оказывается запертой и проливается при отсоединении пробоприемника.

Заявляемое устройство позволит при завершении процедуры обора пробы осуществить слив остатка пробы в трубке, по которой она поступала в пробоприемник, путем замещения его воздухом. Завершение процедуры отбора пробы в пробоприемник путем перевода запорной арматуры для отбора пробы в положение закрыто, при котором происходит сообщение через запорную арматуру для отбора пробы трубки для слива пробы в пробоприемник с дренажным трубопроводом или дренажной емкостью, обеспечивает опорожнение трубок, соединяющих запорную арматуру для отбора пробы с пробоприемником при не снятом с запорной арматуры пробоприемнике. Тем устраняется разлив пробы при отсоединении пробоприемника от запорной арматуры для отбора пробы, обеспечивается сохранение качества пробы, что не обеспечивает устройство-прототип [8].

Таким образом, благодаря отличительным признакам в заявляемом техническом решении, одновременно с повышением представительности пробы, обеспечиваются надежность, удобство ручного способа отбора пробы, экологичность, безопасность применения заявляемого устройства, что обеспечивает значительное его преимущество по сравнению с устройством-прототипом [8].

Применение заявляемого устройства позволит значительно повысить и представительность пробы, отбираемой ручным или автоматическими способами, и технологичность технологии отбора пробы.

Заявляемые способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления могут конкретно применяться, например, на нефтепромыслах - на коммерческих узлах учета нефти.

Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода осуществляется следующим образом.

Из трубопровода отбирают пробу жидкости путем регулирования ее расхода при помощи смонтированной на трубопроводе запорной арматуры для отбора пробы, пробу направляют струей в пробоприемник по одной из двух устанавливаемых на стенке или в горлышке пробоприемника трубок, или по одному из двух каналов в его корпусе, а замещаемый пробой воздух или иную среду, изначально, заполняющую пробоприемник до процедуры отбора пробы, отводят из пробоприемника через другую из установленных в нем трубок или другой канал в его корпусе, предварительно, до отбора пробы в пробоприемник ее предварительно прокачивают по дополнительному трубопроводу или дренируют по нему в дополнительную емкость, до или во время прокачки или дренажа пробы к запорной арматуре подключают пробоприемник соединением, исключающим их разъединение или разгерметизацию при заполнении пробой пробоприемника, далее, осуществляют отбор одной или нескольких точечных проб в пробоприемник вытеснением заполняющей его среды в дополнительные емкость или трубопровод, для чего исключают из прокачки по дополнительному трубопроводу весь поток пробы или часть его в объеме, не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, и направляют его в пробоприемник, используя для такого перенаправления потока пробы запорную арматуру, после заполнения пробоприемника запорную арматуру для отбора пробы закрывают и этим одновременно, для случая, когда пробоприемник и дополнительный трубопровод сообщаются с атмосферой, обеспечивают сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой в пробоприемник поступала проба, после чего пробоприемник отсоединяют от запорной арматуры для отбора пробы и транспортируют на анализ.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлен один из вариантов заявляемого устройства.

Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода включает запорную арматуру 1, монтируемую на трубопроводе, с выходами для подключения дополнительного трубопровода 2 и пробоприемника 3; пробоприемник 3 выполнен в виде сосуда с двумя трубками 4 и 5, устанавливаемыми в стенке и в горлышке пробоприемника 3, из которых трубка 4 присоединяется к запорной арматуре 1 через соединение 6 в виде штуцера с накидной гайкой 7, выходы дополнительного трубопровода 2 и трубки 5 подведены к дренажному трубопроводу 8.

Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода предназначено для отбора пробы жидкости из трубопровода. При работе устройства запорная арматура 1 предназначена для отбора пробы из трубопровода, регулирования расхода пробы, предварительной транспортировки ее в дренаж по дополнительному трубопроводу 2, а также изменения направления этого потока пробы или его части перенаправлением его в пробоприемник 3. Запорная арматура 1 обеспечивает присоединение пробоприемника 3 до или во время транспортировки пробы по дополнительному трубопроводу 2. Она также позволяет завершить отбор точечной пробы переводом запирающего элемента запорной арматуры 1 в положение, обеспечивающее сообщение между собой дополнительного трубопровода 2 и трубки 4. Трубка 4 предназначена для ввода пробы в пробоприемник 3, трубка 5 предназначена для вывода из него среды, изначально заполняющей полость пробоприемника 3, в дренаж, для чего выход трубки 5 подведен к дренажному трубопроводу 8. Пробоприемник 3 рассчитывается из условия, что объем одной точечной пробы составляет не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры и предназначен для отбора пробы, одной или нескольких точечных проб. Соединение 6 в виде штуцера с накидной гайкой 7 обеспечивает герметичность и надежное присоединение между собой запорной арматуры 1 и пробоприемника 3. Трубопровод 8 служит для транспортировки сливаемой пробы из трубопровода 2 и перекачки пробы либо с возвращением в трубопровод либо в дополнительную дренажную, емкость.

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

Запорную арматуру 1 переводят в положение, при котором происходит сообщение между собой трубопровода и дополнительного трубопровода 2. При таком регулировании запорной арматуры жидкость из трубопровода поступает через запорную арматуру 1 в дополнительный трубопровод 2 и далее в дренажный трубопровод 8. При этом осуществляется промывка всей запорной арматуры 1, соединяющих ее патрубков. В результате поток жидкости по физико-химическому составу стабилизируется. Далее запорную арматуру 1 переводят в положение, при котором обеспечивается сообщение трубопровода и пробоприемника 3, и жидкость из трубопровода начинает поступать в пробоприемник 3, то есть начинается отбор пробы. Если отбор пробы единоразовый, запорную арматуру 1 закрывают, и жидкость, поступившая в пробоприемник, будет представлять одну точечную пробу. Если отбор пробы в пробоприемник 3 осуществляется несколько раз, то повторяют отбор точечной пробы вышеописанным образом несколько раз, и проба в пробоприемнике будет представлять совокупность точечных проб. При этом отбор пробы может происходить как при направлении в пробоприемник всего потока пробы, если запорная арматура 1 сообщает между собой только трубопровод и пробоприемник 3, или только части пробы, если запорная арматура сообщает между собой не только трубопровод и пробоприемник 3, но также и дополнительный трубопровод 2. В последнем случае происходит отбор части потока пробы в пробоприемник 2, другая часть потока пробы будет транспортироваться по дополнительному трубопроводу 2 и далее поступать в дренаж по дренажному трубопроводу 8. После завершения отбора пробы запорная арматура 1 переводится в положение закрыто, при котором обеспечивается только сообщение между собой трубки 4 и дополнительного трубопровода 2. Остаток пробы из трубки 4 при этом стекает в пробоприемник 3. Каждую точечную пробу отбирают вышеописанным образом, объем не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры 1. Ввиду того что пробоприемник 3 рассчитывается из условия, что объем одной точечной пробы составляет не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, вся поступившая проба в пробоприемник 3 будет отвечать условию, при котором наличие кармана в запорной арматуре 1, в котором возможно расслоение пробы, практически не окажет влияние на ее качество.

Для испытаний было использовано устройство для отбора проб жидкости из трубопровода с приводимыми ниже параметрами.

Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства были проведены с использованием способа [7] и устройства [8].

Внутренний диаметр трубопровода - 10 мм, внутренний диаметр дополнительного трубопровода 2 - 8 мм, запорная арматура 1 представляет тройник с размещенным в нем запорным элементом, который имел Т-образный канал для поочередного сообщения между собой трубопровода с дополнительным трубопроводом 2, трубопровода с пробоприемником 3, трубопровода с пробоприемником 3 и дополнительным трубопроводом 2, трубопровода 2 и пробоприемника 3 (когда запорная арматура находится в положении закрыто).

Жидкость в трубопроводе 1 представляет нефть с содержанием воды 0,35% об. Вязкость безводной нефти при 20°C составляла 4 сСт. Расход потока в трубопроводе 3 составлял 1,5 м³/час. Объем пробы, направляемой в дренаж по дополнительному трубопроводу 2, составлял трехкратный объем жидкости, заполняющей всю систему до запорной арматуры 1. В пробоприемник 3 отбиралось 50 точечных проб как для заявляемого решения, так и для прототипа [7-8]. Объем каналов запорной арматуры составлял 1 мл. Для заявляемого решения устанавливался пробоприемник, объем которого составлял 600 мл, а объем точечной пробы выбирался 10 мл, который обеспечивал выполнение требования для заявляемого решения, чтобы он составлял не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры. Для заявляемого решения указанное количество точечных проб отбиралось в двух режимах: когда точечные пробы отбирались после перенаправления всего потока пробы в пробоприемник и когда они отбирались после перенаправления пробоприемник части, 38%, потока пробы. Для прототипа технологии [7-8] объем точечной пробы в первом случае составлял 1 мл, во втором случае 3 мл, в третьем случае 5 мл, в четвертом случае 10 мл. Объем пробоприемника для прототипа технологии [7-8] составлял 470 мл.

Данные сравнительных испытаний таблицы показали, что при реализации заявляемого способа при помощи заявляемого устройства относительная погрешность содержание воды в пробе для двух режимов была одинаковой и составила не более 3% об., тогда как для прототипа способа и устройства [7-8] - 18% об., для первого случая, когда объем точечной пробы составлял 1 мл, 15% - во втором случае, когда объем точечной пробы составлял 3 мл, 9% - в третьем случае, когда объем точечной пробы составлял - 5 мл, в четвертом случае - 9%, когда объем точечной пробы составлял 10 мл. Это наглядно отражает тот факт, что погрешность определения воды уменьшается с объемом отбираемой точечной пробы. Но для прототипа технологии погрешность уменьшается только до 9%, а для заявляемого решения - до 3%, что объясняет, что за время после дренажа пробы, которое затрачивается для прототипа [7-8] на установку пробоприемника 3 (присоединение к запорной арматуре 1), около 30 с, происходит расслоение пробы. Таким образом, данные экспериментов полностью подтверждают справедливость заложенных в заявляемые решения отличительных признаков, которые позволяют, по сравнению с прототипом [7-8], уменьшить влияние на качество пробы наличия карманов в запорной арматуре путем выбора оптимального объема пробы по отношению к объему каналов в запорной арматуре, сокращения времени подсоединения пробоприемника к запорной арматуре после предварительного дренирования отбираемой пробы (для заявляемого решения это время минимально и определяется только временем, необходимым на перевод запорной арматуры из положения дренаж пробы по дополнительному трубопроводу 2 в положение отбор пробы в пробоприемник 3). Очевидно, что для реализации объем пробоприемника в 470 мм, который был применен для прототипа [7-8], не позволит реализовать заявляемую технологию. Кроме того, применение заявляемой технологии более удобно и надежно, нежели по прототипу [7-8], касается и осуществление предварительного дренирования пробы, подсоединения пробоприемника, необходимости применения повторного дренирования между отбором точечных проб.

Таким образом, данные экспериментов свидетельствуют о преимуществе заявляемого решения по сравнению с прототипом [7-8] как в плане надежности, так и в плане сохранения физико-химического состава прокачиваемой через устройство жидкости.

Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления промышленно применимы, заявляемое устройство для реализации заявляемого способа несложно в изготовлении.

Источники информации

1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода, п. 2.13.3.7. ГОСТ 2517.

2. Устройство отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, п. 2.13.3.7. ГОСТ 2517.

3. Способ отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, 2.13.2.1, 2.13.3.1, 2.13.3.4, 2.13.3.5, ГОСТ 2517.

4. Устройство отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, ГОСТ 2517.

5. Способ отбора проб жидкости из трубопровода, п.2.13.3.6, п. 1.5.4, 2.13.3.1, 2.13.3.4, 2.13.3.5, черт. 16, ГОСТ 2517.

6. Устройство отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, п. 2.13.3.6, п. 1.5.4, черт. 16, ГОСТ 2517.

7. Способ отбора проб жидкости из трубопровода, п. 13.6.1, 13.6.2,13.6.3, ГОСТ 52659. Методы ручного отбора проб.

8. Устройство отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, черт. 5, п. 13.6, ГОСТ 52659. Методы ручного отбора проб.

Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода, резервуаров, различных емкостей и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление отбора представительной пробы ручным или автоматическим способом. Способ отбора проб жидкости из трубопровода жидкости заключается в том, что из трубопровода отбирают пробу путем регулирования ее расхода при помощи смонтированной на трубопроводе запорной арматуры для отбора пробы. Затем направляют в пробоприемник пробу струей по одной из двух устанавливаемых в/на стенке или в горлышке пробоприемника трубок или по одному из двух каналов в его корпусе, а замещаемую пробой среду, изначально заполняющую пробоприемник, до процедуры отбора пробы отводят из пробоприемника через другую из установленных в нем трубок или другой канал в его корпусе. При этом до отбора пробы в пробоприемник ее предварительно прокачивают по дополнительному трубопроводу или дренируют по нему в дополнительную емкость. До или во время прокачки или дренажа пробы к запорной арматуре подключают пробоприемник соединением, исключающим их разъединение или разгерметизацию при заполнении пробой пробоприемника, далее осуществляют отбор одной или нескольких точечных проб в пробоприемник вытеснением заполняющей его среды в дополнительные емкость или трубопровод, для чего исключают из прокачки по дополнительному трубопроводу весь поток пробы или часть его в объеме не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры и направляют его в пробоприемник. Для такого перенаправления потока пробы используют запорную арматуру, а после заполнения пробоприемника запорную арматуру для отбора пробы закрывают. Одновременно с этим для случая, когда пробоприемник и дополнительный трубопровод сообщаются с атмосферой, обеспечивают сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой в пробоприемник поступала проба. Достигаемый при этом технический результат позволяет повысить представительность отбираемой пробы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, при котором из трубопровода отбирают пробу путем регулирования ее расхода при помощи смонтированной на трубопроводе запорной арматуры для отбора пробы, направляют в пробоприемник пробу струей по одной из двух устанавливаемых в/на стенке или в горлышке пробоприемника трубок или по одному из двух каналов в его корпусе, а замещаемую пробой среду, изначально заполняющую пробоприемник, до процедуры отбора пробы отводят из пробоприемника через другую из установленных в нем трубок или другой канал в его корпусе, отличающийся тем, что до отбора пробы в пробоприемник ее предварительно прокачивают по дополнительному трубопроводу или дренируют по нему в дополнительную емкость, до или во время прокачки или дренажа пробы к запорной арматуре подключают пробоприемник соединением, исключающим их разъединение или разгерметизацию при заполнении пробой пробоприемника, далее осуществляют отбор одной или нескольких точечных проб в пробоприемник вытеснением заполняющей его среды в дополнительные емкость или трубопровод, для чего исключают из прокачки по дополнительному трубопроводу весь поток пробы или часть его в объеме не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры и направляют его в пробоприемник, используя для такого перенаправления потока пробы запорную арматуру, после заполнения пробоприемника запорную арматуру для отбора пробы закрывают и этим одновременно, для случая, когда пробоприемник и дополнительный трубопровод сообщаются с атмосферой, обеспечивают сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой в пробоприемник поступала проба.

2. Устройство отбора проб жидкости из трубопровода жидкости, которое включает запорную арматуру для регулирования расхода пробы, монтируемую на трубопроводе, пробоприемник, который выполнен в виде сосуда с двумя трубками, устанавливаемыми в стенке или в горлышке пробоприемника, одна из которых соединяется с запорной арматурой и предназначена для ввода в пробоприемник пробы, другая предназначена для вывода из него среды, изначально заполняющей полость пробоприемника, отличающееся тем, что применяют пробоприемник, рассчитываемый из условия, что объем одной точечной пробы составляет не менее чем 10-кратный объем каналов арматуры, используемой для переключения направления потока пробы из дополнительного трубопровода в пробоприемник, при этом трубка, предназначенная для отвода вытесняемой из пробоприемника среды при его заполнении пробой, выполняется из условия подсоединения ее в дополнительную емкость или дренажный трубопровод, а для отбора пробы используют запорную арматуру и соединение ее с пробоприемником, которые обеспечивают, во-первых, возможность предварительного отбора пробы и транспортировку ее по дополнительному трубопроводу с возвратом в трубопровод, в дополнительную емкость или дренаж, минуя пробоприемник, во-вторых, возможность герметичного подсоединения пробоприемника к запорной арматуре до или во время транспортировки пробы по дополнительному трубопроводу, в-третьих, возможность изменения направления потока пробы или ее части в пробоприемник, в-четвертых, для случая, когда дополнительный трубопровод сообщается с атмосферой, применяют запорную арматуру, которая позволяет завершить отбор точечной пробы переводом запорной арматуры в положение, обеспечивающее сообщение между собой дополнительного трубопровода и трубки, по которой проба поступала в пробоприемник.