Способ определения объема объединенной пробы нефти в автоматическом пробоотборнике и автоматической корректировки объема Российский патент 2020 года по МПК F17D3/10 

Описание патента на изобретение RU2716359C1

Изобретение относится к области коммерческого учета нефти, а именно к процедурам автоматического отбора объединенных проб в процессе учета.

Для выполнения условий отбора проб и выполнения приемо-сдаточных испытаний нефти в аналитической лаборатории объем отобранной пробы должен быть не менее 3000 см3 или не менее объема необходимого для проведения приемо-сдаточных испытаний и создания накопительной пробы в аналитической лаборатории, но не более 90% от емкости пробоприемника [ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб].

Для контроля объема объединенной пробы могут применяться различные методы.

Так, например, известен метод определения объема отобранной пробы в условиях аналитической лаборатории при помощи лабораторного оборудования (мерной посуды). Измерение объема жидкости выполняют посредством цилиндров измерительных, имеющих первичную поверку [ГОСТ 1770-74 Посуда мерная лабораторная стеклянная. Цилиндры, мензурки, колбы, пробирки. Общие технические условия]. Этот метод обеспечивает высокую точность определения объема пробы, однако ему присущ ряд недостатков, таких как:

- неизбежная потеря части легких фракций нефти при переливе пробы из пробосборника в мерную посуду;

- неточность определения объема по причине потери части пробы на стенках пробосборника;

- потеря части пробы на стенках мерной посуды при сливе из нее пробы;

- невозможность исключения ошибок и неточностей в действиях персонала при определении объема;

- необходимость привлечения персонала аналитической лаборатории для выполнения работ;

- дополнительные затраты на оборудование и материалы для определения объема пробы;

- дополнительные затраты на утилизацию отработанных материалов;

- невозможность автоматической корректировки объема пробы по результатам определения объема.

Наиболее близким аналогом по достигаемому результату является метод ручного расчета объема отобранной пробы по показаниям весов, установленных в блоке контроля качества нефти (БИК), на которых в процессе наполнения находится пробосборник, и показаний поточного плотномера БИК за период отбора пробы. Объем рассчитывается исходя из массы нефти, отобранной в пробосборник, и средневзвешенной плотностью нефти, за период отбора пробы, приведенной к условиям (температура и давление) измерительной линии.

Этот метод не требует дополнительных затрат на оборудование, но обладает следующими недостатками:

- низкая точность определения объема пробы;

- использование для расчета средневзвешенной плотности даже в случае отбора пробы через равные промежутки времени;

- отсутствие корректировки плотности по давлению и температуре нефти в БИК;

- невозможность автоматической корректировки объема пробы по результатам определения объема.

Задачей изобретения является повышение точности определения объема отбираемой пробы и обеспечение возможности его автоматической корректировки по результатам определения объема при следующем цикле отбора пробы.

Сущность предлагаемого способа определения фактического объема наполнения пробосборника заключается в использовании для расчета объема отобранной пробы массы нефти в пробосборнике, фактического значения плотности нефти в нем при температуре пробосборника и атмосферном давлении и автоматической корректировке количества точечных проб при отклонении объема от заданного значения выше допустимого.

В отличие от прототипа, в предлагаемом способе плотность нефти в пробосборнике определяется точнее. Для определения плотности точечной пробы с задержкой, необходимой для преодоления потоком нефти расстояния от поточного плотномера до автоматического пробоотборника, происходит фиксация значений плотности, температуры и давления в трубопроводе БИК. Задержка определяется объемом трубопровода между поточным плотномером и автоматическим пробоотборником и скоростью потока, определяемой расходомером, установленным в БИК. При окончании процесса отбора пробы плотность каждой точечной пробы приводится к условиям (температуре и атмосферному давлению) пробосборника. Плотность в пробосборнике определяется как среднее арифметическое приведенных плотностей всех точечных проб, составляющих объединенную пробу.

Пример реализации способа.

Определение объема.

Пробосборник устанавливают на весы и в процессе отбора пробы его постоянно взвешивают. Перед каждым впрыском точечной пробы фиксируют значения плотности, давления и температуры нефти в трубопроводе БИК. Для определения задержки в фиксации плотности, давления и температуры определяют вместимость трубопровода между местом установки поточного плотномера и автоматического пробоотборника. При наличии градуировочной таблицы на трубопровод БИК вместимость определяют по таблице путем суммирования требуемых участков. В случае отсутствия градуировочной таблицы на трубопровод БИК проводят расчет требуемых участков трубопровода. Вместимость трубопровода с учетом влияния температуры и давления рассчитывают по формуле, приведенной в [Р 50.2.067-2010 Рекомендации по метрологии. Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность нефти и нефтепродуктов. Методы расчета. Программа и таблицы приведения]. Время прохождения потока нефти между местами установки поточного плотномера и автоматического пробоотборника определяют как отношение объема трубопровода между ними к объемному расходу через БИК. После момента подачи напряжения на электромагнитный клапан автоматического пробоотборника за время задержки средствами автоматизации происходит фиксация характеристик точечной пробы: плотность, давление и температура.

После окончания процесса отбора пробы определяют плотность всех точечных проб, приведенных к условиям (температуре и атмосферному давлению) пробосборника согласно [Р 50.2.067-2010 Рекомендации по метрологии. Государственная система обеспечения единства измерений. Плотность нефти и нефтепродуктов. Методы расчета. Программа и таблицы приведения].

Пример определения плотности первой точечной пробы, приведенной к условиям пробосборника:

где β15 - коэффициент объемного расширения;

t - температура нефти в трубопроводе БИК, равная 15,3°С;

γt - коэффициент сжимаемости при температуре t, МПа-1;

Р - избыточное давление в трубопроводе БИК, равное 0,31 МПа.

Коэффициент объемного расширения рассчитываем по формуле:

где K0 - коэффициент, для нефти равный 613,9723;

K1 - коэффициент, для нефти равный 0,0000;

K2 - коэффициент, для нефти равный 0,0000;

ρ15 - плотность при температуре 15°С, кг/м3.

Коэффициент сжимаемости при температуре t рассчитываем по формуле:

Коэффициент объемного расширения при температуре t определяется по формуле:

Значение плотности ρ15 находим методом последовательных приближений, используя итерационный метод «прямых подстановок». Измеренное значение плотности ρtP подставляем в формулы (2) и (3) вместо ρ15. И вычисляем в первом приближении значения β15 и γt соответственно. Измеренное значение плотности ρtP и вычисленные в первом приближении значения β15 и γt подставляем в формулу (1) и определяем значение ρ15 в первом приближении. Значение ρ15, вычисленное в первом приближении, подставляем в формулы (2) и (3) и вычисляем во втором приближении значение β15 и γt. Измеренное значение плотности ρtP и вычисленное во втором приближении значение β15 подставляем в формулу (1) и определяем значение ρ15 во втором приближении и так далее. Расчет плотности ρ15 продолжаем до тех пор, пока значение ρ15 не перестанет изменяться более чем на 0,01 кг/м3. За результат определения плотности ρ15 принимается значение, полученное в последнем приближении.

При определении значения плотности ρ15 в формулы (2) и (4) подставляем значения температуры и давления нефти, при которых была измерена плотность ρtP. При расчете значения плотности ρtP в формулы (2) и (4) подставляем значения температуры и давления нефти, при которых требуется определить плотность. То есть значения температуры воздуха в БИК и избыточное давление равное 0 МПа.

Произведя расчет для первой точечной пробы определяем плотность при температуре воздуха в БИК равной 19,7°С

Плотность объединенной пробы, находящейся в пробосборнике, равна средней алгебраической плотности всех точечных проб, приведенных к условиям пробосборника.

где ρi - плотность i-той точечной пробы, приведенной к условиям пробосборника, кг/м3;

n - количество точечных проб в пробосборнике.

Масса отобранной пробы может определяться или как разница показаний весов на конец и начало отбора пробы, или как показания весов на конец отбора при тарировке весов в начале отбора пробы.

Объем объединенной пробы определяется как отношение массы отобранной пробы к рассчитанной плотности объединенной пробы.

где Mon - масса объединенной пробы, определенной весами, установленными в БИК, кг;

ρon - плотность объединенной пробы, находящейся в пробосборнике, кг/м3.

Все вышеперечисленные расчеты целесообразно производить в СОИ для автоматической фиксации требуемых данных и возможности автоматической коррекции объема средствами СОИ.

Автоматическая корректировка объема объединенной пробы.

При неизбежном физическом износе механических частей пробоотборника объем точечной пробы может меняться и в этом случае требуется корректировка значения объема точечной пробы, введенного в программное обеспечение (ПО) СОИ. При автоматическом определении объема объединенной пробы появляется возможность корректировки объема средствами ПО СОИ. Корректировка производится изменением количества точечных проб, необходимых для накопления требуемого количества объединенной пробы.

При автоматическом определении объема объединенной пробы и известном количестве точечных проб, из которых составлена объединенная пробы, можно определить фактический объем точечной пробы.

Отношение требуемого объема объединенной пробы к полученному значению объема точечной пробы равно скорректированному значению количества точечных проб, необходимых для формирования объединенной пробы требуемого объема.

Перед вводом вышеуказанных параметров в ПО СОИ данные должны проверяться на ошибочность:

- объем точечной пробы должен лежать в пределах от 1 до 10 см3;

- количество точечных проб должно быть не менее 300.

Технический результат - повышение точности определения объема

объединенной пробы нефти в автоматическом пробоотборнике - достигается за счет определения фактической плотности нефти в пробосборнике.

Таким образом, предложенный способ имеет большую точность определения объема пробы за счет:

- использования для расчета средней плотности значений плотности точечных проб, что позволяет исключить влияние на расчет объема режима отбора (через равные промежутки времени или в зависимости от скорости перекачивания);

- корректировки плотности к условиям пробосборника;

- введения задержки времени для более точного определения плотности точечных проб.

Предложенный способ позволяет автоматически корректировать объем объединенной пробы числом точечных проб, необходимых для формирования требуемого объема.

Повышение точности определения объема.

Погрешность измерения объема точечной пробы обслуживающим персоналом определяется погрешностью используемого измерительного цилиндра и количества отобранных точечных проб. При использовании цилиндра вместимостью 250 мл с погрешность ± 2,0 мл и отборе 10 точечных проб (каждая объемом 9,1 мл) погрешность измерения будет равна:

Погрешность определения объема пробы предлагаемым методом складывается из погрешности поточного плотномера, погрешности методики приведения плотности к условиям пробосборника и погрешности весов, установленных в БИК.

Для возможности сложения погрешностей приведем все погрешности к относительным величинам:

Суммарную относительную погрешность определения объема пробы находим по формуле:

Таким образом, суммарная погрешность определения объема пробы предлагаемым методом согласно формуле (15) равна 0,35%, что более чем в 6 раза выше, чем измерение объема точечной пробы обслуживающим персоналом.

Похожие патенты RU2716359C1

название год авторы номер документа
Способ компаундирования нефтей и система его осуществления 2018
  • Ревель-Муроз Павел Александрович
  • Фридлянд Яков Михайлович
  • Воронов Владимир Иванович
  • Казанцев Максим Николаевич
  • Замалаев Сергей Николаевич
  • Новиков Андрей Алексеевич
  • Тимофеев Федор Владимирович
  • Гильманов Марат Равильевич
  • Кузнецов Андрей Александрович
  • Хованов Георгий Петрович
  • Горохов Александр Владимирович
  • Вакаев Андрей Юрьевич
  • Беккер Леонид Маркович
RU2689458C1
СПОСОБ УЧЕТА НЕФТИ 2002
  • Поярков С.А.
  • Демьянов А.А.
  • Силкина Т.Г.
  • Немиров М.С.
  • Матюхин Юрий Валентинович
RU2245444C2
Способ определения доли свободного и растворённого газа в сырой нефти на замерных установках 2016
  • Алексеев Сергей Викторович
  • Ибрагимов Рамиль Ринатович
  • Немиров Михаил Семенович
  • Силкина Татьяна Георгиевна
  • Саттаров Айдар Мусавирович
  • Зарецкий Леонид Борисович
RU2625130C1
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Вальшин Р.Р.
  • Немиров М.С.
  • Лобода И.И.
RU2206881C2
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Немиров М.С.
  • Вальшин Р.Р.
  • Воронцов В.П.
RU2259551C1
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Вальшин Р.Р.
  • Немиров М.С.
  • Лобода И.И.
RU2213948C2
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПОТОКА ПУЛЬПЫ 2014
  • Зимин Алексей Владимирович
  • Бондаренко Александр Владимирович
  • Трушин Алексей Алексеевич
  • Щербаков Максим Олегович
  • Поздняков Александр Леонидович
RU2570718C1
СПОСОБ И СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КОНТРОЛЯ ОБВОДНЁННОСТИ СКВАЖИННЫХ ПРОДУКТОВ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ 2014
  • Розум Владимир Петрович
  • Рогалев Александр Александрович
  • Чаховский Александр Корнелиевич
  • Зубович Кирилл Анатольевич
  • Зизико Александр Юрьевич
  • Сотцев Алексей Валерьевич
  • Акбашев Рамир Варисович
  • Шевелев Михаил Эдуардович
  • Афлятунов Ринат Ракипович
RU2571788C1
Способ определения доли нефтяного (попутного) газа в сырой нефти 2020
  • Тарусин Илья Анатольевич
  • Кухнин Сергей Владимирович
  • Ханнанов Эдуард Загируллович
RU2763193C1
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2004
  • Вальшин Айнарс Ринатович
  • Вальшин Ильдар Ринатович
RU2286557C2

Реферат патента 2020 года Способ определения объема объединенной пробы нефти в автоматическом пробоотборнике и автоматической корректировки объема

Изобретение относится к области коммерческого учета нефти и нефтепродуктов, а именно к процедурам автоматического отбора объединенных проб в процессе учета. Задачей изобретения является повышение точности определения объема отбираемой пробы и обеспечение возможности его автоматической корректировки по результатам определения объема при следующем цикле отбора пробы. Сущность предлагаемого способа определения объема пробы в автоматическом пробоотборнике заключается в использовании для расчета объема отобранной пробы массы нефти в пробосборнике, фактического значения плотности нефти в нем при температуре пробосборника и атмосферном давлении и автоматической корректировке количества точечных проб при отклонении объема от заданного значения выше допустимого. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 716 359 C1

Способ определения объема объединенной пробы нефти в автоматическом пробоотборнике, при котором пробосборник устанавливают на весы и в процессе отбора пробы его постоянно взвешивают, по показаниям поточного плотномера определяют плотность нефти и рассчитывают объем пробы, отличающийся тем, что перед каждым впрыском точечной пробы с задержкой времени, необходимой для перемещения потока нефти от поточного плотномера до автоматического пробоотборника, фиксируют значения плотности, давления и температуры нефти в трубопроводе блока измерения качества нефти, полученные значения плотности точечных проб за время работы пробоотборника приводят к температуре нефти в пробосборнике и атмосферному давлению и определяют плотность нефти в пробосборнике как среднюю плотность точечных проб, после чего по фактическому объему наполнения пробосборника и количеству точечных проб для его наполнения определяют фактический объем точечных проб и при отклонении объема объединенной пробы от требуемого значения на заданную величину корректируют объем объединенной пробы, для чего изменяют количество точечных проб.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2020 года RU2716359C1

СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2002
  • Вальшин Р.Р.
  • Немиров М.С.
  • Лобода И.И.
RU2213948C2
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2005
  • Немиров Михаил Семенович
  • Вальшин Ильдар Ринатович
  • Вальшин Айнарс Ринатович
RU2309391C2
Способ автоматического отбора средних проб проточной жидкости 1978
  • Карнеев Алексей Николаевич
  • Раимов Фарид Назибович
  • Стромский Владимир Алексеевич
  • Нигматуллин Радиф Мухаметзянович
SU779852A1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ СМЕСИ ВЕЩЕСТВ 1999
  • Жиров М.В.
  • Совлуков А.С.
RU2164021C2
СПОСОБ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ ИЗ ТРУБОПРОВОДА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 2003
  • Немиров М.С.
  • Силкина Т.Г.
  • Вальшин Р.Р.
RU2257561C1
Топка с несколькими решетками для твердого топлива 1918
  • Арбатский И.В.
SU8A1
Нефть сырая
Отбор проб из трубопровода", п
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1

RU 2 716 359 C1

Авторы

Богатов Александр Владимирович

Даты

2020-03-11Публикация

2018-12-04Подача