СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ИНЕРТНОЙ ГАЗОВОЙ СРЕДЫ Российский патент 2023 года по МПК G01N35/00 

Изобретение относится к централизованному измерению, визуализации и регистрации технологических параметров, контролируемых при производстве работ по заполнению магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок, выполняемых на безопасном расстоянии от места производства работ.

Уровень техники

Известны способ и система измерения данных в трубопроводе для транспортировки жидкости, таком как скважина для добычи нефти и/или газа, по патенту на изобретение US 6241028 В1 (патентообладатель: Shell Oil Company, МПК: Е21В 23/00, Е21В 47/00, Е21В 47/12, опубл. 05.06.2001). Система измерения данных в трубопроводе для транспортировки жидкости содержит по меньшей мере одно чувствительное устройство, имеющее чувствительный прибор для измерения физических данных, процессор данных для обработки измеренных данных и шаровидную защитную оболочку, содержащую датчик и процессор данных, которая имеет меньший диаметр, чем средняя внутренняя ширина трубопровода, чтобы жидкость в трубопроводе могла проходить по краям оболочки. В систему входит также средство питания для исследования действия датчиков и процессоров данных каждого устройства для измерения и обработки физических данных в кабелепроводе, высвобождающий механизм для последовательного высвобождения одного или нескольких датчиков в трубопроводе; а также систему сбора данных, расположенную за пределами канала, в которую передаются данные, собранные процессором данных обнаружения сенсорного устройства. Одно или несколько чувствительных устройств последовательно высвобождаются в канале и заставляют двигаться в продольном направлении по каналу для измерения данных через требуемые интервалы времени, не требуя сложной инфраструктуры.

Раскрытое в патенте US 6241028 В1 изобретение обладает простотой реализации, однако данное изобретение не предназначено для измерения данных в трубопроводе для транспортировки газовой среды.

Известны системы и способы оптимизации анализа подземных скважин и текучих сред с помощью инертных газов по патенту на изобретение RU 2619613 С2 (патентообладатель - Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк., МПК Е21В 49/00, опубл. 17.05.2017. Система оперативного контроля и управления текучей средой содержит систему обработки информации, устройства измерения текучей среды, устройство для закачивания газа, систему извлечения газа и газоанализатор. При этом одно или более устройств измерения текучей среды коммуникативно связаны с системой обработки информации и выполнены с возможностью определения объема или расхода одной или более текучих сред, вводимых в скважину или выходящих из нее. Устройство для закачивания газа предназначено для введения одного или более инертных газов в текучую среду или скважину. Система извлечения газа позволяет извлекать газовые пробы из текучих сред, выходящих из скважины. Газоанализатор, коммуникативно связанный с системой обработки информации, служит для приема одной или более газовых проб из системы извлечения газа. Система обработки информации выполнена с возможностью приема данных из газоанализатора, касающихся наличия инертных газов в газовых пробах и данных от устройств измерения текучей среды, касающихся объема или расхода текучих сред, вводимых в скважину или выходящих из нее. Система обработки информации использует данные, получаемые из газоанализатора и устройств измерения текучей среды, для определения параметров, выбранных из группы, состоящей из общего объема скважины, времени запаздывания в скважине, характеристики потока в скважине, эффективности системы извлечения газа и любого их сочетания.

Конструктивное выполнение известной системы позволяет осуществлять оперативный контроль и управление текучей средой. При этом осуществление изобретения не предполагает возможности анализа характеристик рабочей среды при отсутствии текучей среды.

Описание сущности изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение вышеперечисленных недостатков наиболее близких аналогов изобретения.

Техническим результатом настоящего изобретения, достигаемым при его осуществлении, является повышение эффективности и полноты контроля технологических параметров, отслеживаемых при производстве работ по заполнению магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок, при обеспечении безопасности проводимого контроля.

Указанная задача решается, а технический результат обеспечивается за счет того, что система контроля параметров инертной газовой среды (ИГС) содержит узел контроля параметров ИГС и удаленный блок регистрации и сигнализации, причем узел контроля выполнен в виде участка технологического трубопровода с инертной газовой смесью, на котором установлены приборы измерения технологических параметров инертной газовой смеси, контролируемых при заполнении магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок. При этом узел контроля параметров ИГС включает смонтированный на раме коллектор, на котором последовательно установлены приборы измерения технологических параметров инертной газовой смеси, редуктор понижения давления и клеммная коробка, причем приборами измерения технологических параметров инертной газовой смеси являются: преобразователь расхода, газоанализатор кислорода, ротаметр, манометр с краном манометрическим, датчик давления с краном манометрическим, датчик температуры. Коллектор выполнен в виде участка трубопровода, к свободным концам которого приварены наконечники для подсоединения к технологическому трубопроводу. На боковой поверхности коллектора расположен по меньшей мере один отвод с наконечником для подключения к мобильной компрессорной азотной установке. Преобразователь расхода, газоанализатор кислорода, датчик давления и датчик температуры подключены к клеммной коробке и выполнены с возможностью передачи результатов измерения на удаленный блок регистрации и сигнализации.

В дополнительном варианте осуществления на боковой поверхности коллектора могут быть расположены два или более отвода с наконечниками для подключения к двум или более мобильным компрессорным азотным установкам соответственно.

В дополнительном варианте осуществления узел контроля параметров ИГС связан с удаленным блоком регистрации и сигнализации посредством кабельной линии связи.

В дополнительном варианте осуществления блок регистрации и сигнализации выполнен с возможностью отображения результатов измерений, световой и звуковой сигнализации при выходе измеряемых технологических параметров инертной газовой смеси за границы безопасного ведения технологического процесса заполнения инертной газовой смесью магистральных трубопроводов.

В дополнительном варианте осуществления блок регистрации и сигнализации удален от места установки коллектора на расстояние не менее 50 м.

Заявленное изобретение поясняется чертежами (фигуры 1-4), на которых показаны: на фиг. 1 - система контроля параметров инертной газовой среды, на фиг. 2 - система контроля параметров инертной газовой среды (вид сбоку с клеммной коробкой), на фиг. 3 - общий вид коллектора, и на фиг. 4 - схема передачи результатов измерения на удаленный блок регистрации и сигнализации, и числовыми позициями обозначены:

1 - рама;

2 - коллектор;

3 - преобразователь расхода;

4 - газоанализатор кислорода;

5 - ротаметр;

6 - редуктор понижения давления;

7 - манометр;

8 - кран манометрический;

9 - датчик давления;

10 - датчик температуры;

11 - наконечник;

12 - клеммная коробка;

13 - блок регистрации и сигнализации;

14 - кабельная линия связи;

15 - отвод для подключения к мобильной компрессорной азотной установке.

Осуществление изобретения

Заявленная система контроля параметров инертной газовой среды (ИГС), показанная на фиг. 1, служит для проведения работ по измерению и передаче технологических параметров: расхода, давления, температуры, содержания кислорода в инертной газовой смеси, осуществляемых в процессе заполнения магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок. Разработанное техническое решение позволяет осуществлять централизованный контроль за процессом заполнения магистральных трубопроводов инертной газовой смесью обслуживающим персоналом на безопасном расстоянии от места проведения работ.

Система контроля параметров ИГС включает узел контроля параметров ИГС и удаленный блок регистрации и сигнализации. Узел контроля выполнен в виде участка технологического трубопровода, заполняемого инертной газовой смесью, с установленными приборами измерения технологических параметров, контролируемых при заполнении магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок.

Узел контроля параметров ИГС содержит коллектор 2, смонтированный на раме 1. На коллекторе 2 (см. фиг. 1) установлены приборы измерения технологических параметров инертной газовой смеси, редуктор понижения давления 6 и клеммная коробка 12 (см. фиг. 2). При этом приборами измерения технологических параметров инертной газовой смеси являются последовательно установленные преобразователь расхода 3, газоанализатор кислорода 4, ротаметр 5, манометр 7, датчик давления 9 и датчик температуры 10. При осуществлении контроля параметров инертной газовой смеси преобразователь расхода 3 служит для измерения расхода газовой смеси, проходящей через сечение трубопровода в единицу времени. Газоанализатор кислорода 4 предназначен для определения качественного или количественного состава смесей газов, входящих в инертную газовую смесь. Ротаметр 5 служит для определения объемного расхода газовой смеси в единицу времени. Редуктор понижения давления 6 обеспечивает понижение давления газовой смеси на выходе трубопровода до рабочего и автоматическое поддержание этого давления постоянным. Манометр 7 и датчик давления 9 предназначены для измерения давления газовой смеси. Манометр 7 и датчик давления 9 установлены на коллектор 2 через краны манометрические 8.

Коллектор 2 представляет собой участок трубопровода, к свободным концам которого приварены наконечники 11 для подсоединения к технологическому трубопроводу. На боковой поверхности коллектора 2 расположен отвод 15 с наконечником для подключения к мобильной компрессорной азотной установке, посредством которой осуществляется заполнение магистральных трубопроводов инертной газовой смесью. На противоположной стороне коллектора 2 установлен патрубок (на чертежах не показан) с фланцевым соединением для подключения к вантузу магистрального трубопровода.

При этом в предпочтительном варианте осуществления изобретения на боковой поверхности коллектора 2 расположены два или более отвода 15 с наконечниками для подключения к двум или более мобильным компрессорным азотным установкам соответственно. На фиг. 3 показан вариант коллектора 2 с тремя отводами 15 для подключения к трем мобильным компрессорным азотным установкам (на чертеже не показаны). Одновременное подключение нескольких мобильных компрессорных азотных установок к системе контроля параметров ИГС может обеспечить уменьшение времени заполнения магистрального трубопровода инертной газовой смесью.

В системе контроля параметров ИГС обеспечена возможность передачи результатов измерения технологических параметров - расхода, давления, температуры, содержания кислорода в инертной газовой смеси, - от узла контроля параметров ИГС на удаленный блок регистрации и сигнализации 13. Для этого преобразователь расхода 3, газоанализатор кислорода 4, датчик давления 9 и датчик температуры 10 подключены кабельной линией связи 14 к клеммной коробке 12 (фиг. 4), через которую полученные приборами измерения технологических параметров инертной газовой смеси показатели, преобразованные в электрические сигналы стандартного типа, передаются на удаленный блок регистрации и сигнализации 13. Удаленный блок регистрации и сигнализации 13, в предпочтительном варианте осуществления, связан с клеммной коробкой 12 узла контроля параметров ИГС посредством кабельной линии связи 14, выполненной, например, в виде кабеля управления.

Блок регистрации и сигнализации 13 предназначен для отображения результатов измерений, световой и звуковой сигнализации при выходе измеряемых технологических параметров инертной газовой смеси за границы безопасного ведения технологического процесса заполнения инертной газовой смесью магистральных трубопроводов. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала, осуществляющего контроль технологических параметров, блок регистрации и сигнализации 13 должен располагаться за пределами опасной зоны, находящейся в непосредственной близости от места проведения работ. В частности, блок регистрации и сигнализации 13 может быть удален от места установки коллектора 2 на расстояние не менее 50 м.

Заявленная система контроля параметров ИГС работает следующим образом.

После сборки мобильных компрессорных установок и системы контроля параметров ИГС в единую технологическую линию по заполнению магистрального трубопровода инертной газовой смесью проводят контроль технологических параметров при помощи оборудования, входящего в состав системы контроля параметров ИГС. Для этого на блок регистрации и сигнализации 13 подают электричество от блока питания (на чертежах не показан). Осуществляют подключение блока регистрации и сигнализации 13 к клеммной коробке 12 узла контроля параметров ИГС посредством кабельной линии связи 14. В узел контроля параметров ИГС через отвод коллектора 2 для подключения к мобильной компрессорной азотной установке подают инертную газовую смесь при рабочем давлении до Р=2,5 МПа. Далее по показаниям на регистраторе блока регистрации и сигнализации 13 осуществляют проверку того, соответствуют ли значения давления ИГС на манометре 7 давлению подаваемой ИГС. Значение температуры ИГС, измеренное датчиком температуры 10, должно при этом соответствовать температуре подаваемой ИГС. Значения расхода ИГС на индикаторе преобразователя расхода 3 должно соответствовать расходу подаваемой ИГС. Значения содержания кислорода на индикаторе газоанализатора кислорода 4 должны соответствовать содержанию кислорода подаваемой ИГС. В процессе работы системы контроля параметров ИГС блок регистрации и сигнализации 13 обеспечивает визуализацию результатов измерения и регистрацию значений технологических параметров. В случае выхода контролируемых параметров за рабочие или аварийные границы безопасного ведения технологического процесса заполнения ИГС магистральных трубопроводов, блок регистрации и сигнализации 13 включает световую и/или звуковую сигнализацию для оповещения оператора.

Таким образом, благодаря своему конструктивному выполнению заявленная система контроля параметров инертной газовой смеси обеспечивает при работе достижение заявленного технического результата - повышение эффективности и полноты контроля технологических параметров, отслеживаемых при производстве работ по заполнению магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок, при обеспечении безопасности проводимого контроля.

Изобретение относится к централизованному измерению, визуализации и регистрации технологических параметров, контролируемых при производстве работ по заполнению магистральных трубопроводов инертной газовой смесью (ИГС) с применением мобильных компрессорных азотных установок на безопасном расстоянии от места производства работ. Заявленная система включает узел контроля параметров ИГС и удаленный блок регистрации и сигнализации. Узел контроля параметров ИГС выполнен в виде участка технологического трубопровода с инертной газовой смесью и включает смонтированный на раме коллектор с установленными на нем приборами измерения технологических параметров инертной газовой смеси: преобразователем расхода, газоанализатором кислорода, ротаметром, манометром, датчиком давления, датчиком температуры, а также редуктором понижения давления и клеммной коробкой. Коллектор выполнен в виде участка трубопровода, к свободным концам которого приварены наконечники для подсоединения к технологическому трубопроводу, на боковой поверхности расположены отводы для подключения к мобильной компрессорной азотной установке, а на противоположной боковой стороне - патрубок для подключения к вантузу магистрального трубопровода. Узел контроля параметров ИГС связан с удаленным блоком регистрации и сигнализации посредством кабельной линии связи. Технический результат - повышение эффективности и полноты контроля технологических параметров, отслеживаемых при производстве работ по заполнению магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок, при обеспечении безопасности проводимого контроля. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система контроля параметров инертной газовой среды (ИГС), содержащая узел контроля параметров ИГС и удаленный блок регистрации и сигнализации, причем узел контроля параметров ИГС выполнен в виде участка технологического трубопровода с инертной газовой смесью, на котором установлены приборы измерения технологических параметров инертной газовой смеси, контролируемых при заполнении магистральных трубопроводов инертной газовой смесью с применением мобильных компрессорных азотных установок, отличающаяся тем, что узел контроля параметров ИГС включает смонтированный на раме коллектор, на котором последовательно установлены приборы измерения технологических параметров инертной газовой смеси, редуктор понижения давления и клеммная коробка, при этом приборами измерения технологических параметров инертной газовой смеси являются: преобразователь расхода, газоанализатор кислорода, ротаметр, манометр с краном манометрическим, датчик давления с краном манометрическим, датчик температуры, при этом коллектор выполнен в виде участка трубопровода, к свободным концам которого приварены наконечники для подсоединения к технологическому трубопроводу, на боковой поверхности коллектора расположен по меньшей мере один отвод с наконечником для подключения к мобильной компрессорной азотной установке, причем преобразователь расхода, газоанализатор кислорода, датчик давления и датчик температуры подключены к клеммной коробке и выполнены с возможностью передачи результатов измерения на удаленный блок регистрации и сигнализации.

2. Система контроля по п. 1, отличающаяся тем, что на боковой поверхности коллектора расположены два или более отвода с наконечниками для подключения к двум или более мобильным компрессорным азотным установкам соответственно.

3. Система контроля по п. 1, отличающаяся тем, что узел контроля параметров ИГС связан с удаленным блоком регистрации и сигнализации посредством кабельной линии связи.

4. Система контроля по п. 1, отличающаяся тем, что блок регистрации и сигнализации выполнен с возможностью отображения результатов измерений, световой и звуковой сигнализации при выходе измеряемых технологических параметров инертной газовой смеси за границы безопасного ведения технологического процесса заполнения инертной газовой смесью магистральных трубопроводов.

5. Система контроля по п. 1, отличающаяся тем, что блок регистрации и сигнализации удален от места установки коллектора на расстояние не менее 50 м.