Устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе Российский патент 2024 года по МПК G01F1/44 F17D3/01 

Изобретение относится к области измерения параметров потока многофазной жидкости и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностей.

В настоящий момент в нефтегазовой отрасли наблюдается глобальная тенденция к цифровизации и оптимизации процессов контроля различных параметров. Одним из таких процессов является контроль и учет дебитов получаемых на поверхности углеводородов. При этом зачастую важно максимально точно и оперативно определять различные типы параметров, используя разные методы их определения с применением различных типов устройств. Применяемые внешние устройства могут иметь различную конструкцию, в связи с чем их правильное сопряжение с измерительным блоком напрямую может быть проблематичным, а в некоторых случаях невозможно.

Известно, например, техническое решение (см. патент RU №2533318, МПК G01F 1/36, опубл. 20.11.2014 г.), в котором описана система многофазного расходомера, содержащая измерительный блок в виде трубки Вентури с закрепленными на нем источником и детектором сигнала, проходящего через многофазный поток в измерительном блоке.

Недостатком известного решения является возможность использования в качестве источника и детектора сигнала только определенных устройств, конструкции которых специально разработаны для сопряжения с измерительным блоком. То есть, в данном случае система является единым конструктивным устройством, что не позволяет применять в случаях необходимости внешних устройств других типов и конструкций (они не смогут быть правильно установлены, при прохождении излучения от источника внутрь измерительного блока будут потери мощности и т.п.).

Известен многофазный расходомер (см. патент RU №2632249, МПК G01F 1/58, опубл. 03.10.2017 г.), содержащий:

канал, содержащий поток многофазного флюида;

радиоизотопный источник и радиоизотопный датчик, выполненный с возможностью обнаружения ядерной энергии, излучаемой радиоизотопным источником через канал и поток многофазного флюида; и электронный инструмент, выполненный с возможностью:

определения режима течения и содержания газа в потоке многофазного флюида на основании ядерной энергии, обнаруженной датчиком, по сравнению с ожидаемым шумом радиоизотопного датчика в условиях стационарного потока;

определения стационарности потока многофазного флюида на основании обнаруженного режима течения;

выбора переменной из множества переменных на основании обнаруженного содержания газа и обнаруженной стационарности; и моделирования потока многофазного флюида посредством настройки выбранной переменной.

Основным недостатком известного расходомера является невозможность использования иных, кроме радиоизотопного источников и приемников сигнала.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога многофазный расходомер (см. патент RU №2663418, МПК G01F 1/74, опубл. 06.08.2018 г.), содержащий средство излучения, рентгенопрозрачный участок трубопровода для исследования многофазной жидкости, после которого расположена противорассеивающая рентгеновская маска для снижения влияния излучения на изображение, матричный рентгеновский детектор в качестве средства обнаружения, при этом перед матричным рентгеновским детектором установлен рентгеновский фильтр, который выполнен из двух видов фильтрующих материалов, имеющих различный коэффициент поглощения и расположенных в шахматном порядке так, чтобы каждая клетка фильтра находилась над собственным пикселем матричного детектора, при этом после рентгенопрозрачного участка, параллельно матричному рентгеновскому детектору установлен спектрометр, служащий для измерения интенсивности рентгеновского излучения с учетом ее распределения по энергиям фотонов.

Известное устройство позволяет использовать в качестве средства излучения рентгеновскую трубку с широкополосным спектром излучения, однако также не позволяет применять другие источники и детекторы сигнала, работающие в диапазонах волн, непрозрачных для рентгенопрозрачного участка трубопровода.

Задачей заявляемого технического решения является разработка конструкции проема платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе, позволяющего использование различных типов источников и детекторов сигнала.

Технический результат изобретения заключается в возможности применения для мониторинга параметров среды в трубопроводе внешних устройств различных конструкций и типов, а также в обеспечении ламинарного течения среды в месте проведения измерений.

Технический результат достигается тем, что устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе представляет выполненное в стенке измерительного блока платформы в виде трубки Вентури в зоне горловины в плоскости сечения, поперечной направлению движения потока среды, радиальное сквозное отверстие круглого сечения с тремя ступенчато изменяемыми диаметрами с образованием двух упорных площадок, в котором установлено окно, прозрачное для излучения в заданном диапазоне частот, при этом на поверхности упорной площадки, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы выполнены кольцевая канавка, в которой установлена уплотнительная прокладка, и радиальный прилив, а на поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, по окружности через равные промежутки выполнены глухие отверстия цилиндрической формы с внутренней резьбой на всю глубину, окно имеет боковую поверхность цилиндрической формы со ступенчато изменяемым диаметром с образованием ответной опорной площадки, обеспечивающую сопряжение с боковой поверхностью радиального сквозного отверстия от внутреннего канала измерительного блока платформы до поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, на образованной в месте ступенчатого изменения диаметра боковой поверхности окна ответной опорной площадке выполнены кольцевая канавка с диаметром, соответствующим диаметру кольцевой канавки на поверхности упорной площадки сквозного отверстия, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы, и радиальное углубление, соответствующее по размерам приливу, торцевая поверхность окна, расположенная со стороны внутреннего канала измерительного блока платформы выполнена вогнутой цилиндрической с радиусом, равным радиусу сечения внутреннего канала измерительного блока платформы, а на упорной площадке, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, установлен фланец, закрепленный резьбовым соединением в глухих отверстиях.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором схематически изображено вертикальное поперечное сечение измерительного блока платформы в месте выполнения устройства проема.

Устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе содержит выполненное в трубке 1 Вентури сквозное отверстие 2 с упорными площадками: 3, содержащей кольцевую канавку 5 и прилив 6, и 4, содержащей глухие отверстия 7, соответственно; окно 8, с торцевой поверхностью 9, опорной площадкой 10, содержащей кольцевую канавку 11 и углубление 12, уплотнительную прокладку 13, фланец 14.

Сборку устройства, обеспечивающую заявляемый технический результат, осуществляют следующим образом.

В кольцевой канавке 5 упорной площадки 3 сквозного отверстия 2 трубки 1 Вентури устанавливают уплотнительную прокладку 13. Далее в сквозное отверстие 2 вставляют окно 8 до сопряжения его опорной площадки 10 с упорной площадкой 3. При этом верхняя часть уплотнительной прокладки 13 попадает в кольцевую канавку 11 и оказывается зафиксированной между упорной площадкой 3 и опорной площадкой 10, а прилив 6 входит в сопряжение с углублением 12, фиксируя угловое положение окна 8 в сквозном отверстии 2 (предотвращая его возможный поворот). Торцевая поверхность 9 в этом случае сопрягается с поверхностью внутреннего канала измерительного блока платформы, образуя единый канал круглого сечения с неизменным диаметром.

После этого окно 8 закрепляют в сквозном отверстии 2 путем установки фланца 14 на упорной площадке 4 и его прижиме к ней резьбовым соединением через глухие отверстия 7, чем обеспечивают надежную герметичность внутреннего канала измерительного блока платформы (при этом происходит поджатие уплотнительной прокладки 13 в кольцевых канавках 5 и 11, что также способствует улучшению герметичности).

После сборки устройства проема универсальную платформу устанавливают и закрепляют в трубопроводной системе (предварительно перекрыв подачу среду в месте установки). Далее перемещение среды по трубопроводу возобновляют, в местах выхода сквозных отверстий закрепляют внешние устройства необходимого типа (либо непосредственно в сквозных отверстиях при условии конструктивной совместимости, либо через переходник).

Следует отметить, что толщину рабочей части окна (через которую проходит сигнал от источника, сигнал на детектор) может делать различной за счет исполнения углубления различной длины в его центральной части для каждого конкретного типа окон. Выбор данного параметра в каждом конкретном случае зависит исключительно от способности выдерживания материалом окна давления внутри трубопровода в зоне установки и характеристиками потери мощности сигнала при прохождении через окно.

В случаях, когда необходима смена устройств, их просто отсоединяют, не демонтируя самой платформы, при необходимости производят замену окон (временно перекрыв подачу среды по трубопроводу) на окна такой же конструкции из другого материала (прозрачные для излучения в другом диапазоне частот), после чего устанавливают внешний устройства, позволяющие контролировать другие параметры (либо оценивать прежние другими способами).

Заявляемое устройство проема платформы обеспечивает ее надежную герметичность, позволяет без сложных мероприятий по ее демонтажу применять различные типы анализаторов и производить смену окон, а также обеспечивает ламинарное (неизменное при условии, что входящий поток ламинарен) течение среды в зоне мониторинга параметров, уменьшая погрешность получаемых данных.

Изобретение относится к области измерения параметров потока многофазной жидкости и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностей. Устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе представляет собой радиальное сквозное отверстие круглого сечения с тремя ступенчато изменяемыми диаметрами с образованием двух упорных площадок. Указанное отверстие выполнено в стенке измерительного блока платформы в виде трубки Вентури в зоне горловины в плоскости сечения, поперечной направлению движения потока среды. В отверстии установлено окно, прозрачное для излучения в заданном диапазоне частот. На поверхности упорной площадки, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы, выполнены кольцевая канавка, в которой установлена уплотнительная прокладка, и радиальный прилив. На поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса, по окружности через равные промежутки выполнены глухие отверстия с внутренней резьбой. Окно цилиндрической формы со ступенчато изменяемым диаметром с образованием ответной опорной площадки. Торцевая поверхность окна, расположенная со стороны внутреннего канала измерительного блока платформы выполнена вогнутой цилиндрической с радиусом, равным радиусу сечения внутреннего канала измерительного блока платформы. На упорной площадке, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, установлен фланец, закрепленный резьбовым соединением в глухих отверстиях. Заявляемое устройство проема платформы обеспечивает ее надежную герметичность, позволяет без сложных мероприятий по ее демонтажу применять различные типы анализаторов и производить смену окон, а также обеспечивает ламинарное течение среды в зоне мониторинга параметров, уменьшая погрешность получаемых данных. 1 ил.

Устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе, представляющее выполненное в стенке измерительного блока платформы в виде трубки Вентури в зоне горловины в плоскости сечения, поперечной направлению движения потока среды, радиальное сквозное отверстие круглого сечения с тремя ступенчато изменяемыми диаметрами с образованием двух упорных площадок, в котором установлено окно, прозрачное для излучения в заданном диапазоне частот, отличающееся тем, что на поверхности упорной площадки, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы, выполнены кольцевая канавка, в которой установлена уплотнительная прокладка, и радиальный прилив, а на поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, по окружности через равные промежутки выполнены глухие отверстия цилиндрической формы с внутренней резьбой на всю глубину, окно имеет боковую поверхность цилиндрической формы со ступенчато изменяемым диаметром с образованием ответной опорной площадки, обеспечивающую сопряжение с боковой поверхностью радиального сквозного отверстия от внутреннего канала измерительного блока платформы до поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, на образованной в месте ступенчатого изменения диаметра боковой поверхности окна ответной опорной площадке выполнены кольцевая канавка с диаметром, соответствующим диаметру кольцевой канавки на поверхности упорной площадки сквозного отверстия, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы, и радиальное углубление, соответствующее по размерам приливу, торцевая поверхность окна, расположенная со стороны внутреннего канала измерительного блока платформы выполнена вогнутой цилиндрической с радиусом, равным радиусу сечения внутреннего канала измерительного блока платформы, а на упорной площадке, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, установлен фланец, закрепленный резьбовым соединением в глухих отверстиях.