Счетчик массового расхода газожидкостной смеси Российский патент 2024 года по МПК G01F3/28 

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массы и массового расхода жидкой фазы газожидкостной смеси, в том числе сырой нефти и ее компонентов (нефти, газа и пластовой воды).

Известен массовый камерный счетчик жидкости, состоящий из первичного и вторичного преобразователей (патент RU № 174112, МПК G01F 3/28, G01F 1/05, G01F 11/26, опубл. 02.10.2017), причем первичный преобразователь состоит из горизонтально расположенного цилиндрического корпуса с входным и выходным патрубками, в котором установлен измерительный блок, содержащий крышку и опору заднюю, соединенные между собой двумя верхними и одной нижней штангами, причем между крышкой и опорой задней установлена измерительная камера с возможностью ее поворота, содержащая две открытые сверху полости, образованные плоскими боковинами и днищами, и боковые пластины, причем на боковых пластинах закреплены контргрузы, причем угол поворота измерительной камеры ограничен гасителями ударов, установленными на верхних штангах, причем на крышке расположен датчик импульсов, имеющий возможность взаимодействия с магнитом, закрепленным на нижней части измерительной камеры так, что в одном из положений измерительной камеры датчик импульсов располагается в зоне его действия, причем датчик импульсов соединен с вторичным преобразователем, причем внутри корпуса после входного патрубка установлено сопло, отличающийся тем, что биссекторные плоскости двугранных углов, образованных днищами каждой полости измерительной камеры, располагаются строго вертикально в положении этой полости под налив. Практическое применение счетчиков массового расхода газожидкостной смеси показало, что в процессе эксплуатации может возрастать погрешность измерений или блокировка работы счетчика из-за оседания механических включений, солей, асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) и т.д. Чтобы исключить некорректную работу счетчика необходимо периодически выполнять очистку от отложений. Проведение очистки счетчика от отложений заключается в его разборке, снятии крышки с последующей чисткой внутренней полости корпуса и измерительного блока. Это увеличивает продолжительность и трудоемкость процесса очистки и требует как трудовых и временных затрат, так и несет риски смещения или повреждения узлов счетчика при монтаже, возникновение неисправностей, что влечет за собой продолжительные периоды с недостоверными замерами дебита скважины до их устранения.

Известно устройство для очистки счетчиков количества жидкости (СКЖ), предназначенных для измерения массы жидкости, поступающей из скважин, на объектах добычи нефти и узлах оперативного контроля учета нефти, с целью удаления с них остатков нефтепродуктов путем пропарки вставок (блоков измерительных) счетчиков (патент RU № 165327, опубл. 10.10.2016), содержащее цилиндрическую емкость, диаметр которой превышает диаметр вставки СКЖ, трубку для подачи пара, внутренняя полость которой соединена с входным патрубком для установки пистолета от паропередвижной установки (ППУ), отличающееся тем, что содержит закрывающую сверху емкость круглую крышку, причем трубка для подачи пара выполнена кольцевой с перфорированными отверстиями для выхода пара, расположенными на верхней ее части, и приварена к внутренней поверхности емкости, а над трубкой для выхода пара расположена опора для удерживания вставки (блока измерительного) СКЖ.

Недостатками устройства являются сложность в изготовлении из-за наличия теплоизолированного отдельно стоящего корпуса и применении, так как требует извлечения рабочей вставки (измерительных стаканов с системой вращения) из СКЖ для установки в корпус устройства, необходимость привлечения передвижной паровой установки и обученного персонала для работы с ППУ, большие затраты энергии для подготовки пара в ППУ, а также использование специальной техники для доставки нефтепродуктов на пункт утилизации, увеличение времени простоя счетчика.

Известно устройство очистки счетчика количества жидкости от асфальтосмолопарафиновых отложений (патент RU № 2701175, МПК G01F 3/28, F16L 58/00, опубл. 25.09.2019 Бюл. № 27), состоящее из расположенного над основным трубопроводом первичного преобразователя счетчика количества жидкости, включающее горизонтально расположенный цилиндрический корпус с верхним - входным и нижним - выходным патрубками, причем в корпусе установлена измерительная камера, дискретный поворот которой выполнен с возможностью регистрации датчиком импульсов вторичного преобразователя, при этом в разрезе основного трубопровода между входным и выходным патрубками первичного преобразователя счетчика расположено запорное устройство, а корпус первичного преобразователя СКЖ имеет устройство обогрева.

Недостатками данного устройства являются большие затраты энергии для источника питания устройства обогрева (электроэнергии для электронагревателя, горячей воды или пара для теплообменника), что также усложняет конструкцию и приводит к большим затратам для доставки или проводки соответственно ППУ или силовых электрических кабелей, периодический нагрев и охлаждение (после отключения источника обогрева) приводит к сокращению срока службы СКЖ (примерно в два раза) из-за тепловых расширений конструктивных элементов СКЖ, имеющих различный коэффициент теплового расширения и приводящих к росту силовых и крутящих напряжений в их соединениях, при этом требуются затраты времени для прогрева корпуса СКЖ, достаточного для расплавления всех АСПО. А также устройство ограничено в применении и эффективно для удаления АСПО, однако, недостаточно эффективно при работе с газожидкостной смесью, в том числе сырой нефтью и ее компонентами (нефть, газ и пластовая вода), при оседании механических включений, отложений солей и т.д.

Наиболее близким является счетчик массового расхода и массы вязких жидкостей (патент RU № 2610546, МПК G01F 3/28, опубл. 13.02.2017), состоящий из корпуса, измерительного блока, входного и выходного коллекторов, при этом корпус представляет собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа/выхода вязкой жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, а на входном отверстии установлено устройство моделирования формы потока, к корпусу через фланец прикреплена крышка измерительного блока с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые установлены шпильки, служащие осями для крепления опоры и установки на них ударогасителей, перемещение которых ограничено шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось измерительного блока, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым прикреплены грузы, при этом измерительный блок снабжен по меньшей мере одним постоянным магнитом, на наружном торце крышки измерительного блока выполнены отверстия для крепления по меньшей мере одного электромагнитного датчика, ручек и уровня, причем отверстие для крепления электромагнитного датчика выполнено таким образом, что его центр совпадает с траекторией движения постоянного магнита измерительного блока, при этом электромагнитный датчик связан с вычислителем. Причем счетчик содержит устройство электрического обогрева, состоящее из закрепленного на внешней поверхности корпуса электрического греющего кабеля, размещенного в теплоизоляционном кожухе с теплоизоляционной крышкой, в котором закреплена взрывозащищенная клеммная коробка для подвода питания к этому кабелю, при этом пространство между кабелем, крышкой и кожухом заполнено теплоизоляционным объемным наполнителем, постоянный магнит в измерительном блоке установлен на нижней плоскости посредине между призматическими ковшами, электромагнитный датчик содержит дополнительно помещенную во взрывобезопасный корпус плату электронного корректора, представляющего собой программируемое устройство, а выходной коллектор выполнен в виде прямолинейного участка трубы. Для выполнения очистки внутренней поверхности корпуса от скопившихся отложений солей, механических примесей, АСПО требуется снятие крышки корпуса вместе с измерительным блоком, закрепленным в крышке, после очистки необходимо отрегулировать установку измерительного блока.

Недостатком является то, что конструкция счетчика не позволяет упростить процесс эксплуатационного обслуживания и очистки внутренней поверхности корпуса от скопившихся отложений, без средства сбора осевших механических примесей, солевых отложений, АСПО, увеличивается продолжительность и трудоемкость процесса очистки, снижается работоспособность счетчика так как требуется, в том числе необходимость регулировки установки измерительного блока, имеет риски смещения или повреждения узлов, возникновение неисправностей, что влечет за собой продолжительные периоды с недостоверными замерами дебита скважины до их устранения специализированным персоналом подрядной организации по дополнительной заявке. А также электрический обогрев, состоящий из закрепленного на внешней поверхности корпуса электрического греющего кабеля, размещенного в теплоизоляционном кожухе с теплоизоляционной крышкой повышает потребление электроэнергии и усложняет конструкцию счетчика.

Техническим результатом изобретения является создание конструкции счетчика массового расхода газожидкостной смеси, позволяющего сохранять работоспособность счетчика в процессе и по окончании эксплуатационного обслуживания и очистки внутренней поверхности корпуса от скопившихся отложений за счет исключения извлечения крышки корпуса с измерительным блоком, оптимизировать и упростить процесс очистки внутренней поверхности корпуса и измерительного блока от скопившихся отложений за счет исключения оседания механических примесей, солей, АСПО в нижней части внутренней поверхности корпуса, снижения продолжительности и трудоемкости процесса очистки, исключения затрат энергии на процесс очистки.

Технический результат достигается счетчиком массового расхода газожидкостной смеси, состоящим из корпуса, представляющего собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа и выхода жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, на входном отверстии установлено устройство моделирования формы потока жидкости, к корпусу через фланец прикреплена крышка измерительного блока с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые установлены шпильки, служащие осями для крепления опоры и установки на них ударогасителей, перемещение которых ограничено шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось измерительного блока, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым прикреплены грузы, при этом измерительный блок снабжен по меньшей мере одним постоянным магнитом, на наружном торце крышки измерительного блока выполнены отверстия для крепления по меньшей мере одного электромагнитного датчика, ручек и уровня.

Новым является то, что боковое дно корпуса выполнено разборным и представляет собой дополнительную крышку, присоединенную к корпусу через фланец с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, на наружном торце крышки выполнены отверстия для крепления двух ручек, на нижней внутренней части корпуса установлена съемная емкость в виде полого сегмента цилиндра с ограничением по торцам, в нижней части емкости выполнено отверстие размещенное напротив нижнего отверстия корпуса, к нижней части емкости приварены четыре продольные направляющие, а сверху две ручки, в отверстие емкости вставлен металлический полый цилиндр, к верхнему основанию которого приварено ограничительное кольцо, под которым установлено уплотнительное резиновое кольцо.

Дополнительная боковая крышка позволяет обеспечить очистку внутренней поверхности корпуса и измерительного блока без его извлечения, извлечение отложений в съемной емкости, что снижает трудоемкость и длительность процесса очистки по сравнению с аналогами, а также исключает риски смещения (магниты) или повреждения узлов измерительного блока.

На фиг. 1 представлена схема счетчика в разрезе сбоку.

На фиг. 2 представлена схема счетчика в разрезе спереди.

Счетчик количества жидкости, состоит из корпуса 1 (фиг. 1, 2), представляющего собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия 2, 3 для входа и выхода жидкости посредством герметично присоединенных входного 4 и выходного 5 коллекторов, на входном отверстии 2 установлено устройство 6 моделирования формы потока жидкости, к корпусу через фланец 7 (фиг. 1) прикреплена крышка 8 измерительного блока 9 (фиг. 1, 2) с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки (на схеме не показана), причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия (на схеме не показаны) с резьбой, в которые установлены шпильки 10 (фиг. 1), служащие осями для крепления опоры 11 и установки на них ударогасителей 12, перемещение которых ограничено шайбой 13 и шплинтом 14, а на торце крышки 8 и опоры 11 имеются соосные отверстия (на схеме не показаны) с подшипниками и в них установлена ось 15 измерительного блока 9, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей 16 (фиг. 2) треугольного сечения и боковых пластин 17, к которым прикреплены грузы 18, при этом измерительный блок 9 снабжен по меньшей мере одним постоянным магнитом 19, на наружном торце крышки 8 измерительного блока 9 выполнены отверстия (на схеме не показаны) для крепления по меньшей мере одного электромагнитного датчика 20 (фиг. 1), ручек 21 и уровня 22.

Боковое дно корпуса 1 (сторона противоположная крышке 8 измерительного блока 9) выполнено разборным, съемным и представляет собой дополнительную крышку 23, присоединенную к корпусу 1 через фланец 24 с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки (на схеме не показана), на наружном торце крышки 23 выполнены отверстия (на схеме не показаны) для крепления двух ручек 25. Дополнительная крышка 23 выполнена диаметром, равным диаметру крышки 8. Дополнительная крышка исключает необходимость извлечения крышки корпуса с измерительным блоком и последующую установку измерительного блока, исключает риски смещения или повреждения узлов измерительного блока, возникновение неисправностей, исключает продолжительные периоды с недостоверными замерами дебита скважины до их устранения.

На нижней внутренней части корпуса 1 ниже измерительного блока, шпильки 10 и опоры 11 установлена съемная емкость 26 (фиг. 1, 2) в виде полого сегмента цилиндра. По торцам сегмента выполнены ограничения, жестко соединенные с торцами. В нижней части емкости 26 выполнено отверстие 27, размещенное напротив нижнего отверстия 3 корпуса 1 для выхода жидкости в выходной коллектор 5. Размеры съемной емкости 26 обеспечивают сбор и извлечение всех отложений, скопившихся на элементах измерительного блока 9, исключая оседание на нижней части внутренней поверхности корпуса 1. К нижней части емкости 26 приварены четыре продольные направляющие (прутки) 28 (фиг. 2) диаметром до 3 мм, уменьшающие пятно контакта между емкостью 26 и нижней внутренней частью корпуса 1, ограничивающие попадание жидкости в нижнюю часть корпуса, а сверху две ручки 29 (фиг. 1, 2) для простоты и удобства извлечения емкости 26 с осадками из корпуса 1. В отверстия 27 и 3 и выходной коллектор 5 вставлен металлический полый цилиндр 30 (фиг. 1, 2), наружный диаметр которого на 1-2 мм меньше внутреннего диаметра выходного коллектора 5, обеспечивающий выход жидкости в выходной коллектор. Глубина размещения нижнего конца полого цилиндра 30 в верхней части выходного коллектора 5 равна 5-10 мм. К боковой поверхности верхней части полого цилиндра 30 приварено ограничительное кольцо 31, под которым установлено уплотнительное резиновое кольцо 32. Размеры цилиндра 30 и ограничительного кольца 31 обеспечивают надежное размещение цилиндра 30 без перемещений внутри отверстия 3. Уплотнительное кольцо 32 обеспечивает герметичность и исключает попадание жидкости на внутреннюю поверхность корпуса 1 и слив остатков жидкости вместе с отложениями при перемещении извлеченной емкости 26 до канализационной емкости.

Конструкция счетчика со съемной емкостью 26 с полым цилиндром 30, размещенным в корпусе и дополнительной крышки 23 обеспечивают работоспособность счетчика в процессе и по окончании эксплуатационного обслуживания и очистки внутренней поверхности корпуса от скопившихся отложений за счет исключения извлечения крышки корпуса с измерительным блоком, позволяют оптимизировать и упростить процесс очистки внутренней поверхности корпуса и измерительного блока от скопившихся отложений за счет исключения оседания механических примесей, солей, АСПО на нижней части внутренней поверхности корпуса 1.

Конструкция проста в исполнении и эксплуатационном применении, позволяет снизить продолжительность и трудоемкость процесса очистки, исключает затраты энергии на процесс очистки.

Конструктивные элементы и технологические соединения, не влияющие на работоспособность счетчика, не показаны или показаны условно.

Принцип действия счетчика основан на поочередном заполнении жидкостью одного из двух призматических ковшей 16, находящихся в измерительном блоке 9 с грузовым уравновешиванием и последующим их опрокидыванием в момент достижения в них определенной массы жидкости. Время заполнения измерительных ковшей определяет массовый расход протекающей жидкости. Для ввода жидкости предназначен входной коллектор 4, для вывода жидкости из корпуса предназначено выходное отверстие 3 и выходной коллектор 5.

Жидкость подается во входной коллектор, затем в измерительный блок для заполнения одного ковша до величины (в единицах массы), приводящей к изменению условия устойчивого равновесия, обусловленного положением центра масс ковшей. Изменение условия устойчивого равновесия приводит к повороту ковша и сливу жидкости из него в корпус. Затем этот процесс повторяется на втором ковше измерительного блока. Одновременно в выходной коллектор вытесняется жидкость, находящаяся в нижней части корпуса.

При прохождении постоянным магнитом оси электромагнитного датчика последним формируется электрический импульс, фиксируемый электронным счетным устройством, и начинается отсчет времени налива, который останавливается после повторного прохождения магнитом оси электромагнитного датчика после заполнения ковша.

Показания массового расхода и массы жидкости отображаются на индикаторе электронного счетного устройства, а также фиксируются и хранятся в течение определенного времени в цифровом архиве. Кроме того, возможна передача нормируемого импульса в систему телеметрии.

В процессе эксплуатации счетчика внутри корпуса скапливаются отложения, механические примеси, мусор, отложения солей которые постепенно приводят к уменьшению амплитуды качания ковшей измерительного блока, вплоть до остановки, что приводит к некорректности фиксируемых замеров дебита жидкости.

Для проведения очистки внутренней поверхности корпуса и измерительного блока от отложений производится остановка скважины, закрытие задвижек на входном и выходном коллекторе (на схеме не показаны), стравливание избыточного давления через вентиль (пробоотборник).

После откручивания болтов фланцевого соединения 24 производят снятие дополнительной крышки 23 при помощи ручек 25. Производят очистку ковшей и внутренней поверхности корпуса от отложений с их помещением в съемную емкость 26, в которой уже находится основное количество отложений и мусора. Далее извлекают полый цилиндр 30 и съемную емкость 26, которая поднимается за соответствующие ручки 29. Отложения с остатками продукции скважины из емкости 26 помещают в канализационную емкость для последующей утилизации. При наличии прочных осадков солей емкость 26 направляют на обработку и дополнительную очистку, а в корпус счетчика устанавливают очищенную запасную емкость 26, что повышает оперативность очистки.

Сборка счетчика после очистки производится в обратном порядке.

Таким образом, конструкция предлагаемого счетчика позволяет оптимизировать и упростить процесс очистки внутренней поверхности корпуса и измерительного блока от скопившихся отложений, уменьшить время операции не менее чем на 30 минут, следовательно, снизить количество недостоверных замеров, повысить качество замеряемости нефтяных скважин.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массы и массового расхода жидкой фазы газожидкостной смеси, в том числе сырой нефти и ее компонентов (нефти, газа и пластовой воды). Отличительной особенностью камерного счетчика массового расхода является то, что боковое дно корпуса выполнено разборным и представляет собой дополнительную крышку, присоединенную к корпусу через фланец с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, на наружном торце крышки выполнены отверстия для крепления двух ручек. Кроме того, на нижней внутренней части корпуса установлена съемная емкость в виде полого сегмента цилиндра с ограничением по торцам, в нижней части емкости выполнено отверстие, размещенное напротив нижнего отверстия корпуса, к нижней части емкости приварены четыре продольные направляющие, а сверху две ручки, в отверстие емкости вставлен металлический полый цилиндр, к верхнему основанию которого приварено ограничительное кольцо, под которым установлено уплотнительное резиновое кольцо. Технический результат - создание конструкции счетчика массового расхода газожидкостной смеси, позволяющего сохранять работоспособность счетчика в процессе и по окончании эксплуатационного обслуживания и очистки внутренней поверхности корпуса от скопившихся отложений за счет исключения извлечения крышки корпуса с измерительным блоком, оптимизировать и упростить процесс очистки внутренней поверхности корпуса и измерительного блока от скопившихся отложений за счет исключения оседания механических примесей, солей, асфальтосмолопарафиновых отложений в нижней части внутренней поверхности корпуса, снижения продолжительности и трудоемкости процесса очистки, исключения затрат энергии на процесс очистки. 2 ил.

Счетчик массового расхода газожидкостной смеси, состоящий из корпуса, представляющего собой горизонтально расположенный цилиндрический сосуд, на обечайке которого перпендикулярно оси выполнены два соосных отверстия для входа и выхода жидкости посредством герметично присоединенных входного и выходного коллекторов, на входном отверстии установлено устройство моделирования формы потока жидкости, к корпусу через фланец прикреплена крышка измерительного блока с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, причем на внутреннем торце крышки выполнены три отверстия с резьбой, в которые установлены шпильки, служащие осями для крепления опоры и установки на них ударогасителей, перемещение которых ограничено шайбой и шплинтом, а на торце крышки и опоры имеются соосные отверстия с подшипниками и в них установлена ось измерительного блока, который является подвижной системой и состоит из двух призматических ковшей треугольного сечения и боковых пластин, к которым прикреплены грузы, при этом измерительный блок снабжен по меньшей мере одним постоянным магнитом, на наружном торце крышки измерительного блока выполнены отверстия для крепления по меньшей мере одного электромагнитного датчика, ручек и уровня, отличающийся тем, что боковое дно корпуса выполнено разборным и представляет собой дополнительную крышку, присоединенную к корпусу через фланец с герметизацией соединения с помощью резиновой прокладки, на наружном торце крышки выполнены отверстия для крепления двух ручек, на нижней внутренней части корпуса установлена съемная емкость в виде полого сегмента цилиндра с ограничением по торцам, в нижней части емкости выполнено отверстие, размещенное напротив нижнего отверстия корпуса, к нижней части емкости приварены четыре продольные направляющие, а сверху две ручки, в отверстие емкости вставлен металлический полый цилиндр, к верхнему основанию которого приварено ограничительное кольцо, под которым установлено уплотнительное резиновое кольцо.