устройство для отбора проб из трубопровода

Формула изобретения

Устройство для отбора проб из трубопровода, содержащее корпус, отводящую трубку, запорный элемент, отличающееся тем, что оно снабжено заборной трубкой, соединенной с корпусом резьбой и расположенной противоположно отводящей трубке, а запорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен на цилиндрическом штоке отводящей трубки без жесткой фиксации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к стационарным устройствам для периодического отбора проб жидкости и газа с выкидной линии скважины, находящейся в устьевой зоне, и может быть использовано в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности для отбора проб из трубопровода.

Известно устройство для отбора проб жидкости из трубопровода, содержащее пробоотборную трубку, установленную по диаметру трубопровода и имеющую отверстия, размещенные по высоте трубки (авторское свидетельство СССР N 397803, G 01 N 1/10, опубликовано в 1974 г.).

Недостатком устройства является невозможность отбора пробы с заданной точки сечения трубопровода.

Известно устройство для отбора проб жидкости, содержащее диафрагму внутри трубопровода, заборную трубку с краном и подпружиненную заслонку (авторское свидетельство СССР N 640167, G 01 N 1/10, опубликовано в 1978 г. ).

Недостаток известного устройства - невозможность отбора пробы с заданной точки сечения трубопровода.

Наиболее близким к предлагаемому является пробоотборник скважинный устьевой (Арматура устьевая для скважин, оборудованных ЭНЦ и ШНГ /Стандарт объединения "Башнефть" СТО 03-86-90. -16 с.), содержащий корпус, который устанавливается сваркой в нижнюю часть выкидной линии скважины, отводящую трубку и запорный элемент, выполненный из фторопласта.

Пробоотборник позволяет отбирать пробы жидкости только с нижней части сечения выкидной линии. Быстрая и безопасная установка точки отбора в заданную точку выкидной линии, например, в верхнюю часть, невозможна из-за отсутствия соединительной резьбы на корпусе пробоотборника и создания значительного гидравлического сопротивления корпусом пробоотборника вследствие соизмеримости размеров трубопровода и пробоотборника.

Для закрепления запорного элемента на отводящей трубке необходимо: изготовить тарельчатое основание, сделать вальцовку его кромки вокруг запорного элемента и соединить его с отводящей трубкой. Такое сложное соединение двух изделий превращает смену запорного элемента в трудоемкий процесс и не исключает соприкосновения кромки тарельчатого основания с корпусом пробоотборника при истирании запорного элемента, ведущее к потере функции пробоотборника.

Предлагаемое изобретение направлено на обеспечение безопасной и экономичной установки точки отбора продукции в заданную точку сечения трубопровода, повышение надежности работы пробоотборника, упрощение его конструкции и облегчение его обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что известное устройство, содержащее корпус, отводящую трубку и запорный элемент, дополнено заборной трубкой, соединенной с корпусом резьбой и расположенной противоположно отводящей трубке, а запорный элемент выполнен в виде шайбы и расположен на цилиндрическом штоке отводящей трубки без жесткой фиксации.

Предложенное техническое решение изображено на чертеже, где 1 - отводящая трубка, соединенная с корпусом 2 резьбой, 3 - запорный элемент в виде шайбы, 4 - заборная трубка, 5 - стопорный винт. Для быстрой установки и снятия устройство снабжено внешней резьбой, соответствующей внутренней резьбе монтажной втулки 6, приваренной к трубопроводу.

Возможное разделение продукции трубопровода на прослои с различной плотностью при определенном режиме течения благодаря действию гравитационной силы определяет установку устройства для отбора проб в нижнюю часть трубопровода. Для отбора пробы жидкости с заданной точки вертикальной оси сечения трубопровода заборной трубкой 4 длина соединительной резьбы в корпусе 2 должна быть не менее внутреннего диаметра трубопровода.

Соединение запорного элемента 3 с отводящей трубкой 1 осуществлено с помощью составной части отводящей трубки - цилиндрического штока. Движение запорного элемента по штоку ограничено сверху и снизу плоскостями корпуса и отводящей трубки. Постоянное нахождение запорного элемента на штоке обеспечивается тем, что максимальное расстояние между ограничивающими плоскостями не превышает длины штока благодаря ограничению хода отводящей трубки вниз стопорным винтом 5 в корпусе устройства. Таким образом, находясь на штоке без жесткой фиксации, запорный элемент выполняет свою функцию - перекрывает пространство между плоскостями корпуса и отводящей трубки и, как следствие, закрывает входное отверстие корпуса устройства.

Диаметры штока отводящей трубки и входного отверстия корпуса выбираются такими, чтобы ширина кольцевого зазора между ними была достаточной для свободного прохождения скважинной жидкости и газа в отводящую трубку.

Открытие и закрытие потока скважинной продукции происходит как и в прототипе - за счет смещения положения отводящей трубки путем его поворота по резьбе относительно корпуса.

Два конструктивных отличия заявленного устройства от прототипа, а именно - соединение корпуса с заборной трубкой резьбовым соединением и расположение запорного элемента в виде шайбы на штоке отводящей трубки без жесткой фиксации - являются существенными, поэтому они введены в формулу изобретения.

Устройство собирается и работает следующим образом.

Заборная трубка 4 заворачивается по резьбе в корпус 2 настолько, чтобы при полном завороте корпуса в монтажную втулку 6 входное отверстие заборной трубки 4 находилось в заданной точке вертикальной оси сечения трубопровода. Отводящая трубка 1 с запорным элементом 3 на штоке заворачивается по резьбе в корпус 2 до легкого сжатия запорного элемента. Стопорный винт 5 заворачивается в корпус 2 для ограничения хода вниз отводящей трубки 1. После пуска трубопровода в эксплуатацию и создания в нем избыточного давления, для отбора пробы необходимо положение отводящей трубки 1 сместить вниз путем его поворота по резьбе. Запорный элемент 3 под действием давления со стороны трубопровода вслед за штоком отводящей трубки 1 сместится вниз и откроет кольцевое пространство между плоскостями корпуса и отводящей трубки. Скважинная продукция начнет перетекать из заданной точки сечения трубопровода в приемную емкость через заборную трубку 4, внутреннюю полость корпуса 2 и отводящую трубку 1.

Прекращение отбора осуществления сжатием запорного элемента между плоскостями корпуса и отводящей трубки.

Эффективность и полезность заявленного устройства испытывалась на выкидных линиях добывающих скважин НГДУ "Чекмагушнефть" АНК "Башнефть".

Эффективность первого существенного отличия - наличия регулируемой заборной трубки оценена на четырех скважинах Теймурзинской и Юсуповской площади, имеющих обводненность продукции, близкую к 100%. Вскрытие существующих пробоотборников показало то, что точки отбора скважинной жидкости находились в нижней части вертикальной оси сечения выкидной линии (трубопровода). Такое их положение вместе с полной обводненностью продукции делало невозможным оценку рентабельности скважин из-за возможного гравитационного разделения нефти и воды в потоке добываемой жидкости. Последовательная установка на этих скважинах заборной трубки устройства в значимые точки выкидной линии, а именно - в верхнюю и центральную точки сечения трубопровода, позволила доказать отсутствие нефти в добываемой жидкости. Благодаря этому их эксплуатация была остановлена до выяснения причин полного обводнения.

Работоспособность совместного действия запорного элемента и цилиндрического штока отводящей трубки проверялась в течение трех месяцев на выкидных линиях восьми добывающих скважин Тамьяновской, Кувашской и Юсуповской площади. Испытания показали следующее:

1. Открытие - закрытие всех устройств для отбора проб в течение всего периода наблюдения происходило без приложения значительных усилий действием одной руки со средней периодичностью два раза в неделю. Случаи засорения, застывания от низкой температуры, нарушения герметичности устройства после его закрытия не наблюдались.

2. В конце испытаний сделана замена запорных элементов несмотря на их исправность для оценки трудоемкости этой операции. Все замены сделаны без приложения значительных усилий и дополнительных инструментов.

Технико-экономическая эффективность использования пробоотборника образуется за счет следующих моментов:

1. Себестоимость изготовления устройства уменьшается благодаря исключению операций по вальцовке.

2. Затраты на обслуживание устройства уменьшаются благодаря облегчению смены запорного элемента.

5. Установка точки отбора в необходимое положение в сечении выкидной линии скважины ведет к принятию своевременных решений по оценке работы скважины, в частности - по оценке рентабельности высокообводненных скважин.