пробоотборное устройство

Формула изобретения

Пробоотборное устройство для интегрального отбора пробы многокомпонентной газожидкостной среды, содержащее установленный в напорном трубопроводе устьевой арматуры полый корпус, внутри которого расположен орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, отборную камеру с заборными каналами, запорный орган с рукояткой и направляющей трубкой, приводным клапаном отбора пробы, установленным с возможностью взаимодействия с подпружиненным штоком, расположенным внутри вала органа управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, отличающееся тем, что полый корпус представляет из себя фрагмент напорного трубопровода на вертикальном участке устьевой арматуры, орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды выполнен в виде заслонки меньшего размера, чем внутренний диаметр полого корпуса, а отборная камера представляет кольцевую полость в полом корпусе, расположенную на уровне заслонки и сообщенную на входе с потоком многокомпонентной газожидкостной среды через заборные каналы, выполненные симметрично оси вращения заслонки, а на выходе - с запорным органом, причем шток снабжен выступами под многозаходную резьбу соответствующего сечения, выполненную на валу на длине не менее одной четверти осевого шага этой резьбы.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтепромысловому оборудованию для отбора пробы на анализ на устье нефтяной скважины и может быть использовано для интегрального отбора пробы многокомпонентных газожидкостных систем, транспортируемых по трубопроводам.

По конструктивным и функциональным признакам наиболее близким аналогом является пробоотборное устройство (патент RU 2151290 G1), внутри которого расположен орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, снабженный уплотнительными элементами, отборную камеру в виде уплотняемого сферического сегмента с заборными каналами, запорный орган с направляющей трубкой, клапаном отбора пробы, установленным с возможностью взаимодействия с подпружиненным штоком. Орган управления потоком и запорный орган приводятся в действие индивидуально, отдельными рукоятками.

К недостаткам известного устройства относятся сложность конструкции, что повышает его стоимость и расходы на эксплуатацию, осложняет его обслуживание. Орган управления потоком приводится в действие посредством вала с сальниковым уплотнением, за работой которого требуется строго следить:

а) периодически подтягивать сальник, чтобы предупредить утечки;

б) по мере износа добавлять сальниковое уплотнение или заменить на новый набор, что связано с остановкой скважины, нарушением экологии на устье скважины и т.п.

Есть опасность того, что отдаленные от основного потока жидкости детали, как шток 38 (фиг.4), пружина 39, может прихватить морозом, т.к. в составе нефти может иметь место и вода, и устройство придется разогревать при отборе пробы. Кроме того, устройство установлено на горизонтально расположенном участке напорного трубопровода, где многокомпонентная газожидкостная смесь успевает расслоиться (отстояться) в некоторой степени, что отрицательно влияет на результаты анализа пробы.

Технической задачей, решаемой изобретением, являются упрощение конструкции и обслуживания устройства, повышение качества отбора проб многокомпонентной газожидкостной среды.

Поставленная задача решается тем, что полый корпус представляет из себя фрагмент напорного трубопровода на вертикальном участке устьевой арматуры, орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды выполнен в виде заслонки меньшего размера, чем внутренний диаметр полого корпуса, а отборная камера представляет кольцевую полость на полом корпусе, расположенную на уровне заслонки и сообщенную на входе с потоком многокомпонентной газожидкостной среды через заборные каналы, выполненные симметрично оси вращения заслонки, а на выходе - с запорным органом, причем шток снабжен выступами под многозаходную резьбу соответствующего сечения, выполненную на валу на длине не менее одной четверти осевого шага этой резьбы, а отдаленные от полого корпуса части устройства защищены от холода теплоизоляционным материалом.

На фиг.1 изображена фронтальная проекция осевого разреза устройства в рабочем положении; на фиг.2 - горизонтальная проекция устройства в разрезе; на фиг.3 - вал заслонки.

Устройство состоит из полого корпуса 1 (фиг.1), представляющего из себя фрагмент напорного трубопровода на вертикальном участке устьевой арматуры (не показана). Внутри полого корпуса 1 расположен вал 2, к которому прикреплена (приварена) заслонка 3, причем диаметр заслонки меньше, чем внутренний диаметр полого корпуса 1, благодаря чему образуется кольцевой зазор 4 (фиг.2) для прохождения смешанного потока многокомпонентной газожидкостной среды.

В полом корпусе 1 предусмотрена камера отбора пробы 5, сообщенная с кольцевым зазором 4 через заборные каналы 6, выполненные на уровне заслонки 3 и расположенные симметрично оси вращения заслонки 3. Внутри вала 2 расположен шток 7 с возможностью взаимодействия с клапаном 8 отбора пробы запорного органа с одной стороны, а с другой - пружиной сжатия 9, установленной в полой бобылке 10, защищенной от холода теплоизоляционным материалом 11, например пенопластом и кожухом 12.

Клапан отбора пробы 8 представляет из себя шарик, установленный в гнезде головки 13 (фиг.2) приводного винта 14 и зафиксированный способом обжатия. Цилиндрический участок головки 13 сопряжен с соответствующим участком корпуса 15 запорного устройства с минимальным зазором, что обеспечивает задержку отбора пробы до полного закрытия заслонки 3 (фиг.2). Седло 16 размещено в резьбовой бобышке 17 (фиг.1) и зафиксировано на прокладке 18 с помощью накидной гайкой 19 через корпус 15 запорного устройства с отводящей трубкой 20.

Шток 7 снабжен штифтом 21 с выступающими концами, образующими на штоке 7 выступы под соответствующую двузаходную резьбу в виде открытых двузаходных винтовых канавок 22 (фиг.3) на длине не менее одной четверти осевого шага этих канавок. L=0,25·t, где L - необходимая и достаточная длина осевой составляющей винтовых канавок для открытия и закрытия заслонки, t - осевой шаг винтовых канавок.

Концы штифта 21 (фиг.1) на периферии расположены в продольных пазах 23 полой бобышки 10, что предотвращает проворачивание штока 7 в процессе работы. Промежуточные участки концов штифта 21 контактируют с валом по двузаходным винтовым пазам 22 (фиг.3).

Для отбора пробы многокомпонентной газожидкостной среды необходимо установить под направляющую трубку 20 накопительную емкость (не показана). На тыльный конец 24 (фиг.1) приводного винта 14 надеть рукоятку (не показана), входящую в комплект устройства, вращать ее на отворот до тех пор, пока не появится в накопительной емкости отбираемая смесь. Это происходит после того, как одновременно цилиндрический участок головки 13 (фиг.2) приводного винта 14 выйдет из сопряжения с корпусом 15 запорного устройства и заслонка 3 закроется под действием выступов штока 7 на вал 2 через его винтовые пазы благодаря потенциальной энергии пружины 9, затрачиваемой при ее разжатии.

После отбора необходимого объема пробы приводной винт 14 заворачивается на закрытие клапана 8, до соприкосновения его с седлом 16, при этом одновременно шарик 8 клапана отбора толкает шток 7 вместе с выступами 21 по винтовым пазам 22 (фиг.3) и открывает заслонку 3, поворачивая ее на четверть оборота, что благоприятствует прохождению добываемой из скважины жидкости через полый корпус 1 (фиг.1).

В процессе эксплуатации после использования одной стороны седла 16 последнее устанавливается другой стороной, что указывает на рациональное использование металла седла 16 (например, из нержавеющей стали) и, следовательно, на повышение надежности устройства в целом.

Устранение сальникового уплотнения на валу органа управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды позволяет упростить конструкцию устройства и его обслуживание при одновременном повышении качества отбора пробы.