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 поворотный орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, камеру отбора с впускными каналами, запорный орган с расположенным внутри корпуса приводным клапаном отбора пробы, рукояткой и направляющей трубкой, отличающееся тем, что оно содержит полый корпус в виде фрагмента напорного трубопровода, орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, расположенный в полом корпусе и состоящий из установленной на валу заслонки с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру полого корпуса, камеру отбора и смешивания потока многокомпонентной газожидкостной среды в виде кольцевой полости на полом корпусе, разделенной расположенной на уровне заслонки перегородкой на входную и выходную части, сообщенные с общим потоком многокомпонентной газожидкостной среды через, соответственно, впускные и выпускные каналы на полом корпусе и через проход, предусмотренный в перегородке на входе в клапан отбора пробы, причем установленный в корпусе запорного органа приводной винт соединен с клапаном отбора пробы с возможностью вращения относительно друг друга и совместного осевого перемещения, а клапан отбора пробы и вал с заслонкой сопряжены с возможностью синхронного ограниченного поворота вокруг общей оси и относительного осевого перемещения.

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 G 1), 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 в определенной последовательности.

К недостаткам известного устройства относится 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 сальниковые уплотнения или заменять на новый набор, что связано с остановкой скважины, нарушением экологии на устье скважины и т.п.

Есть опасность того, что отдаленные от основного потока технологической жидкости детали, как шток, пружина, может "прихватить" морозом, т.к. в составе нефти может иметь место вода и устройство придется разогревать при отборе пробы. Кроме того, в процессе отбора пробы пространство, предназначенное для движения технологического потока, полностью перекрывается органом управления этим потоком. Камера отбора пробы интенсивно наполняется многокомпонентной газожидкостной смесью (технологическим потоком) и расслаивается, поскольку движение потока при этом заметно убавляется и ко всему процесс отбора пробы зависит от человеческого фактора, насколько правильно и четко при этом будет действовать оператор. В связи с этим нет полной гарантии получения пробы с объективным соотношением компонентов.

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

Поставленная задача достигается тем, что пробоотборное устройство для интегрального отбора пробы многокомпонентной газожидкостной среды, содержащее установленный в напорном трубопроводе полый корпус, внутри которого расположен поворотный орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, камеру отбора с впускными каналами, запорный орган с расположенным внутри корпуса приводным клапаном отбора пробы, направляющей трубкой, оно включает в себя полый корпус в виде фрагмента напорного трубопровода, орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды, расположенный в полом корпусе и состоящий из установленной на валу заслонки с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру полого корпуса, камеру отбора и смешивания потока многокомпонентной газожидкостной среды в виде кольцевой полости на полом корпусе, разделенной расположенной на уровне заслонки перегородкой на входную и выходную части, сообщенные с общим потоком многокомпонентной газожидкостной среды через соответственно впускные и выпускные каналы на полом корпусе и через проход, предусмотренный в перегородке на входе в клапан отбора пробы, причем установленный в корпусе запорного органа приводной винт соединен с клапаном отбора пробы с возможностью вращения друг относительно друга и совместного осевого перемещения, а клапан отбора пробы и вал с заслонкой сопряжены с возможностью синхронного ограниченного поворота вокруг общей оси и относительного осевого перемещения.

На фиг.1 изображен разрез по линии А-А на фиг.2; на фиг.2 - разрез по линии Б-Б на фиг.1; на фиг.3 - разрез по линии В-В на фиг.2.

Пробоотборное устройство (в дальнейшем, устройство) содержит полый корпус 1 (фиг.1), представляющий из себя фрагмент напорного трубопровода, расположенный безразлично по отношению к поверхности земли. Орган управления потоком многокомпонентной газожидкостной среды выполнен в виде установленной на валу 2 заслонки 3 с диаметром, соответствующим внутреннему диаметру полого корпуса 1. На уровне заслонки 3 снаружи полого корпуса 1 предусмотрена камера отбора и смешивания 4 с корпусом 5 (фиг.1), разделенная пополам перегородкой 6 на входную 7 и выходную 8 части (фиг.2), сообщенные с общим потоком многокомпонентной газожидкостной среды через соответственно впускные 9 и выпускные 10 каналы на полом корпусе 1 и через проход 11 (фиг.3), предусмотренный в перегородке 6 на входе в клапан отбора пробы 12.

В бобышке 13 установлено седло 14 клапана с прокладкой 15, зафиксированные посредством накидной гайки 16 через корпус 17 клапана 12 с направляющей трубкой 18 (фиг.1). Тыльный конец клапана отбора пробы 12 выполнен с возможностью взаимодействия с приводным винтом 19 за счет кольцевого выступа 20 (фиг.1,3). Другой конец этого клапана 12 (фиг.1) связан с валом 2 посредством шлицевого соединения (см. выносное сечение справа, фиг.1), а сам вал 2 с заслонкой 3 установлены по отношению к полому корпусу 1 с возможностью ограниченного поворота (на 90°) благодаря кулачковому соединению, предусмотренному на другом конце вала 2 (см. выносное сечение слева, фиг.1).

Устройство работает следующим образом. При открытом положении заслонки 3 клапан отбора пробы 12 закрыт, что соответствует исходному положению. Поток многокомпонентной газожидкостной среды в основном проходит напрямую через полый корпус 1 (фиг.1). Однако не исключено, что некоторая часть этой среды через впускные 9 и выпускные 10 каналы (фиг.2), а также через проход 11 (фиг.3) может протекать обходным путем, хотя и заслонка 3 открыта, что никак и ни на что не влияет.

Перед отбором пробы необходимо установить соответствующую емкость (не показана) под направляющую трубку 18 (фиг.1). Повернуть приводной винт 19 на отворот, при этом в первую очередь клапан отбора пробы 12, будучи прижатым к торцу приводного винта 19 своим кольцевым выступом 20 под действием напора со стороны отбираемой на пробу среды, повернется на 90°, увлекая за собой и вал 2 с заслонкой 3 благодаря шлицевому соединению, и займет закрытое положение 21 (фиг.1). При дальнейшем отвороте приводного винта 19 клапан 12 отходит от седла 14, создавая условия для отбора пробы, при котором отбираемая смесь, проходя из входной части 7 через впускные каналы 9 и проход 11 (фиг.3), одновременно смешивается, концентрируясь непосредственно у входа в клапан отбора пробы 12, и через последний попадает в отборную емкость. Часть смешанной многокомпонентной газожидкостной смеси, протекающая через проход 11, попадает в выходную часть 8 камеры отбора и смешивания и через выпускные каналы 10 поступает снова в полый корпус, что создает нормальные условия для прохождения технологической жидкости в процессе отбора пробы.

После отбора пробы необходимого объема приводной винт 19 поворачивается на закрытие. При этом в первую очередь клапан 12 вместе с валом 2 и заслонкой 3 поворачиваются на 90°, т.е. из положения 21 возвращается в исходное положение (фиг.1). Дальнейшее вращение приводного винта 19 приводит клапан отбора пробы 12 в поступательное движение, что завершается его закрытием. В это время предусмотренное на конце вала 2 кулачковое соединение предотвращает дальнейший проворот заслонки 3, а клапан 12 относительно вала 2 совершает осевое перемещение за счет шлицевого соединения и совместного с приводным винтом 19 осевого перемещения. Снятая проба отправляется на анализ.

По окончании работ проверяется положение заслонки 3 по отверстию 22 на тыльном конце клапана отбора пробы 12, т.к. заслонка 3, отверстие 22 расположены в одной плоскости. Если по каким-либо непредвиденным обстоятельствам заслонка 3 осталась закрытой, то, предварительно расслабив приводной винт 19, клапан 12, зацепившись за его отверстие 22, необходимо повернуть до открытия заслонки и подтянуть приводной винт окончательно.

Благодаря конструктивному решению достигается компактность, простота устройства, а заложенная схема смешивания многокомпонентной газожидкостной среды, используя кинетическую энергию потока, позволяет достичь качественного смешивания продукта отбора, упрощает технологию отбора пробы независимо от человеческого фактора. Клапанная пара расположена в непосредственной близости от основного технологического потока, что исключает вероятность замерзания в зимнее время.