устройство для дозированной подачи индикаторной жидкости в промысловый газопровод

Формула изобретения

Устройство для дозированной подачи индикаторной жидкости в промысловый газопровод, включающее камеру с индикаторной жидкостью и запорным вентилем, камеру привода с поршнем и клапаном выпуска, имеющую возможность связи с промысловым газопроводом, и трубку, отличающееся тем, что оно снабжено плунжером, запорным клапаном для перекрытия канала трубки и стаканом с каналом, установленным в цилиндре поршня, который имеет диаметр больше диаметра плунжера и связан с плунжером и трубкой, установленной осесимметрично поршню и плунжеру, при этом камера привода имеет возможность связи с промысловым газопроводом через трубку, а камера с индикаторной жидкостью выполнена кольцевой и имеет возможность связи с промысловым газопроводом через канал стакана при открытом запорном вентиле.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к горной промышленности, в частности к устройствам для дозированной подачи индикаторной жидкости в действующий газопровод для проведения исследований.

Уровень техники

Известна установка для дозированной подачи реагентов в системы сбора, промыслового транспорта и подготовки газа УДПВ-5 (см. Гвоздев Б.П., Грищенко А.И., Корнилов А.Е. Эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. Справ. пособие. - М.: Недра, 1988 г., с.434).

Установка обеспечивает прием ПАВ, поддержание текучести ПАВ в блоке емкости, подогрев и дозирование ПАВ, перекачивание ПАВ из одного блока в другой. Для дозировки реагентов применяют специальные дозировочные насосы с малой подачей Q=0,2 м³ /ч при Р=25 МПа. Однако дозированная подача малых объемов реагентов в промысловую сеть в случае использования установки УДПВ-5 подразумевает наличие специально оборудованной площадки с подводом электрической энергии, блока контроля и управления. Ввод индикаторной жидкости в промысловый газопровод подразумевает подачу малого объема жидкости в точках, где зачастую отсутствует электрическая подстанция. По технологии оценки работоспособности дожимных компрессорных станций, работающих на один газопровод при закачке природного газа в подземное хранилище газа (ПХГ) и их взаимного влияния друг на друга, необходимо осуществить ввод индикаторной жидкости разного цвета одновременно в нескольких пунктах, отдаленных друг от друга, причем индикаторная жидкость отличается по составу введенного вещества-метки в каждом отдельном случае. После ввода индикаторной жидкости обязательным условием является необходимость тщательной промывки всей системы ввода от ее остатков, чтобы не исказить результаты исследований при повторном применении.

Известно автоматическое устройство «Лотос-1» для ввода растворов в скважину (см. «Каталог основных разработок». Мингазпром. СевКавНИИгаз. Ставрополь, 1983 г., стр.52-53). Автоматическое устройство «Лотос-1» предназначено для обеспечения стабильной работы скважины при изменяющихся условиях эксплуатации и своевременного ввода жидких ПАВ в межтрубное пространство скважины с оптимальным расходом. Устройство устанавливается на устье скважины и включает блок питания, клапан, щит управления, емкость высокого давления, систему обвязки. Принцип работы устройства основан на сравнивании перепада давления между трубным и затрубным пространством. При достижении заданного перепада давления происходит дозированный ввод ПАВ в скважину путем подачи пластового флюида в исполнительный механизм. Однако применение данного устройства на действующих газопроводах с целью ввода в него малого объема индикаторной жидкости для исследования работы дожимных компрессорных станций и системы газопроводов на подземном хранилище газа более чем проблематично. Это связано с тем, что установка выполнена в стационарном варианте и предназначена для работы в постоянном режиме подачи ПАВ. Использовать такую установку для подачи малого объема индикаторной жидкости одновременно в нескольких точках, удаленных друг от друга, не представляется возможным, поскольку после ввода индикаторной жидкости необходимо, так же как и в предыдущем случае осуществить тщательную промывку всего комплекса оборудования.

Известен устьевой скважинный дозатор (см. а.с. №1564326, М. кл. 5 Е21В 43/00. Опубл. 15.05.90 г. Бюл. №18). Дозатор состоит из герметичной емкости с патрубком и обратным клапаном, механизма подачи реагента, включающего привод, плунжер со штоком, цилиндр с размещенным в нем плунжером, делящим цилиндр на штоковую и рабочую полость, связанную каналами с нагнетательными и всасывающими клапанами, соответственно, с затрубным пространством скважины и ее выкидной линией. Привод плунжера выполнен в виде турбинки, установленной в выкидной линии. Дозатор работает следующим образом: поток добываемой жидкости проходит в выходную линию скважины и приводит во вращение турбинку, скорость вращения которой пропорциональна объему перекачиваемой жидкости с передачей на преобразующий механизм вращения на возвратно-поступательное перемещение штока и плунжера с подачей порции реагента в выкидную линию при попеременном открытии-закрытии нагнетательного и всасывающего клапанов. При этом смесь химического реагента с добываемой жидкостью нагнетается в затрубное пространство скважины.

Недостатки - возможность создания достаточно большого крутящего момента турбинкой с передачей его на механизм преобразования для возвратно-поступательного перемещения плунжера и компримирования смеси химического реагента и пластового флюида более чем проблематично из-за низкого коэффициента полезного действия всего привода. Применение данного устройства для дозированной подачи расчетного малого объема химического реагента в действующий газопровод по конструктивным соображениям не может быть осуществлено, поскольку давление газа в газопроводе для работы преобразующего механизма и компримирования смеси недостаточно для ее подачи в тот же газопровод под тем же давлением.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту и принятое авторами за прототип является устройство для автоматического одорирования газа, включающее замерную диафрагму, преобразователь перепада давления газа, регулируемый насос-дозатор и емкость с одорирующим веществом, при этом преобразователь перепада давления газа выполнен в виде подпружиненного сильфона, связанного с поворотным профилированным кулачком, ограничивающим величину хода штока насоса-дозатора (см. а.с. СССР №219067, кл. G05D 16/06, G01F 15/16, опубл. 01.01.1968 г.).

Недостатком данного устройства является невозможность контроля за полным выходом индикаторной жидкости из устройства, невысокая надежность.

Раскрытие изобретения

Технический результат, который может быть получен при осуществлении предлагаемого изобретения, сводится к следующему:

- возможность применения устройства на действующем газопроводе подземного хранилища газа для обеспечения ввода малого объема индикаторной жидкости в газопровод за счет подачи газа под давлением из газопровода в устройство;

- исключения попадания индикаторной жидкости в силовой гидроцилиндр в процессе ее подачи в действующий газопровод;

- возможность контроля за полным выходом индикаторной жидкости из устройства, что, соответственно, даст возможность контролировать объем закачиваемой индикаторной жидкости в газопровод с последующей точной интерпретацией полученных результатов по количеству отфильтрованных частиц трассера на контрольных пунктах из известного объема газа.

Технический результат достигается с помощью устройства для дозированной подачи индикаторной жидкости в промысловый газопровод, включающего камеру с индикаторной жидкостью и запорным вентилем, камеру привода с поршнем и клапаном выпуска, имеющую возможность связи с промысловым газопроводом и трубку, при этом оно снабжено плунжером, запорным клапаном для перекрытия канала трубки и стаканом с каналом, установленным в цилиндре поршня, который имеет диаметр, больше диаметра плунжера, и связан с плунжером и трубкой, установленной осесимметрично поршню и плунжеру, при этом камера привода имеет возможность связи с промысловым газопроводом через трубку, а камера с индикаторной жидкостью выполнена кольцевой и имеет возможность связи с промысловым газопроводом через канал стакана при открытом запорном вентиле.

Анализ изобретательского уровня показал следующее.

Известна конструкция устройства для ввода в скважину индикаторной жидкости (см. Пат. РФ №2148846, М. кл. 7 G01V 9/02. Опубл. 10.05.2000 г. Бюл. №13), где для ее ввода используется устройство, состоящее из фиксирующего узла, разгрузочного узла с поршневым механизмом, связанными с источником энергии. Фиксирующий узел включает узел фиксации и узел съема. Разгрузочный узел содержит цанговый механизм, верхнее уплотнение которого связано с корпусом с помощью срезного элемента в поршневом механизме разгрузочного узла, полый поршень содержит в осевом канале разделительную пробку, полость над которой гидравлически связана с радиальными каналами с полостью корпуса между верхним и нижним уплотнением.

Известен способ поршневого ввода индикатора в скважину или открытый водоем, заключающийся в том, что порция индикатора вытесняется из камеры в поток подземных или поверхностных вод с помощью поршня, приводимого в движение электромеханическим приводом (см. Соколовский Э.В., Зайцев В.М. «Применение изотопов на нефтяных промыслах». М.: Недра., 1971 г., с. 49). Однако указанный способ имеет недостатки. Для его реализации требуется изготовление сложных дорогостоящих индикаторов со специальной камерой для них, электромеханическим приводом, клапаном для выпуска индикатора.

Известен способ взрывного ввода индикаторов, заключающийся в воде зонда, снабженного ампулой с индикатором, которая разрушается взрывом (см. Соколовский Э.В., Зайцев В.М. «Применение изотопов на нефтяных промыслах». М.: Недра, 1971 г., с.47). Недостаток - при использовании такого устройства для ввода индикатора в действующий газопровод возникает необходимость разработки специального устройства, которое позволяло бы осуществить ввод в него зонда с ампулой с последующим разрушением последней известными способами. При этом надо обеспечить герметичность как самого устройства, так и самого газопровода как в процессе ввода зонда с ампулой, так и последующего его удаления.

Тем не менее, совокупность конструктивных элементов, форма их взаимодействия в отличительной части формулы изобретения даст вышеуказанный технический результат и не выявлена по имеющимся источникам научно-технической и патентной литературы.

В совокупности с известными признаками предлагаемое изобретение позволяет решить задачу - осуществить подачу малого объема индикаторной жидкости в исследуемый газопровод давлением газа в газопроводе.

Это в свою очередь дает основание сделать вывод, что предлагаемое изобретение соответствует критерию «изобретательский уровень».

Изобретение промышленно применимо, так как основные конструктивные элементы - наличие поршня и связанного с ним плунжера меньшего диаметра позволяет использовать в качестве рабочего тела газ из газопровода для принудительной подачи индикаторной жидкости в тот же газопровод.

Краткое описание чертежей

Конструкция устройства для подачи индикаторной жидкости в промысловый газопровод поясняется чертежами, где

- на фиг.1 показано в разрезе предлагаемое устройство в исходном положении;

- на фиг.2 - предлагаемое устройство в положении подачи газа из газопровода внутрь при наличии гидродинамической связи полости цилиндра с полостью газопровода;

- на фиг.3 - предлагаемое устройство в положении образования гидродинамической связи полости цилиндра, заполненного индикаторной жидкостью с полостью газопровода;

- на фиг.4 - предлагаемое устройство после выпуска в газопровод всего объема индикаторной жидкости (поршень с плунжером находятся в крайнем нижнем положении).

Осуществление изобретения

Устройство состоит из цилиндра 1, внутри которого установлен поршень 2, связанный с плунжером 3. Верхний конец цилиндра 1 перекрыт крышкой 4. На нижнем конце установлена нижняя крышка 5, снабженная запорным вентилем 6 для соединения с газопроводом. Над нижней крышкой 5 в цилиндре 1 установлен стакан 7, снабженный трубкой 8, выходящей в полость 9 камеры привода, над поршнем 2. В крышке 5 установлен запорный клапан 10 с возможностью перекрытия осевого канала трубки 9. В стакане 7 выполнен канал 11, который в исходном положении перекрыт запорным вентилем 12, установленным на внешней стороне цилиндра 1. Кольцевая камера 13 соединена с полостью 14 между стаканом 7 и нижней крышкой 5 через канал 11, а кольцевая камера 15 под поршнем 2 связана радиальным отверстием 16 с атмосферой.

Работа устройства.

В кольцевую камеру 13 при закрытом запорном вентиле 12 заливают расчетный объем индикаторной жидкости, и устройство через запорный вентиль 6 подсоединяют к патрубку на газопроводе.

Подача индикаторной жидкости в газопровод. Для этого открывают запорный вентиль 6 и подают газ в осевой канал трубки 8. Открывают запорный клапан 10 и подают газ в полость 9 камеры привода в цилиндре 1. Давление газа воспринимается поршнем 2 и передается плунжеру 3, который воздействует на индикаторную жидкость, находящуюся в кольцевой камере 13 с созданием в ней давления, превосходящего по своему значению давление в газопроводе из-за разности площадей поршня 2 и плунжера 3. Закрывают запорный клапан 10 и открывают запорный вентиль 12. Индикаторная жидкость по каналу 11 поступает в полость 14, откуда через открытый запорный вентиль 6 в действующий газопровод. Поскольку объем полости 9 камеры привода в корпусе 1 небольшой, то перемещение поршня 2 и плунжера 3 произойдет на определенное расстояние с подачей только части объема индикаторной жидкости из кольцевой камеры 13 в газопровод.

Повторяют процесс в следующей последовательности: закрывают запорный вентиль 12 и открывают запорный клапан 10 с подачей газа в полость 9 по осевому каналу трубки 8. Закрывают запорный клапан 10 и открывают запорный вентиль 12, установленный на внешней стороне корпуса 1. Кольцевая камера 13 сообщается через канал 11 и полость 14 с газопроводом. Это приводит к совместному перемещению поршня 2 с плунжером 3 в осевом канале цилиндра 1 и подачи индикаторной жидкости в газопровод. Процесс повторяют до полного выхода индикаторной жидкости в газопровод, что контролируется по приходу поршня 2 на уровень расположения радиального отверстия 16. Закрывают запорный вентиль 6, отсоединяют устройство от газопровода, стравливают давление в цилиндре 1, осуществляют разборку и тщательную промывку деталей от остатков индикаторной жидкости. Необходимость последовательной подачи газа в полость 9 с образованием связи кольцевой камеры 13 после закрытия запорного клапана 10 связана с тем, чтобы исключить попадание индикаторной жидкости в полость 9 камеры привода.