RU2084832C1

RU2084832C1 - Oil metering unit

Info

Publication number: RU2084832C1
Application number: RU94023013A
Authority: RU
Inventors: А.М. Козьмин; В.П. Стариков; Г.П. Коструба; Л.П. Алексеев; Я.Ш. Щукин; Э.П. Маляровский; В.Е. Ясюкевич
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Гипронииавиапром"
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1997-07-20

Abstract

FIELD: measurement of oil flow rate and gas condensate flow rate. SUBSTANCE: unit contains pipe line 1, inlet header 2 and outlet header 3, gate valves 4, 5, 12 and 13, free gas separator 6, filter 7, measuring lines 8, check line 9, homogenizers 10, primary converters of liquid mass meter, additional header 14, testing set 15, sampler 16, oil quality monitoring unit 17 which includes nuclear-resonance magnetic spectrometer 18 enclosed in thermostated housing 19, metering pumps 20, magnetic separator 21 and information processing unit 11. EFFECT: enhanced reliability. 4 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к технике измерения расхода жидкости, транспортируемой по трубопроводу, а более конкретно к области измерения расхода нефти при взаимных расчетах. Изобретение может быть использовано для измерения расхода нефтепродуктов (бензина), а также для измерения расхода газового конденсата. The invention relates to measuring technique, in particular to a technique for measuring the flow rate of a fluid transported through a pipeline, and more particularly to the field of measuring the flow rate of oil in mutual calculations. The invention can be used to measure the consumption of petroleum products (gasoline), as well as to measure the flow of gas condensate.

Известен узел учета нефти, принятый в качестве прототипа [1]
Известный узел учета нефти содержит соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, измерительные и контрольную линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, связанные дополнительным коллектором с поверочной установкой метрологической аттестации счетчиков расхода и блоком контроля параметров качества нефти с автоматическим пробоотборником и устройством для отбора пробы вручную, дренажную систему с баком и блок обработки информации.Known oil metering station, adopted as a prototype [1]
The well-known oil metering unit contains input and output collectors connected to the main pipeline, valves, measuring and control lines with liquid flow meters installed on them, connected by an additional collector with a calibration unit for metrological certification of flow meters and an oil quality control unit with an automatic sampler and device for manual sampling, a drainage system with a tank and an information processing unit.

Известный узел учета нефти имеет следующие недостатки. The known node metering oil has the following disadvantages.

Счетчики расхода турбинные не обеспечивают необходимой точности измерения массы-нетто нефти, т.к. они измеряют скорость потока и объемный расход жидкости, который пересчитывается в массовый расход, а при переменной плотности и периодическом ее измерении появляется дополнительная погрешность измерения. Счетчики расхода турбинные измеряют расход жидкости с вязкостью не более 2,0 сСт, в то время как имеются месторождения с вязкостью нефти до 800 сСт, а при нагреве до 300^oC до 3400 сСт. При такой высокой вязкости турбинные счетчики не применимы. Турбинные счетчики, имея вращающиеся детали, недолговечны и требуют периодического ремонта с заменой трущихся деталей. Наконец они требую больших длин прямых участков до счетчика 2-3 калибра (диаметра трубы) и 5-8 калибров после счетчика, что увеличивает длину измерительной линии и, следовательно, ее металлоемкость. Перед счетчиком требуется установка струевыпрямителя, что усложняет конструкцию и эксплуатацию измерительных линий. Точность известного узла учета снижается из-за отсутствия отделителя свободного газа. При применении турбинных счетчиков требуется большое (до 50%) число резиновых измерительных линий.Turbine flow meters do not provide the necessary accuracy in measuring the net weight of oil, because they measure the flow rate and volumetric flow rate of the liquid, which is converted into mass flow rate, and with a variable density and periodic measurement of it, an additional measurement error appears. Turbine flow meters measure fluid flow with a viscosity of not more than 2.0 cSt, while there are deposits with an oil viscosity of up to 800 cSt, and when heated to 300 ^o C to 3400 cSt. With such a high viscosity, turbine meters are not applicable. Turbine meters, having rotating parts, are short-lived and require periodic repairs with the replacement of rubbing parts. Finally, they require large lengths of straight sections to the counter of 2-3 calibers (pipe diameter) and 5-8 calibres after the counter, which increases the length of the measuring line and, therefore, its metal consumption. A straightener is required in front of the counter, which complicates the design and operation of the measuring lines. The accuracy of the known metering unit is reduced due to the lack of a free gas separator. When using turbine meters, a large (up to 50%) number of rubber measuring lines is required.

Блок контроля параметров качества нефти не обеспечивает точного и качественного контроля количественного содержания в потоке воды и нефти, а также содержания в нефти углеводородов, парафинов, изопарафинов. The unit for monitoring the quality parameters of oil does not provide accurate and quality control of the quantitative content in the flow of water and oil, as well as the content of hydrocarbons in oil, paraffins, isoparaffins.

Отсутствие в известных измерительных линиях гомогенизатора (смесителя) также снижает точность измерительной массы нетто в потоке. The absence of a homogenizer (mixer) in the known measuring lines also reduces the accuracy of the net measuring mass in the stream.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение точности измерения массы нетто нефти, транспортируемой по трубопроводу, снижение металлоемкости, повышение надежности, долговечности и улучшение условий эксплуатации, за счет применения счетчиков массы жидкости без вращающихся и трущихся деталей. The technical result from the use of the invention is to increase the accuracy of measuring the net mass of oil transported through the pipeline, reduce metal consumption, increase reliability, durability and improve operating conditions through the use of liquid mass counters without rotating and rubbing parts.

Это достигается тем, что узел учета нефти, содержащий соединенные с магистральным трубопроводом входной и выходной коллекторы, задвижки, измерительные и контрольную линии с установленными на них счетчиками расхода жидкости, связанные дополнительным коллектором с поверочной установкой метрологической аттестации счетчиков расхода и блоком контроля параметров качества нефти с автоматическим пробоотборником и устройством для отбора пробы вручную, дренажную систему с баком и блок обработки информации, снабжен установленными на каждой измерительной линии гомогенизатором, установленным на входном коллекторе устройством отделения свободного газа, выполненными в виде расширенного участка трубопровода с датчиком уровня, электрически связанным с краном выпуска газа и установленным таким образом, что его нижняя образующая совмещена с нижней образующей трубопровода, анализатором, выполненным в виде ядерно-магнитно-резонансного спектрометра и установленным в блоке контроля параметров качества нефти, размещенном в отапливаемом помещении, счетчики расхода жидкости выполнены массовыми, а измерительные линии собраны в блоки, установленные в защитных боксах. This is achieved by the fact that the oil metering unit, containing the input and output collectors connected to the main pipeline, valves, measuring and control lines with liquid flow meters installed on them, connected by an additional collector with a calibration installation for metrological certification of flow meters and an oil quality control unit with an automatic sampler and a device for manual sampling, a drainage system with a tank and an information processing unit, equipped with installed on each and the measuring line with a homogenizer installed on the inlet manifold with a free gas separation device made in the form of an extended section of the pipeline with a level sensor electrically connected to the gas discharge valve and installed so that its lower generatrix is aligned with the lower generatrix of the pipeline, the analyzer made in the form of a nuclear - magnetic resonance spectrometer and installed in the unit for monitoring the quality parameters of oil, placed in a heated room, liquid flow meters are made They are massive, and the measuring lines are assembled in blocks installed in protective boxes.

Использование массовых счетчиков расходов жидкости, основанных на измерении сил Кориолиса, позволяет получать расход в единицах массы, что обеспечивает измерение расхода нефти с точностью ±0,25% не зависит от вязкости жидкости. Массовые счетчики жидкости, не имея вращающихся деталей, имеют большую надежность и долговечность, не требует длинных прямых участков до и после, что сокращает металлоемкость измерительных линий, не требуют устройства для спрямления потока, что упрощает конструкцию измерительных линий. Использование в блоке контроля параметров качества ядерно-магнитно-резонансного спектрометра позволяет определять состав потока (вода, газ) с интервалом 1с, а полный анализ нефти с определением количества углеводородов, парафинов, асфалтенов и др. с интервалом 30с и точностью ±0,1% Таким образом, точность определения массы нефти не хуже ±0,35%
Предлагаемый узел учета нефти и нефтепродуктов обеспечивает измерение массы-нетто нефти в потоке, количественный (в единицах массы) и качественный состав параметров потока, производить периодическую аттестацию приборов без остановки технологического потока.The use of mass liquid flow meters based on the measurement of Coriolis forces makes it possible to obtain a flow rate in units of mass, which ensures the measurement of oil flow with an accuracy of ± 0.25% independent of the viscosity of the liquid. Mass liquid meters, without rotating parts, have greater reliability and durability, do not require long straight sections before and after, which reduces the intensity of the measuring lines, do not require a device for straightening the flow, which simplifies the design of the measuring lines. The use of a nuclear magnetic resonance spectrometer in the quality control unit allows you to determine the composition of the stream (water, gas) with an interval of 1 s, and a complete oil analysis with the determination of the amount of hydrocarbons, paraffins, asphaltenes, etc. with an interval of 30 s and an accuracy of ± 0.1% Thus, the accuracy of determining the mass of oil is not worse than ± 0.35%
The proposed metering unit for oil and oil products provides a measurement of the net mass of oil in the stream, quantitative (in units of mass) and qualitative composition of the flow parameters, to periodically certify devices without stopping the process flow.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 показана схема узла учета нефти; на фиг. 2 устройство отделения свободного газа; на фиг. 3 вид А-А на фиг. 2; на фиг. 4 схема блока контроля параметров нефти с ядерно-магнитно-резонансным спектрометром. The invention is illustrated by drawings, where: in FIG. 1 shows a diagram of an oil metering unit; in FIG. 2 free gas separation device; in FIG. 3 is a view AA in FIG. 2; in FIG. 4 diagram of a unit for monitoring the parameters of oil with a nuclear magnetic resonance spectrometer.

К магистральному трубопроводу 1 присоединены входной 2 и выходной 3 коллекторы, на которых установлены задвижки 4, одна из которых служит для направления потока жидкости в узел учета нефти, а вторая для возврата потока в магистральный трубопровод. На магистральном трубопроводе 1 установлены две задвижки 5, предназначенные для перекрытия магистрального трубопровода и направления потока жидкости через узел учета нефти. На магистральном трубопроводе 1 между задвижками 5 установлен патрубок с краном и дренажным трубопроводом, соединенным с дренажным баком для протечек жидкости через закрытие задвижки. Дренажная система на чертеже не показана. Задвижка 4, установленная на выходном коллекторе 3, служит одновременно для регулирования давления на измерительных линиях. Эти регулирующие задвижки дублируются с помощью байпасной линии (на чертеже условно показана одна задвижка). The input 2 and output 3 collectors are connected to the main pipeline 1, on which the valves 4 are installed, one of which serves to direct the fluid flow to the oil metering unit, and the second to return the flow to the main pipeline. Two valves 5 are installed on the main pipeline 1, designed to shut off the main pipeline and direct the fluid flow through the oil metering unit. On the main pipeline 1 between the valves 5 there is a pipe with a tap and a drain pipe connected to the drain tank for fluid leakage through the closure of the valve. The drainage system is not shown in the drawing. The valve 4 mounted on the output manifold 3, serves simultaneously to regulate the pressure on the measuring lines. These control valves are duplicated using a bypass line (one valve is conventionally shown in the drawing).

На входном коллекторе 2 установлены: устройство отделения свободного газа (УОСГ) 6, фильтр 7, датчики давления P и температуры Т.УОСГ и фильтр дублируется для обеспечения замены фильтрующих элементов, при этом дублирование осуществляется с помощью байпасных линий, обеспечивающих замену фильтрующих элементов без остановки технологического процесса. На чертеже условно показаны один УОСГ и один фильтр. Фильтры снабжены датчиками перепада давления, сигнализирующими о загрязнении фильтров. УОСГ и фильтры заключенные в защитный не отапливаемый бокс (на чертеже не показан). At the inlet manifold 2, there are installed: a free gas separation device (UOSG) 6, a filter 7, pressure sensors P and temperature T. UOSG and a filter are duplicated to ensure the replacement of filter elements, while duplication is carried out using bypass lines, which allow filter elements to be replaced without stopping technological process. The drawing conventionally shows one SLG and one filter. The filters are equipped with differential pressure sensors, indicating that the filters are dirty. UOSG and filters enclosed in a protective unheated box (not shown in the drawing).

Между входными 2 и выходными 3 коллекторами установлены измерительные линии (ИЛ) 8 (на чертеже показаны три рабочие измерительные линии). В блоке измерительных линий предусмотрены одна резервная и одна контрольная измерительная линия 9. На каждой измерительной линии установлены: гомогенизатор 10, первичный преобразователь массового счетчика жидкости 11, указатели давления P и температуры. На входе и выходе измерительных линий установлены задвижки 12. Каждая измерительная линия 8 имеет после преобразователя 11 отвод с задвижкой 13 соединенный с дополнительным коллектором 14, который соединяет преобразователи 11 с контрольной измерительной линией 9 или с поверочной установкой 15, выполненной в виде бака с высокоточными тензовесами. По две измерительные линии смонтированы в блоке, выполненном в виде защитного бокса заводского изготовления, (на чертеже показан пунктиром), оснащенного освещением, подъемными устройствами для проведения ремонтных работ и дефлекторами естественной вентиляции. Боксы обеспечивают защиту оборудования ИЛ от атмосферных осадков и от несанкционированного посещения посторонних лиц. Все задвижки ИЛ выполнены с электроприводами во взрывозащищенном исполнении и управляются с пульта управления от системы автоматического управления. Between the input 2 and output 3 collectors installed measuring lines (IL) 8 (the drawing shows three working measuring lines). In the block of measuring lines one backup and one control measuring line are provided 9. On each measuring line there are installed: a homogenizer 10, a primary transducer of a mass liquid meter 11, pressure indicators P and temperature. Gate valves are installed at the input and output of the measuring lines 12. Each measuring line 8 has, after the transducer 11, an outlet with a gate 13 connected to an additional collector 14, which connects the transducers 11 to the control measuring line 9 or to the calibration unit 15, made in the form of a tank with high-precision tensi . Two measuring lines are mounted in a block made in the form of a factory-made protective box (dashed in the drawing), equipped with lighting, lifting devices for repair work and natural ventilation deflectors. Boxes provide protection of the equipment IL from atmospheric precipitation and from unauthorized visits by unauthorized persons. All IL valves are made with electric actuators in explosion-proof design and are controlled from the control panel by an automatic control system.

На выходном коллекторе 3 установлен пробоотборник 16 и блок контроля параметра качества нефти 17, смонтированный в утепленном боксе с вентиляцией и освещением. В состав блока контроля параметров качества нефти входит ядерно-магнитно-резонансный спектрометр 18, заключенный в термостатированном корпусе 19, дозировочные насосы 20, магнитный сепаратор 21, увеличивающий металлические частицы, и устройство для отбора пробы вручную 22 для лабораторного химического анализа. A sampler 16 and an oil quality parameter control unit 17 mounted in an insulated box with ventilation and lighting are installed on the output manifold 3. The unit for monitoring the quality parameters of oil includes a nuclear magnetic resonance spectrometer 18, enclosed in a thermostatic housing 19, metering pumps 20, a magnetic separator 21 that increases metal particles, and a device for sampling manually 22 for laboratory chemical analysis.

Устройство отделения свободного газа имеет патрубки 23 для соединения с трубопроводом и расширенный участок трубопровода, выполненный в виде цилиндрического сосуда 24, при этом нижние образующие сосуда 24 и патрубков 23 совмещены, сосуд и патрубки соединены между собой коническими переходниками 25. На верхней образующей сосуда 24 установлен кран с электроприводом 26, выходной патрубок 17 которого соединен с газовой магистралью. Внизу сосуд имеет сливной патрубок 28 с краном, соединенный с дренажным баком. Сосуд 24 снабжен датчиком перепада давления 29, с помощью которого определяется уровень жидкости 30 в сосуде. The free gas separation device has nozzles 23 for connection with the pipeline and an expanded section of the pipeline, made in the form of a cylindrical vessel 24, while the lower forming vessels 24 and nozzles 23 are combined, the vessel and nozzles are connected by conical adapters 25. On the upper generating vessel 24 is installed electric valve 26, the outlet pipe 17 of which is connected to the gas line. At the bottom of the vessel has a drain pipe 28 with a tap connected to a drain tank. The vessel 24 is equipped with a differential pressure sensor 29, with which the level of liquid 30 in the vessel is determined.

Трубопроводы в зависимости от условий местности могут быть в подземном, наземном или надземном исполнении. Задвижки 4 и 5 с электроприводами устанавливаются в неотапливаемых киосках, снабженных освещением, подъемными устройствами и дефлекторами естественной вентиляции. Pipelines, depending on the terrain, can be in underground, above ground or above ground. Gate valves 4 and 5 with electric drives are installed in unheated kiosks equipped with lighting, lifting devices and natural ventilation baffles.

В состав узла учета нефти входит блок обработки информации 31 с аппаратурой информационно-измерительной системы с ЭВМ, пульт управления автоматизированной системы управления. Блок обработки информации размещен в отапливаемом боксе с освещением и вентиляцией. The composition of the oil metering unit includes an information processing unit 31 with equipment of an information-measuring system with a computer, a control panel of an automated control system. The information processing unit is located in a heated box with lighting and ventilation.

Число измерительных линий выбирается из условия заданных минимального и максимального расходов, при этом одна линия является резервной. Например, при минимальном расходе 40 т/ч и максимальном 800 т/ч выбирается массовый счетчик расхода жидкости с диапазоном измерения от 10 до 100 т/ч. Число рабочих ИЛ принимается равным 8, одна резервная линия и одна контрольная, то есть всего 10 ИЛ или 5 блоков ИЛ по две в блоке. The number of measuring lines is selected from the conditions of the specified minimum and maximum costs, while one line is a backup. For example, with a minimum flow rate of 40 t / h and a maximum of 800 t / h, a mass flow meter with a measuring range of 10 to 100 t / h is selected. The number of working ILs is taken equal to 8, one backup line and one control line, that is, only 10 ILs or 5 blocks of ILs, two in a block.

Узел учета нефти работает следующим образом. С пульта управления, расположенного в блоке обработки информации 31, подается команда на закрытие задвижек 5 магистрального трубопровода и на открытие задвижек 4 и 12 входа в блок измерительных линий. При этом, в зависимости от расхода, автоматически включается необходимое число измерительных линий. Первичные преобразователи массовых счетчиков 11 передают информацию на электронный блок преобразователей и затем сигнал передается на интегратор. Ядерно-магниторезонансный спектрометр 18, установленный в блоке контроля параметров качества нефти 17, определяет количество и качественный состав нефти и жидкости, взятой пробоотборником 16 из трубопровода, и также передает информацию в блок обработки информации, где с помощью ЭВМ определяется масса-нетто нефти и информация передается на несущий уровень. The oil metering unit operates as follows. From the control panel located in the information processing unit 31, a command is issued to close the gate valves 5 of the main pipeline and to open the gate valves 4 and 12 of the input to the block of measuring lines. At the same time, depending on the flow rate, the required number of measuring lines is automatically switched on. The primary converters of the mass meters 11 transmit information to the electronic unit of the converters and then the signal is transmitted to the integrator. A nuclear magnetic resonance spectrometer 18, installed in the oil quality parameter control unit 17, determines the amount and qualitative composition of oil and liquid taken by the sampler 16 from the pipeline, and also transfers information to the information processing unit, where the net mass of oil and information are determined using a computer. transferred to the carrier level.

При сбое показаний одного из счетчиков жидкости, на этой измерительной линии перекрывается задвижка 12, открывается задвижка 13 и нефть направляется на контрольный счетчик и включается в работу резервная линия. После исправления неисправности линия снова включается в работу. Периодически (один раз в год) производится переаттестация массовых счетчиков расхода, для этого одна из линий перекрывается задвижкой 12 и через задвижку 13 жидкость направляется в поверочную установку 15. If one of the liquid meters fails, the valve 12 is closed on this measuring line, the valve 13 opens and the oil is sent to the control meter and the backup line is turned on. After correcting the malfunction, the line is switched back into operation. Periodically (once a year), the mass flow meters are re-certified, for this one of the lines is blocked by the valve 12 and through the valve 13 the liquid is sent to the calibration unit 15.

Таким образом, проверка одного из счетчиков или аттестация счетчиков осуществляется без остановки потока нефти. Thus, verification of one of the meters or certification of meters is carried out without stopping the flow of oil.

Claims

An oil metering unit containing input and output collectors connected to the main pipeline, valves, measuring and control lines with liquid flow meters installed on them, connected by an additional collector with a calibration unit for metrological certification of flow meters and an oil quality control unit with an automatic sampler and device for manual sampling, a drainage system with a tank and an information processing unit, characterized in that it is equipped with installed on each and the measuring line with homogenizers installed on the inlet manifold with a free gas separation device, made in the form of an extended section of the pipeline with a level sensor, electrically connected to the gas outlet valve and installed so that its lower generatrix is aligned with the lower generatrix of the pipeline, an analyzer made in the form of a nuclear magnetic resonance spectrometer and installed in the unit for monitoring the quality parameters of oil, placed in a heated room, liquid flow meters are made mass E, and collected in a measuring line units installed in protective boxes.