RU2144179C1

RU2144179C1 - Process of taking liquid samples from pipe-line and device for its implementation

Info

Publication number: RU2144179C1
Application number: RU99104471A
Authority: RU
Inventors: Р.Р. Вальшин; Ф.М. Шарипов; М.С. Немиров; В.Л. Арбузов; С.Е. Соловьев; А.Н. Скубыш; С.В. Горбачев; Р.К. Вальшин
Original assignee: Вальшин Ринат Равильевич
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 1999-03-15
Publication date: 2000-01-10

Abstract

FIELD: oil production, oil refining and other branches of industry where high precision in determination of impurities is required. SUBSTANCE: in agreement with process sample taking member is positioned with inlet hole to meet flow and samples are taken from areas Si formed by conventional division of pipe-line space by planes perpendicular to longitudinal plane X of pipe- line, arranged in symmetry relative to its center. This plane is vertical one for pipe- line located with inclination or horizontally. Centers of inlet hole of each area Si is matched with points placed in symmetry with central axis of pipe-line or are positioned at distance of not more than 0.1 diameter of pipe-line from them. Sample in each area Si is taken in proportion to rate of flow with proportionality factor Ki that deviates from their average arithmetic value by not more than 20%. Device includes sample taking member mounted in pipe-line with inlet hole to meet flow and outlet unit. Inlet hole of sample taking member is made in accord with conditions of taking samples by process described above. EFFECT: reduced to minimum losses of liquid pumped over pipe-line and obtainment of high-quality sample. 3 cl, 7 dwg, 9 tbl

Description

Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода и может найти применение в нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности, где требуется высокая точность определения примесей. The invention relates to technology and techniques for sampling liquid from a pipeline and can find application in oil production, oil refining and other industries where high accuracy of determination of impurities is required.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором производят вертикальное размещение в трубопроводе пяти пробозаборных трубок, при котором оси входных отверстий трубок расположены параллельно оси трубопровода, направлены навстречу потоку и отстоят на 0.2 диаметра трубопровода и при этом входное отверстие центральной трубки расположено на оси трубопровода, а соотношение диаметров трубок от периферии к центру трубопровода удовлетворяет соотношению 13:10:6; отбор пробы пропорционально расходу потока трубопровода; объединение отобранных через пробозаборные трубки частей потока путем их смешения и перекачку объединенной пробы по вспомогательному трубопроводу на анализ в блок контроля качества жидкости (ГОСТ 2517-85. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. п.2.1/.1.8, п.2.13.1.10, фиг.18) [1]. Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробозаборный элемент из пяти пробозаборных трубок, установленных вертикально по диаметру трубопровода, оси входных отверстий которых расположены параллельно оси трубопровода, направлены навстречу потоку и удалены друг от друга на расстояние 0.2 диаметра трубопровода, при этом входное отверстие центральной трубки расположено на оси трубопровода. Противоположные концы трубок входят в смесительную камеру, из которой проба поступает на анализ в блок контроля качества. Диаметры пробозаборных трубок к центру трубопровода уменьшаются в соответствии с соотношением 13:10:6 (ГОСТ 2517-85, п.2.13, фиг.15) [2]. There is a method of sampling liquid from a pipeline, in which five sampling tubes are vertically placed in the pipeline, in which the axes of the inlet openings of the tubes are parallel to the axis of the pipeline, directed towards the flow and are 0.2 times the diameter of the pipeline and the inlet of the central tube is located on the axis of the pipeline and the ratio of the diameters of the tubes from the periphery to the center of the pipeline satisfies a ratio of 13: 10: 6; sampling in proportion to the flow rate of the pipeline; combining the flow parts taken through sampling tubes by mixing them and pumping the combined sample through an auxiliary pipeline for analysis into a fluid quality control unit (GOST 2517-85. Method for sampling liquid from a pipeline. Clause 2.1 / .1.8, Clause 2.13.1.10, Fig.18) [1]. A device for implementing this method is known, including a sampling element of five sampling tubes installed vertically along the diameter of the pipeline, the axes of the inlet openings of which are parallel to the axis of the pipeline, directed towards the flow and are separated from each other by a distance of 0.2 diameter of the pipeline, while the inlet of the Central tube located on the axis of the pipeline. The opposite ends of the tubes enter the mixing chamber, from which the sample is sent for analysis to the quality control unit. The diameters of the sampling tubes to the center of the pipeline are reduced in accordance with a ratio of 13: 10: 6 (GOST 2517-85, p.2.13, Fig.15) [2].

Недостаток данных технологии и техники отбора проб - невысокая представительность получаемой пробы. Низкое качество пробы - следствие нарушения соответствия между объемом отбираемой пробы и расходом потока на уровнях отбора: доля отбираемой пробы от периферии к центру трубопровода уменьшается, тогда как расход потока на уровнях отбора от периферии к центру трубопровода увеличивается. The lack of data from the technology and sampling techniques is the low representativeness of the obtained sample. The low quality of the sample is a consequence of the violation of the correspondence between the volume of the sample taken and the flow rate at the sampling levels: the proportion of the sample taken from the periphery to the center of the pipeline decreases, while the flow rate at the sampling levels from the periphery to the center of the pipeline increases.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, включающий размещение в трубопроводе перпендикулярно движению потока пробозаборной трубки входным отверстием параболической формы навстречу потоку, при котором начальный участок отверстия обращен к центру трубопровода, а конечный участок отверстия - к нижней части трубопровода, отбор пробы под действием из избыточного давления. SU 634152, кл. G 01 N 1/10, 1978, [3], прототип способа). A known method of sampling liquid from a pipeline, including placing in a pipeline perpendicular to the flow of a sampling tube with an inlet of a parabolic shape towards the flow, in which the initial portion of the hole faces the center of the pipeline, and the final portion of the hole to the bottom of the pipeline, sampling under the action of excess pressure. SU 634152, CL G 01 N 1/10, 1978, [3], a prototype of the method).

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробозаборную трубку, установленную в трубопроводе по диаметру трубопровода входным отверстием навстречу потоку, при этом отверстие имеет форму сегмента параболы с вершиной, обращенной к центру трубопровода [3], (прототип устройства). A device for implementing this method is known, including a sampling tube installed in the pipeline along the diameter of the pipeline with an inlet opening towards the flow, the opening having the shape of a parabola segment with its apex facing the center of the pipeline [3] (prototype device).

Очевидно, что высокая представительность получаемой пробы при помощи известных способа и устройства может быть обеспечена лишь при равномерном распределении балласта в потока трубопровода. Obviously, the high representativeness of the obtained sample using the known method and device can be achieved only with a uniform distribution of ballast in the pipeline flow.

Техническим результатом данного изобретения является получение высокопредставительной пробы, обеспечение удобства монтажа устройства для отбора проб и его обслуживание. The technical result of this invention is to obtain a highly representative sample, providing ease of installation of the device for sampling and its maintenance.

Для достижения технического результата в способе отбора проб жидкости из трубопровода, при котором осуществляют размещение в трубопроводе пробозаборного элемента входным отверстием (дискретным, непрерывным) навстречу потоку, отбор пробы пропорционально расходу потока трубопровода, согласно изобретению отбор пробы осуществляют из областей Si, получаемых условно разделением пространства трубопровода симметрично расположенными относительно центральной оси трубопровода плоскостями, перпендикулярными продольной плоскости X трубопровода, которая для наклонно или горизонтально расположенного трубопровода является вертикальной, при этом центры входного отверстия в каждой условно образованной области Si совмещают с точками, симметрично расположенными относительно центральной оси трубопровода или отстоящими от них не более чем на 0,1 диаметра трубопровода, а пробу в каждой условно образованной области Si отбирают пропорционально расходу потока трубопровода с коэффициентом пропорциональности, отклонение которого от их среднего арифметического значения не превосходит 20%, при этом при размещении пробозаборного элемента в трубопроводе под давлением, пробозаборный элемент размещают в трубопроводе через сальниковое устройство с запорной арматурой. To achieve a technical result in a method of sampling liquid from a pipeline, in which a sampling element is placed in the pipeline with an inlet (discrete, continuous) inlet towards the flow, sampling is proportional to the flow rate of the pipeline, according to the invention, sampling is carried out from Si regions obtained by conditionally dividing the space planes symmetrically arranged relative to the central axis of the pipeline planes perpendicular to the longitudinal plane X of the pipeline an ode, which is vertical for an inclined or horizontally located pipeline, while the centers of the inlet in each conditionally formed Si region are combined with points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline or separated by no more than 0.1 pipe diameter, and the sample in each conditionally formed Si region is selected in proportion to the flow rate of the pipeline with a proportionality coefficient, the deviation of which from their arithmetic mean value does not exceed 20%, while when placing the sampling element in the pipeline under pressure, the sampling element is placed in the pipeline through the stuffing box with shutoff valves.

Чтобы получить пробу высокого качества при условии расслоения потока трубопровода под воздействием сил гравитации, очевидно, необходимо ее отбирать с различных уровней потока трубопровода и притом в соответствии с расходом потока трубопровода на уровнях отбора - отбор пробы только по центру трубопровода (что осуществляется согласно способу-прототипу [3]) при расслоении потока не обеспечит высокой представительности пробы. Благодаря отбору пробы из симметрично расположенных областей Si, заключенных между плоскостями, перпендикулярными продольной плоскости X трубопровода (которая вертикально расположена для наклонно или горизонтально расположенного трубопровода), пропорционально расходу потока через эти области Si с коэффициентами пропорциональности ki, отклонение которых от их среднего значения не превосходит 20%, достигается (как установлено экспериментально) соответствие доли отбираемой пробы расходу потока на уровнях отбора, что и обеспечивает высокую представительность пробы. При этом допуски на расположение центров входных отверстий, - когда они совмещаются с точками, симметрично расположенными относительно центральной оси трубопровода или отстоящими от них не более чем на 0,1 диаметра трубопровода, - оправданы, поскольку при изменении положения центров отверстий в указанных областях Si распределение включений можно считать равномерным, а потому не влияющим на представительность пробы (что подтверждено экспериментальными данными, приводимыми ниже). In order to obtain a high-quality sample under the condition of stratification of the pipeline flow under the influence of gravity forces, it is obviously necessary to take it from various levels of the pipeline flow and, moreover, in accordance with the flow rate of the pipeline flow at the sampling levels, sampling only in the center of the pipeline (which is carried out according to the prototype method [3]) when stratified, the flow will not provide a high representativeness of the sample. Due to sampling from symmetrically located Si regions enclosed between planes perpendicular to the longitudinal plane X of the pipeline (which is vertically located for an inclined or horizontal pipeline), it is proportional to the flow rate through these Si regions with proportionality coefficients ki, the deviation of which from their average value does not exceed 20%, it is achieved (as experimentally established) that the proportion of the sample taken is consistent with the flow rate at the sampling levels, which ensures a high the representativeness of the sample. Moreover, the tolerances on the location of the centers of the inlet openings, when they are combined with points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline or separated by no more than 0.1 pipe diameters, are justified, since when the position of the centers of the openings in the indicated Si areas changes, the distribution inclusions can be considered uniform, and therefore does not affect the representativeness of the sample (which is confirmed by the experimental data given below).

Осуществление же отбора пробы из трубопровода при размещении пробозаборного элемента при наличии давления в трубопроводе через сальник и запорную арматуру, обеспечивает удобство монтажа устройства для отбора проб и его обслуживание. The implementation of sampling from the pipeline when placing the sampling element in the presence of pressure in the pipeline through the gland and valves, provides ease of installation of the device for sampling and its maintenance.

Таким образом, благодаря осуществлению перечисленных операций заявляемого способа обеспечивается улучшение качества пробы, отбираемой по заявляемому способу, по сравнению со способом-прототипом [3], а также удобство эксплуатации устройства, реализующие заявляемый способ. Thus, due to the implementation of the above operations of the proposed method provides an improvement in the quality of the sample taken by the claimed method, compared with the prototype method [3], as well as ease of operation of the device that implement the inventive method.

Применение заявляемого способа позволит осуществлять более точный количественный и качественный учет перекачиваемой по трубопроводам жидкости и уменьшить потери при товарно-коммерческих операциях. The application of the proposed method will allow for more accurate quantitative and qualitative accounting of the fluid pumped through the pipelines and reduce losses during commercial operations.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, которое включает пробозаборный элемент, установленный в трубопроводе входным отверстием (дискретным или непрерывным) навстречу потоку, узел выхода устройства, согласно изобретению входное отверстие пробозаборного элемента выполняют из условий: во-первых, отбора пробы из областей Si, получаемых условно разделением пространства трубопровода симметрично расположенными относительно центральной оси трубопровода плоскостями, перпендикулярными продольной плоскости X трубопровода, которая для наклонно или горизонтально расположенного трубопровода является вертикальной, во-вторых, расположении центров входного отверстия в каждой условно образованной области Si в точках, симметрично расположенных относительно центральной оси трубопровода или отстоящих от них не более чем на 0,1 диаметра трубопровода, в-третьих, что пробу в каждой условно образованной области Si отбирают пропорционально расходу потока трубопровода с коэффициентом пропорциональности, отклонение которого от их среднего арифметического значения не превосходит 20%. To achieve a technical result in the implementation of the proposed method, a device is used that includes a sampling element installed in the pipeline with an inlet (discrete or continuous) facing the flow, the device outlet assembly, according to the invention, the inlet of the sampling element is performed from the conditions: first, sampling from Si regions, obtained conditionally by dividing the space of the pipeline by planes symmetrically located relative to the central axis of the pipeline, perpendicular second to the longitudinal plane X of the pipeline, which is vertical for an inclined or horizontally located pipeline, and secondly, the location of the centers of the inlet in each conventionally formed region Si at points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline or separated by no more than 0.1 the diameter of the pipeline, thirdly, that a sample in each conditionally formed Si region is taken in proportion to the flow rate of the pipeline with a proportionality coefficient, the deviation of which from and x average arithmetic value does not exceed 20%.

Чтобы получить пробу высокого качества при условии расслоения потока трубопровода под воздействием сил гравитации, очевидно, необходимо ее отбирать с различных уровней потока трубопровода и притом в соответствии с расходом потока трубопровода на уровнях отбора - отбор пробы только по центру трубопровода (что осуществляется согласно устройству (ГОСТ 2517-85, п. 2.13.1.6, п. 2.13.1.7, [4] ) при расслоении потока не обеспечит высокой представительности пробы. Благодаря выполнению входного отверстия пробозаборного элемента из перечисленных трех условий (первое: отбор пробы из областей Si, получаемых условно разделением пространства трубопровода симметрично расположенными относительно центра трубопровода плоскостями, перпендикулярными продольной плоскости X трубопровода, которая для наклонно или горизонтально расположенного трубопровода является вертикальной; второе: расположение центров входного отверстия в каждой условно образованной области Si в точках, симметрично расположенных относительно центральной оси трубопровода или отстоящих от них не более чем на 0,1 диаметра трубопровода; третье: пробу в каждой условно образованной области Si отбирают пропорционально расходу потока трубопровода с коэффициентом пропорциональности, отклонение которого от их среднего арифметического значения не превосходит 20%) при работе заявляемого устройства достигается (как установлено экспериментально) соответствие доли отбираемой пробы расходу потока на уровнях отбора, что и обеспечивает высокую представительность пробы. In order to obtain a high-quality sample under the condition of stratification of the pipeline flow under the influence of gravitational forces, it is obviously necessary to take it from various levels of the pipeline flow and, moreover, in accordance with the flow rate of the pipeline flow at the sampling levels, sampling only in the center of the pipeline (which is carried out according to the device (GOST 2517-85, p. 2.13.1.6, p. 2.13.1.7, [4]) when stratifying the flow, it will not provide a high representativeness of the sample.Thanks to the inlet of the sampling element from the above three conditions (first: sampling from Si regions, obtained conditionally by dividing the space of the pipeline by planes symmetrically located relative to the center of the pipeline, perpendicular to the longitudinal plane X of the pipeline, which is vertical for the inclined or horizontally located pipeline; second: the location of the centers of the inlet in each conventionally formed Si region in points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline or separated from them by no more than 0.1 pipe diameter ode; third: a sample in each conditionally formed Si region is taken proportionally to the flow rate of the pipeline with a proportionality coefficient, the deviation of which from their arithmetic mean does not exceed 20%) when the inventive device is operated (experimentally established), the proportion of the sample taken corresponds to the flow rate at the sampling levels, which ensures high representativeness of the sample.

Таким образом, благодаря выполнению входного (пробозаборного) отверстия из указанных условий, обеспечивается более высокая представительность пробы получаемой заявляемым устройством, нежели при помощи устройства [4]. Thus, due to the implementation of the inlet (sampling) holes from these conditions, provides a higher representativeness of the sample obtained by the claimed device than with the device [4].

Заявляемые способ отбора проб жидкости из трубопровода и устройство для его осуществления могут конкретно применяться на нефтепромыслах - на коммерческих узлах учета товарной нефти, на нефтеперерабатывающих заводах - при анализе качества получаемых нефтепродуктов. The inventive method of sampling liquid from a pipeline and a device for its implementation can be specifically used in oil fields - at commercial metering stations for commercial oil, in oil refineries - in the analysis of the quality of oil products.

Заявляемый способ отбора проб жидкости из трубопровода осуществляется следующим образом. The inventive method of sampling fluid from the pipeline is as follows.

В трубопроводе, по которому транспортируют жидкость, через сальник входным отверстием навстречу потоку производят размещение пробозаборного элемента, - размещение производят относительно продольной плоскости трубопровода X, которая в случае наклонно или горизонтально расположенного трубопровода является вертикальной, - далее, отбор пробы осуществляют из областей Si, получаемых условно разделением пространства трубопровода симметрично расположенными относительно центральной оси трубопровода плоскостями, перпендикулярными плоскости X, при совмещении центров входного отверстия в каждой условно образованной области Si с точками, симметрично расположенными относительно центральной оси трубопровода или отстоящими от них не более чем на 0,1 диаметра трубопровода, при этом отбор пробы из каждой условно образованной области Si осуществляют пропорционально расходу в ней потока с коэффициентом пропорциональности, отклонение которого от их среднего арифметического значения не превосходит 20%; - для осуществления указанного отбора пробы соответствующим образом рассчитываются параметры входного отверстия пробозаборного элемента (параметры для пробозаборных элементов, которые применялись в экспериментах, приведены в табл.1). Под действием избыточного давления отобранная пробозаборным устройством проба направляется по отводной линии на анализ /на определение содержащегося в пробе балласта/. In the pipeline through which the liquid is transported, a sampling element is placed through the inlet facing the flow, the placement is made relative to the longitudinal plane of the pipeline X, which is vertical in the case of an inclined or horizontal pipe, - further, sampling is carried out from the Si regions obtained conditionally dividing the space of the pipeline by planes symmetrically located relative to the central axis of the pipeline, perpendicular to the planes and X, when combining the centers of the inlet in each conditionally formed Si region with points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline or separated by no more than 0.1 pipe diameters, the sampling from each conditionally formed Si region is carried out in proportion to the flow rate there is a flow in it with a proportionality coefficient, the deviation of which from their arithmetic average does not exceed 20%; - to carry out the indicated sampling, the parameters of the inlet of the sampling element are calculated accordingly (the parameters for the sampling elements that were used in the experiments are given in Table 1). Under the action of excess pressure, the sample taken by the sampling device is sent along the by-pass line for analysis / to determine the ballast contained in the sample /.

Сущность изобретения поясняется чертежом. The invention is illustrated in the drawing.

На фиг. 3 представлен один из вариантов заявляемого устройства для отбора проб жидкости из трубопровода - вид в поперечном сечении трубопровода. In FIG. 3 presents one of the variants of the claimed device for sampling liquid from a pipeline - a view in cross section of a pipeline.

Устройство включает пробозаборный элемент - пробозаборную трубку 1 с фланцем 2, - и установленным на нем вентилем 3; пробозаборная трубка 1 устанавливается относительно продольной плоскости X трубопровода 4 системой пробозаборных отверстий 5-8 навстречу потоку трубопровода 4 (в случае наклонно или горизонтально расположенного трубопровода продольная плоскость X совпадает с вертикальной плоскостью, которая в плоскости Oyx совпадает с осью Ox); пробозаборная трубка 1 устанавливается на трубопроводе 4 на монтажном патрубке 9 с фланцем 10 через сальник 11 с патрубком 12, ответный фланец 13 и запорную арматуру 14; дополнительно на пробозаборной трубке 1 устанавливаются ограничители свободного перемещения пробозаборной трубки 1 через сальник 11: кольцо безопасности 15 с амортизатором 16 и прижимная пластина 17, положение которой фиксируется с использованием шпилек 18. The device includes a sampling element - a sampling tube 1 with a flange 2, - and a valve 3 mounted on it; the sampling tube 1 is installed relative to the longitudinal plane X of the pipeline 4 by a system of sampling holes 5-8 to meet the flow of the pipe 4 (in the case of an inclined or horizontal pipe, the longitudinal plane X coincides with the vertical plane, which in the Oyx plane coincides with the axis Ox); the sampling tube 1 is installed on the pipe 4 on the mounting pipe 9 with the flange 10 through the gland 11 with the pipe 12, the counter flange 13 and the shutoff valve 14; in addition, limiters for free movement of the sampling tube 1 through the stuffing box 11 are installed on the sampling tube 1: a safety ring 15 with a shock absorber 16 and a pressure plate 17, the position of which is fixed using the studs 18.

Параметры системы отверстий 5-8 определяются из условий:
- центры отверстий 5-8 совмещены с точками 19-22 условно образованных областей Si (с порядковыми номерами 23-26), симметрично расположенными относительно центра Z, или точками 27-30, отстоящими от них не более чем на 0,1 диаметра трубопровода; области Si с номерами 23-26 получены разделением пространства трубопровода 4 плоскостями 31-34 при перпендикулярном пересечении с продольной плоскостью X трубопровода 4;
- объем отбираемой пробы через каждое из пробозаборных отверстий 5-8 находится в соответствии с расходом потока трубопровода 4 через условно образованные области Si с номерами 23-26, то есть отверстия 5-8 выполняются из условия отбора пробы из каждой области Si (о номерами 23-26) пропорционально расходу потока с коэффициентом ki: коэффициент пропорциональности ki отличается от их среднего арифметического не более чем на 20% (используемые в экспериментах значения ki приведены в табл. 1).The parameters of the hole system 5-8 are determined from the conditions:
- the centers of holes 5-8 are aligned with points 19-22 of conventionally formed Si regions (with serial numbers 23-26), symmetrically located relative to the center Z, or points 27-30, separated from them by no more than 0.1 pipe diameter; areas Si with numbers 23-26 are obtained by dividing the space of the pipeline 4 by planes 31-34 at a perpendicular intersection with the longitudinal plane X of the pipeline 4;
- the volume of the sample taken through each of the sampling holes 5-8 is in accordance with the flow rate of the pipe 4 through conditionally formed Si regions with numbers 23-26, that is, holes 5-8 are performed from the sampling condition from each Si region (about 23 -26) is proportional to the flow rate with the coefficient ki: the proportionality coefficient ki differs from their arithmetic average by no more than 20% (the ki values used in the experiments are given in Table 1).

Пробозаборное устройство, фиг. 3, предназначено для отбора пробы через систему отверстий 5-8 из трубопровода 4 в соответствии с расходом потока через каждую из условно образованных областей Si (с номерами 23-26), для чего отверстия 5-8 пробозаборной трубки 1 выполняются из условия отбора пробы из каждой области Si (с номерами 23-26) пропорционально расходу в них потока при условии, что коэффициент пропорциональности для каждой области Si (с номерами 23-26) отличается от их среднего арифметического не более чем на 20% (используемые в экспериментах коэффициенты пропорциональности ki приведены в табл. 1). Sampling device, FIG. 3, is intended for sampling through a system of holes 5-8 from pipeline 4 in accordance with the flow rate through each of the conventionally formed Si regions (with numbers 23-26), for which holes 5-8 of the sampling tube 1 are performed from the sampling condition from each Si region (with numbers 23-26) is proportional to the flow rate in them, provided that the proportionality coefficient for each Si region (with numbers 23-26) differs from their arithmetic average by no more than 20% (proportionality coefficients ki used in the experiments priv are given in table 1).

Монтаж пробозаборного устройства на трубопроводе через сальник 11 обеспечивает удобство его эксплуатации, простоту обслуживания. Прижимная пластина 17 при помощи шпилек 18 обеспечивает заданное положение пробозаборной трубки 1 в трубопроводе 4 при работе устройства (отборе пробы через систему отверстий 5-8). The installation of the sampling device in the pipeline through the gland 11 provides the convenience of its operation, ease of maintenance. The pressure plate 17 with the help of pins 18 provides a predetermined position of the sampling tube 1 in the pipe 4 during operation of the device (sampling through a system of holes 5-8).

Пробозаборное устройство (фиг. 3) работает следующим образом. The sampling device (Fig. 3) works as follows.

Часть жидкости, транспортируемой по трубопроводу 4, под избыточным давлением поступает через систему расположенных на встречу потоку отверстий 5-8 (центры отверстий 5-8 совмещены с точками 19-22, симметрично расположенными относительно центра Z трубопровода 4 или отстоящими от них точками 27-30 не более чем на 0,1 диаметра трубопровода 4) в расположенную в трубопроводе 4 пробозаборную трубку 1 (плоскость X при горизонтально или наклонно расположенном трубопроводе 4 совпадает с вертикальной продольной плоскостью трубопровода 4) пропорционально расходу потока через области 23-26 с коэффициентами пропорциональности, отличающихся от их среднего арифметического значения не более чем на 20% (значения коэффициентов пропорциональности ki, при которых проведены эксперименты, приведены в табл. 1). Вследствие такого выбора параметров входного отверстия обеспечивается отбор пробы в соответствии с расходом потока в областях Si отбора. В результате происходит качественное усреднение отбираемой пробы через систему отверстий 5-8 (то есть, уменьшение влияния на представительность пробы расслоения потока). Ограничители свободного перемещения пробозаборного элемента (пробозаборной трубки 1) - прижимная пластина 17 со шпильками 18, обеспечивает заданное положение размещенного через сальник 11 пробозаборного элемента (пробозаборной трубки 1) при работе устройства (при отборе пробы через систему отверстий 5-8 из потока трубопровода 4); кольцо 15 с амортизатором 16 обеспечивают безопасность монтажа или проведение профилактического осмотра без остановки перекачки потока трубопровода. Отобранная через систему отверстий 5-8 в соответствии с расходом потока проба характеризуется высокой представительностью. Пробу отбирают при условии изокинетичности отбора - регулирование расхода производят при помощи вентиля 3, расход контролируют по показанию расходомера 34, установленного на выходной линии 35. Part of the liquid transported through pipeline 4, under excess pressure, enters through a system of openings 5-8 located in opposition to the flow (the centers of the openings 5-8 are aligned with points 19-22 symmetrically located relative to the center Z of the pipeline 4 or points 27-30 spaced from them not more than 0.1 pipe diameter 4) into the sampling pipe 1 located in the pipe 4 (the X plane with the horizontal or inclined pipe 4 coincides with the vertical longitudinal plane of the pipe 4) is proportional to ode of the flow through regions 23–26 with proportionality coefficients differing from their arithmetic mean value by no more than 20% (the values of the proportionality coefficients ki at which the experiments were carried out are given in Table 1). Due to this selection of inlet parameters, sampling is provided in accordance with the flow rate in the Si sampling regions. As a result, a qualitative averaging of the sample taken through the system of holes 5-8 occurs (that is, a decrease in the effect on the representativeness of the sample stratification of the stream). Restrictions on the free movement of the sampling element (sampling tube 1) - the pressure plate 17 with studs 18 provides a predetermined position of the sampling element placed through the gland 11 (sampling tube 1) during operation of the device (when sampling through a system of holes 5-8 from pipeline flow 4) ; a ring 15 with a shock absorber 16 ensures the safety of installation or conducting a routine inspection without stopping the pumping of the pipeline flow. The sample taken through the hole system 5-8 in accordance with the flow rate of the sample is characterized by high representativeness. A sample is taken under the condition of sampling isokinetics — the flow rate is controlled using valve 3, the flow rate is controlled by the flow meter 34 installed on the output line 35.

Для опытно-промышленных испытаний были изготовлены образцы заявляемого устройства с вариантами расположения входных отверстий 5-8 согласно фиг. 3-7, в которых внутренний диаметр трубки 1 составлял 18 мм; образцы устанавливались на трубопроводе с внутренним диаметром 96 мм на горизонтальном, наклонном под 40^o и вертикальном участках трубопровода 4. Параметры системы входных отверстий 5-8 изготовленных устройств сведены в табл. 1. Из всевозможных вариантов расположения входных отверстий 5-8 выбраны именно варианты I-V (фиг. 3-7), по которым можно уже сделать вывод о работоспособности заявляемого технического решения при расслоении потока трубопровода 4 под воздействием сил гравитации:
- на фиг. 3 отверстия 5-8 удалены к периферии (точка B - верхняя образующая трубопровода 4, а также границы 31-33) областей Si (под номерами 23-26) от центра трубопровода Z;
- на фиг. 4 отверстия 5-8 расположены вблизи нижних границ (31-33 и нижняя образующая трубопровода 4 - точка О) областей Si (под номерами 23-26) трубопровода 4;
- на фиг.5 отверстия 5-8 расположены вблизи верхних границ (В - верхняя образующая трубопровода 4 и границы 31-33) областей Si (под номерами 23-26) трубопровода 4;
- на фиг. 6 центры 19-22 областей Si (под номерами 23-26) совмещены с центрами 27-30 отверстий 58;
- на фиг. 7 в отличие от варианта расположения отверстий 5-8, изображенного на фиг. 6, нижнее отверстие 8 смещено к верхней границе 33 области 26.For pilot tests were made samples of the inventive device with options for the location of the inlets 5-8 according to FIG. 3-7, in which the inner diameter of the tube 1 was 18 mm; samples were installed on a pipeline with an internal diameter of 96 mm on a horizontal, inclined at 40 ^o and vertical sections of the pipeline 4. The parameters of the inlet system of 5-8 manufactured devices are summarized in table. 1. Of the various options for the location of the inlet openings 5-8, it was precisely options IV (Fig. 3-7) that were used to make a conclusion about the operability of the claimed technical solution when the flow of the pipe 4 is stratified under the influence of gravity:
- in FIG. 3 holes 5-8 are removed to the periphery (point B is the upper generatrix of the pipeline 4, as well as the boundaries 31-33) of the Si regions (numbered 23-26) from the center of the pipeline Z;
- in FIG. 4 holes 5-8 are located near the lower boundaries (31-33 and the lower generatrix of the pipeline 4 - point O) of the Si regions (numbered 23-26) of the pipeline 4;
- in Fig. 5, openings 5-8 are located near the upper boundaries (B is the upper generatrix of the pipeline 4 and borders 31-33) of the Si regions (numbered 23-26) of the pipeline 4;
- in FIG. 6 centers of 19-22 Si regions (numbered 23-26) are combined with the centers of 27-30 holes 58;
- in FIG. 7, in contrast to the hole arrangement 5-8 shown in FIG. 6, the lower hole 8 is biased toward the upper boundary 33 of region 26.

В экспериментах поток трубопровода 4 представлял нефтяную эмульсию обводненностью 0.30%, 0.74%, 1.64%, 24.5%, 43.6% масс.; температура потока составляла 25^oC; вязкость безводной нефти при 20^oC составляла 4 сП; средний размер водных капель в эмульсии - 40-70 мкм.In the experiments, the flow of pipeline 4 was an oil emulsion with a water cut of 0.30%, 0.74%, 1.64%, 24.5%, 43.6% of the mass .; the temperature of the stream was 25 ^o C; the viscosity of anhydrous oil at 20 ^o C was 4 cP; the average size of water droplets in the emulsion is 40-70 microns.

Сравнительные испытания заявляемых способа и устройства отбора проб жидкости из трубопровода были проведены с использованием способа отбора проб по ГОСТ 2517-85 [4] и устройства отбора проб по ГОСТ 2517-85 п.2.13., фиг. 14) [5] (реализация способа и устройства прототипов по [3] на нефтепромысле ввиду ограничений действующих нормативных документов при учете нефти затруднительна; способ отбора проб жидкости из трубопровода по [4] включает размещение в трубопроводе перпендикулярно движению потока пробозаборной трубки входным отверстием навстречу потоку на оси трубопровода, отбор пробы под действием избыточного давления; устройство [5] для реализации способа [4] включает пробозаборную трубку, установленную в трубопроводе по диаметру трубопровода входным отверстием навстречу потоку на оси трубопровода). Comparative tests of the proposed method and device for sampling liquid from the pipeline were carried out using the sampling method according to GOST 2517-85 [4] and the sampling device according to GOST 2517-85 p. 2.13., FIG. 14) [5] (the implementation of the method and device of the prototypes according to [3] in the oil field is difficult due to the limitations of current regulatory documents when taking oil into account; the method of sampling liquid from the pipeline according to [4] involves placing a sample port perpendicular to the flow of the sampling tube with the inlet facing the flow on the axis of the pipeline, sampling under the influence of excessive pressure; the device [5] for implementing the method [4] includes a sampling tube installed in the pipeline along the diameter of the pipeline with an inlet pation upstream on the pipe axis).

Максимальное содержание воды в пробе, получаемой при помощи заявляемого способа, будет только тогда, когда в устройстве для его реализации входные пробозаборные отверстия 5-8 расположены в соответствии с изображением на фиг. 4, и при этом обеспечивается отбор пробы в соответствии с пунктом (1) табл. 1, то есть, когда коэффициенты пропорциональности k1, k2, k3, k4 отбора пробы из областей Si (N 23 - 36) отклоняются от их среднего арифметического 0,009 на максимальное значение (на 20%) и при этом находятся в соотношении:
k1 = k2 = 0.0075, k3 = k4 = 0-0105 (1)
(в этом случае доля пробы с нижних слоев потока, наиболее богатая водной фазой, будет максимальна, а значит, в интегральной пробе - пробе от всех отверстий 5-8, - будет максимальное значение воды по сравнению с обводненностью пробы, полученной при иных соотношениях коэффициентов ki, отличных от соотношения (1) и различных расположениях отверстий 5-8).The maximum water content in the sample obtained using the proposed method will only be when in the device for its implementation inlet sampling holes 5-8 are located in accordance with the image in FIG. 4, and at the same time sampling is provided in accordance with paragraph (1) of the table. 1, that is, when the proportionality coefficients k1, k2, k3, k4 of sampling from the Si regions (N 23 - 36) deviate from their arithmetic average of 0.009 by the maximum value (by 20%) and at the same time are in the ratio:
k1 = k2 = 0.0075, k3 = k4 = 0-0105 (1)
(in this case, the proportion of the sample from the lower layers of the stream, the richest in the aqueous phase, will be maximum, and therefore, in the integral sample - the sample from all holes 5-8 - there will be a maximum value of water compared to the water cut of the sample obtained at different ratios of coefficients ki, different from relation (1) and different arrangements of holes 5-8).

Минимальное содержание воды в пробе, получаемой при помощи заявляемого способа, будет только тогда, когда в устройстве для его реализации входные пробозаборные отверстия 5-8 расположены в соответствии с изображением на фиг. 5 и при этом обеспечивается отбор пробы в соответствии с пунктом (2) табл. 1, то есть, когда коэффициенты пропорциональности k1, k2, k3, k4 отбора пробы из областей Si (N 23 - 26) отклоняются от их среднего арифметического 0.009 также на максимальное значение (на 20%) и при этом находятся в соотношении:
k1 = k2 = 0.0105, k3 = k4 = 0.0075 (2)
(в этом случае доля пробы с верхних наименее обводненных слоев потока будет максимальна, а значит, обводненность интегральной пробы по сравнению с обводненностью интегральной пробы, полученной при иных соотношениях коэффициентов ki, отличных от соотношения (2) и различных расположениях отверстий 5-8, будет минимальной).The minimum water content in the sample obtained using the proposed method will only be when in the device for its implementation inlet sampling holes 5-8 are located in accordance with the image in FIG. 5 and at the same time sampling is provided in accordance with paragraph (2) of the table. 1, that is, when the proportionality coefficients k1, k2, k3, k4 of sampling from the Si regions (N 23 - 26) deviate from their arithmetic average 0.009 also by the maximum value (by 20%) and in this case are in the ratio:
k1 = k2 = 0.0105, k3 = k4 = 0.0075 (2)
(in this case, the proportion of the sample from the upper least flooded layers of the flow will be maximum, and therefore, the water content of the integral sample compared to the water content of the integral sample obtained with different ratios of coefficients ki different from relation (2) and different locations of holes 5-8 will be minimum).

Таким образом, как следует из сказанного, при иных соотношениях коэффициентов k1, k2, k3, k4, отличных от соотношений (1)-(2) и вариантах расположения входных отверстий 5-8 на пробозаборной трубке 1, обводненность пробы (интегральной - от входных пробозаборных отверстий 5-8) будет промежуточной - заключенной между минимальной и максимальной обводненностью пробы, полученной согласно условиям (1)-(2). Такую зависимость обводненности пробы от расположения отверстий 5-8 при условиях (1)-(2) (а также условиях (3)-(4) табл.1) полностью подтверждают данные экспериментов табл. 2-9. Thus, as follows from what has been said, with different ratios of the coefficients k1, k2, k3, k4 different from ratios (1) - (2) and the arrangement of inlet openings 5-8 on the sampling tube 1, the water cut of the sample (integral - from the inlet sampling holes 5-8) will be intermediate - between the minimum and maximum water cut of the sample obtained according to conditions (1) - (2). This dependence of the water cut of the sample on the location of holes 5-8 under conditions (1) - (2) (as well as conditions (3) - (4) of Table 1) is fully confirmed by the experimental data of Table 1. 2-9.

Заявляемый способ отбора проб и устройство для его осуществления промышленно применимы ввиду того, что они включают в себя технологические и технические решения, гарантирующие снижение потерь при учете перекачиваемой по трубопроводам жидкости к минимуму, наряду с удобством изготовления, монтажа и эксплуатации устройства. The inventive method of sampling and a device for its implementation are industrially applicable in view of the fact that they include technological and technical solutions that guarantee a reduction in losses when taking into account the liquid pumped through pipelines to a minimum, along with the convenience of manufacturing, installation and operation of the device.

Источники информации
1. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. ГОСТ 2517-85 /п. 2.13.1.8, п.2.13.1.10, черт.18/.Sources of information
1. The method of sampling fluid from the pipeline. GOST 2517-85 / p. 2.13.1.8, p.2.13.1.10, drawing 18 /.

2. Пробоотборник. ГОСТ 2517-85 /п.2.13. черт.15/. 2. Sampler. GOST 2517-85 / p.2.13. Fig. 15 /.

3. А.с. СССР N 634152, G 01 N 1/10, 1978 г. 3. A.S. USSR N 634152, G 01 N 1/10, 1978

4. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. ГОСТ 2517-85 /п. 2.13.1.6, п.2.13.1.7/. 4. The method of sampling fluid from the pipeline. GOST 2517-85 / p. 2.13.1.6, clause 2.13.1.7 /.

5. Пробоотборник. ГОСТ 2517-85 /п.2.13. черт.14/. 5. Sampler. GOST 2517-85 / p.2.13. Fig. 14 /.

Claims

1. A method of sampling liquid from a pipeline, in which a sampling element is placed in the pipeline with an inlet facing the flow and sampling is proportional to the flow rate, characterized in that the sampling is carried out from Si regions formed by conditionally dividing the space of the pipeline by planes symmetrically located relative to its center perpendicular to the longitudinal plane of the pipeline X, which for the inclined or horizontally located pipeline is vertical, p moreover, the centers of the inlet of each Si region are combined with points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline, or placed no more than 0.1 pipe diameter from them, and a sample in each Si region is taken proportionally to the flow rate with a proportionality coefficient Ki, the deviation of which of their arithmetic average value of not more than 20%.

2. The method according to p. 1, characterized in that if the sampling element is placed in the pipeline under pressure, the sampling element is placed in the pipeline through an stuffing box with shutoff valves.

3. A device for sampling liquid from a pipeline, comprising a sampling element installed in the pipeline with an inlet facing the flow and an outlet from the device, characterized in that the inlet on the sampling element is made from a sampling condition from Si regions formed by conditionally dividing the cross section the pipeline symmetrically located relative to its center, planes perpendicular to the longitudinal plane of the pipeline X, which is vertical for inclined or horizontally located pipeline, and the inlet holes of each Si region are made from the condition of aligning their centers with points symmetrically located relative to the central axis of the pipeline, or from the condition of the location of the centers of the inlet of each Si region, separated from these points by no more than 0.1 the diameter of the pipeline, while the inlets are made from the condition that sampling from each Si region is possible in proportion to the flow rate in it with a proportionality coefficient Ki, open Onen which from their arithmetic mean value is not more than 20%.