RU2795081C1 - Устройство для отбора проб многофазного потока - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности. Раскрыто устройство для отбора проб многофазного потока, в котором формирователь потока включает в себя конфузор и диффузор, герметично соединенные между собой с образованием кольцевой полости, оно дополнительно снабжено пятью штангами, представляющими собой металлические стержни заданных размеров, и трубчатым металлическим элементом, снабженным сквозным боковым отверстием, поршень дополнительно снабжен сквозными отверстиями, фланец дополнительно снабжен отверстиями, конфузор выполнен заданной формы и заданных размеров с возможностью расположения на его внешней поверхности уплотнительного кольца и с осевым проточным каналом, который на входе выполнен сужающимся, а на выходе выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, диффузор выполнен заданной формы и заданных размеров с осевым проточным каналом, который на входе выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, а на выходе выполнен расширяющимся, снабжен сквозными отверстиями и сквозным узким отверстием, выполненным заданного минимального размера, обеспечивающего прохождение по нему многофазного потока из формирователя потока, и расположенным с возможностью гидравлического сообщения осевого проточного канала с кольцевой полостью, со сквозным боковым отверстием трубчатого металлического элемента, упорный элемент снабжен сквозными отверстиями и герметично установлен в формирователе потока, обеспечивая расположение уплотнительного кольца, при этом три штанги закреплены в сквозных отверстиях поршня, расположенных на заданном расстоянии между собой, и в сквозных отверстиях диффузора с возможностью воздействия на упорный элемент, две штанги и трубчатый металлический элемент, установленные в отверстиях фланца и в сквозных отверстиях упорного элемента и расположенные на заданном расстоянии между собой, соединяют фланец и упорный элемент, обеспечивают поршню возвратно-поступательное перемещение, при этом диаметр трубчатого металлического элемента в 10-60 раз больше размера диаметра или толщины сквозного узкого отверстия, зонд герметично установлен в сквозных отверстиях фланца и диффузора с возможностью вращения вокруг своей оси, перемещения вместе с поршнем и с возможностью размещения сопла в заданной плоскости отбора проб, уплотнительное кольцо представляет собой упруго-пластичное уплотнительное кольцо. Изобретение позволяет повысить представительность отбираемой части газожидкостного потока, обеспечивая высокую степень гомогенизации газожидкостной смеси в зоне отбора проб. 4 ил., 1 пр.

Description

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быть использовано как устройство отбора проб многофазного потока, поступающего из добывающих газовых, газоконденсатных, нефтяных скважин в трубопроводы систем сбора, для дальнейшего определения расходов газовой, жидкой углеводородной и водной или водометанольной фаз многофазных потоков.

Известно Устройство отбора проб газожидкостного потока, содержащее полый корпус с каналами для входа и выхода потока и установленную в полости корпуса пробоотборную трубку с возможностью отбора проб в зоне критического истечения основного газожидкостного потока (патент РФ №2091579, Е21В 47/10, G01N 1/10, опубл. 27.09.1997 г.).

Недостатком данного технического решения является то, что для работы данного устройства необходимо критическое течение, создаваемое в трубопроводе установкой штуцера, но в большинстве случаев критические течения в трубопроводах технологически неприемлемы, так как при этом создается дополнительное газодинамическое сопротивление изменяющее расход многофазного потока, в связи с этим данное устройство применяется ограниченно.

Известно Устройство отбора проб газожидкостной среды, содержащее поршень, фланец, выполненный с крепежными отверстиями и с возможностью размещения и перемещения в нем поршня, формирователь потока, зонд и сопло, герметично соединенные между собой, установленные с возможностью вращения и отбора проб многофазного потока в заданной плоскости, расположенной в формирователе потока, и с возможностью образования проточного канала для отбора проб, упорный элемент и уплотнительное кольцо (патент РФ №2422796, G01N 1/10, опубл. 27.06.2011 г., прототип).

Недостатком данного технического решения является то, что имеет высокое газодинамическое сопротивление, при высоких расходах создает перепад давления, который неприемлем и изменяет технологический режим работы трубопровода, кроме того, при работе на сужающем устройстве образуются гидрато-парафино образования, это приводит к искажению при определении расходов многофазного потока, в связи с чем данное устройство имеет ограничения при применении.

Предлагаемое Устройство для отбора проб многофазного потока позволяет устранить указанные выше недостатки и повысить представительность отбираемой части газожидкостного потока, обеспечивая высокую степень гомогенизации газожидкостной смеси в зоне отбора проб за счет формирования равномерного распределения жидкой фазы, находящейся в дисперсном состоянии в зоне отбора проб, за счет, в том числе и стержневой конструкции, обеспечивается минимально возможное газодинамическое сопротивление при прохождении многофазного потока транзитом через Устройство для отбора проб многофазного потока.

Поставленный технический результат достигается тем, что Устройство для отбора проб многофазного потока содержит поршень, фланец, выполненный с крепежными отверстиями и с возможностью размещения и перемещения в нем поршня, формирователь потока, зонд и сопло, герметично соединенные между собой, установленные с возможностью вращения и отбора проб многофазного потока в заданной плоскости отбора проб, расположенной в формирователе потока, и с возможностью образования проточного канала для отбора проб, упорный элемент и уплотнительное кольцо, формирователь потока включает в себя конфузор и диффузор, герметично соединенные между собой с образованием кольцевой полости, снабжено пятью штангами, представляющими собой металлические стержни заданных размеров, и трубчатым металлическим элементом, снабженным сквозным боковым отверстием, поршень дополнительно снабжен сквозными отверстиями, фланец дополнительно снабжен отверстиями, конфузор выполнен заданной формы и заданных размеров с возможностью расположения на его внешней поверхности уплотнительного кольца и с осевым проточным каналом, который на входе выполнен сужающимся, а на выходе выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, диффузор выполнен заданной формы и заданных размеров с осевым проточным каналом, который на входе выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, а на выходе выполнен расширяющимся, снабжен сквозными отверстиями и сквозным узким отверстием, выполненным и расположенным с возможностью гидравлического сообщения осевого проточного канала с кольцевой полостью, со сквозным боковым отверстием трубчатого металлического элемента, упорный элемент дополнительно снабжен сквозными отверстиями и герметично установлен в формирователе потока, обеспечивая расположение уплотнительного кольца, при этом три штанги закреплены в сквозных отверстиях поршня, расположенных на заданном расстоянии между собой, и в сквозных отверстиях диффузора с возможностью воздействия на упорный элемент, две штанги и трубчатый металлический элемент, установленные в отверстиях фланца и в сквозных отверстиях упорного элемента и расположенные на заданном расстоянии между собой, обеспечивают поршню возвратно-поступательное перемещение, зонд герметично установлен в сквозных отверстиях фланца и диффузора с возможностью вращения вокруг своей оси, перемещения вместе с поршнем и с возможностью размещения сопла в заданной плоскости отбора проб, уплотнительное кольцо представляет собой упруго-пластичное уплотнительное кольцо.

На фиг. 1 изображено вид сверху Устройства для отбора проб многофазного потока, на фиг. 2 изображен разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 3 изображен разрез Б-Б на фиг. 1, на фиг. 4 изображена таблица 1, в которой приведены условия отбора пробы.

Заявленная конструкция Устройства для отбора проб многофазного потока (далее по тексту - «Пробоотборник») состоит из фланца 1, поршня 2, формирователя потока, содержащего конфузор 3 и диффузор 4, зонда 5, сопла 6, упорного элемента 7, уплотнительного кольца 8, пяти штанг 9 и 10, и трубчатого металлического элемента 11.

Фланец 1 представляет собой монолитную или сборную конструкцию, выполненную заданной геометрической формы и размеров и с возможностью герметичного размещения и возвратно поступательного перемещения в нем поршня 2, при этом герметичность соединения фланца 1 и поршня 2 осуществляют посредством уплотнительных элементов в виде резиновых колец. Фланец 1 снабжен крепежными отверстиями, обеспечивающими герметичное соединение Пробоотборника с трубопроводом или с фонтанной арматурой скважины посредством крепежных элементов, и отверстиями, выполненными с возможностью герметичного установления в них пяти штанг 9 и 10, трубчатого металлического элемента 11, и зонда 5.

Поршень 2 выполнен заданной формы и размеров, с возможностью герметичного установления его во фланце 1 и возвратно-поступательного перемещения в нем и снабжен сквозными отверстиями, выполненными с возможностью установления в них пяти штанг 9 и 10, трубчатого металлического элемента 11, и зонда 5.

Зонд 5 герметично установлен в сквозном отверстии фланца 1 и в сквозном отверстии диффузора 4, проходя сквозное отверстие поршня 2, с возможностью вращения вокруг своей оси и перемещения вместе с поршнем 2, обеспечивая размещение сопла 6 в заданной плоскости формирователя потока для отбора проб из многофазного потока.

Трубчатый металлический элемент 11 представляет собой, например, толстостенную трубку, и снабжен сквозным боковым отверстием 12.

Пять штанг 9 и 10 представляют собой металлические стержни заданных размеров, из них

три штанги 9 установлены в сквозных отверстиях поршня 2 с возможностью перемещения относительно фланца 1 (подвижные относительно фланца 1), закреплены в сквозных отверстиях поршня 2, расположенных на заданном расстоянии между собой, и установлены в сквозных отверстиях диффузора 4 с возможностью воздействия на упорный элемент 7 при перемещении,

две штанги 10 установлены в отверстиях фланца 1 (неподвижные относительно фланца 1) и в сквозных отверстиях упорного элемента 7, а также трубчатый металлический элемент 11, установленный в отверстие фланца 1 и в сквозном отверстие упорного элемента 7, расположены на заданном расстоянии между собой, соединяют фланец 1 и упорный элемент 7, проходя сквозные отверстия поршня 2 и диффузора 4, обеспечивая поршню 2 возвратно-поступательное перемещение и обеспечивая воздействие на упруго-пластичное уплотнительное кольцо 8 и, соответственно, обеспечивая позиционирование формирователя потока.

Пять штанг 9 и 10, обеспечивают несущую способность конструкции, а трубчатый металлический элемент 11 со сквозным боковым отверстием 12, дополнительно кроме несущей способности, обеспечивает прохождение многофазного потока внутри него для дальнейшего определения его параметра, например, статического давления.

Две штанги 10 и трубчатый металлический элемент 11 герметично закреплены в отверстиях фланце 1 и в сквозных отверстиях упорного элемента 7, обеспечивая жесткую неподвижную конструкцию между собой.

Три подвижные штанги 9 закреплены в сквозных отверстиях поршня 2 и диффузора 4, обеспечивая жесткую подвижную конструкцию относительно неподвижной конструкции фланца 1 и упорного элемента 2.

При воздействии на поршень 2 давлением многофазного потока, поршень 2 поступательно перемещается относительно оси Пробоотборника, перемещая формирователь потока и тем самым сжимая или разжимая упруго-пластичное уплотнительное кольцо 8.

Формирователь потока представляет собой сборную конструкцию, выполненную с параметрами, которые обеспечивают:

- высокую однородность диспергируемой жидкой фазы многофазного потока, проходящего через формирователь потока;

- значительное изменение скорости многофазного потока в процессе истечения через формирователь потока;

- транзитный проход многофазного потока через формирователь потока, конструкция которого минимизирует газодинамические сопротивления проходящему многофазному потоку.

Формирователь потока, состоящий из конфузора и диффузора, создает эпюру равномерного осесимметричного распределения жидкой и газообразной фазы, является сменным элементом.

В Пробоотборник устанавливают формирователь потока заданного типоразмера, который определяют в зависимости от величины расхода многофазного потока, проходящего через осевой канал, формирователя потока.

Формирователь потока представляет собой конструкцию, состоящую из конфузора 3, расположенного на входе многофазного потока, и диффузора 4, расположенного на выходе многофазного потока из формирователя потока, которые герметично соединены между собой посредством резьбы, обеспечивая заданную конфигурацию и размер диаметра осевого проточного канала, образованного конфузором 3 и диффузором 4.

В формирователе потока расположена заданная плоскость отбора пробы перпендикулярно вектору движения многофазного потока.

Конфузор 3 выполнен заданной формы и заданных размеров с возможностью расположения на его внешней поверхности уплотнительного кольца 8 и с осевым проточным каналом, входной участок которого выполнен сужающимся, обеспечивая сжатие многофазного потока на входе в него, а выходной участок осевого проточного канала выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, например, цилиндрическим.

Например, конфузор 3 выполнен цилиндрической формы с осевым проточным каналом и на внешней поверхности которого выполнено посадочное место в виде, например, кольцевой проточки, под размещение упорного элемента 7 и уплотнительного кольца 8.

Диффузор 4 выполнен заданной геометрической формы, заданных размеров с осевым проточным каналом, на входе в который обеспечивается формирование равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, например, входной участок осевого проточного канала выполнен цилиндрическим, а выходной участок осевого проточного канала выполнен расширяющимся, обеспечивая расширение многофазного потока, со сквозными отверстиями, расположенными с возможностью установления в них пяти штанг 9 и 10 и трубчатого металлического элемента 11, и снабжен сквозным узким отверстием 13.

Диффузор 4 и конфузор 3 герметично соединены между собой с образованием кольцевой полости 14.

Сквозное узкое отверстие 13 выполнено заданного размера и расположено с возможностью гидравлического сообщения осевого проточного канала с кольцевой полостью 14, со сквозным боковым отверстием 12 трубчатого металлического элемента 11, обеспечивая прохождения по нему многофазного потока из осевого канала формирователя потока в канал трубчатого металлического элемента 11.

Прохождение многофазного потока из осевого канала формирователя потока через сквозное узкое отверстие 13 в кольцевую полость 14, из которой посредством сквозного бокового отверстия 12 в полость - канал трубчатого металлического элемента 11 обеспечивается для последующего определения статического давления многофазного потока.

Например, диффузор 4 выполнен цилиндрической формы с осевым проточным каналом, входной участок которого выполнен цилиндрическим, выходной участок выполнен расширяющимся, на внешней поверхности цилиндра выполнено посадочное место в виде кольцевой проточки для размещения в ней упорного элемента 7, в торцевой поверхности цилиндра выполнены шесть отверстий для пяти штанг 9 и 10 и трубчатого металлического элемента 11, а в боковой поверхности цилиндра выполнено сквозное узкое отверстие 13, при этом сквозное узкое отверстие 13 выполнено заданного минимального размера, обеспечивающего прохождение по нему многофазного потока из формирователя потока.

Канал, образованный сквозным узким отверстием 13, кольцевой полостью 14, сквозным боковым отверстием 12 и трубчатым металлическим элементом 11, имеет разные размеры диаметров, которые

обеспечивают передачу давления многофазного потока, образующегося в результате воздействия отбираемого многофазного потока на стенку формирователя потока и попадающего в сквозное узкое отверстие 13, кольцевую полость 14, сквозное боковое отверстие 12 и затем в трубчатый металлический элемент 11, диаметр которого в десятки раз, например, 10-60 раз, больше размера диаметра или толщины сквозного узкого отверстия 13 и впускного отверстия сопла 6.

Зонд 5 выполнен трубчатой формы заданных размеров и заданной конфигурацией, обеспечивающей движение внутри него отобранной пробы многофазного потока, поступающей из сопла 6, например, с изогнутым участком на входе.

Зонд 5 выполнен с возможностью обеспечения перемещения сопла 6 отбора по заданному сечению - плоскости формирователя потока по траектории от края до края, через центр, и отбор давления основного потока находится в плоскости сканирования сопла 6.

Например, зонд 5 выполнен из металлической трубки с изогнутым участком на входе, с размером внутреннего диаметра металлической трубки в пределах от 2 до 6 мм и с ребром жесткости.

Сопло 6 выполнено заданных размеров, с заданным геометрическим профилем, обеспечивающим движение внутри него отобранной пробы многофазного потока, и с заданной конусностью на входе в сопло 6, обеспечивающей коэффициент истечения отобранной пробы многофазного потока близкий к 1, 0.

Зонд 5 и сопло 6 герметично соединены между собой и установлены с возможностью вращения и отбора проб многофазного потока в заданной плоскости отбора проб, расположенной в формирователе потока, и с возможностью образования проточного канала для отбора проб, при этом сопло 6 герметично закреплено на изогнутом участке зонда 5 посредством резьбового соединения с возможностью отбора и протекания пробы многофазного потока внутри.

Заданную плоскость отбора проб определяют расчетным путем исходя из того, что она обеспечивает минимизацию образования тормозных вихрей, влияющих на изменение коэффициента истечения пробы многофазного потока и минимальное возмущение газожидкостного многофазного потока, не образуя тормозного вихря, который влияет на коэффициент истечения применяемого сопла 6, при этом эффективный гидравлический диаметр проточного канала для отбора проб с коэффициентом истечения не ниже 0,95 и не выше 1,05.

Зонд 5 с соплом отбора 6, образуя проточный канал для отбора проб, обеспечивают отбор пробы из многофазного потока в заданной плоскости отбора пробы и в заданных точках этой плоскости.

Упорный элемент 7 выполнен заданной формы и заданных размеров и с отверстиями, расположенными с возможностью установления в них двух неподвижных штанг 10 и трубчатого металлического элемента 11 для обеспечения соединения упорного элемента 7 с фланцем 1, и герметично установлен в формирователе потока для обеспечения расположения уплотнительного кольца 8 между конфузором 3 и упорным элементом 7.

Упорный элемент 7 герметично размещен на формирователе потока, например, установлен на диффузоре 4, и герметично соединен с ним посредством резьбового соединения.

Упорный элемент 7 соединен с двумя неподвижными штангами 10 и трубчатым металлическим элементом 11, которые соединены с фланцем 1.

Уплотнительное кольцо 8 выполнено заданных размеров, которые определяют в зависимости от диаметра трубопровода или фонтанной арматуры скважины, например, круглого сечения с внутренним диаметром от 8 до 25 мм.

Уплотнительное кольцо 8 представляет собой упруго-пластичное уплотнительное кольцо, которое расположено на диффузоре 4, и зафиксировано в заданном положении упорным элементом 7 посредством двух неподвижных штанг 10 и трубчатого металлического элемента 11 с возможностью обеспечения герметичного установления формирователя потока в трубопроводе или фонтанной арматуре скважины (сжимаясь или разжимаясь), направляя многофазный поток через формирователь потока.

Упруго-пластинчатое кольцо 8 обеспечивает фиксацию установки и герметизацию формирователя потока в трубном пространстве расположено между упорным элементом 7 и формирователем потока и приводится в действие давлением в трубопроводе.

Устройство для отбора проб многофазного потока работает следующим образом.

Отсекают задвижками участок трубопровода или фонтанной арматуры скважины, останавливая его движение, стравливают избыточное давление и на нем устанавливают Пробоотборник, герметично закрепляя посредством крепежных элементов, предварительно оснастив его формирователем потока с диаметром, обеспечивающим минимальное газодинамическое сопротивления многофазного потока и обеспечивая разность давлений динамической и статической составляющей многофазного потока.

Посредством упруго-пластичного уплотнительного кольца 8 фиксируют и герметизируют Пробоотборник в заданной месте трубопровода или фонтанной арматуре скважины, направляя многофазный поток через конфузор 3 и диффузор 4 формирователя потока Пробоотборника.

Пробоотборник имеет штанговую конструкцию, при этом неподвижная часть Устройства содержит фланец 1, соединенный жестко с упорным элементом 7 посредством двух неподвижных штанг 10 и трубчатого металлического элемента 1.

При этом в отверстие фланца 1 герметично установлен поршень 2, жестко соединенный посредством трех подвижных штанг 9 с формирователем потока, состоящего из диффузора 4 и конфузора 3, и в собранном состоянии представляет собой единую конструкцию. В сквозные отверстия поршня 2 и формирователя потока установлен зонд 5 с соплом 6. Зонд 5, вращаясь вокруг своей оси, перемещает сопло 6, размещенного в заданной плоскости отбора проб, по заданной траектории в этой заданной плоскости отбора проб от края до края, через ее центр.

Между упорным элементом 7 и диффузором 4 установлено уплотнительное кольцо 8.

Открывают задвижки фонтанной арматуры скважины. Скважину запускают в работу.

Многофазный газожидкостный поток осуществляет движение через формирователь потока: конфузор 3 и диффузор 4, оказывая минимальное гидравлическое сопротивление на участок трубопровода с многофазным потоком или фонтанной арматуры скважины, где формирователь потока размещен.

Давление многофазного потока воздействует на поршень 2, поршень 2, поступательно перемещаясь вдоль оси Пробоотборника, двигает упорный элемент 7, тем самым воздействуя на упруго-пластинчатое уплотнительное кольцо 8, сжимая его и заполняя пространство между формирователем потока и внутренним диаметром трубопровода или фонтанной арматуры скважины, направляя многофазный поток в осевой проточный канал формирователя потока, образованный конфузором 3 и диффузором 4.

Многофазный поток транзитом проходит через конфузор 3, сжимаясь на входе в него, уменьшая давление и увеличивая скорость многофазного потока от 10 до 20 раз в зависимости от размера диаметра сужающего участка конфузора 3 и величины расхода, и равномерно распределяя жидкие углеводороды и воду на выходе из него.

Затем многофазный поток транзитом проходит через диффузор 4, сохраняя равномерное распределение, содержащихся в газе в дисперсном состоянии, жидких углеводородов и воды, на входе в него и расширяясь на выходе из него, при этом многофазный поток, находящийся в дисперсном состоянии, равномерно распределяется по плоскости - сечению цилиндрического участка конфузора 3 и в таком состоянии проходит в цилиндрический участок диффузора 4, снабженный сквозным узким отверстием 13.

Многофазный поток воздействует на сквозное узкое отверстие 13, поступает в канал, образованный сквозным узким отверстием 13, кольцевой полостью 14, сквозным боковым отверстием 12 и трубчатым металлическим элементом 11, обеспечивая на выходе из него возможность снятия показаний статического давления многофазного потока и получения истинных значений статической составляющей многофазного потока.

В диффузоре 4 многофазный поток расширяется до первоначального состояния, не запирая формирователь потока и не создавая дополнительного сопротивления в месте, где установлен конфузор 3.

В процессе движения многофазного потока осуществляют поворот зонда 5, обеспечивая точное позиционирование сопла 6 в заданной плоскости отбора пробы - сечении и относительно ее оси.

Проба многофазного потока представляет собой элементарную струйку, например, элементарную струйку в виде отобранной части многофазного потока (газа, жидкости), составляющей сотую долю всего многофазного потока или меньше, взятую в заданных точках заданной плоскости отбора пробы, в которой жидкость равномерно распределена в газе.

Поворот сопла 6 осуществляют по заданной траектории, проходящей от одного края заданной плоскости отбора пробы до противоположного края через центр, осуществляя сканирование многофазного потока по всей плоскости отбора проб.

При этом отбор пробы осуществляют в заданных точках плоскости отбора пробы, останавливаясь для отбора пробы на заданный промежуток времени, что позволяет обеспечить полное исследование многофазного потока.

Поворот зонда 5 с соплом отбора 6 осуществляют относительно оси вращения зонда 5 автоматическим управлением или управлением вручную.

Например, отбор пробы осуществляют, при равенстве линейных скоростей всего многофазного потока и скорости отбора пробы, а так же с учетом пропорциональности времени остановки зонда 5 с соплом 6 в заданной точке плоскости отбора пробы, например, время отбора пробы из каждой точки, пропорционально ее относительной площади.

Равенство линейных скоростей всего многофазного потока и скорости отбора пробы обеспечивается тем, что в момент отбора пробы соблюдается равенство давлений потока, проходящего через формирователь потока, в двух точках: в точке на входе в сопло 6 и в точке на входе в сквозное узкое отверстие 13.

Пробоотборник позволяет осуществить отбор пробы в заданной плоскости исследуемого многофазного потока.

Предлагаемое устройство позволяет повысить представительность отбираемой части газожидкостного потока, обеспечивая высокую степень гомогенизации газожидкостной смеси в зоне отбора проб за счет формирования равномерного распределения жидкой фазы, находящейся в дисперсном состоянии в зоне отбора проб, и обеспечивая минимальное воздействия на многофазный поток и минимально возможное газодинамическое сопротивление при прохождении многофазного потока транзитом через Устройство для отбора проб многофазного потока.

Пример.

Отсекают задвижками участок фонтанной арматуры работающей скважины с диаметром 150 мм с многофазным потоком, останавливая движение многофазного потока, стравливают избыточное давление и на нем устанавливают Пробоотборник, герметично закрепляя посредством крепежных элементов на фланце буферной задвижки фонтанной арматуры скважины. Пробоотборник оснащают формирователем потока, проходной диаметр которого подбирается из условия обеспечения минимального газодинамического сопротивления многофазного потока при этом разность давлений динамической и статической составляющей многофазного потока должна находится в пределах 0,7-3,7 бар.

После установки открывают задвижки фонтанной арматуры скважины, давление поднимает поршень 2 вверх, упруго-пластичное уплотнительное кольцо 8 разжимается между упорным элементом 7 и формирователем потока, кольцо 8 фиксирует и герметизирует формирователь потока, направляя многофазный поток через конфузор 3 и диффузор 4, например, с проходным диаметром 65 мм.

Поток транзитом проходит через формирователь потока, увеличивая свою скорость и приобретая равномерное распределение газовой и жидкой фаз на заданном участке.

В процессе прохождения многофазного потока через формирователь, многофазный поток воздействует на сквозное узкое отверстие 13, поступает в канал, образованный сквозным узким отверстием 13, кольцевой полостью 14, сквозным боковым отверстием 12 и трубчатым металлическим элементом 11, и поступает в проточный канал для отбора проб через сопло 6, посредством которого осуществляют отбор пробы при соблюдении равенства давлений в точке на входе в сопло 6 и сквозном узком отверстии 13. При равенстве этих давлений проба отбирается в изокинетическом режиме, то есть при равенстве линейных скоростей потока на выходе из диффузора (сквозное узкое отверстие 13), и на входе в сопло 6.

Кроме соблюдения изокинетического режима отбора производят сканирование. В процессе отбора сопло 6 перемещают от края и до края через центр и останавливаясь в точках, расположенных по плоскости отбора проб, по расчетному времени.

Например: в таблице 1 приведены условия отбора пробы

Формирователь потока с диаметром 65 мм при расходе 350 тысяч ст. м³/сут по газу, образует разницу между динамическим и статическим давлением 0,5 бар, что подтверждает минимальное газодинамическое сопротивления многофазного потока 0,05 Мпа.

Устройство для отбора проб многофазного потока - это устройство для исследования продукции добывающих скважин посредством отбора незначительной части многофазного потока, которая является представительной пробой многофазного потока, состоящего из газообразной, жидкой углеводородной и жидкой водной фазы, для дальнейшего определения расхода фаз и их компонентно-фракционного состава добываемого флюида скважин и технологических трубопроводов.

Заявленное устройство позволяет осуществить отбор проб для измерения расхода многофазного потока, в том числе и в технологических трубопроводах (скважинах) при низких давлениях и высоком расходе многофазной смеси, где перепады давления на измерительных участках технологически не приемлемы и могут повлиять на режим работы трубопровода (скважины), позволяет повысить представительность отбираемой части газожидкостного потока, обеспечивая высокую степень гомогенизации газожидкостной смеси в зоне отбора проб за счет формирования равномерного распределения жидкой фазы, находящейся в дисперсном состоянии в зоне отбора проб, и обеспечивая минимальное воздействия на многофазный поток и минимально возможное газодинамическое сопротивление при прохождении многофазного потока транзитом через устройство для отбора проб многофазного потока.

Claims (3)

1. Устройство для отбора проб многофазного потока, содержащее поршень, фланец, выполненный с крепежными отверстиями и с возможностью размещения и перемещения в нем поршня, формирователь потока, зонд и сопло, герметично соединенные между собой, установленные с возможностью вращения и отбора проб многофазного потока в заданной плоскости отбора проб, расположенной в формирователе потока, и с возможностью образования проточного канала для отбора проб, упорный элемент, уплотнительное кольцо,
2. отличающееся тем, что
3. формирователь потока включает в себя конфузор и диффузор, герметично соединенные между собой с образованием кольцевой полости, оно дополнительно снабжено пятью штангами, представляющими собой металлические стержни заданных размеров, и трубчатым металлическим элементом, снабженным сквозным боковым отверстием, поршень дополнительно снабжен сквозными отверстиями, фланец дополнительно снабжен отверстиями, конфузор выполнен заданной формы и заданных размеров с возможностью расположения на его внешней поверхности уплотнительного кольца и с осевым проточным каналом, который на входе выполнен сужающимся, а на выходе выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, диффузор выполнен заданной формы и заданных размеров с осевым проточным каналом, который на входе выполнен с возможностью формирования равномерного распределения газа, жидких углеводородов и воды в многофазном потоке, а на выходе выполнен расширяющимся, снабжен сквозными отверстиями и сквозным узким отверстием, выполненным заданного минимального размера, обеспечивающего прохождение по нему многофазного потока из формирователя потока, и расположенным с возможностью гидравлического сообщения осевого проточного канала с кольцевой полостью, со сквозным боковым отверстием трубчатого металлического элемента, упорный элемент снабжен сквозными отверстиями и герметично установлен в формирователе потока, обеспечивая расположение уплотнительного кольца, при этом три штанги закреплены в сквозных отверстиях поршня, расположенных на заданном расстоянии между собой, и в сквозных отверстиях диффузора с возможностью воздействия на упорный элемент, две штанги и трубчатый металлический элемент, установленные в отверстиях фланца и в сквозных отверстиях упорного элемента и расположенные на заданном расстоянии между собой, соединяют фланец и упорный элемент, обеспечивают поршню возвратно-поступательное перемещение, при этом диаметр трубчатого металлического элемента в 10-60 раз больше размера диаметра или толщины сквозного узкого отверстия, зонд герметично установлен в сквозных отверстиях фланца и диффузора с возможностью вращения вокруг своей оси, перемещения вместе с поршнем и с возможностью размещения сопла в заданной плоскости отбора проб, уплотнительное кольцо представляет собой упруго-пластичное уплотнительное кольцо.

Images