RU2817231C2

RU2817231C2 - Device of opening of universal platform for monitoring of medium parameters in pipeline

Info

Publication number: RU2817231C2
Application number: RU2023118244A
Authority: RU
Inventors: Константин Васильевич Рымаренко
Original assignee: Константин Васильевич Рымаренко
Filing date: 2022-05-23
Publication date: 2024-04-11

Abstract

FIELD: measurement.

SUBSTANCE: invention relates to measurement of multiphase fluid flow parameters and can be used in information-measuring systems of oil producing and oil processing industries. Opening device of universal platform for monitoring of medium parameters in pipeline represents radial through hole of round cross-section with three stepwise variable diameters with formation of two thrust sites. Said hole is made in the wall of the measuring unit of the platform in the form of a Venturi tube in the area of the neck in the cross-sectional plane transverse to the direction of flow of the medium. In the hole there is a window which is transparent for radiation in a given frequency range. On the surface of the thrust site located closer to the inner channel of the measuring unit of the platform, there is an annular groove in which a sealing gasket is installed, and a radial boss. Blind holes with internal thread are made along the circumference at equal intervals on the surface of the thrust site located closer to the external surface of the housing. Window has a cylindrical shape with a stepwise variable diameter to form a mating support platform. End surface of the window located on the side of the internal channel of the measuring unit of the platform is concave and cylindrical with a radius equal to the radius of the section of the internal channel of the measuring unit of the platform. On the thrust site located closer to the outer surface of the housing of the measuring unit of the platform there is a flange fixed by a threaded connection in blind holes.

EFFECT: proposed device of platform opening provides its reliable tightness, enables to use various types of analysers and to replace windows without complicated measures for its dismantling, and also provides a laminar flow of the medium in the parameters monitoring zone, reducing the error of the obtained data.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области измерения параметров потока многофазной жидкости и может быть использовано в информационно-измерительных системах нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей промышленностей.The invention relates to the field of measuring parameters of a multiphase fluid flow and can be used in information and measurement systems of the oil production and oil refining industries.

В настоящий момент в нефтегазовой отрасли наблюдается глобальная тенденция к цифровизации и оптимизации процессов контроля различных параметров. Одним из таких процессов является контроль и учет дебитов получаемых на поверхности углеводородов. При этом зачастую важно максимально точно и оперативно определять различные типы параметров, используя разные методы их определения с применением различных типов устройств. Применяемые внешние устройства могут иметь различную конструкцию, в связи с чем их правильное сопряжение с измерительным блоком напрямую может быть проблематичным, а в некоторых случаях невозможно.Currently, in the oil and gas industry there is a global trend towards digitalization and optimization of processes for monitoring various parameters. One of these processes is the control and accounting of flow rates of hydrocarbons obtained on the surface. At the same time, it is often important to determine various types of parameters as accurately and quickly as possible, using different methods for their determination using different types of devices. The external devices used may have different designs, and therefore their correct pairing directly with the measuring unit can be problematic, and in some cases impossible.

Известно, например, техническое решение (см. патент RU №2533318, МПК G01F 1/36, опубл. 20.11.2014 г.), в котором описана система многофазного расходомера, содержащая измерительный блок в виде трубки Вентури с закрепленными на нем источником и детектором сигнала, проходящего через многофазный поток в измерительном блоке.For example, a technical solution is known (see patent RU No. 2533318, IPC G01F 1/36, published November 20, 2014), which describes a multiphase flow meter system containing a measuring unit in the form of a Venturi tube with a source and detector attached to it signal passing through the multiphase flow in the measuring unit.

Недостатком известного решения является возможность использования в качестве источника и детектора сигнала только определенных устройств, конструкции которых специально разработаны для сопряжения с измерительным блоком. То есть, в данном случае система является единым конструктивным устройством, что не позволяет применять в случаях необходимости внешних устройств других типов и конструкций (они не смогут быть правильно установлены, при прохождении излучения от источника внутрь измерительного блока будут потери мощности и т.п.).The disadvantage of the known solution is the ability to use only certain devices as a signal source and detector, the designs of which are specially designed to interface with the measuring unit. That is, in this case, the system is a single structural device, which does not allow the use of external devices of other types and designs when necessary (they cannot be installed correctly, there will be power losses when radiation from the source passes into the measuring unit, etc.) .

Известен многофазный расходомер (см. патент RU №2632249, МПК G01F 1/58, опубл. 03.10.2017 г.), содержащий:A multiphase flow meter is known (see patent RU No. 2632249, IPC G01F 1/58, published 10/03/2017), containing:

канал, содержащий поток многофазного флюида;a channel containing a multiphase fluid flow;

радиоизотопный источник и радиоизотопный датчик, выполненный с возможностью обнаружения ядерной энергии, излучаемой радиоизотопным источником через канал и поток многофазного флюида; и электронный инструмент, выполненный с возможностью:a radioisotope source and a radioisotope sensor configured to detect nuclear energy emitted by the radioisotope source through the channel and flow of the multiphase fluid; and an electronic instrument configured to:

определения режима течения и содержания газа в потоке многофазного флюида на основании ядерной энергии, обнаруженной датчиком, по сравнению с ожидаемым шумом радиоизотопного датчика в условиях стационарного потока;determining the flow regime and gas content of a multiphase fluid stream based on the nuclear energy detected by the sensor compared to the expected noise of the radioisotope sensor under steady-state flow conditions;

определения стационарности потока многофазного флюида на основании обнаруженного режима течения;determining the stationarity of a multiphase fluid flow based on the detected flow regime;

выбора переменной из множества переменных на основании обнаруженного содержания газа и обнаруженной стационарности; и моделирования потока многофазного флюида посредством настройки выбранной переменной.selecting a variable from a plurality of variables based on the detected gas content and the detected stationarity; and simulating multiphase fluid flow by adjusting the selected variable.

Основным недостатком известного расходомера является невозможность использования иных, кроме радиоизотопного источников и приемников сигнала.The main disadvantage of the known flow meter is the inability to use signal sources and receivers other than radioisotopes.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога многофазный расходомер (см. патент RU №2663418, МПК G01F 1/74, опубл. 06.08.2018 г.), содержащий средство излучения, рентгенопрозрачный участок трубопровода для исследования многофазной жидкости, после которого расположена противорассеивающая рентгеновская маска для снижения влияния излучения на изображение, матричный рентгеновский детектор в качестве средства обнаружения, при этом перед матричным рентгеновским детектором установлен рентгеновский фильтр, который выполнен из двух видов фильтрующих материалов, имеющих различный коэффициент поглощения и расположенных в шахматном порядке так, чтобы каждая клетка фильтра находилась над собственным пикселем матричного детектора, при этом после рентгенопрозрачного участка, параллельно матричному рентгеновскому детектору установлен спектрометр, служащий для измерения интенсивности рентгеновского излучения с учетом ее распределения по энергиям фотонов.A multiphase flow meter, accepted as the closest analogue, is known (see patent RU No. 2663418, IPC G01F 1/74, publ. 08/06/2018), containing a radiation means, an X-ray transparent section of the pipeline for studying a multiphase liquid, after which there is an anti-scattering X-ray mask for to reduce the influence of radiation on the image, a matrix X-ray detector is used as a detection means, while an X-ray filter is installed in front of the matrix X-ray detector, which is made of two types of filter materials having different absorption coefficients and arranged in a checkerboard pattern so that each filter cell is located above its own pixel of the matrix detector, while after the radiolucent area, parallel to the matrix X-ray detector, a spectrometer is installed, which serves to measure the intensity of X-ray radiation, taking into account its distribution over photon energies.

Известное устройство позволяет использовать в качестве средства излучения рентгеновскую трубку с широкополосным спектром излучения, однако также не позволяет применять другие источники и детекторы сигнала, работающие в диапазонах волн, непрозрачных для рентгенопрозрачного участка трубопровода.The known device allows the use of an X-ray tube with a broadband radiation spectrum as a means of radiation, but it also does not allow the use of other signal sources and detectors operating in wave ranges that are opaque to the radiolucent section of the pipeline.

Задачей заявляемого технического решения является разработка конструкции проема платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе, позволяющего использование различных типов источников и детекторов сигнала.The objective of the proposed technical solution is to develop a platform opening design for monitoring environmental parameters in a pipeline, allowing the use of various types of signal sources and detectors.

Технический результат изобретения заключается в возможности применения для мониторинга параметров среды в трубопроводе внешних устройств различных конструкций и типов, а также в обеспечении ламинарного течения среды в месте проведения измерений.The technical result of the invention is the possibility of using external devices of various designs and types to monitor environmental parameters in a pipeline, as well as ensuring laminar flow of the medium at the measurement location.

Технический результат достигается тем, что устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе представляет выполненное в стенке измерительного блока платформы в виде трубки Вентури в зоне горловины в плоскости сечения, поперечной направлению движения потока среды, радиальное сквозное отверстие круглого сечения с тремя ступенчато изменяемыми диаметрами с образованием двух упорных площадок, в котором установлено окно, прозрачное для излучения в заданном диапазоне частот, при этом на поверхности упорной площадки, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы выполнены кольцевая канавка, в которой установлена уплотнительная прокладка, и радиальный прилив, а на поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, по окружности через равные промежутки выполнены глухие отверстия цилиндрической формы с внутренней резьбой на всю глубину, окно имеет боковую поверхность цилиндрической формы со ступенчато изменяемым диаметром с образованием ответной опорной площадки, обеспечивающую сопряжение с боковой поверхностью радиального сквозного отверстия от внутреннего канала измерительного блока платформы до поверхности упорной площадки, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, на образованной в месте ступенчатого изменения диаметра боковой поверхности окна ответной опорной площадке выполнены кольцевая канавка с диаметром, соответствующим диаметру кольцевой канавки на поверхности упорной площадки сквозного отверстия, расположенной ближе к внутреннему каналу измерительного блока платформы, и радиальное углубление, соответствующее по размерам приливу, торцевая поверхность окна, расположенная со стороны внутреннего канала измерительного блока платформы выполнена вогнутой цилиндрической с радиусом, равным радиусу сечения внутреннего канала измерительного блока платформы, а на упорной площадке, расположенной ближе к наружной поверхности корпуса измерительного блока платформы, установлен фланец, закрепленный резьбовым соединением в глухих отверстиях.The technical result is achieved by the fact that the opening device of the universal platform for monitoring the parameters of the medium in the pipeline represents a radial through hole of circular cross-section with three stepwise variable diameters, made in the wall of the platform's measuring block in the form of a Venturi tube in the neck area in the section plane transverse to the direction of movement of the medium flow with the formation of two thrust pads, in which a window is installed, transparent to radiation in a given frequency range, while on the surface of the thrust pad located closer to the internal channel of the platform measuring block there is an annular groove in which a sealing gasket is installed, and a radial boss, and on on the surface of the thrust pad, located closer to the outer surface of the body of the platform measuring block, blind holes of a cylindrical shape with internal threads are made along the circumference at equal intervals to the full depth, the window has a cylindrical lateral surface with a stepwise variable diameter to form a reciprocal support platform, ensuring mating with the side surface of the radial through hole from the internal channel of the platform measuring block to the surface of the thrust pad located closer to the outer surface of the platform measuring block body, on the reciprocal support pad formed at the place of stepwise change in the diameter of the side surface of the window, an annular groove is made with a diameter corresponding to the diameter of the annular groove on the surface of the thrust pad of the through hole, located closer to the internal channel of the platform measuring block, and a radial recess corresponding in size to the boss, the end surface of the window located on the side of the internal channel of the platform measuring block is made concave cylindrical with a radius equal to the cross-sectional radius of the internal channel of the platform measuring block , and on the thrust platform located closer to the outer surface of the platform measuring block body, a flange is installed, secured with a threaded connection in blind holes.

Заявляемое изобретение поясняется чертежом, на котором схематически изображено вертикальное поперечное сечение измерительного блока платформы в месте выполнения устройства проема.The claimed invention is illustrated by a drawing, which schematically shows a vertical cross-section of the platform measuring block at the location where the opening is constructed.

Устройство проема универсальной платформы для мониторинга параметров среды в трубопроводе содержит выполненное в трубке 1 Вентури сквозное отверстие 2 с упорными площадками: 3, содержащей кольцевую канавку 5 и прилив 6, и 4, содержащей глухие отверстия 7, соответственно; окно 8, с торцевой поверхностью 9, опорной площадкой 10, содержащей кольцевую канавку 11 и углубление 12, уплотнительную прокладку 13, фланец 14.The opening device of the universal platform for monitoring environmental parameters in the pipeline contains a through hole 2 made in the Venturi tube 1 with thrust pads: 3, containing an annular groove 5 and a boss 6, and 4, containing blind holes 7, respectively; window 8, with an end surface 9, a support platform 10 containing an annular groove 11 and a recess 12, a sealing gasket 13, a flange 14.

Сборку устройства, обеспечивающую заявляемый технический результат, осуществляют следующим образом.The assembly of the device, providing the claimed technical result, is carried out as follows.

В кольцевой канавке 5 упорной площадки 3 сквозного отверстия 2 трубки 1 Вентури устанавливают уплотнительную прокладку 13. Далее в сквозное отверстие 2 вставляют окно 8 до сопряжения его опорной площадки 10 с упорной площадкой 3. При этом верхняя часть уплотнительной прокладки 13 попадает в кольцевую канавку 11 и оказывается зафиксированной между упорной площадкой 3 и опорной площадкой 10, а прилив 6 входит в сопряжение с углублением 12, фиксируя угловое положение окна 8 в сквозном отверстии 2 (предотвращая его возможный поворот). Торцевая поверхность 9 в этом случае сопрягается с поверхностью внутреннего канала измерительного блока платформы, образуя единый канал круглого сечения с неизменным диаметром.A sealing gasket 13 is installed in the annular groove 5 of the thrust pad 3 of the through hole 2 of the Venturi tube 1. Next, a window 8 is inserted into the through hole 2 until its supporting pad 10 mates with the thrust pad 3. In this case, the upper part of the sealing gasket 13 falls into the annular groove 11 and turns out to be fixed between the thrust platform 3 and the support platform 10, and the boss 6 comes into contact with the recess 12, fixing the angular position of the window 8 in the through hole 2 (preventing its possible rotation). The end surface 9 in this case mates with the surface of the internal channel of the platform measuring block, forming a single channel of circular cross-section with a constant diameter.

После этого окно 8 закрепляют в сквозном отверстии 2 путем установки фланца 14 на упорной площадке 4 и его прижиме к ней резьбовым соединением через глухие отверстия 7, чем обеспечивают надежную герметичность внутреннего канала измерительного блока платформы (при этом происходит поджатие уплотнительной прокладки 13 в кольцевых канавках 5 и 11, что также способствует улучшению герметичности).After this, the window 8 is fixed in the through hole 2 by installing a flange 14 on the thrust pad 4 and pressing it against it with a threaded connection through blind holes 7, which ensures reliable tightness of the internal channel of the platform measuring block (in this case, the sealing gasket 13 is pressed in the annular grooves 5 and 11, which also helps improve tightness).

После сборки устройства проема универсальную платформу устанавливают и закрепляют в трубопроводной системе (предварительно перекрыв подачу среду в месте установки). Далее перемещение среды по трубопроводу возобновляют, в местах выхода сквозных отверстий закрепляют внешние устройства необходимого типа (либо непосредственно в сквозных отверстиях при условии конструктивной совместимости, либо через переходник).After assembling the opening device, the universal platform is installed and secured in the pipeline system (after shutting off the supply of the medium at the installation site). Next, the movement of the medium through the pipeline is resumed, and external devices of the required type are fixed at the exit points of the through holes (either directly in the through holes, subject to structural compatibility, or through an adapter).

Следует отметить, что толщину рабочей части окна (через которую проходит сигнал от источника, сигнал на детектор) может делать различной за счет исполнения углубления различной длины в его центральной части для каждого конкретного типа окон. Выбор данного параметра в каждом конкретном случае зависит исключительно от способности выдерживания материалом окна давления внутри трубопровода в зоне установки и характеристиками потери мощности сигнала при прохождении через окно.It should be noted that the thickness of the working part of the window (through which the signal from the source passes, the signal to the detector) can be made different by making a recess of different lengths in its central part for each specific type of window. The choice of this parameter in each specific case depends solely on the ability of the window material to withstand the pressure inside the pipeline in the installation area and the characteristics of the loss of signal power when passing through the window.

В случаях, когда необходима смена устройств, их просто отсоединяют, не демонтируя самой платформы, при необходимости производят замену окон (временно перекрыв подачу среды по трубопроводу) на окна такой же конструкции из другого материала (прозрачные для излучения в другом диапазоне частот), после чего устанавливают внешний устройства, позволяющие контролировать другие параметры (либо оценивать прежние другими способами).In cases where it is necessary to change devices, they are simply disconnected without dismantling the platform itself; if necessary, the windows are replaced (temporarily shutting off the flow of medium through the pipeline) with windows of the same design made of a different material (transparent to radiation in a different frequency range), after which install external devices that allow you to control other parameters (or evaluate the previous ones in other ways).

Заявляемое устройство проема платформы обеспечивает ее надежную герметичность, позволяет без сложных мероприятий по ее демонтажу применять различные типы анализаторов и производить смену окон, а также обеспечивает ламинарное (неизменное при условии, что входящий поток ламинарен) течение среды в зоне мониторинга параметров, уменьшая погрешность получаемых данных.The inventive device for the platform opening ensures its reliable tightness, allows the use of various types of analyzers and changing windows without complex measures for its dismantling, and also ensures a laminar (unchanged provided that the incoming flow is laminar) flow of the medium in the parameter monitoring zone, reducing the error of the data obtained .

Claims

An opening device for a universal platform for monitoring medium parameters in a pipeline, representing a radial through hole of circular cross-section with three stepwise variable diameters made in the wall of the platform's measuring block in the neck area in a sectional plane transverse to the direction of movement of the medium flow with three stepwise variable diameters to form two thrust pads , in which a window is installed that is transparent to radiation in a given frequency range, characterized in that on the surface of the thrust pad, located closer to the internal channel of the platform measuring block, there is an annular groove in which a sealing gasket is installed, and a radial boss, and on the surface of the thrust pad platform located closer to the outer surface of the body of the platform measuring unit, blind holes of a cylindrical shape with internal threads to the full depth are made along the circumference at equal intervals, the window has a side surface of a cylindrical shape with a stepwise variable diameter to form a reciprocal support platform, ensuring mating with the side surface radial through hole from the internal channel of the platform measuring block to the surface of the thrust pad located closer to the outer surface of the body of the platform measuring block, on the reciprocal support pad formed in the place of stepwise change in the diameter of the side surface of the window, an annular groove is made with a diameter corresponding to the diameter of the annular groove on the surface of the thrust a platform of a through hole located closer to the internal channel of the platform measuring block, and a radial recess corresponding in size to the tide, the end surface of the window located on the side of the internal channel of the platform measuring block is made concave cylindrical with a radius equal to the cross-sectional radius of the internal channel of the platform measuring block, and On the thrust platform located closer to the outer surface of the platform measuring block body, a flange is installed, secured with a threaded connection in blind holes.