Ковшовый камерный счётчик жидкости с интегрированным сепаратором

Авторы патента:

G01F3/28 - на носителях, вращаемых силой тяжести измеряемого тела

G01F15/08 - воздушные или газовые сепараторы, комбинированные с расходомерами жидкостей; жидкостные сепараторы, комбинированные с расходомерами газов

Владельцы патента RU 2774627:

Чудин Виктор Иванович (RU)
Научно - производственное общество с ограниченной ответственностью «Новые технологии эксплуатации скважин» (ООО НПО «НТЭС») (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массы или объёма жидкой фазы в составе газожидкостной смеси, например нефти в составе нефтегазовой смеси. Предлагается конструкция ковшового камерного счётчика жидкости с интегрированным сепаратором, состоящего из корпуса, входного и выходного патрубков, внутри корпуса располагается поворотная измерительная камера, отличается тем, что над измерительной камерой находится двухпроходное сопло, между входным патрубком и корпусом располагается сепаратор, содержащий последовательно газоотделительную циклонную часть и гаситель пульсаций потока жидкости, параллельно гасителю пульсаций и над ним располагается газовая линия, соединяющая циклонную часть с газовым проходом сопла, а гаситель пульсаций соединяется с жидкостным проходом сопла. Гаситель пульсаций потока жидкости может содержать вертикальные и(или) горизонтальные и(или) наклонные перегородки. Газовая линия сепаратора может иметь каплеуловитель, соединённый с гасителем пульсаций потока жидкости. Технический результат - создание конструкции ковшового камерного счётчика с интегрированным сепаратором без механизма поддержания уровня жидкости, позволяющей проводить измерение газожидкостного потока с наименьшей погрешностью. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массы или объёма жидкой фазы в составе газожидкостной смеси, например, нефти в составе нефтегазовой смеси.

Известны ковшовые камерные счётчики жидкости (Кремлевский П.П. Расходомеры и счетчики количества: Справочник. – 4-е изд., перераб. и доп. – Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989.). Для работы в условиях измерения потока газожидкостной смеси (далее - ГЖС) под избыточным давлением ковшовый камерный счётчик состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, соплом для формирования потока жидкости, и расположенной внутри корпуса поворотной измерительной камеры.

Необходимым условием выполнения измерительной функции ковшового камерного счётчика при измерении массы или объёма жидкости в потоке газожидкостной смеси является постоянное наличие свободной газовой фазы внутри объёма корпуса счётчика. Однако, при большой свободной доле газа в потоке, а это выше 50% и достигающей 95%, скорость потока жидкости в составе ГЖС на входе в накопительный отсек (ковш) измерительной камеры превышает до 20 раз допускаемую величину этой скорости. Это приводит к выплёскиванию из накопительного отсека измерительной камеры неопределённой доли жидкости, которая не учитывается в результате измерения массы или объёма жидкой фазы. Неучтённое количество жидкости приводит к появлению дополнительной погрешности измерения, что, в итоге, значительно увеличивает основную погрешность измерения количества жидкости в составе ГЖС. Таким образом, метрологические параметры счётчика значительно превышают допускаемые.

Классическим решением указанной проблемы является применение отдельной сепарационной установки перед входом в счётчик, разделяющей ГЖС на жидкую и газовую фазу. Сепараторы имеют форму большой горизонтальной или вертикальной ёмкости проходного отстойного типа (авторские свидетельство № 437514, патенты на изобретение № 66779, № 59715, № 114338), или вертикальной ёмкости циклонного типа (патенты на изобретение № 54529, № 2326241, № 2565611, № 2685441), использующей центробежный способ разделения ГЖС на свободный газ и жидкость, или комбинированного типа – горизонтального сосуда с гидроциклонной головкой (патенты на изобретение № 2208158, № 2532490).

Недостатками такого технического решения являются:

большая металлоёмкость сепаратора;

обязательное применение механизма поддержания уровня жидкости в сепараторе – ненадёжного поплавкового или дорогостоящего электромеханического с датчиком уровня жидкости и исполнительными механизмами;

необходимость направления выделенной свободной газовой фазы из сепаратора в корпус счётчика через отдельный вход или через выходной патрубок, или принудительное нагнетание заранее запасённого из внешней среды свободного газа в корпус счётчика;

дополнительная погрешность измерений количества жидкости в составе ГЖС из-за неучтённой массы или объёма капельной жидкости, уносимой газовой фазой мимо измерительной камеры счётчика.

Технической задачей является конструкция ковшового камерного счётчика с интегрированным сепаратором без механизма поддержания уровня жидкости, позволяющая проводить измерение газожидкостного потока с наименьшей погрешностью.

Поставленная задача решается описанными ниже техническими решениями.

Предлагается конструкция ковшового камерного счётчика жидкости с интегрированным сепаратором, состоящего из корпуса, входного и выходного патрубков, внутри корпуса располагается поворотная измерительная камера, отличающийся тем, что над измерительной камерой находится двухпроходное сопло, между входным патрубком и корпусом располагается сепаратор, содержащий последовательно газоотделительную циклонную часть и гаситель пульсаций потока жидкости, параллельно гасителю пульсаций и над ним располагается газовая линия, соединяющая циклонную часть с газовым проходом сопла, а гаситель пульсаций соединяется с жидкостным проходом сопла.

Гаситель пульсаций потока жидкости может содержать вертикальные и (или) горизонтальные и (или) наклонные перегородки.

Газовая линия сепаратора может иметь каплеуловитель, соединённый с гасителем пульсаций потока жидкости.

Заявляемое техническое решение поясняется фигурой:

фиг. 1 – Принципиальная схема ковшового камерного счётчика жидкости.

Объёмный камерный счётчик жидкости с интегрированным сепаратором, схематично изображённый на фигуре 1, состоит из корпуса 1 с входным 2 и выходным 3 патрубками. Внутри корпуса 3 располагаются поворотная измерительная камера 5 и двухпроходное сопло 4, находящееся над измерительной камерой 5. Между входным патрубком 2 и корпусом 1 располагается сепаратор, содержащий последовательно газоотделительную циклонную часть 6 и гаситель пульсаций 7 потока жидкости. Параллельно гасителю пульсаций 7 и над ним располагается газовая линия 8, соединяющая циклонную часть 6 и газовый проход 9 сопла 4, а гаситель пульсаций 7 соединяется с жидкостным проходом сопла 10. Газовая линия 8 сепаратора может иметь каплеуловитель 11, соединённый с гасителем пульсаций 7.

Сечение газового прохода 9 сопла 4 может быть значительно больше (более чем в 2 раза) жидкостного прохода 10 для уменьшения скорости газового потока и соответствующей минимизации влияния потока струи газа на «зеркало» жидкости, наполняющей накопительный отсек измерительной камеры 5.

Гаситель пульсаций 7 потока жидкости представляет собой горизонтальный сосуд (в частности, часть трубопровода), в котором установлены перегородки, схематично изображённые на фигуре 1. Перегородки могут быть вертикальными или наклонными, рассеивающими энергию движения потока жидкости, или горизонтальными, гасящими волны потока жидкости. Совместное использование разных типов перегородок в гасителе пульсаций 7 повышает качество создаваемого ламинарного потока жидкости. При этом рекомендуется использовать по ходу движения потока сначала вертикальные и (или) наклонные перегородки, а затем – горизонтальные. Вертикальные или наклонные перегородки одновременно выполняют функцию гидрозатвора, препятствующего проникновению остатков газовой фазы в жидкостный проход сопла и, соответственно, исключающего увеличение скорости потока жидкости из сопла под влиянием свободной газовой фазы.

Заявляемый ковшовый камерный счётчик жидкости с интегрированным сепаратором работает следующим образом. Газожидкостная смесь через входной патрубок 2 попадает в газоотделительную циклонную часть 6 сепаратора по касательной к его стенке. При этом из завихряющейся вниз жидкой фазы (на фигуре 1 обозначено сплошными стрелками «Ж») выделяется основная доля свободной газовой фазы (на фигуре 1 обозначено прерывистыми стрелками «Г»). В результате жидкая фаза с остатками свободной газовой фазы и газовой фазы, которая постепенно выделяется из жидкости под воздействием снижения давления из растворенного состояния в жидкости в свободное состояние, направляется в гаситель пульсаций 7 потока жидкости. В гасителе пульсаций 7 поток жидкости преобразуется из турбулентной структуры в ламинарную, а скорость жидкости снижается относительно скорости входного газожидкостного потока. Затем ламинарный поток жидкости попадает через жидкостный проход 10 сопла 4 в измерительную камеру 5. Параллельно газовая фаза из газоотделительной циклонной части 6 направляется через газовую линию 8 в газовый проход 9 сопла 4 и далее в корпус 1 счётчика, исключая режим подтопления жидкостью внутренней полости корпуса 1 счётчика и, соответственно, измерительной камеры 5. Тем самым обеспечивается измерительный процесс счётчика и исключается увеличение дополнительной погрешности измерения массы или объёма жидкости счётчиком.

Далее измеренная жидкость выливается из измерительной камеры 5 и поступает в выходной патрубок 3, смешиваясь с избыточной газовой фазой из полости корпуса 1.

Из газовой фазы, выделенной в циклонной части 6, на стенках газовой линии 8 конденсируется капельная жидкость, которая также направляется в измерительную камеру 5 через газовый проход 9 сопла 4, тем самым минимизируя потерю количества жидкости из результата его измерения в составе потока ГЖС.

Для забора дополнительной свободной газовой доли из жидкости, которая выделилась из потока жидкости в гасителе пульсаций 7, газовая линия 8 дополнительно может быть соединена каплеуловителем 11 с жидкостной линией, то есть с гасителем пульсаций 7. В результате капельная жидкость попадает в измерительную камеру 5 не только через газовый проход 9, но и, смешиваясь с потоком жидкой фазы в гасителе пульсаций 7, через жидкостный проход 10 сопла 4.

Заявляемая конструкция счётчика с интегрированным сепаратором позволяет ему осуществлять измерение массы или объёма жидкости в составе газожидкостного потока при большой доле газа (до 95%) без необходимости регулирования уровня жидкости в сепараторе. В таком режиме основное количество газа проходит через газовую линию 8 и через газовый проход 9 сопла 4, тем самым, исключая выплёскивание жидкости из отсека измерительной камеры счётчика.

При малой доле газа в газовой линии 8 и корпусе 1 создаётся газовая «пробка», не позволяющая жидкости подниматься в газовую линию, но сохраняющая возможность осуществления измерительного процесса счётчиком без дополнительной погрешности результата измерения массы или объёма жидкости.

1. Ковшовый камерный счётчик жидкости с интегрированным сепаратором, состоящий из корпуса, входного и выходного патрубков, внутри корпуса располагается поворотная измерительная камера, отличающийся тем, что над измерительной камерой находится двухпроходное сопло, между входным патрубком и корпусом располагается сепаратор, содержащий последовательно газоотделительную циклонную часть и гаситель пульсаций потока жидкости, параллельно гасителю пульсаций и над ним располагается газовая линия, соединяющая циклонную часть с газовым проходом сопла, а гаситель пульсаций соединяется с жидкостным проходом сопла.

2. Ковшовый камерный счётчик жидкости с интегрированным сепаратором по п. 1, отличающийся тем, что гаситель пульсаций потока жидкости содержит вертикальные и(или) горизонтальные, и(или) наклонные перегородки.

3. Ковшовый камерный счётчик жидкости с интегрированным сепаратором по п. 1 или 2, отличающийся тем, что газовая линия сепаратора имеет каплеуловитель, соединённый с гасителем пульсаций потока жидкости.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений объёма и объёмного расхода жидкой фазы в составе газожидкостной смеси, например, нефти в составе нефтегазовой смеси. Объёмный камерный счётчик жидкости состоит из корпуса с входным и выходным патрубками, вращающегося барабана, счётного устройства.

Объёмный гравиметрический счётчик жидкости // 2732782

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений объёма и объёмного расхода жидкой фазы в составе газожидкостной смеси, например нефти в составе нефтегазовой смеси. Объёмный гравиметрический счётчик жидкости состоит из первичного и вторичного преобразователей.

Ковшовый счетчик жидкой нефтегазовой смеси // 2718138

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода сырой нефти. Ковшовый счетчик нефтегазовой смеси содержит электронный вычислитель, рассчитывающий массовый расход смеси и выводящий эти показания на обозрение; горизонтально расположенный полый цилиндрический корпус с перпендикулярными его оси соосными отверстиями для входа/выхода нефтегазоводной смеси, связанными, соответственно, с подводящим и отводящим коллекторами; крышку, герметично закрывающую корпус счетчика, и опору; шпильки, соединяющие крышку с опорой и расположенные параллельно координатной оси корпуса; сопло, предотвращающее разбрызгивание смеси моделированием формы ее потока и размещенное в корпусе под входным отверстием; электромагнитный датчик импульсов, закрепленный на наружной поверхности крышки через сквозное отверстие в ней и связанный с электронным вычислителем; измерительный лоток, разделенный общей стенкой на два смежных равновеликих грузоуравновешенных призматических ковша из химически устойчивого к воздействию нефтегазовой смеси материала со своими открытыми измерительными камерами треугольного сечения и расположенный в корпусе счетчика на своей поворотной оси, установленной своими концами в крышке и опоре параллельно горизонтальной оси симметрии корпуса с возможностью свободного качания его ковшей между шпильками, ограничивающими повороты разделительной стенки ковшей; и постоянный магнит, фиксирующий каждый слив смеси из измерительных камер ковшей и закрепленный на лотке с возможностью взаимодействия с электромагнитным датчиком импульсов.

Способ и устройство очистки счётчика количества жидкости от асфальтосмолопарафиновых отложений // 2701175

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для очистки счетчика количества жидкости, применяющегося для измерений массы и массового расхода нефти в составе нефтегазовой смеси. Первичный преобразователь располагают над основным трубопроводом, в разрезе которого между входным и выходным патрубками находится запорное устройство, которое вручную или автоматически открывают, направляя поток нефтегазовой смеси по основному трубопроводу, и опустошают корпус от жидкой среды.

Ковшовый счётчик количества жидкой нефтегазовой смеси // 2700336

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода сырой нефти и ее компонентов (нефти, газа и пластовой воды). Созданное техническое решение благодаря совокупности своих существенных признаков, отраженных в формуле изобретения, позволяет обеспечить снижение погрешности измерений счетчика за счет: учета условий, предотвращающих возможность повышения уровня смеси в корпусе счетчика и ее зачерпывание ковшами, слившими смесь из своих камер и возвращающимися опустошенными в наливное положение, путем установления при проектировании счетчика нормируемого уровня учтенной смеси в корпусе счетчика, при котором один из ковшей лотка, расположенный в положении налива, уравновешен и его измерительная камера полностью заполнена, а другой его ковш, сливший смесь из своей измерительной камеры, расположен над уровнем учтенной смеси в корпусе счетчика с возможностью возвращения в положение налива опустошенным без зачерпывания учтенной смеси из корпуса; укомплектования счетчика сигнализатором предельно допустимого уровня учтенной смеси в его корпусе (СПДУ), фиксирующего повышение уровня смеси в корпусе счетчика и закрепленного на крышке корпуса в месте, соответствующем установленному при проектировании счетчика нормируемому уровню учтенной смеси в корпусе, исключающему зачерпывание из корпуса порции учтенной смеси ковшами, слившими смесь из своих камер и возвращающимися опустошенными в наливное положение; наделения электронного преобразователя счетчика функцией фиксирования продолжительности времени работы счетчика при повышенном уровне смеси в его корпусе, позволяя тем самым считать справедливыми расчеты, произведенные им до появления первого отраженного импульса на сигнализаторе предельно допустимого уровня учтенной смеси; оптимального, снижающего погрешность измерений, размещения в счетчике его узлов и элементов, а именно закрепления электромагнитного датчика в верхней части крышки корпуса, исключающего помехи от сигнализатора предельно допустимого уровня смеси в корпусе счетчика (СПДУ), а размещение магнита на верхнем уровне торца общей разделяющей измерительные камеры ковшей стенки лотка, максимально приближающем его к электромагнитному датчику и гарантирующем пребывание магнита в зоне чувствительности датчика; изготовления измерительного лотка из прочного, устойчивого к ударам титанового сплава, покрытого химически устойчивым к воздействию нефтегазовой смеси тефлоном, препятствующим налипанию парафинов.

Массовый камерный счетчик жидкости // 2666179

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массы и массового расхода жидкой фазы газожидкостной смеси. Массовый камерный счетчик жидкости состоит из первичного и вторичного преобразователей.

Гравиметрический счётчик жидкости // 2665715

Изобретение относится области измерительной техники и может быть использовано в химической, нефтедобывающей и других отраслях промышленности для измерения количества жидкости, транспортируемой по трубопроводам. Гравиметрический счетчик жидкости содержит расположенный на своей поворотной оси и жестко связанный с ней двухковшовый опрокидывающийся измерительный лоток с боковыми стенками и одной общей стенкой, отделяющей друг от друга его конструктивно одинаковые ковши, каждый со своими сообщающимися между собой двумя камерами, совместно формирующими своим весом при заполнении опрокидывающий момент ковша: наливной камеры в виде равнобедренной трапеции в сечении со своей переливной стенкой и размещенной за ней сливной камеры со своей удерживающей жидкость от разбрызгивания сливной стенкой, а также ограничители поворота лотка, размещенные по разные стороны от поворотной оси лотка, и заливную воронку, направляющую в ковши лотка поток жидкости и расположенную над его поворотной осью, в нем каждый ковш дополнительно снабжен перегородкой, закрепленной в нем с образованием острого угла между нею и осью заливной воронки и с разделением его наливной камеры на две сообщающиеся между собой смежные зоны: заливную и накопительную, участвующую в формировании опрокидывающего момента ковша, а сама перегородка выполнена из прямоугольного листа с угловыми вырезами на одной из его сторон, отштампованного с возможностью формирования им в сборе смещенных между собой по уроню двух полок: одной полки с угловыми вырезами, образующими в сборе переливные окна между заливной и накопительной зонами наливной камеры ковша, и другой отбойной полки, устраняющей разбрызгивание жидкости за пределы ковша при его наполнении, при этом, сливная камера каждого ковша размещена у его открытого края за переливной стенкой с примыканием к ней и расположением центра ее тяжести с жидкостью за наливной камерой ковша.

Ковшовый счётчик количества жидкости и попутного нефтяного газа в протекающей газожидкостной смеси // 2657321

Изобретение относится области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода сырой нефти и ее компонентов (нефти, газа и пластовой воды). Отличительной особенностью решения является то, что создана конструкция счетчика условий, позволивших организовать в самом сепарационном корпусе отдельно от измерительного процесса, протекающего в корпусе измерительного блока, эффективный процесс сепарации поступающей в счетчик смеси, обеспечив, тем самым, поступление в ковши измерительного блока очищенных от попутного газа доз жидкой смеси, характеризующихся постоянной массой, а именно: укомплектованием счетчика отдельным от корпуса измерительного блока, сепарационным корпусом с элементами для слива из него отсепарированной жидкой смеси в ковши измерительного блока, и размещением в этом сепарационном корпусе воронки с отбойником, формирующих вместе с ним узел сепарации, а также выполнением самой воронки с перфорацией и фиксированием ее в сепарационном корпусе с возможностью формирования в нем отдельной камеры между его внутренней поверхностью и внешней поверхностью воронки с зонами скопления и отвода отсепарированных продуктов: верхней, связанной с газовым коллектором, зоной для скопления и отвода отделенного от смеси газа, и нижней зоной для скопления и отвода отсепарированной жидкой смеси.

Способ измерения массы жидкости массовым камерным счетчиком жидкости и его измерительная камера // 2656279

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массы и массового расхода жидкой фазы в составе газожидкостной смеси. Сущностью является способ измерения массы жидкости массовым камерным счетчиком жидкости и варианты его измерительной камеры.

Счетчик массового расхода и массы вязких жидкостей // 2610546

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерений массового расхода и массы вязких жидких сред. Счетчик содержит корпус 1, размещенный в нем измерительный блок 2, на корпусе - входной коллектор 3, выходной коллектор 4, устройство 5 электрического обогрева.

Сепаратор для исследования скважин // 2761455

Изобретение относится к сепаратору для измерения дебита и исследования нефтяных и газовых скважин, включающему сепарационную емкость с трубопроводом и патрубком подвода газожидкостной смеси, трубопроводами отвода газа, нефти и пластовой воды, расположенную в ней вихревую трубу с винтовым циклоном, с соосно закрепленным хвостовиком, образующим кольцевой зазор на стыке с вихревой трубой и снабженным продольными щелями.