[go: up one dir, main page]

RU2755940C1 - Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline - Google Patents

Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline Download PDF

Info

Publication number
RU2755940C1
RU2755940C1 RU2020142835A RU2020142835A RU2755940C1 RU 2755940 C1 RU2755940 C1 RU 2755940C1 RU 2020142835 A RU2020142835 A RU 2020142835A RU 2020142835 A RU2020142835 A RU 2020142835A RU 2755940 C1 RU2755940 C1 RU 2755940C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
mixer
sampling
liquid
flow
Prior art date
Application number
RU2020142835A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Владиславович Ильинков
Владимир Викторович Такмовцев
Андрей Викторович Щукин
Александр Михайлович Ерзиков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ"
Priority to RU2020142835A priority Critical patent/RU2755940C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755940C1 publication Critical patent/RU2755940C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/02Devices for withdrawing samples
    • G01N1/10Devices for withdrawing samples in the liquid or fluent state

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: pipeline liquid sampling.SUBSTANCE: invention relates to the technology and technique for sampling liquid from a pipeline and can find application in the oil production and other industries. The method for sampling liquid from the pipeline (2) by the sampling element (1) includes preliminary mixing of the flow by cyclonic hydrodynamic action using a sampling device. The device for sampling liquid from the pipeline (2) contains a mixer and a sampling element (1) installed in series with the orientation of the inlet opening towards the flow. The mixer is made of bonded, coaxially arranged inlet section (6) and outer (3) and inner (4) cylindrical housings, concentrically inserted into each other with a radial gap. The inlet section (6) of the mixer is made with a central hole passing into a smooth annular diffuser (7) with an opening angle θd= 75…100°. A drain funnel (8) is fixed to the lower part of the outer housing (3). The inner housing (4) is made with an impenetrable rounded entrance section, and in the walls of this housing, holes (5) are made in transverse planes, the axes of which are deviated from the radial direction or have a tangential arrangement.EFFECT: group of inventions increases the representativeness of the sampled multiphase liquid from the pipeline and the accuracy of determining its composition, as well as increases the resource of reliable operation of the mixer and the sampling element.5 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии и технике отбора проб жидкости из трубопровода и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности.The invention relates to technology and techniques for sampling fluid from a pipeline and can be used in oil and other industries.

При разработке продуктивного нефтяного пласта в продукции скважины присутствуют нефть, вода и попутный газ, а также, хлористые соли и различные мелкие механические примеси в твердой фазе (твердые углеводороды, минеральные частицы и др.). Состав добываемой многофазной жидкости для каждой скважины уникален и требует постоянного контроля, так как концентрация каждого компонента может изменяться по времени, что, в свою очередь, нарушает стабильность физических свойств и режим течения нефтеводогазового потока.When developing a productive oil reservoir, oil, water and associated gas are present in the well production, as well as chloride salts and various fine mechanical impurities in the solid phase (solid hydrocarbons, mineral particles, etc.). The composition of the produced multiphase fluid for each well is unique and requires constant monitoring, since the concentration of each component can change over time, which, in turn, disturbs the stability of the physical properties and the flow regime of the oil-water-gas flow.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода, при котором производят размещение в трубопроводе пробозаборного элемента из одной пробозаборной трубки с загнутым концом, которую располагают на оси трубопровода входным отверстием навстречу потоку; отбор пробы пропорционально расходу потока трубопровода, при котором скорость отбора составляет не менее половины и не более двойной средней скорости потока трубопровода (см. Способ отбора проб жидкости из трубопровода. / ГОСТ 2517-85. п. 2.13.1.3. 2.13.1.7).There is a known method of sampling a liquid from a pipeline, in which a sampling element is placed in a pipeline from one sampling tube with a bent end, which is located on the pipeline axis with an inlet towards the flow; sampling is proportional to the flow rate of the pipeline, at which the sampling rate is at least half and not more than double the average flow rate of the pipeline (see Method of sampling liquid from the pipeline. / GOST 2517-85. p. 2.13.1.3. 2.13.1.7).

Известно устройство для реализации данного способа, включающее пробозаборный элемент в виде одной пробозаборной трубки с загнутым концом, которую устанавливают на оси трубопровода входным отверстием навстречу потоку (см. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода. / ГОСТ 2517-85, п.2.13.1.7, черт. 14).A device for implementing this method is known, including a sampling element in the form of one sampling tube with a bent end, which is installed on the axis of the pipeline with an inlet facing the flow (see Device for sampling liquid from a pipeline. / GOST 2517-85, p. 2.13.1.7 , fig. 14).

При наличии в потоке жидкости свободного газа известные технология и техника отбора проб не обеспечивает высокой представительности пробы.In the presence of free gas in the liquid flow, the well-known sampling technology and technique does not provide a high representativeness of the sample.

Известен способ интенсификации конвективного теплообмена входных кромок лопаток высокотемпературных газовых турбин с помощью циклонного охлаждения (см. монографию «Теплообмен и гидродинамика при циклонном охлаждении лопаток газовых турбин» / Халатов А.А., Романов В.В., Борисов И.И., Дашевский Ю.Я., Северин С.Д. / Институт технической теплофизики НАН Украины. – Киев. – 2010. – 317 с.), где показано, что циклонный процесс может возникать только в пустотелом цилиндре (см. в указанной монографии рис. 2.1, 2.6, 2.8, 2.13, 2.23, 2.31 и др.), в котором организуется центральный смерчеобразный вихрь, совершающий вращательное движение, при подводе в него охлаждающего воздуха через тангенциальные каналы, выполненные в теле лопатки. Возникновение циклонного процесса способствует существенному увеличению окружной скорости в радиальном цилиндрическом канале, выполненном во входной кромке турбинной лопатки, что позволяет повысить эффективность ее охлаждения за счет четырехкратного повышения теплоотдачи.A known method of intensifying convective heat exchange of the input edges of the blades of high-temperature gas turbines using cyclonic cooling (see the monograph "Heat transfer and hydrodynamics during cyclonic cooling of gas turbine blades" / Khalatov A.A., Romanov V.V., Borisov I.I., Dashevsky Yu.Ya., Severin S.D. / Institute of Technical Thermophysics of the National Academy of Sciences of Ukraine. - Kiev. - 2010. - 317 p.), Where it is shown that a cyclonic process can occur only in a hollow cylinder (see in the indicated monograph Fig. 2.1 , 2.6, 2.8, 2.13, 2.23, 2.31, etc.), in which a central tornado-like vortex is organized, performing a rotational motion, when cooling air is supplied to it through tangential channels made in the blade body. The emergence of the cyclonic process contributes to a significant increase in the peripheral speed in the radial cylindrical channel made in the leading edge of the turbine blade, which makes it possible to increase the efficiency of its cooling due to a fourfold increase in heat transfer.

Однако, при циклонном охлаждении смерчеобразный вихрь, неоднократно проходящий во вращательном движении около охлаждаемой внутренней стенки входной кромки лопатки, осуществляет эффективное перемешивание охлаждающего воздуха, но приводит к снижению его хладозапаса из-за увеличения времени воздействия на внутреннюю стенку входной кромки и, как следствие, к недостаточному охлаждению турбинных лопаток.However, during cyclonic cooling, a tornado-like vortex, repeatedly passing in rotational motion near the cooled inner wall of the entrance edge of the blade, effectively mixes the cooling air, but leads to a decrease in its cold storage due to an increase in the time of exposure to the inner wall of the entrance edge and, as a insufficient cooling of the turbine blades.

Известно устройство для реализации данного способа, выполненное в виде охлаждаемой лопатки турбомашины (см. Патент РФ № 2117768, МПК F01D 5/18, опубл. 20.08.1998), содержащее перо с центральной полостью и радиальным каналом в зоне входной кромки и сообщенным чередующимися по высоте входными и выходными каналами с центральной полостью и внешней поверхностью выпуклой части пера, причем выходные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала, отличающаяся тем, что входные каналы выполнены тангенциальными относительно радиального канала и направлены вдоль внутренней поверхности вогнутой части пера, а отношение площадей проходных сечений выходных и входных каналов выбрано в интервале 4,2 > Fвыхода / Fвхода > 1,7.Known device for implementing this method, made in the form of a cooled blade of a turbomachine (see RF Patent No. 2117768, IPC F01D 5/18, publ. 08/20/1998), containing a feather with a central cavity and a radial channel in the area of the input edge and reported alternating along height of the inlet and outlet channels with the central cavity and the outer surface of the convex part of the feather, and the outlet channels are made tangential relative to the radial channel, characterized in that the inlet channels are tangential relative to the radial channel and directed along the inner surface of the concave part of the feather, and the ratio of the and input channels are selected in the range 4.2> F output / F input > 1.7.

Наличие чередующихся по высоте пера лопатки входных и выходных каналов, выполненных тангенциально относительно радиального канала во входной кромке, позволяет организовывать несколько зон циклонного движения с образованием смерчеобразных вихрей по всей длине радиального канала, что обеспечивает интенсивное и равномерное перемешивание охлаждающего воздуха при сохранении его достаточного хладозапаса по всей высоте пера лопатки. При этом площади проходных сечений входных и выходных каналов не должны засоряться мелкими твердыми частицами (пыль, песок), попадающими в охлаждающий воздух, забираемый из компрессора авиационного двигателя при его эксплуатации. Возможным вариантом решения этой проблемы является увеличение диаметра входных и выходных каналов, что в свою очередь приводит к увеличению расхода охлаждающего воздуха и снижению КПД компрессора. The presence of inlet and outlet channels alternating along the height of the blade airfoil, made tangentially relative to the radial channel in the leading edge, makes it possible to organize several zones of cyclonic movement with the formation of tornado-like vortices along the entire length of the radial channel, which ensures intensive and uniform mixing of the cooling air while maintaining its sufficient cold storage in the entire height of the feather of the scapula. At the same time, the cross-sectional areas of the inlet and outlet channels should not be clogged with small solid particles (dust, sand) entering the cooling air taken from the compressor of an aircraft engine during its operation. A possible solution to this problem is to increase the diameter of the inlet and outlet channels, which in turn leads to an increase in the consumption of cooling air and a decrease in the efficiency of the compressor.

Известен способ отбора проб жидкости из трубопровода (см. Патент РФ № 2215277, МПК G01N 1/10, опубл. 27.10.2003, Бюл. № 30) наиболее близкий по технической сущности к заявляемому изобретению и принятый за прототип, при котором осуществляют размещение в трубопроводе пробозаборника и осуществляют отбор пробы; перед отбором пробы осуществляют совмещение смешения потока в поперечном сечении трубопровода со смешением потока вдоль трубопровода. В процессе перемешивания многофазного потока в поперечном сечении трубопровода удается обеспечить равномерное распределение попутного газа и уменьшить его концентрацию, в тоже время под действием массовых сил происходит оседание на стенках трубопровода в виде осадка твердых частиц, что нарушает гидродинамику потока и понижает интенсивность его перемешивания, снижает точность отбора пробы и обеспечение ее представительности.A known method of sampling liquid from a pipeline (see RF Patent No. 2215277, IPC G01N 1/10, publ. 27.10.2003, bull. No. 30) is the closest in technical essence to the claimed invention and taken as a prototype, in which placement is carried out in sampling pipeline and sampling is carried out; before sampling, the mixing of the flow in the cross-section of the pipeline is combined with the mixing of the flow along the pipeline. In the process of mixing the multiphase flow in the cross section of the pipeline, it is possible to ensure a uniform distribution of associated gas and reduce its concentration, at the same time, under the influence of mass forces, settling of solid particles on the pipeline walls occurs in the form of a sediment of solid particles, which disrupts the hydrodynamics of the flow and reduces the intensity of its mixing, reduces the accuracy sampling and ensuring its representativeness.

Известно устройство для отбора проб жидкости из трубопровода (см. Патент РФ № 2215277, МПК G01N 1/10, опубл. 27.10.2003, Бюл. № 30) для реализации данного способа, наиболее близкое по технической сущности к заявляемому изобретению и принятое за прототип, содержащее пробозаборный элемент, установленный на трубопроводе с ориентацией входного отверстия навстречу потоку; на трубопроводе перед пробозаборным элементом устанавливают смеситель, выполненный из соосно с трубопроводом расположенной перфорированной трубы, выполненной состыкованной с блоком поперечно сужающихся и расширяющихся секций. Использование в смесителе перфорированной трубы с достаточно мелкими отверстиями, системы конфузорно-диффузорных каналов, образованных внутри блока поперечно сужающихся и расширяющихся секций, решает проблему равномерного распределение попутного газа и уменьшения его концентрации на входе в пробозаборный элемент.Known device for sampling liquid from the pipeline (see RF Patent No. 2215277, IPC G01N 1/10, publ. 27.10.2003, bull. No. 30) for the implementation of this method, the closest in technical essence to the claimed invention and taken as a prototype containing a sampling element installed on the pipeline with the orientation of the inlet towards the flow; a mixer is installed on the pipeline in front of the sampling element, made of a perforated pipe located coaxially with the pipeline, made docked with a block of transversely tapering and expanding sections. The use of a perforated pipe with rather small holes in the mixer, a system of converging-diffuser channels formed inside the block of transversely narrowing and expanding sections, solves the problem of uniform distribution of associated gas and a decrease in its concentration at the inlet to the sampling element.

Однако в смесителе данной конструкции имеются участки, где при турбулентном режиме течения происходит образование осадков твердых частиц, нарушающих гидродинамику многофазного потока и снижающих эффективность процесса перемешивания. К этим участкам относятся: достаточно мелкие отверстия перфорированной трубы; участок кольцевой полости между трубопроводом и перфорированной трубой в месте состыковки ее с блоком поперечно сужающихся и расширяющихся секций; места стыковки поперечно сужающихся и расширяющихся секций, внутри блока, входящего в состав смесителя. However, in a mixer of this design, there are areas where, in a turbulent flow regime, precipitation of solid particles is formed, which violates the hydrodynamics of the multiphase flow and reduces the efficiency of the mixing process. These areas include: sufficiently small holes in the perforated pipe; a section of the annular cavity between the pipeline and the perforated pipe at the point where it joins with a block of transversely tapering and expanding sections; the joints of the transversely narrowing and expanding sections, inside the block that is part of the mixer.

При наличии в потоке жидкости различных мелких механических примесей в твердой фазе известные технология и техника отбора проб не обеспечивают высокой представительности пробы и не устраняют склонность к засорению гидродинамического тракта смесителя. Кроме того, изготовление блока поперечно сужающихся и расширяющихся секций смесителя требует усложнения технологии его изготовления и, как следствие, – повышения стоимости данного устройства.In the presence of various small mechanical impurities in the solid phase in the liquid flow, the known technology and sampling technique do not provide a high sample representativeness and do not eliminate the tendency to clog the mixer hydrodynamic path. In addition, the manufacture of a block of transversely tapering and expanding mixer sections requires a more complicated manufacturing technology and, as a consequence, an increase in the cost of this device.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышения представительности пробы при ее отборе пробозаборным элементом и устранение загрязнений в виде осадков твердых частиц на рабочих поверхностях трубопровода. The technical problem to be solved by the present invention is to increase the representativeness of the sample when it is taken by the sampling element and the elimination of contamination in the form of precipitation of solid particles on the working surfaces of the pipeline.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении интенсивности перемешивания компонентов, входящих в состав жидкости, и точности определения ее состава при отборе пробы и выполнении гидродинамической очистки от загрязнений рабочей поверхности трубопровода перед отбором пробы.The technical result to be achieved by the present invention is to increase the intensity of mixing of the components that make up the liquid, and the accuracy of determining its composition when sampling and performing hydrodynamic cleaning from contamination of the working surface of the pipeline before sampling.

Технический результат достигается тем, что в способе отбора проб жидкости из трубопровода пробозаборным элементом из предварительно перемешенного потока, новым является то, что процесс перемешивания потока осуществляют путем циклонного гидродинамического воздействия на поток. The technical result is achieved by the fact that in the method of sampling a liquid from a pipeline by a sampling element from a premixed flow, the new is that the process of mixing the flow is carried out by means of a cyclonic hydrodynamic effect on the flow.

Перед отбором пробы осуществляют гидродинамическую очистку от загрязнений рабочих поверхностей трубопровода. Before sampling, hydrodynamic cleaning is carried out from contamination of the working surfaces of the pipeline.

Таким образом, осуществление перечисленных операций позволяет при отборе пробы не только обеспечить равномерное распределение газа в потоке, уменьшить его концентрацию и снизить дисперсность на единицу объема потока, но и препятствует отложению осадков твердых частиц на рабочей поверхности трубопровода в результате его гидродинамической очистки перед отбором пробы. Это способствует пропорциональному отбору пробы и получению ее более высокой представительности по сравнению с способом-прототипом.Thus, the implementation of the above operations allows, during sampling, not only to ensure a uniform distribution of gas in the flow, reduce its concentration and reduce dispersion per unit volume of the flow, but also prevents the deposition of solid particles on the working surface of the pipeline as a result of its hydrodynamic cleaning before sampling. This contributes to the proportional sampling and obtaining its higher representativeness in comparison with the prototype method.

Для достижения технического результата при реализации заявляемого способа используют устройство, содержащее пробозаборный элемент, установленный на трубопроводе с ориентацией входного отверстия навстречу потоку, перед пробозаборным элементом в трубопроводе установлен смеситель для перемешивания потока, новым является то, что смеситель выполнен из скрепленных, соосно расположенных входного участка и наружного и внутреннего цилиндрических корпусов, концентрично вставленных друг в друга с радиальным зазором, входной участок смесителя выполнен с центральным отверстием, переходящим в гладкий кольцевой диффузор, а к нижней части наружного корпуса закреплена сливная воронка, внутренний корпус выполнен с непроницаемым закругленным входным участком, а в стенках внутреннего корпуса в равномерно чередующихся поперечных плоскостях выполнены отверстия, оси которых отклонены от радиального направления или имеют тангенциальное расположение. To achieve the technical result in the implementation of the proposed method, a device is used containing a sampling element installed on the pipeline with the orientation of the inlet towards the flow, a mixer is installed in the pipeline in front of the sampling element in the pipeline for mixing the flow, new is that the mixer is made of fastened, coaxially located inlet section and outer and inner cylindrical bodies, concentrically inserted into each other with a radial gap, the inlet section of the mixer is made with a central hole passing into a smooth annular diffuser, and a drain funnel is fixed to the bottom of the outer body, the inner body is made with an impenetrable rounded inlet section, and holes are made in the walls of the inner body in uniformly alternating transverse planes, the axes of which are deviated from the radial direction or have a tangential arrangement.

Угол раскрытия гладкого кольцевого диффузора во входном участке смесителя составляет θд = 75…100°.The opening angle of a smooth annular diffuser in the inlet section of the mixer is θd = 75 ... 100 °.

Площадь поперечного сечения на выходе из гладкого кольцевого диффузора во входном участке смесителя больше суммарной площади всех отверстий Fд>ΣFотвi, выполненных в стенках внутреннего корпуса смесителя.The cross-sectional area at the outlet of the smooth annular diffuser in the inlet section of the mixer is greater than the total area of all openings F d > ΣF ot i made in the walls of the inner mixer body.

Сущность изобретения поясняется чертежом.The essence of the invention is illustrated by the drawing.

На фиг. 1 представлен продольный разрез трубопровода с установленным в нем устройством для отбора проб жидкости. FIG. 1 shows a longitudinal section of a pipeline with a liquid sampling device installed therein.

На фиг. 2 представлено поперечное сечение А-А смесителя с подводом жидкости в него через отверстия, оси которых отклонены от радиального направления.FIG. 2 shows a cross-section AA of the mixer with the supply of liquid to it through the holes, the axes of which are deviated from the radial direction.

На фиг. 3 представлено поперечное сечение Б-Б смесителя с подводом жидкости в него через отверстия, оси которых имеют тангенциальное расположение.FIG. 3 shows a cross-section BB of the mixer with the supply of liquid to it through the holes, the axes of which have a tangential arrangement.

Где:Where:

1 – пробозаборный элемент, установленный вертикально входным отверстием навстречу потоку;1 - sampling element installed vertically with an inlet facing the flow;

2 – трубопровод;2 - pipeline;

3 – наружный цилиндрический корпус смесителя;3 - outer cylindrical body of the mixer;

4 – внутренний цилиндрический корпус смесителя;4 - inner cylindrical body of the mixer;

5 – отверстия во внутреннем цилиндрическом корпусе смесителя;5 - holes in the inner cylindrical body of the mixer;

6 – входной участок смесителя;6 - inlet section of the mixer;

7 – кольцевой диффузор;7 - annular diffuser;

8 – сливная воронка;8 - drain funnel;

9 – кран для отбора проб;9 - sampling valve;

10 – кран для гидродинамической очистки смесителя; 10 - valve for hydrodynamic cleaning of the mixer;

d – диаметр отверстий во внутреннем цилиндрическом корпусе смесителя;d is the diameter of the holes in the inner cylindrical body of the mixer;

t – шаг между рядами отверстий, выполненными в плоскостях поперечного сечения, в осевом направлении; t is the step between the rows of holes made in the cross-sectional planes in the axial direction;

θд – угол раскрытия кольцевого диффузора;θ d - opening angle of the annular diffuser;

Figure 00000001
– направление движения потока жидкости.
Figure 00000001
- the direction of movement of the fluid flow.

Способ отбора проб жидкости из трубопровода осуществляется следующим образом. В трубопроводе 2 (см. фиг.1), по которому перекачивают жидкость, последовательно устанавливают смеситель для ее перемешивания и пробозаборный элемент 1.The method of sampling liquid from the pipeline is carried out as follows. In the pipeline 2 (see Fig. 1), through which the liquid is pumped, a mixer is sequentially installed for mixing it and the sampling element 1.

Поток жидкости, затекая в смеситель, попадает в полость между цилиндрическими наружным 3 и внутренним 4 корпусами, установленными концентрично друг относительно друга с радиальным зазором и скрепленных между собой. Трубопровод 2 жестко соединен с наружным цилиндрическим корпусом 3 с помощью входного участка 6 смесителя, в котором выполнено центральное отверстие, переходящее в гладкий кольцевой диффузор 7. Все эти элементы расположены соосно. При прохождении потоком гладкого кольцевого диффузора 7 происходит повышение статического давления на входе в смеситель (см. работу Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.). Для снижения гидравлических потерь и формирования диффузорного входа в полость между наружным 3 и внутренним 4 корпусами, расположенными концентрично относительно друг друга, входной участок внутреннего корпуса 4 выполнен закругленным с непроницаемой стенкой. Жидкость из полости между наружным 3 и внутренним 4 корпусами через отверстия 5, выполненные в плоскостях поперечного сечения внутреннего корпуса 3 и равномерно расположенные по его длине, поступает внутрь смесителя, образуя вращающиеся смерчеобразные вихри, формируя циклонное движение, эффективно перемешивающее жидкость по всему объему смесителя и состыкованного с ним трубопровода 2, где установлен пробозаборный элемент 1, с помощью которого производится отбор пробы для ее анализа при открытом кране 9.The flow of liquid, flowing into the mixer, enters the cavity between the cylindrical outer 3 and inner 4 housings, mounted concentrically relative to each other with a radial gap and fastened together. The pipeline 2 is rigidly connected to the outer cylindrical body 3 by means of the inlet section 6 of the mixer, in which a central hole is made, which turns into a smooth annular diffuser 7. All these elements are located coaxially. When the flow passes through the smooth annular diffuser 7, the static pressure increases at the inlet to the mixer (see I.E. Idelchik's work, Handbook of hydraulic resistances / Edited by M.O.Steinberg. - 3rd ed., Revised and add. - M .: Mechanical Engineering, 1992 .-- 672 p.). To reduce hydraulic losses and form a diffuser inlet into the cavity between the outer 3 and the inner 4 housings located concentrically relative to each other, the inlet portion of the inner housing 4 is rounded with an impermeable wall. Liquid from the cavity between the outer 3 and the inner 4 bodies through holes 5 made in the cross-sectional planes of the inner body 3 and evenly spaced along its length enters the mixer, forming rotating tornado-like vortices, forming a cyclonic movement, effectively mixing the liquid throughout the mixer volume and the pipeline 2 docked with it, where the sampling element 1 is installed, with the help of which a sample is taken for its analysis when the valve 9 is open.

Для удаления загрязнений с рабочих поверхностей трубопровода перед отбором пробы производится его гидродинамическая очистка. С этой целью используется сливная воронка 8, закрепленная на нижней части наружного корпуса 3 смесителя. Удаление загрязнений производится при открытом кране 10, который закрывают после завершения этой операции. Загрязненная жидкость собирается в емкость (не показана на чертеже) для последующей утилизации.To remove contaminants from the working surfaces of the pipeline, it is hydrodynamically cleaned before sampling. For this purpose, a drain funnel 8 is used, which is attached to the lower part of the outer casing 3 of the mixer. The removal of contaminants is carried out with the valve 10 open, which is closed after the completion of this operation. The contaminated liquid is collected in a container (not shown in the drawing) for subsequent disposal.

Предлагаемое изобретение позволяет осуществлять более точный количественный и качественный учет перекачиваемой по трубопроводу жидкости и продлевает срок эксплуатации пробозаборного элемента 1 за счет гидродинамической очистки рабочих поверхностей смесителя, установленного на трубопроводе 2.The proposed invention allows for a more accurate quantitative and qualitative accounting of the liquid pumped through the pipeline and extends the service life of the sampling element 1 due to the hydrodynamic cleaning of the working surfaces of the mixer installed on the pipeline 2.

Устройство для осуществления предлагаемого способа отбора проб жидкости из трубопровода работает следующим способом. Поток жидкости (направление движения показано стрелками на фиг.1) по трубопроводу 2 поступает в смеситель, установленный в трубопроводе 2 перед пробозаборным элементом 1, установленном на трубопроводе и имеющим ориентацию входного отверстия навстречу потоку. Смеситель выполнен из соосно расположенных входного участка 6 и наружного 3 и внутреннего 4 цилиндрических корпусов, концентрично вставленных друг в друга с радиальным зазором Трубопровод 2, входной участок смесителя 6 и его наружный 3 и внутренний 4 корпуса скреплены между собой. Жидкость попадает в смеситель через его входной участок 6, имеющий центральное отверстие, переходящее в гладкий кольцевой диффузор 7. При прохождении потока через гладкий кольцевой диффузор 7 происходит повышение статического давления потока жидкости и заполнение кольцевой полости между наружным 3 и внутренним 4 корпусами смесителя. Входной участок внутреннего корпуса 4 смесителя выполнен закругленным с непроницаемой стенкой для формирования диффузорного канала на входе в кольцевую полость между наружным 3 и внутренним 4 корпусами смесителя. Плавное очертание стенок этого диффузорного канала с величиной угла раскрытия θд = 75…100° позволяет обеспечить при движении потока допустимый уровень гидравлических потерь на входе в смеситель.A device for implementing the proposed method for sampling a liquid from a pipeline works in the following way. The flow of liquid (the direction of movement is shown by arrows in Fig. 1) through the pipeline 2 enters the mixer installed in the pipeline 2 in front of the sampling element 1, installed on the pipeline and having the orientation of the inlet towards the flow. The mixer is made of coaxially located inlet section 6 and outer 3 and inner 4 cylindrical bodies, concentrically inserted into each other with a radial gap. Pipeline 2, the inlet section of the mixer 6 and its outer 3 and inner 4 bodies are fastened together. The liquid enters the mixer through its inlet section 6, which has a central hole that turns into a smooth annular diffuser 7. When the flow passes through the smooth annular diffuser 7, the static pressure of the liquid flow increases and the annular cavity between the outer 3 and the inner 4 bodies of the mixer is filled. The inlet section of the inner mixer body 4 is rounded with an impermeable wall to form a diffuser channel at the entrance to the annular cavity between the outer 3 and inner 4 mixer bodies. The smooth outline of the walls of this diffuser channel with the value of the opening angle θ d = 75 ... 100 ° makes it possible to ensure the permissible level of hydraulic losses at the mixer inlet when the flow is moving.

Из кольцевой полости между наружным 3 и внутренним 4 корпусами смесителя жидкость через отверстия 5, выполненные в стенках внутреннего корпуса 4 в равномерно расположенных между собой плоскостях поперечного сечения, поступает внутрь смесителя. Оси отверстий 5 отклонены от радиального направления (фиг. 2) или имеют тангенциальное расположение (фиг. 3), что способствует возникновению циклонного вихревого движения жидкости внутри внутреннего корпуса 4 смесителя. Диаметр d и количество отверстий 5, а также шаг в осевом направлении t между ними зависят от условий эксплуатации и состава жидкости и подбираются индивидуально с обязательным соблюдением условия – площадь поперечного сечения на выходе из гладкого кольцевого диффузора 7 входного участка 6 смесителя больше суммарной площади всех отверстий 5, выполненных в стенках внутреннего корпуса 4 смесителя Fд>ΣFотвi. При выполнении этого условия обеспечивается оптимальный характер процесса течения многофазной жидкости в гидравлическом тракте смесителя с допустимым уровнем гидравлических потерь.From the annular cavity between the outer 3 and inner 4 housings of the mixer, the liquid flows through the holes 5 made in the walls of the inner housing 4 in evenly spaced cross-sectional planes to the inside of the mixer. The axes of the holes 5 are deviated from the radial direction (Fig. 2) or have a tangential arrangement (Fig. 3), which contributes to the occurrence of a cyclonic vortex movement of the liquid inside the inner housing 4 of the mixer. The diameter d and the number of holes 5, as well as the pitch in the axial direction t between them depend on the operating conditions and the composition of the liquid and are selected individually with the obligatory observance of the condition - the cross-sectional area at the outlet of the smooth annular diffuser 7 of the inlet section 6 of the mixer is greater than the total area of all holes 5, made in the walls of the inner housing 4 of the mixer F d > ΣF otvi . When this condition is met, the optimal nature of the multiphase fluid flow process in the mixer hydraulic path with an acceptable level of hydraulic losses is ensured.

Под действием циклонного движения в смесителе происходит эффективное перемешивание по всему его объему жидкости, поступающей в трубопровод 2 (фиг. 1) для отбора пробы в пробозаборном элементе 1, что происходит при открытом кране 9, и последующего ее анализа.Under the action of the cyclonic movement in the mixer, there is effective mixing throughout its volume of the liquid entering the pipeline 2 (Fig. 1) for sampling in the sampling element 1, which occurs when the valve 9 is open, and its subsequent analysis.

При движении жидкости в кольцевой полости между наружным 3 и внутренним 4 корпусами смесителя могут образовываться загрязнения в виде осадков различных мелких механических примесей в твердой фазе, нарушающих гидродинамику многофазного потока и снижающих эффективность процесса перемешивания. Для удаления этих загрязнений перед отбором пробы производится гидродинамическая очистка смесителя через сливную воронку 8, закрепленную на нижней части наружного корпуса 3 смесителя. Так как процесс формирования осадков, загрязняющих рабочие поверхности смесителя, занимает достаточно много времени, гидродинамическая очистка смесителя производится периодически. Для этого открывают кран 10 и проливают смеситель, удаляя загрязненную жидкость в специальную емкость (на чертеже не показана). После этого загрязненную жидкость утилизируют.When the liquid moves in the annular cavity between the outer 3 and the inner 4 housings of the mixer, impurities can form in the form of deposits of various fine mechanical impurities in the solid phase, which violate the hydrodynamics of the multiphase flow and reduce the efficiency of the mixing process. To remove these contaminants, before sampling, the mixer is hydrodynamically cleaned through the drain funnel 8, fixed on the lower part of the outer casing 3 of the mixer. Since the process of formation of sediments contaminating the working surfaces of the mixer takes a long time, the hydrodynamic cleaning of the mixer is carried out periodically. To do this, open the valve 10 and spill the mixer, removing the contaminated liquid into a special container (not shown in the drawing). After that, the contaminated liquid is disposed of.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит повысить эффективность и качество перемешивания компонентов многофазной жидкости в смесителе, установленном в трубопроводе перед пробозаборным элементом, что обеспечит повышение представительности пробы при ее отборе и анализе. Использование перед отбором пробы гидродинамической очистки смесителя от загрязнений в виде осадков твердых частиц из потока сохраняет эффективность процесса перемешивания и повышает срок службы смесителя и пробозаборного элемента.Thus, the proposed invention will improve the efficiency and quality of mixing the components of the multiphase liquid in the mixer installed in the pipeline in front of the sampling element, which will increase the representativeness of the sample during its selection and analysis. The use of hydrodynamic cleaning of the mixer from impurities in the form of precipitation of solid particles from the stream before sampling preserves the efficiency of the mixing process and increases the service life of the mixer and the sampling element.

Claims (5)

1. Устройство для отбора проб жидкости из трубопровода, содержащее пробозаборный элемент, установленный на трубопроводе с ориентацией входного отверстия навстречу потоку, перед пробозаборным элементом в трубопроводе установлен смеситель для перемешивания потока, отличающееся тем, что смеситель выполнен из скрепленных, соосно расположенных входного участка и наружного и внутреннего цилиндрических корпусов, концентрично вставленных друг в друга с радиальным зазором, входной участок смесителя выполнен с центральным отверстием, переходящим в гладкий кольцевой диффузор, а к нижней части наружного корпуса закреплена сливная воронка, внутренний корпус выполнен с непроницаемым закругленным входным участком, а в стенках внутреннего корпуса в равномерно чередующихся поперечных плоскостях выполнены отверстия, оси которых отклонены от радиального направления или имеют тангенциальное расположение. 1. A device for sampling a liquid from a pipeline, containing a sampling element installed on the pipeline with an orientation of the inlet towards the flow, a mixer for mixing the flow is installed in front of the sampling element in the pipeline, characterized in that the mixer is made of fastened, coaxially located inlet section and an external and inner cylindrical bodies, concentrically inserted into each other with a radial gap, the inlet section of the mixer is made with a central hole passing into a smooth annular diffuser, and a drain funnel is fixed to the bottom of the outer body, the inner body is made with an impermeable rounded inlet section, and in the walls of the inner body in uniformly alternating transverse planes, holes are made, the axes of which are deviated from the radial direction or have a tangential arrangement. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что угол раскрытия гладкого кольцевого диффузора во входном участке смесителя составляет θд = 75…100°. 2. The device according to claim 1, characterized in that the opening angle of the smooth annular diffuser in the inlet section of the mixer is θd = 75 ... 100 °. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения на выходе из гладкого кольцевого диффузора во входном участке смесителя больше суммарной площади всех отверстий Fд>∑Fотвi, выполненных в стенках внутреннего корпуса смесителя. 3. The device according to claim 1, characterized in that the cross-sectional area at the outlet of the smooth annular diffuser in the inlet section of the mixer is greater than the total area of all openings Fd> ∑F otvi made in the walls of the inner mixer housing. 4. Способ отбора проб жидкости из трубопровода пробозаборным элементом из предварительно перемешанного потока, отличающийся тем, что процесс перемешивания потока осуществляют путем циклонного гидродинамического воздействия на поток посредством устройства по п. 1. 4. A method of sampling a liquid from a pipeline by a sampling element from a premixed flow, characterized in that the process of mixing the flow is carried out by means of a cyclonic hydrodynamic effect on the flow by means of the device according to claim 1. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что перед отбором пробы осуществляют гидродинамическую очистку от загрязнений рабочих поверхностей трубопровода.5. The method according to claim 4, characterized in that before sampling, hydrodynamic cleaning of the pipeline working surfaces from contamination is carried out.
RU2020142835A 2020-12-24 2020-12-24 Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline RU2755940C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020142835A RU2755940C1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020142835A RU2755940C1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755940C1 true RU2755940C1 (en) 2021-09-23

Family

ID=77852102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020142835A RU2755940C1 (en) 2020-12-24 2020-12-24 Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755940C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2041035B (en) * 1979-02-02 1982-12-01 Shell Int Research Well testing
RU94033346A (en) * 1991-10-24 1996-04-10 Бьорн Дюбдаль (NO) Device placing mixer in flow of fluid medium
RU2215277C1 (en) * 2002-06-25 2003-10-27 Вальшин Ринат Равильевич Procedure of taking samples of liquid from pipe-line and device for its realization
RU56615U1 (en) * 2006-04-17 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина LIQUID SAMPLE DEVICE FROM PIPELINE
RU2309391C2 (en) * 2005-11-11 2007-10-27 Михаил Семенович Немиров Method and device for sampling liquid from pipeline
RU166796U1 (en) * 2016-03-24 2016-12-10 Дмитрий Анатольевич Наумчук Sampler for sampling a product from a pipe

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2041035B (en) * 1979-02-02 1982-12-01 Shell Int Research Well testing
RU94033346A (en) * 1991-10-24 1996-04-10 Бьорн Дюбдаль (NO) Device placing mixer in flow of fluid medium
RU2215277C1 (en) * 2002-06-25 2003-10-27 Вальшин Ринат Равильевич Procedure of taking samples of liquid from pipe-line and device for its realization
RU2309391C2 (en) * 2005-11-11 2007-10-27 Михаил Семенович Немиров Method and device for sampling liquid from pipeline
RU56615U1 (en) * 2006-04-17 2006-09-10 Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина LIQUID SAMPLE DEVICE FROM PIPELINE
RU166796U1 (en) * 2016-03-24 2016-12-10 Дмитрий Анатольевич Наумчук Sampler for sampling a product from a pipe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN210639042U (en) A detachable annular channel gas-liquid-solid erosion wear combined test device
Müller et al. Numerical 3D RANS simulation of gas-liquid flow in a centrifugal pump with an Euler-Euler two-phase model and a dispersed phase distribution
RU2755940C1 (en) Method for sampling liquid from a pipeline and a device for sampling liquid from a pipeline
Bae et al. Experimental investigation of droplet entrainment and deposition in horizontal stratified wavy flow
Kumar et al. Effect of swirl on pressure recovery in annular diffusers
AU2019312125B2 (en) Filter screen
Wu et al. Minimizing impeller slurry wear through multilayer paint modelling
Jurayev et al. Increasing the operating efficiency of mining compressor installations on the basis of improving the cooling, lubrication and air suction system
RU2755941C1 (en) Device for sampling liquid from the pipeline
RU2755939C1 (en) Method for sampling multiphase liquid from a pipeline and a device for sampling multiphase liquid from a pipeline
CN110261062B (en) Drag reducer screening and evaluating device and using method
RU166796U1 (en) Sampler for sampling a product from a pipe
Usmanova et al. Research of the mechanism of shock-inertial deposition of dispersed particles from gas flow
Stapp et al. Evolution of swirl boundary layer and wall stall at part load: A generic experiment
CN109141561B (en) Device and method for measuring moisture of natural gas in real time based on in-pipe phase separation technology
Hermez et al. Optimization of Curved Spacer Prototype Design for Flow Improvement in Centrifugal Pump Impeller
Ke et al. Investigations on Fluid Flow and Heat Transfer Performances Within a Real Turbine Blade Channel
RU187178U1 (en) DEVICE FOR RESEARCH OF INFLUENCE OF SPEED, DIRECTION, COMPOSITION OF DRILL FLUID FLOW ON MATERIALS AND DESIGN OF EQUIPMENT APPLICABLE FOR GEOPHYSICAL RESEARCHES OF WELLS IN THE PROCESS OF DRILLING
Jiang Investigating Impeller Wear and Its Effect on Pump Performance Using Soft Materials
Shrestha et al. Rotating Disc Apparatus and its application to estimate sediment erosion in Hydro turbines
Qiu et al. Numerical and Experimental Investigation of Gas/Liquid Separator with Various Tip Clearance
Mohsin et al. Experimental Investigation on Improving Lifetime of Peripheral Pump Impeller under Cavitation Using Different Techniques.
Almani et al. Factors Affecting Operational Accuracy of Orifice Metering for Incompress-ible Fluids
Amiri et al. Velocity measurements within an elbow type draft tube of a Kaplan turbine
Aidarinis et al. CFD modelling and LDA measurements for the air-flow in an aero-engine front bearing chamber