Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ОБРАЗОВАНИЯ ЗАКУПОРКИ В ТРУБОПРОВОДЕ

Изобретение относится к трубопроводному транспорту и предназначено для определения мест образования неполной закупорки в трубопроводе при транспорте сжимаемой жидкости, например нестабильного конденсата.

Известен способ обнаружения неисправностей гидромагистрали и устройство для его осуществления.

Способ обнаружения неисправностей гидромагистрали путем измерения и сравнения перепадов давлений заключается в том, что с целью увеличения количества обнаруживаемых видов неисправностей, гидромагистраль разбивают на участки с предварительно определенными номинальными гидравлическими сопротивлениями, измеряют перепады давлений каждого по потоку участка магистрали, сравнивают перепады давлений с учетом номинальных гидравлических сопротивлений участков и по результатам сравнений судят о неисправности магистрали [см. авт. свид. СССР №1038693, МПК F17D 5/00, опубл. 30.08.1983].

Недостатком указанного способа является трудоемкость при его осуществлении, а также необходимость установки дополнительного оборудования для определения обнаруживаемых неисправностей.

Известен способ обнаружения местонахождения засорения в напорных трубопроводах, заключающийся в том, что измеряют давление в контрольных точках по длине трубопровода, определяют местонахождение засорения путем регистрации участка трубопровода между двумя соседними контрольными точками, в одной из которых давление P₁ выше предварительно определенного удельного давления Р для неисправного трубопровода, а в другой давление Р₂ ниже, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, путем определения координаты засорения, после регистрации участка трубопровода одновременно изолируют его с двух сторон, измеряют давление Р₃ на этом участке, а определяют координаты засорения, используя значения давления P₁, P₂ и Р₃ [авт. свид. №1469242, МПК F17D 3/00, опубл. 30.03.1989].

Недостатком указанного способа является необходимость установления специальной пьезометрической линии (датчиков давления) на всем протяжении трубопровода, а также перекрытие контролируемого участка трубопровода.

Из области техники известны способы определения места образования закупорки для газа, которые заключаются в установке на трубопровод дополнительных устройств, что приводит к привлечению дополнительных трудозатрат и усложняет задачу определения места закупорки аналитически [например, см. патент РФ №2357913, МПК B65G 53/66, опубл. 10.06.2009].

Задачей заявленного изобретения является создание способа, позволяющего без остановки подачи сжимаемой жидкости в трубопровод своевременно определить место закупорки, а также снизить трудозатраты при осуществлении способа.

Поставленная задача в способе определения места образования закупорки в трубопроводе, включающем измерение давления в контрольных точках по длине трубопровода, решается тем, что на контролируемом участке в непрерывном режиме фиксируют начальное давление перекачиваемой жидкости Р_н (МПа), граничное давление образования закупорки Р_к (МПа), без остановки работы насосов нагнетают в закупоренную часть трубопровода порцию сжимаемой жидкости заданного объема V₁ (м³) за время t₁ (ч), регистрируют давление P₁ на замерном узле, расположенном на входе в трубопровод, в закупоренной части после закачки порции жидкости, уточняют место закупорки n-м закачиванием порции сжимаемой жидкости, рассчитывают ΔР₁ (МПа), как разность между давлением после добавки транспортируемой жидкости Р₁ (МПа) и граничным значением давления образования закупорки на входе в трубопровод Р_к (МПа), на основе этих данных определяют экспериментальный коэффициент сжимаемости k, как:

;

после чего рассчитывают средний экспериментальный коэффициент сжимаемости k_ср для n-го количества закачек порции сжимаемой жидкости, как:

;

после чего, на основе известных данных о площади сечения трубопровода S (м²) и ΔP₀ (МПа) - разности между граничным значением давления образования закупорки Р_к (МПа) и давлением жидкости на входе в трубопровод при начальных условиях Р_н (МПа), определяют расстояние L (м) от задвижки до места образования закупорки, как:

.

Заявленное изобретение поясняется с помощью чертежа, на котором показана принципиальная схема трубопровода с неполной закупоркой.

Способ определения места образования закупорки в трубопроводе реализуется следующим образом.

Выбирают участок трубопровода 1 и условно разделяют его на часть 1а до закупорки 2 и часть 1б после закупорки 2. На замерных узлах 3, 4 регистрируют давление манометрами 5, 6 и расход жидкости расходомерами 7, 8 и передают показания в операторную (на фиг. не показана) в непрерывном режиме и с определенной периодичностью, например каждый час. Манометры и расходомеры устанавливают на этапе строительства трубопровода.

При перекачке транспортируемой жидкости без закупорок сжимаемая жидкость 9 (нестабильный конденсат) от насосов 10 поступает на замерный узел 3 и через задвижку 11 подается в трубопровод 1 на головные сооружения газового промысла или перерабатывающий завод.

Начальное состояние транспортировки продукции без закупорки на контролируемом участке трубопровода определяют следующими характеристиками: начальным давлением Р_н (МПа) на замерном узле 3, равным давлению P_вых (МПа) на замерном узле 4, расходом поданной жидкости Q_вх (м³/ч) на замерном узле 3, равным расходу Q_вых (м³/ч) на замерном узле 4. Граничные значения Р_н и Р_вых на контролируемом участке трубопровода находятся в пределах допустимых значений технологических параметров (давления), согласно нормам технологического режима работы трубопровода.

Неполную закупорку определяют при выполнении следующих условий: увеличении давления Р_н на замерном узле 3 до граничных значений давления образования закупорки Р_к; расходе поступающей в трубопровод жидкости больше расхода выходящей жидкости, следовательно, неполную закупорку определяют из следующего отношения Р_к>Р_вых, Q_вх>Q_вых.

Расход закачиваемой жидкости после насосов регулируется задвижкой 11, установленной на линии выхода из насоса 10. При неполной закупорке работу насосов не останавливают. В закупоренную часть трубопровода 1а при помощи насосов 10 нагнетают порцию сжимаемой жидкости (на фиг. не показана), аналогичной жидкости в трубопроводе 9, объемом V₁ (м₃) за время t₁ (ч), который регистрируют при помощи расходомера 7. При помощи манометра 5 также фиксируют давление Р₁ (МПа) в закупоренной части 1а трубопровода 1 после закачки порции жидкости. Для повышения точности определения расстояния от задвижки 11 до места образования закупорки добавляют повторно некоторый объем транспортируемой жидкости в n-м количестве раз.

Определяют экспериментальный коэффициент сжимаемости k для каждого случая закачки порции жидкости по формуле

,

где k₁ - экспериментальный коэффициент сжимаемости;

ΔР₁ - разность между давлением после добавки транспортируемой жидкости P₁ и граничным значением давления образования закупорки на входе в трубопровод P_к, МПа;

V₁ - объем добавленной жидкости при образовании закупорки за время t₁, м³.

В зависимости от количества произведенных закачек порции жидкости, значения сжимаемости усредняют по следующей формуле

,

где k_ср - средний экспериментальный коэффициент сжимаемости;

k₁, k₂, k₃ - экспериментальные коэффициенты сжимаемости для каждого случая закачки жидкости;

n - количество проведенных измерений.

Рассчитывают расстояние от задвижки до места образования закупорки по следующей формуле

,

где L - расстояние от задвижки до места образования закупорки, м;

ΔP₀ - разность между граничным значением давления образования закупорки P_к и давлением жидкости на входе в трубопровод при начальных условиях Р_н, МПа;

k_ср - средний экспериментальный коэффициент сжимаемости;

S - площадь сечения трубопровода, м².

Пример реализации способа для случая неполной закупорки.

Необходимо определить место образования закупорки трубы с внутренним диаметром 0,2 м. Изначально рассчитывают площадь поперечного сечения трубопровода S=0,0314 м².

Измеряют начальное давление Р_н (МПа) на замерном узле 3, при выполнении условий образования неполной закупорки, фиксируют граничное давление образования закупорки Р_к (МПа) на замерном узле 3: Р_н=1,2 МПа, Р_к=2,8 МПа.

Работу насосов не останавливают и закачивают порцию сжимаемой жидкости, аналогичной жидкости в трубопроводе 8, объемом V₁=18 м³ в течение определенного времени. При помощи манометра 5 фиксируют давление Р₁=2,91 МПа в закупоренной части 1а трубопровода 1 после закачки порции жидкости. Для повышения точности определения расстояния от задвижки до места закупорки проводят закачку порции жидкости повторно V₂=18 м³, V₃=9 м³ за определенное время, при этом давление после закачки жидкости составляет P₂=3,01 МПа, Р₃=3,06 МПа.

Рассчитывают экспериментальный коэффициент сжимаемости для трех случаев:

Рассчитывают средний экспериментальный коэффициент сжимаемости:

Рассчитывают расстояние от задвижки до места образования закупорки: