CC BY
142
• точка отбора пробы по сечению трубопровода должна наиболее полно характеризовать газожидкостный поток;
• соблюдение условия изокинетичности — равенство линейных скоростей в потоке газа и точке отбора газа;
• соблюдение условий равенства термобарических параметров (температура и давление) в исследуемом газовом потоке и в устройстве — измерителе уноса;
• конструкция зонда для отбора пробы с расположением отверстия против потока газа;
• недопущение выноса отбираемой жидкой фазы из устройства — измерителя уноса, т.е. устройство должно быть эффективным сепаратором-поглотителем жидкости.
В настоящей работе представлен анализ применяемых на практике методик и средств определения содержания в потоке газа жидкости и механических примесей, предложенных организациями:
• ОАО «НИПИгазпереработка»;
• ОАО ИВЦ «Инжехим»;
• Научно-лабораторной службой ООО «Палл Евразия»;
• ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург» (Прибор ИУ-1 ТюменНИИгипрогаз);
• ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой» (Прибор УГМК 3);
• ООО «Газпром ВНИИГАЗ»;
• ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром».
При проведении сравнительного анализа предложенных методик и средств измерения учитывались следующие основные критерии:
1. расположение точки отбора исследуемой пробы газа по сечению трубопровода;
2. конструкция зонда для отбора пробы исследуемого газа;
3. соблюдение условий изотермичности;
4. соблюдение условий изобаричности;
5. соблюдение условий изокинетичности;
6. возможность проведения исследований работы оборудования на «сыром» газе в безгидратном режиме;
7. метод замера («весовой» и (или) «объемный») количества жидкости в газовом потоке;
8. возможность замера количества механических примесей в газовом потоке;
9. возможность определения фракционного состава механических примесей;
10. расположение приборов измерения давления и температуры на устройстве измерения содержания жидкости в газе.
Рассмотрим применяемые на практике методы, методики и средства определения содержания жидкости и механических примесей в газовом потоке.
1. Метод измерения, предложенный ОАО «НИПИгазпереработка» [8] предназначен для проведения периодических эксплуатационных испытаний (обследования) газовых сепараторов, расширительных камер с сепарационными устройствами, фильтр-сепараторов и фильтров (рис. 1). Метод измерения основан на отборе части исследуемого потока при сохранении его скорости, температуры и давления с последующим разделением потока на газ и жидкость с измерением количества газа, жидкости и механических примесей. В зависимости от условий проведения исследования анализ потока газа возможен по одному или двум из следующих способов:
Рис. 3 — Схема измерителя ИКМ-2 с одноточечным пробоотборником конструкции ВНИИГАЗа 1 — вход газа; 2 — выход газа; 3 — задвижка Ду40; 4 — модуль фильтрации и сепарации пробы; 5 — фильтр; 6 — теплообменник; 7 — турбосепаратор; 8 —термомтр; 9 — манометр; 10 — бачок ингибитора гидратообразования; 11 — индикатор капель; 12 — смеситель; 13 — тахометр; 14 — эжектор; 15 — пробоотборник одноточечный
. — устройство перемещения зонда отбора пробы !. — теплообменник
I. — фильтр
к — емкость мерная >. — капельница >. — счетчик газа '. — стойка
. — подключающие шланги высокого давления . — подключающие шланги низкого давления 10. — вентиль пробы газа
II. — вентиль газа термостабилизации
12. — вентиль регулирующий
13. — крышка быстросъемная
14. — вентиль
15. — пробка
16. — вентиль капельницы
Рис. 4 — Схема подключения измерителя уноса жидкости ГПР 420.00.000 конструкции ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»
Наименование показателей
^ Рабочее, Р, не более
О) ^
х расчетное, Р
ш * р
т го' пробное при гидравлическом 4 2 испытании, не более
и рабочая среды,I
|| рабочая стенки, I
го
^ минимальная допустимая стенки сосуда,
§ находящегося под давлением,
(и т'П
I—
Среда
Масса, кг не более
Величина показателей
14,4 (144) 16,0 (160) 20,0 (200)
от -30 до 100 100 -30
Природный газ с объемной долей И2Б до 25%, углеводородный конденсат, метанол, ДЭГ, вода, нефть.
67
Таб. 1 — Основные технические характеристики измерителя уноса жидкости ГПР 420
Основные критерии анализа
Наименование организации
ОАО «НИПИ- ОАО ИВЦ газпереработка» «Инжехим»
1
1) Расположение точки отбора исследуемого потока газа по сечению трубопровода
2) Конструкция зонда для отбора потока исследуемого газа
3) Соблюдение условий изотермичности в процессе проведения исследований
2 (+)
Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода
(+)
Исполнение зонда в виде трубки с расположением отверстия отбора соосно оси тру-бопровода-на-встречу течению потока газа
(+/-)
Установка тер-моизолирована / не термостати-рована
3 (+)
Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода (глубина погружения зонда до 375 мм)
(-)
Исполнение зонда в виде трубки со срезанным под углом 45° концом (перо)
(-)
Установка не термоизоли-рована и не термостатиро-вана
НЛС ООО «Палл Евразия»
4 (-)
Отбор
производится из осевой зоны трубы (зона с самой низкой концентрацией аэрозоля)
(-)
Исполнение зонда в виде трубки со срезанным
ИТЦООО «Газпром добыча Ямбург» (Измеритель ИУ-1 ТюменНИ-Игипрогаз)
5
(-)
Отбор
производится с внутренней стенки трубы (зона самой высокой концентрации аэрозоля)
(-)
Отсутствие зонда. Отбор исследуемого потока ведется под углом 45° через штуцер, концом (перо) приваренный к трубопроводу
(-)
Установка не термоизоли-рована и не термостатиро-вана
(-)
Установка не термоизолиро-вана и не термо-статирована (см. п. 10)
ИТЦ ООО
«Газпром
добыча
Уренгой»
(Измеритель
УГМК 3)
6
(-)
Отбор
производится с внутренней стенки трубы (зона самой высокой концентрации аэрозоля)
(-)
Отсутствие зонда. Отбор исследуемого потока ведется через штуцер, приваренный к трубопроводу
(+/-)
Установка термоизолиро-вана / не термо-статирована
ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Измеритель ИКМ-2)
7 (+)
Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода различного диаметра (от
100 до 1200 мм) (+)
Исполнение зонда в виде трубки с расположением отверстия отбора соосно оси трубопро-вода-навстречу течению потока газа
(-)
Установка не термоизоли-рована и не термостатиро-вана
ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»
8 (+)
Возможность отбора в любой точке по сечению трубопровода различного диаметра (от 100
до 1000 мм) (+)
Исполнение зонда в виде трубки с расположением отверстия отбора соосно оси трубопро-вода-навстре-чу течению
потока газа (+)
Соблюдаются, установка тер-моизолирова-на и термоста-тирована
4) Соблюдение условий изобаричности в процессе проведения исследований
5) Соблюдение условий изокинетично-сти в процессе проведения исследований
(-)
Не соблюдаются (см. п. 10)
(+)
Соблюдаются
(-)
Не соблюдаются (см. п. 10)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 2)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 10)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 2)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 10)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 2)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 10)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 2)
(-)
Не соблюдаются (см. п. 10)
(+)
Соблюдаются
(+)
Соблюдаются (см. п. 10)
(+)
Соблюдаются
Начало Таб. 2 — Результат сводного анализа применяемых, методов, методик и средств измерения
• при помощи аналитического фильтра аэрозолей (далее фильтр-элемент или АФА) определяется содержание механических примесей в газе;
• при помощи тестового сепаратора определяется стабильная и нестабильная составляющая капельной жидкости в газе.
Объемная производительность аппарата по газу определяется штатным расходомером. Для измерения объемного расхода газа через пробоотборное устройство применяется комплект из трубки типа Пито и дифференциального манометра ДМЦ-01М (Testo 435-4). Для измерения расхода газа через пробоотборное устройство, используется счетчик газовый барабанный ГСБ-400, ГСБ-1600, в зависимости от пределов измерения, или ротаметр.
Отбор пробы производится при помощи перемещаемого пробоотборного зонда. Место для отбора газа выбирается на прямолинейных участках трубопровода на
расстоянии не менее 6 диаметров от поворота или задвижки в доступном для обслуживания месте. При невозможности выполнить это условие, допускается расположение про-боотборных точек на меньших расстояниях при соответствующем снижении точности анализа.
Рабочие давление и температура измеряются штатными манометром и термометром соответственно.
Объем жидкости в сборнике конденсата фильтр-пробоотборника измеряется встроенным измерителем уровня или измерительным цилиндром.
Плотность жидкости в сборнике конденсата фильтр-пробоотборника определяется расчетным путем по хроматографическому анализу состава газа.
Массовая концентрация жидкости и механических примесей в газе определяется путем взвешивания фильтр патрона на аналитических весах с точностью 0,0005 г, до
и после проведения исследований, с целью вычисления привеса и, соответственно, расчета количества жидкости и мехпримесей в исследуемом газе.
2. Метод и средство измерения, предложенные ОАО ИВЦ «Инжехим» подробно описаны в источнике [9].
3. Метод измерения, предложенный Научно-лабораторной службой ООО «Палл Евразия» [10] основан на принципе коа-лесценции и заключается в пропускании определенного объема газа через пилотную установку и измерении массы жидкости, отделенной на коалесцирующих элементах. Оценка загрязненности газа жидкостью производится на основе полученных результатов и последующей их интерпретации.
Базовая конструкция тестового оборудования является неизменной (рис. 2). В зависимости от условий процесса и требований безопасности возможны следующие
Основные
критерии
анализа
Наименование организации
ОАО «НИПИ- ОАО ИВЦ газпереработ- «Инжехим» ка»
1
6) Возможность проведения исследований работы оборудования на «сыром» газе в безгидратном режиме
7) Метод замера («весовой» и (или) «объемный») количества капельной жидкости в газовом потоке
8) Возможность замера количества механических примесей в газовом потоке
9) Возможность определения фракционного состава механических примесей
2 (-)
Отсутствует
(+)
Весовой +объемный
(+)
Имеется
(-)
Отсутствует
3 (+)
Имеется (на участке измерения расхода газа устанавливается калиброванное сопло, исключающее гидратообразо-вание)
(-)
Только весовой
НЛС ООО «Палл Евразия»
4 (+)
Имеется (перед регулирующим вентилем имеется подогрев)
(-)
Отсутствует
(-)
Отсутствует
(+)
Весовой+ объемный
(+)
Имеется
(-)
Отсутствует
ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург» (Измеритель ИУ-1 ТюменНИ-Игипрогаз)
5
(+)
Имеется (перед регулирующим вентилем и дроссельной шайбой установлен адсорбер)
(-)
Только весовой
(-)
Отсутствует
(-)
Отсутствует
ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой» (Измеритель УГМК 3)
6 (+)
Имеется (перед регулирующим вентилем установлена капельница для подачи ингибитора гидрато-образования)
(-)
Только объемный
(-)
Отсутствует
(-)
Отсутствует
ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Измеритель ИКМ-2)
7 (+)
Имеется (перед регулирующим вентилем установлена капельница для подачи ингибитора гидрато-образования)
(+)
Весовой +объемный
(+)
Имеется
(-)
Отсутствует
ДОАО ЦКБН ОАО «Газпром»
8 (+)
Имеется (перед регулирующим вентилем установлена капельница для подачи ингибитора гидрато-образования)
(+)
Весовой +объемный
(+)
Имеется
(+)
Имеется
10) Расположе- (-) (-) (-) (-) (+/-) (-) (+)
ние приборов Отсутствует Отсутствует Отсутствует Отсутствует Замер Отсутствует воз- Приборы
измерения возможность возможность возможность возможность температуры можность заме- измерения
давления и замера замера замера замера производится ра давления и температуры
температуры давления и давления и давления и давления и на фильтре/ температуры на и давления
на устройстве температуры на температуры на температуры на температуры на отсутствует воз- фильтре (замер расположены
измерения фильтре фильтре (произ- фильтре (замер фильтре (замер можность заме- Р и 1 произво- непосредствен
содержания водится после температуры давления ра давления на дится после но на фильтре.
капельной жид- фильтра) производится в производится фильтре (замер фильтра на
кости в газе трубе подачи до перед филь- давления отрезке между
фильтра, замер тром, замер производится теплообменни-
давления после температуры после фильтра) ком и турбосе-
2-х фильтров) отсутствует) паратором)
Продолжение Таб. 2 — Результат сводного анализа применяемых, методов, методик и средств измерения
варианты подключения:
• вход газа высокого давления / выход в атмосферу;
• вход газа высокого давления / выход в линию низкого давления (факел и т.п.);
• вход газа высокого давления / выход в линию среднего давления.
Для замеров концентрации аэрозолей используются тестовые коалесцирующие патроны Палл.
Рабочая среда — газообразные среды с давлением до 10 МПа и температурой от 0 до 80°С, включая углеводородные газы, воздух, углекислый газ, сероводород, инертные газы.
Параметры установки:
• Расчетное давление — 10 МПа;
• Расчетная температура — (минус) 20 ... +150°С;
• Подсоединения — гибкие армированные
шланги;
• Материалы исполнения — сталь 08Х18Н10, 08Х18Н10М2;
• Габаритные размеры — 2800х1200х1000.
4. Индикатор уноса жидкости ИУ-1 конструкции ТюменНИИгипрогаза.
Методика разработана ИТЦ ООО «Газпром добыча Ямбург» с целью её применения на УКПГ сеноманских залежей северных месторождений при проведении обследования оборудования, контрольных измерениях, исследовательских испытаний нового и модернизированного оборудования [11].
5. Метод измерения, предложенный ИТЦ ООО «Газпром добыча Уренгой» с применением измерителя уноса УГМК 3.
Методика подразумевает проведение промысловых замеров при нескольких скоростях газа, не менее 3-х: скорость газа в
системе пробоотбора должна быть ниже, приблизительно равна и выше предполагаемой точки изокинетичности. По полученным данным строится график содержания жидкой фазы в зависимости от скорости потока и рассчитывается искомая величина содержания жидкости в газе при условии изокине-тичности. Методика применяется для определения удельного содержания жидкости в потоке газа и используется при определении этих величин для ДЭГа, воды, водного раствора метанола и газового конденсата. Более подробное описание предложенного метода с применением измерителя уноса УГМК 3 описано в источнике [7].
6. Метод измерения, предложенный ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (измеритель ИКМ-2) [12] разработан с целью его применения для определения содержания твердых и жидких
