携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置及检测方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种取样代表性强且分离设备成本低、体积小的针对携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，还提供一种检测准确性高的针对携液原料气中固体颗粒物含量的在线检测方法，涉及天然气固体颗粒物含量测量技术领域。携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，包括分离器和旁通设置在主管道上的取样管道，所述取样管道包括沿原料气流向依次设置的旋流生成管段、旋流稳定管段和取样管段，所述旋流生成管段内设有使经过旋流生成管段的原料气产生螺旋流的导流叶片，所述取样管段内设有紧贴于取样管段的内壁的取液管，所述取液管与所述分离器连接。本发明专利技术提高了在线测量原料气固体颗粒物量的准确性的同时保持了低成本取样。取样。取样。

【技术实现步骤摘要】
携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置及检测方法


[0001]本专利技术涉及天然气固体颗粒物含量测量
，具体涉及携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置及检测方法。

技术介绍

[0002]目前，在天然气特别是页岩气、致密气气藏开发中，水力加固体颗粒压裂法得到了大规模的使用，在气井生产中，原料气流必然含较多的固体颗粒和液体。通常在天然气井站、平台设置除固体颗粒设备装置对原料气中固体颗粒砾进行脱除，以确保下游设备和集输管线安全平稳运行。高含硫天然气在集输过程中，随着压力、温度等条件的变化,溶解在气体中的元素硫可能会在集输管道中以固体颗粒形态析出并发生运移、沉积，会造成地面集输管道出现“硫堵”，引起钢材的腐蚀,最终影响气体的正常输送。因此，准确地检测携液原料气中固体颗粒含量，对制定安全有效的防止固体颗粒砾冲蚀方法、及时有效的“解堵”措施、评价各种除固体颗粒分离设备在实际生产环境中的除固体颗粒能力、优化形成合理稳定的集输系统运行制度显得尤为重要。
[0003]在现有的固体颗粒含量检测取样技术中，通常可分为将原料气主管道直接接入分离器进行全部分离取样和在原料气主管道设置取样管进行部分取样检测两种。第一种方式需配套高效稳定的完全分离装置设备使用，具有设备庞大、成本高的不足，较少被使用。第二种方式是在主管道上设置取样管，取样管与分离器连接，取样时，取样管从主管道上分流取得一定量的取样气送入分离器中，分离器分离出取样气中的固体相，测量出固体质量，将其与取样气的量进行比较即可得到气体中的固体含量。该种方式具有设备体积小，成本低的优点，该方法主要适用于不含液的气体。由于含固体颗粒物携液原料气中气、液、固三相在主管内是混比不均的，在该种方法中，分流取出的流体样品(取样气)成分比例与主管道内的流体的成分存在一定的差异，即：取样代表性不强，导致检测准确性较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种取样代表性强且分离设备成本低、体积小的针对携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置。
[0005]本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种检测准确性高的针对携液原料气中固体颗粒物含量的在线检测方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，包括分离器和旁通设置在主管道上的取样管道，所述取样管道的一端通过第一阀门与主管道的上游连接，另一端通过第二阀门与主管道的下游连接；
[0007]所述主管道上设有第三阀门，所述第三阀门位于第一阀门与第二阀门之间；
[0008]所述取样管道包括沿原料气流向依次设置的旋流生成管段、旋流稳定管段和取样管段，所述旋流生成管段内设有使经过旋流生成管段的原料气产生螺旋流的导流叶片，所述取样管段内设有紧贴于取样管段的内壁的取液管，所述取液管与所述分离器连接。
[0009]进一步地，所述取样管道水平设置。
[0010]进一步地，所述取液管的入口为扇环形，所述取液管的入口的外径与所述旋流生成管段的内径相同。
[0011]进一步地，所述取液管为多根，所述取液管沿取样管段的周向均布。
[0012]进一步地，所述旋流稳定管段内设有过滤网，所述过滤网通过支撑安装在旋流稳定管段内，所述过滤网与旋流稳定管段的管壁之间设有间距以形成液固相通道。
[0013]进一步地，所述液固相通道内设多块用于削弱螺旋流切向速度的导流板，所述导流板将液固相通道分成多个螺旋形的液固相通道单元，所述液固相通道单元之间的螺旋升角一致。
[0014]进一步地，所述取液管的管口与液固相通道之间的距离小于等于30mm。
[0015]进一步地，所述分离器的出气口依次通过第四阀门、单向阀后与取样管道连通。
[0016]进一步地，所述取样管道上设有便于分离器的出气口的气流回流入取样管道的压力调节阀。
[0017]携液原料气固体颗粒物含量的在线检测方法，采用上述的携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，所述检测方法包括：
[0018]关闭第三阀门，截断主主管道，打开第一阀门和第二阀门，使主管道中的原料气从取样管道中通过，原料气在通过取样管道的过程中借助导流叶片产生螺旋流，在取样管段的内壁形成液固相混合层；
[0019]利用取液管按照取样比例系数k、取样时间t从液固相混合层中取出液固相样品送入分离器中，分离出固体颗粒物；
[0020]测量出固体颗粒物的质量；
[0021]根据固体颗粒物的质量、取样比例系数K、取样时间t以及原料气的流量Q计算出原料气的固体颗粒物含量。
[0022]本专利技术的有益效果是：本专利技术的在线取样装置和检测方法通过导流叶片使原料气产生螺旋流，从而在取样管段的内壁形成液固相混合层，再通过取液管按照取样比例取样一定的液固相样品送入分离器中，分离出固体颗粒物，最后可通过固体颗粒物的质量计算出原料气中的固体颗粒物含量，本专利技术采用对原料气分相后取样，取样代表性强，且只需取出少量液固相样品即可达到取样目的，对分离设备的分离处理能力要求低，因此，本专利技术提高了在线测量原料气固体颗粒物量的准确性的同时保持了低成本取样。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的在线取样装置的结构示意图；
[0024]图2是取样管道的结构示意图；
[0025]图3是图1沿A
‑
A的剖视图；
[0026]图4是图1沿A
‑
A的剖视图；
[0027]图5是图1沿B
‑
B的剖视图；
[0028]图6是取液管的入口为方形与入口为扇环形的比较示意图；
[0029]图中所示：主管道1，取样管道2，分离器4，第一阀门5，第二阀门6，第四阀门7，单向阀8，压力调节阀9，第三阀门11，旋流生成管段21，旋流稳定管段22，取样管段23，导流叶片
211，过滤网221，支撑222，导流板224，取液管231，液固相混合层232，中心线233，液固相通道单元2231。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0031]如图1、图2所示，本专利技术的携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置包括分离器4和旁通设置在主管道1上的取样管道2，所述取样管道2的一端通过第一阀门5与主管道1的上游连接，另一端通过第二阀门6与主管道1的下游连接。所述主管道1上设有第三阀门11，所述第三阀门11位于第一阀门5与第二阀门6之间；所述取样管道2包括沿原料气流向依次设置的旋流生成管段21、旋流稳定管段22和取样管段23，所述旋流生成管段21内设有使经过旋流生成管段21的原料气产生螺旋流的导流叶片211，导流叶片211使原料气螺旋形向前流动，在螺旋流的离心作用下，原料气中较重的固体颗粒物、液流向外围，从而可在取样管道2的内壁形成液固相混合层232(由固体颗粒物、液组成的环状流)。所述取样管段23内设有紧贴于取样管段23的内壁的取液管231，所述取液管231与所述分离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，其特征在于：包括分离器(4)和旁通设置在主管道(1)上的取样管道(2)，所述取样管道(2)的一端通过第一阀门(5)与主管道(1)的上游连接，另一端通过第二阀门(6)与主管道(1)的下游连接；所述主管道(1)上设有第三阀门(11)，所述第三阀门(11)位于第一阀门(5)与第二阀门(6)之间；所述取样管道(2)包括沿原料气流向依次设置的旋流生成管段(21)、旋流稳定管段(22)和取样管段(23)，所述旋流生成管段(21)内设有使经过旋流生成管段(21)的原料气产生螺旋流的导流叶片(211)，所述取样管段(23)内设有紧贴于取样管段(23)的内壁的取液管(231)，所述取液管(231)与所述分离器(4)连接。2.如权利要求1所述的携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，其特征在于：所述取样管道(2)水平设置。3.如权利要求1所述的携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，其特征在于：所述取液管(231)的入口为扇环形，所述取液管(231)的入口的外径与所述旋流生成管段(21)的内径相同。4.如权利要求1、2或3所述的携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，其特征在于：所述取液管(231)为多根，所述取液管(231)沿取样管段(23)的周向均布。5.如权利要求1所述的携液原料气中固体颗粒物含量的在线取样装置，其特征在于：所述旋流稳定管段(22)内设有过滤网(221)，所述过滤网(221)通过支撑(222)安装在旋流稳定管段(22)内，所述过滤网(221)与旋流稳定管段(22)的管壁之间设有间距以形成液固相通道(223)。6.如权利要求5所述的携液原料气...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍坤一，戴万能，林宇，王峰，程华，于磊，宁永桥，计维安，陈敬东，罗光文，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：