183899. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés földgázkutak és csővezetékek gázáramában a folyadékcseppek és szilárdanyagrészecskek detektálására, mennyiségük mérésére és vészleállítás kezdeményezésére
1 183 899 2 A találmány tárgya egy olyan eljárás és berendezés, amellyel a földgáztermelő kutak és gázszállító csővezetékek gázáramába ütköző folyadékcseppecskék és szilárd anyagok által okozott akusztikus jeleket felerősítve és kiértékelve detektálni lehet az említett anyagok jelenlétét, mennyiségüket meg lehet állapítani és ha az áramló mennyiség vagy veszélyességi küszöböt túllép, kezdeményezni lehet a gáztermelés, illetve gázszállítás leállítását. Mint ismeretes, a földgáztermelő kutak vagy az azt követő csővezetékek gázáramában mindig jelen van bizonyos mennyiségű folyadék (víz, gazolin, stb.). A gázáramban szilárd anyag, homok is megjelenik attól függően, hogy a kút milyen rétegből termel. Különösen veszélyes menynyiségű szilárd anyagot szállíthatnak a másodlagos földgáztermelésbe vagy földalatti rétegekben való gáztárolásba beállított gázkutak. Általában ezek az anyagok a termelt nyersgázban csak igen kis mennyiségben fordulnak elő. A gáz feldolgozása folyamán a nem kívánatos anyagokat különböző szeparátorokon leválasztják. A gázkutak szilárdanyag termelését rendszeresen figyelik, mert ezek komoly eróziós, illetve korróziós károkat okoznak, tönkretehetik a kút elzáró- és fejszerelvényeit és a teljes vezetékrendszert is. A szeparátorokon történő — idegen — anyag leválasztása nem védi meg a szeparátorokig teijedő csővezeték szakaszt és a kút tartozékait a károsodástól. A fenti problémák megoldására jelenleg egy, a csővezetékbe benyúló üreges, vékonyfalú zárt szondát alkalmaznak, amelyre kívül nyomásmérő műszert vagy pneumatikus vezérlésű kútelzáró berendezés indítóbemenetét kapcsolják. A szonda falvastagságát úgy választják meg, hogy a csővezetékben uralkodó nyomásnak ellenálljon, de ha a csővezeték gázáramában hosszabb időn keresztül szilárd részecskék megjelennek, ezek elroncsolják a szonda falát, így a csőben uralkodó nyomást a szondára szerelt nyomásmérőn detektálni lehet, vagy a szondán kiáramló gáz az elzáró berendezést működésbe hozván azt elzárja. Az ismertetett megoldás egyszerűsége dacára több hátránnyal bír. A szonda falának elroncsolódása alatt már a kútszerelvények és a csővezeték alaposan károsodhatnak. A szonda falroncsolódásának sebessége ugyanis a szállított anyag mennyiségtől, milyenségtől és a gáz áramlási sebességétől függ. Az áramló gázban lévő folyadékcseppek, szilárdanyagok pillanatnyi mennyiségét nem indikálja, azokat megkülönböztetni nem tudja. A találmány célja a fentiekben vázolt hátrányok kiküszöbölése, nevezetesen a gázáramban található szilárdanyag és folyadékosé ppek pillanatnyi mennyiségének és méretének meghatározása, továbbá ezeknek a mérési adatoknak birtokában vészleállítás kezdeményezése. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően olyan eljárás és berendezés kialakítása, amellyel a gázáramban lévő — idegen — anyagok valamilyen tulajdonságát kihasználva azokat detektálni tudjuk, ezt elektromos jellé alakítva, a jel tulajdonságait megvizsgálva megbízható mérési adatokat lehet szolgáltatni. A találmány alapja az a felismerés, hogy egy gázvezetékben elhelyezett szonda által szolgáltatott akusztikus jelek gyakoriságának, amplitúdójának és felfutási idejének mérésével meg lehet állapítani a csővezetékben áramló szilárdanyag illetve folyadék jelenlétét, mennyiségét és ezek ismeretében beavatkozást lehet kezdeményezni. A találmány szerinti eljárás azon a jelenségen alapszik, hogy a csővezetékbe egy tömör fémből készült, akusztikusán szigetelt szondát helyezünk el, amelybe a gyorsan repülő szilárd és cseppfolyós részecskék beleütköznek, így mozgási energiájuk akusztikai energiává alakul. A szondába ütköző részecskék rövid tranziensszerű felületi hullámokat hoznak létre a szondában. A szonda felületén végighaladó hullámot a szondára rögzített, ott alkalmasan kialakított helyen lévő piezoelektromos detektor alakítja át elektromos jellé. A találmány szerinti berendezésnek a gázáram irányára merőlegesen csőbe helyezett szondája, valamint a szondára kapcsolódó piezodetektora, továbbá erősítője, csúcsdetektora, impulzus gyakoriság-mérője és kijelzője van, aholis az erősítő bemeneté az érzékelő vezetéken keresztül a piezodetektor kimenetére, kimenete pedig az amplitúdó vezetéken át a csúcsdetektor bemenetére van kötve, míg az impulzus gyakoriság-mérő bemenete a jelvezetéken keresztül a csúcsdetektor kimenetére, kimenetei pedig az első információs vonalkötegen át a kijelző bemeneteire vannak csatlakoztatva. A találmány értelmében célszerű, ha az első információs vezetékköteg és a kijelző között kapcsoló van. A kapcsoló kimenetei a kijelző bemeneteire vannak kötve. Nevezetesen célszerű, hogy a berendezést amplitúdó szelektorral és amplitúdó gyakoriság mérővel lássuk el, aholis az amplitúdó szelektor bemenetére a jelvezetéket, míg a kimenetére az első szelekciós vezetékköteg csatlakozik. Az első szelekciós vezetékköteggel az amplitúdó gyakoriság-mérő bemenetére csatlakozunk, és a kimenete a második / információs vezetékköteggel a fentiekben említett, a kijelzőt megelőző kapcsolóra csatlakozunk. Célszerű továbbá, ha a berendezésnek felfutási idő szelektora, és felfutási idő gyakoriság-mérője van. A felfutási idő szelektor bemenete a jelvezetékre, míg a kimenete a második szelekciós vezetékkötegen keresztül a felfutási idő gyakoriság-mérő bemenetére, míg ennek kimenete a fentiekben említett kijelzőt megelőző kapcsolóra csatlakozik a harmadik információs vezetékköteggel. Nevezetesen célszerű, ha a berendezést akusztikus egységgel látjuk el, melynek bemenetére a jelvezeték, kimenetére pedig hangszóró csatlakozik. A találmány értelmében célszerű, ha a berendezésnek kombinációs áramköre van, amelynek bemenetére az első a / második és a harmadik információs vezetékköteg kapcsolódik együttesen vagy külön-külön, és akimenete fénykijelzőkkel valamint kimenő vezetékköteggel van ellátva. Célszerű továbbá, hogy a gázáram irányára merőleges szonda tömör legyen, anyagára nézve eróziós és korróziós hatásoknak jól ellenálló fém vagy fémkerámiái anyag legyen. Konstrukciójára nézve pedig a cső falában olyan rögzítést kell alkalmazni, amely a fémes érintkezést megakadályozza és akusztikusán szigetel. A találmány szerinti eljárást és berendezést részletesebben rajz alapján ismertetjük. 1. ábra akusztikus jel relatív energiaeloszlása szilárd anyag esetén, a 2. ábra akusztikus jel relatív energiaeloszlása folyadékcsepp esetén, a 3. ábra a piezoelektromos átalakító által szolgáltatott jel szilárd anyag esetén, a 4. ábra a piezoelektromos átalakító által szolgáltatott jel folyadék csepp esetén, az 5. ábra a találmány szerinti berendezés néhány példakénti kiviteli alakja, a 6. ábra detektált akusztikus jel képe, a 7. ábra a berendezés példakénti összeállítása vészleállítás kezdeményezésére. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
