[發(fā)明專利]一種凍土區(qū)油氣管道監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210135960.X
• 申請(qǐng)日: 2012-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN103383242B
• 公開（公告）日: 2017-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳朋超;馬云賓;趙迎波;蔡永軍;李增彬;馬濤;吳官生;楊士梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02;G01K11/32;G01N21/00;G01L1/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 董惠石

1.一種凍土區(qū)油氣管道監(jiān)測(cè)方法，其特征是在凍土區(qū)(1)的油氣管道a(2)表面及其周圍安裝多個(gè)光纖光柵溫度傳感器a(3)、光纖光柵溫度傳感器b(4)、光纖光柵溫度傳感器c(5)組成的溫度傳感器組，在油氣管道a(2)周圍安裝多個(gè)光纖光柵含水量傳感器a(6)、光纖光柵含水量傳感器b(7)、光纖光柵含水量傳感器c(8)、光纖光柵含水量傳感器d(9)組成的含水量傳感器組，在油氣管道(2)一側(cè)，安裝多個(gè)光纖光柵位移傳感器a(10)、光纖光柵位移傳感器b(11)，所有傳感器串聯(lián)熔接，然后通過(guò)光纜(12)引到監(jiān)測(cè)站里，光纜(12)與光開關(guān)(13)連接，光開關(guān)(13)與光纖光柵解調(diào)儀(14)連接，解調(diào)儀(14)與下位機(jī)(15)連接，下位機(jī)(15)預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星通信模塊(16)傳輸至低軌道衛(wèi)星(17)，低軌道衛(wèi)星(17)接收到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至衛(wèi)星通信模塊(18)，衛(wèi)星通信模塊(18)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)(19)進(jìn)行分析和處理；

凍土區(qū)油氣管道的監(jiān)測(cè)流程：多個(gè)光纖光柵溫度傳感器a(3)、光纖光柵溫度傳感器b(4)、光纖光柵溫度傳感器c(5)組成的溫度傳感器組、多個(gè)光纖光柵含水量傳感器a(6)、光纖光柵含水量傳感器b(7)、光纖光柵含水量傳感器c(8)、光纖光柵含水量傳感器d(9)組成的含水量傳感器組及多個(gè)光纖光柵位移傳感器a(10)、光纖光柵位移傳感器b(11)組成的光纖光柵位移傳感器組分別對(duì)管道周圍的溫度、水分及管體位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)；此監(jiān)測(cè)得到的信號(hào)經(jīng)光纜(12)傳到光開關(guān)(13)，經(jīng)解調(diào)儀(14)解調(diào)傳至下位機(jī)(15)，下位機(jī)(15)調(diào)用自編的程序，控制光開關(guān)(13)和解調(diào)儀(14)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)衛(wèi)星通信模塊(16)傳輸至低軌道衛(wèi)星(17)，低軌道衛(wèi)星(17)接收到數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至衛(wèi)星通信模塊(18)，衛(wèi)星通信模塊(18)將接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)(19)進(jìn)行分析和處理，判斷凍土區(qū)管道的安全狀態(tài)，對(duì)凍土區(qū)凍脹融沉災(zāi)害預(yù)報(bào)、油氣管道的安全預(yù)警；

數(shù)據(jù)的處理主要由軟件完成，其流程是：開始后，下位機(jī)數(shù)據(jù)采集；光開關(guān)導(dǎo)通；光纖光柵解調(diào)儀采集數(shù)據(jù)；下位機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理；衛(wèi)星通信；上位機(jī)判斷數(shù)據(jù)是否完整？若否，則返回下位機(jī)數(shù)據(jù)預(yù)處理，若是，則處理并判斷數(shù)據(jù)是否超出閥值？若超出，則報(bào)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種凍土區(qū)油氣管道監(jiān)測(cè)方法，其特征是所述管道位移監(jiān)測(cè)方法是：多個(gè)光纖光柵位移傳感器a(10)、光纖光柵位移傳感器b(11)對(duì)管體位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)；此監(jiān)測(cè)得到的信號(hào)由下位機(jī)(15)采集和預(yù)處理，預(yù)處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)遠(yuǎn)傳與接收，至上位機(jī)(19)，由上位機(jī)(19)進(jìn)行分析和處理，判斷凍土區(qū)管道的安全狀態(tài)，進(jìn)行凍土區(qū)管道溫度場(chǎng)動(dòng)態(tài)顯示、凍土區(qū)管體位移動(dòng)態(tài)顯示、凍土區(qū)管道水分場(chǎng)動(dòng)態(tài)顯示；對(duì)凍土區(qū)凍脹融沉災(zāi)害預(yù)報(bào)、油氣管道的安全預(yù)警；

判斷管道是否安全，只需將管道的軸線應(yīng)力與管體屈服應(yīng)力進(jìn)行對(duì)比，如果超出屈服應(yīng)力，則進(jìn)行報(bào)警；管道的位移y與管道軸線應(yīng)力σ之間的計(jì)算公式如下：

在計(jì)算時(shí)，將管道看作半無(wú)限空間的梁，根據(jù)地基梁理論定性分析管道的應(yīng)力變化。

管道位移y曲線為：

y=-2ΔI3x3+3ΔI2x2---(1)]]>

彎矩M的計(jì)算公式：

M=-EIzd2ydx2---(2)]]>

將公式(1)代入公式(2)得：

M=EIz(6ΔI2-12ΔI3x)---(3)]]>

I_z為梁截面慣性矩，I_z的計(jì)算公式為：

Iz=πR3δ+32πR2δ2+πRδ3+14πδ4---(4)]]>

則管道截面的軸線應(yīng)力σ：

σ=MyIz---(5)]]>

式中：E為管材彈性模量；R為管道內(nèi)徑，δ為管道壁厚；

根據(jù)管道發(fā)生的位移y，計(jì)算出管道的軸線應(yīng)力σ，將σ與管道屈服應(yīng)力對(duì)比，判斷管道的安全狀態(tài)。