[發明專利]天然氣輸送管線冰堵形成的預測方法及裝置

有效

• 申請號: 201210469865.3
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN103822095B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 劉占良;劉祎;郭自新;龍運輝;張林;常鵬;成育紅;李大昕;曹鵬亮;青松
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F17D5/00
• 分類號: F17D5/00
• 代理公司: 北京三高永信知識產權代理有限責任公司11138
• 代理人: 關文魁

技術領域

本發明涉及天然氣工業技術領域，特別涉及一種天然氣輸送管線冰堵形成的預測方法及裝置。

背景技術

天然氣從地下開采出來時，就含有一定量的飽和水蒸汽和游離水。在天然氣輸送管線的輸送過程中，水蒸汽和游離水隨著壓力的降低及與輸送管線周圍地表之間的傳熱會連續凝結析出水。冬季，當溫度很低，比如：蘇里格氣田的氣溫會在零下20度以下，這時，在輸送管線的某個區段，當積聚的水增多，溫度低到一定程度時，水就會開始形成冰。一旦形成大面積的冰，就會阻斷天然氣輸送管線對天然氣的輸送，從而影響天然氣的生產。然而，目前還沒有預測天然氣輸送管線是否已經形成冰堵的方法。

發明內容

為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種天然氣輸送管線冰堵形成的預測方法及裝置。所述技術方案如下：

一方面，提供了一種天然氣輸送管線冰堵形成的預測裝置，其包括第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、安裝于天然氣輸送管線的流量計、第二溫度傳感器、第二壓力傳感器、數字平臺及與數字平臺連接的電腦；其中，第一溫度傳感器及第一壓力傳感器連接于天然氣輸送管線的進口；第二溫度傳感器及第二壓力傳感器于天然氣輸送管線的出口；第一溫度傳感器、第一壓力傳感器、流量計、第二溫度傳感器及第二壓力傳感器均連接數字平臺。

進一步的，電腦包括與數字平臺連接的數據接口模塊、與數據接口模塊連接的對比分析模塊及與對比分析模塊連接的預警模塊。

另一方面，提供了一種利用上述裝置進行天然氣輸送管線冰堵形成的預測方法，其包括如下步驟：第一步，測量得到天然氣輸送管線進口處的進口溫度和進口壓力、天然氣流量及天然氣輸送管線出口處的出口溫度和出口壓力；第二步，根據進口壓力、進口溫度、出口壓力及出口溫度分析計算得出天然氣的進出口處的平均壓力波動特性、阻力系數、流體溫度值及溫度梯度；第三步，將第二步得到的平均壓力波動特性、阻力系數、流體溫度值及溫度梯度與當年夏天的天然氣輸送管線內的天然氣的平均阻力系數、平均壓力波動特性、平均流體溫度值及平均溫度梯度進行對比，當對比結果達到預定值時，發出預警警報。

進一步的，在第一步中，通過進口溫度和進口壓力分別通過第一溫度傳感器和第一壓力傳感器測得；出口溫度和出口壓力分別通過第二溫度傳感器和第二壓力傳感器測得；天然氣流量通過流量計測得。

進一步的，在第二步中，電腦根據接收到的進口壓力及出口壓力分析得到天然氣的進出口處的壓力波動特性。

進一步的，在第二步中，電腦根據接收到的進口壓力、出口壓力及然氣流量分析計算得到阻力系數，阻力系數的計算公式為：其中，λ表示阻力系數；P1為進口壓力；P2為出口壓力；Q為天然氣流量；L為天然氣輸送管線的長度(米)，為常量；d為天然氣輸送管線的內徑(米)，為常量；ρ為天然氣密度(kg/m³)，為常量。

進一步的，在第二步中，電腦根據接收到的進口溫度及出口溫度分析計算得到流體溫度，流體溫度的計算公式為：其中，T表示流體溫度；T1為進口溫度；T2為出口溫度；為流體平均溫度下的導熱系數(大卡/米.時.℃)，為常量；υ為流體運動粘性系數(米²/秒)，為常量；Pr為普朗特數，為常量；Tb為壁面溫度，即是地表溫度，可測得；L為天然氣輸送管線的長度(米)，為常量；d為天然氣輸送管線的內徑(米)，為常量。

進一步的，在第二步中，在第二步中，電腦根據接收到的進口溫度及出口溫度分析計算得到溫度梯度，溫度梯度的計算公式為：其中，T1為進口溫度；T2為出口溫度；為流體平均溫度下的導熱系數(大卡/米.時.℃)，為常量；υ為流體運動粘性系數(米²/秒)，為常量；Pr為普朗特數，為常量；d為天然氣輸送管線的內徑(米)，為常量。

進一步的，在第三步中，當流體溫度低于電腦中當年夏天的平均流體溫度值的10度以上時，預警模塊發出冰堵形成預警；當溫度梯度比電腦中當年夏天的平均溫度梯度降低30以上時，預警模塊發出冰堵形成預警警報；當阻力系數比電腦中當年夏天的平均阻力系數大一倍以上時，預警模塊發出冰堵形成預警；當天然氣管線進出口處的壓力波動特性與電腦中當年夏天的天然氣管線的進出口處的平均壓力波動特性比較，波動振幅增加50％以上，頻率增加2倍以上時，預警模塊發出冰堵開始形成的預警警報。

進一步的，在第三步中，預警模塊發出兩次以上的冰堵形成預警時；就判斷為冰堵已經形成。