[實用新型]一種基于光學的水合物生成監測系統

有效

• 申請號: 201420735787.1
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN204287033U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 樊栓獅;陳樂求;郎雪梅;王燕鴻
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及一種利用示蹤氣體監測水合物生成，具體涉及到一種監測水合物生成系統。

背景技術

在石油天然氣工業中，對于天然氣水合物的研究具有現實意義。從氣井采出的天然氣經過節流閥節流降壓降溫后，在長距離輸氣管道和油田集氣管網中，二氧化碳、硫化氫等氣體及低分子量烴類可以在一定的溫度和壓力條件下會形成水合物，從而堵塞設備和輸氣管路，不僅會對生產的順利進行造成影響，還會造成安全事故。因此，為防止天然氣輸送管道因形成水合物而堵塞所造成的經濟損失，有必要對水合物生成的監測方法進行研究。

天然氣水合物生成的監測主要有兩類，一類通過監測系統的溫度、壓力，示樣的粘度、電導率、導熱系數以及扭矩儀等參數的變化，即是監測實驗裝置的各種參數的變化情況來確定水合物的生成點；另一類是利用可視觀察的方法，即用監視器、攝像機等記錄，從而來確定水合物的形成點。

目前常用的監測水合物生成方法主要是集中在對動態和靜態實驗裝置中水合物的研究上，由于靜態實驗裝置結構簡單、操作方便、成本較低，因此被天然氣水合物研究機構廣泛使用。趙建奎等人應用RUSKA落球式高壓粘度測試裝置測試了水合物生成前后的粘度變化，但誤差的不確定性也較多。周熙堂等人測量了水合物生成前后局部的電阻變化，但系統中不同的部分的電阻變化具有差異性。這些雖然能為監測水合物生成提供一定的參考性，但是還是不可靠，不充分。

在一定條件下，相比其他水合物氣體，示蹤氣是一種極易生成水合物的客體，基于此，設計了一種早期監測水合物的方法，即將示蹤氣體SF6(六氟化硫)氣體充入到體系中，監測體系中示蹤氣體濃度的變化，并結合體系溫度壓力的變化，從而達到監測水合物生成的目的。

目前SF6氣體的檢測技術主要有電化學法、電子捕獲法、聲學法、示蹤法，光學法等方法。

電化學法是利用SF6與催化劑在200℃左右的高溫下發生化學反應，從而引起電信號的改變，電化學傳感器通過感應電流的變化來檢測氣體的濃度。電化學傳感器的主要優點是氣體的高靈敏度以及良好的選擇性，不足之處是靈敏度愈高，漂移愈大，衰減愈快。紫外電子捕獲法是利用SF6氣體分子可捕獲自由運動的電子的特性來測量SF6氣體的濃度，這種方法靈敏度高，但是測量設備體積大，不適合大面積在線監測。聲學法是利用聲波在SF6氣體中傳播的速度比其在大氣中的傳播速度慢的特點進行檢測，其檢測的靈敏度低，不適合大面積在線監測。示蹤法是利用SF6氣體吸附特性，在SF6氣體中加入某種物質，SF6分子會對這種物質產生吸附，相當于給SF6做了一個記號，再通過檢測這種物質的量，間接測量SF6氣體濃度，這種方法精度非常高，缺點是需要輔助氣體，造價成本高。光學法是利用朗伯比爾定律，即對待測氣體的某條特定的吸收光譜進行測量，可排除其他氣體對待測氣體濃度的快速在線監測。但是往往設計的氣體吸收光程太小，靈敏度很低，即使吸收光程提高，導致檢測設備體積過大，造價成本高。

實用新型內容

鑒于此，本實用新型提供了一種基于光學的水合物生成監測系統。將示蹤氣通入反應器單元，激光入射到含有示蹤氣的氣室，分析單元對穿過氣室后的激光進行檢測來監測示蹤氣濃度的變化，同時監測反應器單元中的溫壓的變化，以此來判斷水合物是否生成，激光在懷特池內來回反射，增加了示蹤氣的吸收光程，既提高了裝置的靈敏度，又縮小了氣室的體積。

為實現上述目的，本實用新型采取下述技術方案實現：