[發(fā)明專利]一種清管器性能與清管效果測(cè)試裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710282856.6
• 申請(qǐng)日: 2017-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106989942A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚海元;何利民;劉永飛;羅小明;陳建恒;李清平;程兵
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)海洋石油總公司;中海油研究總院
• 主分類號(hào): G01M99/00
• 分類號(hào): G01M99/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11245
• 代理人: 徐寧,孫楠

1.一種基于清管器性能與清管效果測(cè)試裝置的清管器性能與清管效果測(cè)試方法，其特征在于：

所述裝置包括進(jìn)氣口、氣體供應(yīng)與計(jì)量單元、清管器發(fā)射與接收單元、清管運(yùn)行測(cè)量單元和終端積液接收單元，所述清管器發(fā)射與接收單元包括清管器發(fā)射單元和清管器接收單元；所述進(jìn)氣口與所述氣體供應(yīng)與計(jì)量單元入口端連接，所述氣體供應(yīng)與計(jì)量單元出口端與所述清管器發(fā)射單元入口端連接，所述清管器發(fā)射單元出口端經(jīng)所述清管運(yùn)行測(cè)量單元與所述清管器接收單元連接；位于所述清管運(yùn)行測(cè)量單元末端還連接所述終端積液接收單元；

所述氣體供應(yīng)與計(jì)量單元包括空氣壓縮機(jī)、第一閥門、緩沖罐、第二閥門、空氣過(guò)濾器、第三閥門、氣體流量計(jì)和第四閥門；所述進(jìn)氣口與所述空氣壓縮機(jī)入口連接，所述空氣壓縮機(jī)出口經(jīng)所述第一閥門與所述緩沖罐入口連接；所述緩沖罐出口經(jīng)所述第二閥門與所述空氣過(guò)濾器入口連接，所述空氣過(guò)濾器出口經(jīng)所述第三閥門與所述氣體流量計(jì)入口連接；所述氣體流量計(jì)出口經(jīng)所述第四閥門與所述清管器發(fā)射與接收單元連接；

所述清管器發(fā)射與接收單元中清管器發(fā)射單元包括發(fā)球筒、差壓傳感器、排氣口、第五閥門和第六閥門；所述清管器接收單元包括第七閥門、收球筒和放液口；所述發(fā)球筒入口與所述氣體供應(yīng)與計(jì)量單元中第四閥門連接，且所述差壓傳感器與所述發(fā)球筒并聯(lián)，位于所述發(fā)球筒出口處經(jīng)所述第六閥門與所述清管運(yùn)行測(cè)量單元入口端連接；位于所述第六閥門與所述發(fā)球筒出口之間還并聯(lián)有一管路，該管路末端為所述排氣口，且在該管路上設(shè)置有所述第五閥門；所述清管運(yùn)行測(cè)量單元出口端經(jīng)所述第七閥門與所述收球筒連接，位于所述收球筒底部還設(shè)置有所述放液口；

所述第五閥門和第六閥門為兩個(gè)啟閉機(jī)制相反且聯(lián)鎖控制的電動(dòng)閥門；

所述發(fā)球筒為偏心大小頭結(jié)構(gòu)，所述收球筒為同心大小頭結(jié)構(gòu)；

所述清管運(yùn)行測(cè)量單元包括第一壓力傳感器、注液口、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器、第七壓力傳感器、第八壓力傳感器、第一紅外二級(jí)管、第二紅外二極管、第三紅外二極管、第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)、第三攝像機(jī)和透明有機(jī)玻璃管；所述透明有機(jī)玻璃管入口與所述清管器發(fā)射單元連接，所述透明有機(jī)玻璃管出口與所述清管器接收單元連接；位于所述透明有機(jī)玻璃管上，從入口至出口依次設(shè)置有所述第一壓力傳感器、注液口、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器、第七壓力傳感器和第八壓力傳感器，所有壓力傳感器采集信號(hào)外輸至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述第二壓力傳感器和第三壓力傳感器組成一對(duì)壓力測(cè)量組，所述第四壓力傳感器和第五壓力傳感器組成一對(duì)壓力測(cè)量組，所述第六壓力傳感器和第七壓力傳感器組成一對(duì)壓力測(cè)量組；所述第一紅外二級(jí)管和第二紅外二極管安裝在所述透明有機(jī)玻璃管側(cè)面，組成一對(duì)紅外對(duì)管，將其采集的電壓信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，用于計(jì)算清管段塞的速度和長(zhǎng)度；所述第三紅外二極管安裝在所述透明有機(jī)玻璃管頂部和底部，將測(cè)量的電壓信號(hào)用于判斷積液的流型；所有紅外二極管采集的信號(hào)外輸至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；所述第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)和第三攝像機(jī)平行安裝在所述透明有機(jī)玻璃管側(cè)面；

所述透明有機(jī)玻璃管外壁面標(biāo)示有用于識(shí)別注液高度的刻度；

所述終端積液接收單元包括第八閥門、第九閥門、液位計(jì)、接收容器和支架；位于所述清管運(yùn)行測(cè)量單元的透明有機(jī)玻璃管末端，在所述透明有機(jī)玻璃管上并聯(lián)設(shè)置有兩個(gè)分支管路，每一所述分支管路上分別設(shè)置有所述第八閥門和第九閥門，兩個(gè)所述分支管路經(jīng)總管路匯集后連接至所述接收容器；位于所述接收容器上方設(shè)置有所述液位計(jì)，所述液位計(jì)安裝在所述支架上，所述支架位于所述接收容器一側(cè)；所述液位計(jì)采集信號(hào)外輸至計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

兩個(gè)所述分支管路之間的間距大于一個(gè)清管器長(zhǎng)度；

所述接收容器內(nèi)置分隔擋板；

所述方法包括以下步驟：

1）選擇試驗(yàn)用清管器，包括清管器外部密封結(jié)構(gòu)和旁通率的選擇；將清管器置于發(fā)球筒內(nèi)，塞入偏小大小頭部分；

2）關(guān)閉第五閥門、第八閥門和第九閥門，打開(kāi)第六閥門和第七閥門，開(kāi)啟差壓傳感器準(zhǔn)備記錄啟動(dòng)壓差；打開(kāi)空氣壓縮機(jī)、第一閥門、第二閥門和第三閥門，調(diào)節(jié)第四閥門的開(kāi)度至預(yù)先設(shè)定氣量，進(jìn)行啟動(dòng)壓差的通球?qū)嶒?yàn)，完成后取出清管器，關(guān)閉第三閥門和空氣壓縮機(jī)；

3）獲得啟動(dòng)壓差后，記錄啟動(dòng)壓差的數(shù)值；

4）打開(kāi)第五閥門、第八閥門和第九閥門，關(guān)閉第六閥門和第七閥門，通過(guò)注液口向管道內(nèi)注入液體至所研究的液量；

5）將清管器重新放置于發(fā)球筒中，開(kāi)啟與測(cè)量?jī)x表第一壓力傳感器、第二壓力傳感器、第三壓力傳感器、第四壓力傳感器、第五壓力傳感器、第六壓力傳感器、第七壓力傳感器、第八壓力傳感器、第一紅外二級(jí)管、第二紅外二極管、第三紅外二極管以及液位計(jì)連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)打開(kāi)第一攝像機(jī)、第二攝像機(jī)、第三攝像機(jī)的攝像功能，用于記錄清管過(guò)程沿線的壓力變化，速度變化，積液運(yùn)移過(guò)程、終端清管段塞量的變化；

6）打開(kāi)空氣壓縮機(jī)和第三閥門，觀察差壓傳感器的數(shù)值，當(dāng)壓差傳感器數(shù)值達(dá)到步驟3）中的啟動(dòng)壓差時(shí)，瞬時(shí)切換第五閥門和第六閥門的開(kāi)閉，使第五閥門關(guān)閉，第六閥門打開(kāi)，清管器在氣體壓力驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入測(cè)量段；

7）當(dāng)清管器到達(dá)第七閥門的前端時(shí)，停止數(shù)據(jù)采集，關(guān)閉攝像系統(tǒng)；關(guān)閉第八閥門和第九閥門，打開(kāi)第七閥門，利用氣體驅(qū)動(dòng)力將清管器推入收球筒中，從放液口中收集剩余液量，用于評(píng)價(jià)清管效率；

8）關(guān)閉空氣壓縮機(jī)，待管內(nèi)無(wú)壓力后，取出清管器；

9）通過(guò)控制變量逐一改變管道內(nèi)的積液量、氣量，清管器的旁通率以及密封結(jié)構(gòu)，重復(fù)步驟1）～8），從而測(cè)試與評(píng)價(jià)不同運(yùn)行參數(shù)與清管器結(jié)構(gòu)參數(shù)下的清管器性能與清管效果。