[發(fā)明專利]管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711226841.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109839209A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶超飛;閆鋒;苗青;張立新;李其撫;刁宇;蘭浩;王玉彬;陶江華;何嘉歡;衣桂影;康春生
• 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): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32;G01N25/20
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 周莉

1.一種管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)工具包括橫桿、多個(gè)測(cè)溫光纖傳感器、數(shù)據(jù)采集器和數(shù)據(jù)處理器，其中，

所述橫桿的延伸方向與所述管道的延伸方向垂直；

多個(gè)所述測(cè)溫光纖傳感器設(shè)置在所述管道周圍土壤的安裝孔中，其上端與所述橫桿連接，且多個(gè)所述測(cè)溫光纖傳感器位于同一個(gè)平面內(nèi)；

所述數(shù)據(jù)采集器的輸入端與多個(gè)所述測(cè)溫光纖傳感器相連，所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述數(shù)據(jù)處理器的輸入端相連；

所述數(shù)據(jù)采集器被配置為采集所述測(cè)溫光纖傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述數(shù)據(jù)處理器；

所述數(shù)據(jù)處理器被配置為接收所述數(shù)據(jù)采集器發(fā)送的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理，得到土壤的導(dǎo)熱系數(shù)及管道周圍土壤的溫度場(chǎng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，所述土壤的導(dǎo)熱系數(shù)包括土壤的局部導(dǎo)熱系數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理器得到所述土壤的局部導(dǎo)熱系數(shù)采用的計(jì)算公式為：

式中，

λ_r——管道的第一位置與第二位置之間的第三位置處設(shè)置的監(jiān)測(cè)工具上的一個(gè)測(cè)溫光纖傳感器周圍的土壤的局部導(dǎo)熱系數(shù)；

m——管道內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量流量；

c——管道內(nèi)介質(zhì)的比熱容；

T₁——管道的第一位置處管道內(nèi)介質(zhì)的溫度；

T₂——位于管道的第一位置下游的第二位置處管道內(nèi)介質(zhì)的溫度；

L——管道的第一位置與第二位置之間的距離；

r——該測(cè)溫光纖傳感器上的第一采樣點(diǎn)與管道圓心之間的距離；

T_i——第一采樣點(diǎn)處土壤的溫度；

Δr——該測(cè)溫光纖傳感器上的第二采樣點(diǎn)與第一采樣點(diǎn)之間的距離；

T_i'——第二采樣點(diǎn)處土壤的溫度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，所述土壤的導(dǎo)熱系數(shù)包括土壤的平均導(dǎo)熱系數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理器得到所述土壤的平均導(dǎo)熱系數(shù)采用的計(jì)算公式為：

式中，

λ——管道的第一位置與第二位置之間的土壤的平均導(dǎo)熱系數(shù)

m——管道內(nèi)介質(zhì)的質(zhì)量流量；

c——管道內(nèi)介質(zhì)的比熱容；

T₁——管道的第一位置處管道內(nèi)介質(zhì)的溫度；

T₂——位于管道的第一位置下游的第二位置處管道內(nèi)介質(zhì)的溫度；

L——管道的第一位置與第二位置之間的距離；

h——管道的埋深；

D——管道的外徑；

T_bi——管道外壁的平均溫度；

T₀——管道的埋深處的土壤的自然溫度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，多個(gè)所述測(cè)溫光纖傳感器的外部設(shè)置有鎧裝層。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，還包括多個(gè)豎直桿；

所述豎直桿的數(shù)量與所述測(cè)溫光纖傳感器的數(shù)量相同；

多個(gè)所述豎直桿的上端與所述橫桿連接，每一個(gè)所述豎直桿上設(shè)置有一個(gè)所述測(cè)溫光纖傳感器。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，每一個(gè)所述測(cè)溫光纖傳感器纏繞在對(duì)應(yīng)的所述豎直桿上。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，所述豎直桿的材質(zhì)為無(wú)規(guī)共聚聚丙烯。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，所述橫桿與多個(gè)所述豎直桿可拆卸連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管道周圍土壤的溫度場(chǎng)及土壤的導(dǎo)熱系數(shù)的監(jiān)測(cè)工具，其特征在于，從所述橫桿的第一端到第二端，相鄰的兩個(gè)測(cè)溫光纖傳感器之間的距離逐漸增大。