[發明專利]基于超聲波的油氣管道水合物堵塞監測裝置及監測方法

有效

• 申請號: 201811070036.1
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109185707B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 趙佳飛;梁會永;宋永臣;楊磊;劉衛國;劉瑜;楊明軍;張毅;王大勇;凌錚;李洋輝
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F17D5/00
• 分類號: F17D5/00
• 代理公司: 大連智高專利事務所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 劉斌

基于超聲波的油氣管道水合物堵塞監測裝置及監測方法，屬于管道監測技術領域，為了解決油氣管道中天然氣水合物堵塞預警的問題，要點是所述超聲發射換能器用于將接收到的電信號轉換成超聲波信號，并向管道內發射；所述超聲波接收換能器用于接收管道內的超聲波信號，并傳輸給信號解析裝置；信號解析裝置對接收的管道內的超聲波信號解析并得到管道內超聲波在管道流體中傳播的聲速和聲衰減系數，以判斷管道內水合物生成狀態，效果是實現了對油氣管道中管道水合物堵塞的監測。

技術領域

本發明屬于管道監測技術領域，涉及一種基于超聲波的油氣管道水合物堵塞監測裝置及其監測方法。

背景介紹

當前我國經濟社會穩步快速發展，人民生活水平日益提高，能源需要越來越大。管道運輸是一種主要的能源運輸方式，具有運量大、成本低、安全性高、占地面積小、可持續運輸等優點，被廣泛應用于石油、天然氣的長距離輸送。由于開采出的石油、天然氣中含有水，在進入管道前若不能完全脫出，在高壓低溫的管道環境中，天然氣和水會形成天然氣水合物固體。天然氣水合物生成的初期，管道流體內會出現天然氣水合物顆粒，如果不在天然氣水合物生成初期及時發現并采取措施，管道內的水合物數量會大量增加，生成的大量水合物顆粒會發生聚集，沉積，最終導致管道堵塞。管道中的水合物堵塞不但會影響管道工況的穩定，降低輸送效率，還可能導致管道局部位置的超高壓破壞等嚴重事故，對管道的安全和穩定運行危害巨大。如果能在管道發生天然氣水合物堵塞的初期，及時檢測到管道內出現天然氣水合物，從而有針對性地采取加抑制劑等措施，防止管道天然氣水合物堵塞事故的發生。

現有的管道聲學堵塞檢測方法大多是使用低頻聲波檢測堵塞位置，經常是在堵塞發生后定位堵塞位置，并不能在堵塞發生前提供預警，也不能給工作人員留出足夠的時間采取措施以防止完全堵塞的發生，因此，有必要通過一些方法對油氣管道發生天然氣水合物堵塞進行預測。

在油氣管道中生成的天然氣水合物會改變管道流體的聲學特性，包括聲衰減和聲速。對管道內流體的聲學特性進行在線檢測，可以確實管道內是否有水合物生成。超聲波具有穿透性好，并且具有較寬的頻帶范圍，適用于管道流體的聲學特性檢測

申請公布號CN 104198674 A的中國專利申請公開了一種管輸天然氣水合物形成在線預警裝置及方法，是通過將超聲波換能器安裝在采樣桶的側壁上，測量采樣桶中水相的聲速，用于確定水相中的鹽分濃度和天然氣水合物抑制劑的濃度，再根據溫度、壓力和氣體組分數據，計算水合物生成相平衡條件，判斷管道內會不會生成天然氣水合物。這種裝置中的超聲波換能器是測量采樣桶中水相的聲速，只適用于天然氣管道，而且不能直接檢測管道中流體的聲學特性，存在檢測對象的局限性，即使用的管道是天然氣管道，不能用于油氣混輸的管道。

發明內容

為了解決油氣管道中天然氣水合物堵塞預警的問題，本發明提出如下方案：

一種基于超聲波的油氣管道水合物堵塞監測裝置，包括信號發生器、支撐腔體、于支撐腔體的通道相對設置的超聲波發射換能器與超聲波接收換能器以及將支撐腔體與監測管道固定并使得支撐腔體通道與管道連通的法蘭盤，所述信號發生器用于產生脈沖激勵信號，并傳輸給超聲波發射換能器；所述超聲發射換能器用于將接收到的電信號轉換成超聲波信號，并向管道內發射；所述超聲波接收換能器用于接收管道內的超聲波信號，并傳輸給信號解析裝置；信號解析裝置對接收的管道內的超聲波信號解析并得到管道內超聲波在管道流體中傳播的聲速和聲衰減系數，以判斷管道內水合物生成狀態。

進一步的，在支撐腔體的壁體上沿著朝向所述通道的方向開出用于容置換能器的第一槽體，換能器的一部分位于第一槽體內，并在支撐腔體的壁體上安裝固定端蓋，在固定端蓋上沿著遠離所述通道的方向開出第二槽體，換能器的另一部分位于第二槽體，所述第一槽體和第二槽體連通形成的槽體容置整個換能器。

進一步的，所述的在支撐腔體的壁體上安裝固定端蓋，是由螺釘將固定端蓋固定安裝在支撐腔體的壁體。