[發明專利]一種基于差分熱阻法實現油田集輸管道結垢監測的裝置

在審

• 申請號: 202010781172.2
• 申請日: 2020-08-06
• 公開（公告）號: CN114060727A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 劉晶姝;劉瑾;龍媛媛;楊為剛;孫振華;李薛;李開源
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術檢測中心;勝利油田檢測評價研究有限公司
• 主分類號: F17D5/00
• 分類號: F17D5/00;F16L55/00
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯玉山

本發明公開了一種基于差分熱阻法實現油田集輸管道結垢監測的裝置，涉及油田管道腐蝕與防護技術領域，包括差分熱阻探頭和差分信號采集電路，差分熱阻探頭插入到油田集輸管道的管壁上，差分熱阻探頭中鑲嵌有兩個溫度傳感器；第一溫度傳感器突出于差分熱阻探頭底平面，而第二溫度傳感器則低于探頭底面，形成一個用于沉積結垢的凹陷腔；第一溫度傳感器和第二溫度傳感器形成的電壓降VA和VB經兩級放大器放大，再經轉換器轉為數字化，最后由單片機讀取、存儲和溫度轉換；本裝置能夠測量油田集輸管道表面的污垢沉積狀態，采用差分熱阻探頭對污垢覆蓋引起的溫差變化具有較好的敏感度。

技術領域

本發明涉及油田管道腐蝕與防護技術領域，具體涉及一種基于差分熱阻法實現油田集輸管道結垢監測的裝置。

背景技術

隨著我國油田開采逐步進入后期，各大油田的原油開采已進入高含水期，采出液的綜合含水率逐年升高，甚至超過90％。由于回注污水的高礦化度(10000mg/L)、高Cl-含量以及高水溫(60℃)等特性，再加H2S、CO2、SRB等協同作用，往往造成地面管線及井下管柱的結垢和腐蝕。管線結垢不僅增加了注水壓力和能耗，還為垢下微生物腐蝕或濃差腐蝕提供了有利條件。與腐蝕監測不同，結垢監測尤其是在線監測十分困難，相關文獻報道較少。

目前關于如何防止結垢的專利較多但關于現場結垢監測的報道很少。而且油田地面管網由于沒有冷熱水換熱回路，管內流體只能通過管壁向大氣散熱，所以通過冷熱回路的溫差測量并不合適。中國專利CN105659075提出了一種用于監測沉積物的方法，利用電極測量流體的復數阻抗來確定流體中可能包含的成分，并且根據一系列的實驗得到溶液中各成分分別對阻抗的影響關系，確定流體具體成分，從而監測沉積物的形成和化學抑制劑的含量。但該技術并不能直接監測流體在管道表面的結垢趨勢，只能測量流體的電導率。中國專利CN201740749U提供了一種循環冷卻水結垢狀況檢測裝置，通過監測探頭污垢監測裝置分別在結垢與非結垢狀態下蒸餾水儲存器內溫度的溫升值和時間之間的關系得到在不同時間的腐蝕結垢情況。該裝置能夠實現循環水系統在不停產的情況下在線監測結構狀態。但根據傳熱效率作為依據存在一些不確定因素，當垢層比較疏松的時候，局部傳熱面積增大，溫升值與實際值之間出現誤差，導致判斷失效，而且裝置過于復雜，難以現場應用。中國專利CN2017111926939提供了一種油田注水管道在線結垢監測裝置，包括結垢監測控制器和在線結垢監測傳感器，結垢監測控制器包括電流放大器、功率放大器、主極化電路、二個正弦波發生器，二個電位電流信號數據采集器，通信接口、電源模塊、和MCU控制器，在線結垢傳感器通過兩根電纜線與功率放大器和電流放大器相連；在線結垢監測傳感器主要由二個金屬絲電極、不銹鋼支撐柱、素燒陶瓷管、電熱絲、聚四氟乙烯防油罩、聚四氟乙烯防油殼體和6芯航插裝配成，該裝置結構復雜，故障率高。可見現有技術中沒有一種能夠有效實現油田注水管路結垢監測的方法。

因此，有必要研制一種高效、易實施的垢層在線監測傳感器和數據采集與分析裝置，用于對阻垢除垢措施效能的快速評價。

發明內容

本發明提供了一種基于差分熱阻法實現油田集輸管道結垢監測的裝置，能夠在線測量油田集輸管道表面的污垢沉積狀態，采用差分熱阻探頭對污垢覆蓋引起的溫差變化具有較好的敏感度，適合于具有向環境散熱特點的油田集輸管道的結垢監測。

本發明的技術方案是：一種基于差分熱阻法實現油田集輸管道結垢監測的裝置，包括差分熱阻探頭和差分信號采集電路，所述差分熱阻探頭插入到油田集輸管道的管壁上固定，且差分熱阻探頭的底平面與管道內壁平齊；所述差分熱阻探頭中鑲嵌有兩個溫度傳感器，分別為第一溫度傳感器和第二溫度傳感器；所述第一溫度傳感器突出于差分熱阻探頭底平面伸入管道中，而所述第二溫度傳感器則低于探頭底面，與差分熱阻探頭底平面形成一個用于沉積結垢的凹陷腔；