[發明專利]一種管道內天然氣水合物柔性感知和消除系統及方法

在審

• 申請號: 202111200697.3
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113864540A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 李清平;陳海宏;姚海元
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: F16L9/14
• 分類號: F16L9/14;F16L53/35;F16L55/24;F17D1/00;F17D3/01
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發明涉及一種管道內天然氣水合物柔性感知和消除系統及方法，其特征在于，包括柔性傳感器、加熱層和中央處理器；若干所述柔性傳感器間隔敷設在管道的內壁面，用于實時采集所述管道對應位置處的運行溫度和壓力數據；所述加熱層設置在所述管道的外壁面，用于加熱所述管道內的流體；所述中央處理器分別連接每一所述柔性傳感器和所述加熱層，用于根據各所述柔性傳感器采集的運行溫度和壓力數據，確定所述管道內天然氣水合物的生成位置，并通過所述加熱層進行加熱，以消除所述管道內的天然氣水合物，本發明可以廣泛應用于油氣田開發技術領域中。

技術領域

本發明涉及油氣田開發技術領域，特別是關于一種管道內天然氣水合物柔性感知和消除系統及方法。

背景技術

天然氣凝析液管道由于存在游離態的水，在一定溫度與壓力條件下，天然氣與水結合形成天然氣水合物。隨著環境溫度的降低和管輸壓力的升高，管道內更易生成天然氣水合物，管道堵塞的風險增加，導致管道內壓力波動，從而引起管道堵塞事故的可能性增大，影響管道安全穩定運行。如何及時發現并有效地檢測到天然氣水合物的存在并對其進行定位，以及如何減少天然氣水合物對正常生產的影響并避免事故發生，是業界人士關注的焦點，也是研究的重點和難點。

工程上，管道內天然氣水合物生成預測主要依據壓力表和溫度計的測量結果進行判定。但是，這種方式只能憑借經驗預測特定位置是否有天然氣水合物生成。此外，現場經常還面臨著彎頭、盲管段的溫度、壓力無法測量等問題，導致天然氣水合物難以預測。因此，需要一種安裝簡單、成本低廉、測量精度高、可自由布置且可智能預測的管道天然氣水合物生成感知裝置。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種安裝簡單、成本低廉、測量精度高、可自由布置且可智能預測的管道內天然氣水合物柔性感知和消除系統及方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一方面，提供一種管道內天然氣水合物柔性感知和消除系統，包括柔性傳感器、加熱層和中央處理器；

若干所述柔性傳感器間隔敷設在管道的內壁面，用于實時采集所述管道對應位置處的運行溫度和壓力數據；

所述加熱層設置在所述管道的外壁面，用于加熱所述管道內的流體；

所述中央處理器分別連接每一所述柔性傳感器和所述加熱層，用于根據各所述柔性傳感器采集的運行溫度和壓力數據，確定所述管道內天然氣水合物的生成位置，并通過所述加熱層進行加熱，以消除所述管道內的天然氣水合物。

進一步地，所述管道采用鋼管，所述鋼管的外側由內到外依次設置有所述加熱層、保溫層和保護層。

進一步地，所述加熱層是由若干加熱紙拼接而成，若干所述加熱紙敷設在所述管道的外壁面。

進一步地，所述加熱層采用石墨烯加熱紙。

進一步地，所述中央處理器內設置有：

運行參數獲取模塊，用于獲取各所述柔性傳感器采集的運行溫度和壓力數據；

匹配模塊，用于匹配確定所述加熱層的每一加熱紙所在管道的位置；

水合物定位模塊，用于根據各所述柔性傳感器采集的運行溫度和壓力數據，確定所述管道內天然氣水合物的生成位置；

加熱控制模塊，用于根據所述管道內天然氣水合物的生成位置，控制對應位置處的所述加熱紙進行加熱。

進一步地，所述水合物定位模塊內設置有：

臨界曲線獲取單元，用于預先獲取天然氣水合物生成臨界曲線，其中，天然氣水合物生成臨界曲線內各點的橫坐標為運行溫度、縱坐標為壓力；

水合物定位單元，用于根據各柔性傳感器采集的運行溫度和壓力數據，確定管道沿線各監測位置的運行工作點，并基于天然氣水合物生成臨界曲線，確定管道沿線是否有天然氣水合物生成。