[發明專利]一種采用電法監測天然氣水合物生成的試驗裝置

在審

• 申請號: 202211512167.7
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115753904A
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 陳立濤;張宇航;孫寶江;于常宏;王志遠;高永海;夏煜翔
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N27/06
• 分類號: G01N27/06;G01N27/22;G01N25/00;G01N7/00;G01N33/22
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產權代理事務所(普通合伙) 37277
• 代理人: 李珊珊

本發明涉及油氣鉆采和集輸技術領域，具體涉及一種采用電法監測天然氣水合物生成的試驗裝置，包括水合物生成監測單元、電性質檢測單元、溫壓檢測單元、壓差檢測單元、數據采集單元以及數據處理單元。本發明中采用水合物生成監測單元測量某截面兩電極之間的電性質參數并監測其變化規律，即通過測試探頭對管道內液體的電阻和電容進行監測，并且通過電性質檢測單元中的LCR電橋進行數值測量與顯示；同時結合管道內溫壓檢測單元以及壓差檢測單元測得的溫度、壓力以及壓差的數值及變化規律，判斷管道內是否有水合物生成。整體監測系統組裝更加方便，監測結果可靠，精度較高。同時還提供了采用電法監測天然氣水合物生成的方法。

技術領域

本發明涉及油氣鉆采和集輸技術領域，具體涉及一種采用電法監測天然氣水合物生成的試驗裝置。

背景技術

在石油和天然氣工業中，天然氣水合物的生成會帶來嚴重的流動障礙以及作業安全隱患；天然氣水合物是天然氣與水在高壓低溫條件下形成的類冰狀結晶物質，在石油和天然氣工業中低溫高壓的工作環境不可避免，而低溫高壓的環境將極易形成水合物，固態的水合物不僅對運輸生產的順利進行造成影響，還可能會堵塞流動管道，引起儀表、設備損壞，甚至引發破損、爆炸等危險情況。特別是在深水鉆采及集輸領域中，由于氣象、環境條件惡劣，使得系統中極其有利于水合物甚至堵塞體的形成。因此，為防止因水合物形成所造成的嚴重影響及安全隱患，即需要水合物監測技術對水合物的生成進行監測。

目前國內外的水合物監測預警方法主要有電導率-聲速法、冰點降低法、水活度法、水含量法、組分變化法、示蹤法和可視觀察法等；然而上述這些方法是在已知碳氫化合物組成和沿程條件的情況下，測量管道內鹽和抑制劑的濃度，然后通過綜合熱力學模型來確定水合物的安全裕度；但是目前都缺乏流動管路中的有效實驗室或現場驗證，由于流動管路中的高變化性，極易造成流動的不確定性和高誤差。冰點降低法、水活度法、水含量法、組分變化法以及示蹤法需取樣測量，集輸管道中的高壓環境使得取樣時閥門節流產生巨大的剪切作用，破壞流體流變性、穩定性的同時，還可能由于焦耳-湯姆遜效應的影響，加速管道中水合物的生成，造成更大的安全隱患；電導率-聲速法、可視觀察法在設備投資、人工成本等方面價格較高、操作上也較復雜；因此現有技術有待進一步改進。

發明內容

本發明的目的在于提供一種采用電法監測天然氣水合物生成的試驗裝置，以解決上述背景技術中存在的現有技術問題。

為解決上述的技術問題，本發明提供的技術方案為：

一方面提供了一種采用電法監測天然氣水合物生成的試驗裝置，包括管道、用于跟蹤管道內電性質變化的水合物生成監測單元、用于檢測管道內電性質變化的電性質檢測單元、用于檢測管道內某點溫度和壓力變化的溫壓檢測單元、用于檢測管道內壓差的壓差檢測單元、用于收集電性質檢測單元、溫壓檢測單元以及壓差檢測單元的數據采集單元以及用于處理數據采集單元的數據從而判斷管道中是否有水合物在線生成的數據處理單元。

在上述技術方案基礎上，所述水合物生成監測單元包括連接主體、第一測試探頭以及第二測試探頭，所述連接主體套設在管道上，所述第一測試探頭、第二測試探頭結構相同且對稱設置在連接主體的兩側，所述第一測試探頭與第二測試探頭的測試端部極性相反，所述測試端部設置在管道的內部。

在上述技術方案基礎上，所述第一測試探頭包括絕緣基底、第一電極以及電導線，所述絕緣基底一端固定設置有第一電極，另一端設置有電導線，所述第一電極與電導線電連接；所述絕緣基底設置在連接主體上，所述第一電極延伸至管道內，所述電導線與電性質檢測單元電連接；所述第二測試探頭與第一測試探頭結構相同且第二測試探頭的第二電極與第一電極的極性相反。

在上述技術方案基礎上，所述第一測試探頭還包括密封件，所述密封件套設在絕緣基底上且壓緊在絕緣基底與管道之間。

在上述技術方案基礎上，所述第一電極沿管道直徑方向上的調節范圍為0-30％，第二電極沿管道直徑方向上的調節范圍為5-35％。