專利名稱：油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于管道泄漏觀測的實(shí)驗(yàn)裝置，具體的說，是涉及一種應(yīng) 用于實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代化社會(huì)對能源的需求不斷地加大。我國已經(jīng)鋪建 成30000多公里輸油管道，成為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的動(dòng)力基礎(chǔ)。隨之而來的管道安全運(yùn)行問題 將直接影響著我國能源的安全保障和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展。隨著管線的增多，管齡的增長，埋地 管道易腐蝕，易發(fā)生泄漏，這會(huì)給生產(chǎn)運(yùn)行帶來安全隱患，同時(shí)泄漏將影響管道正常輸送， 會(huì)污染環(huán)境，導(dǎo)致能源和社會(huì)環(huán)境的不可持續(xù)和諧發(fā)展。因此，發(fā)現(xiàn)管道泄漏并準(zhǔn)確判定泄 漏點(diǎn)成為保證能源正常輸送及社會(huì)環(huán)境和諧發(fā)展的關(guān)鍵因素。由于管道泄漏時(shí)，泄漏出的 介質(zhì)與周圍環(huán)境存在溫度差，因此能夠用紅外檢漏法進(jìn)行埋地管道泄漏檢測。應(yīng)用這種方 法可以通過感知地面溫度變化，從而判斷泄漏的發(fā)生，以此來實(shí)現(xiàn)對泄漏的檢測和定位。但 是，由此產(chǎn)生了如下技術(shù)問題由于應(yīng)用這一方法需要在多泄漏點(diǎn)、不同油氣水多相流含水 率、不同土壤介質(zhì)孔隙率和泄漏時(shí)間的條件下，對油氣水多相流埋地管道泄漏進(jìn)行紅外檢 測及分析影響，才能夠提高管道泄漏紅外檢測精度、降低管道泄漏檢測成本以及加大管道 運(yùn)輸生產(chǎn)效率，但是目前還沒有這樣的實(shí)驗(yàn)裝置。發(fā)明內(nèi)容為了解決背景技術(shù)中所提出的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種用于油氣水多相流 埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置，該種實(shí)驗(yàn)裝置能在多泄漏點(diǎn)、不同油氣水多相流 含水率、不同管道埋深、不同土壤介質(zhì)孔隙率和泄漏時(shí)間的狀態(tài)下對泄漏管道進(jìn)行觀測并 獲得需要的參數(shù)值，以及分析多泄漏點(diǎn)、油氣水多相流含水率、管道埋深、土壤介質(zhì)孔隙率 和泄漏時(shí)間對管道泄漏紅外檢測有何影響，具有原理明確、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的特點(diǎn)，一 旦應(yīng)用，能夠大大提高管道泄漏紅外檢測精度、降低管道泄漏檢測成本以及加大管道運(yùn)輸 生產(chǎn)效率。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn) 裝置，首先，包括一個(gè)由油水重力分離器、過濾器、油泵、水泵、氣泵、油氣水混合器以及電加 熱管等構(gòu)成的管道循環(huán)單元，其次，包括一個(gè)由氣流量傳感器、水流量傳感器、油流量傳感 器、含水率測試儀、溫度傳感器、PLC模塊以及計(jì)算機(jī)等構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)信號監(jiān)控單元，此外，獨(dú) 特之處在于所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，所述實(shí)驗(yàn)箱的主體為沙箱，內(nèi)置有直徑可以 調(diào)換的試驗(yàn)用油管，沙箱頂蓋可以自由開啟；左右矩形孔為通風(fēng)孔；前后多組圓孔為油管 孔，圓孔處有法蘭連接端，通過此法蘭連接端將該沙箱中的油管接入前述管道循環(huán)單元中； 所述沙箱內(nèi)安置有多組測溫探針，分別安置在試驗(yàn)用油管管徑方向的多組截面上，每個(gè)測 溫探針上布置有測溫?zé)犭娕?，沙箱?cè)面圓孔為測溫探針熱電偶出線口，所述沙箱底部外側(cè) 與恒溫水套管接觸，所述沙箱和恒溫水套管包裹于由苯板構(gòu)成的保溫層中，同時(shí)恒溫水套管與循環(huán)水泵以及相應(yīng)管路連接，在溫控裝置的作用下構(gòu)成恒溫水系統(tǒng)；所述實(shí)驗(yàn)箱固定 于高度可調(diào)的固定架上。此外，為更好的在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，可以將所述實(shí)驗(yàn)箱的空氣對流場由一 套空調(diào)系統(tǒng)組成，用來模擬空氣對流場的風(fēng)速和溫度等參數(shù)，通風(fēng)孔大小可調(diào)，在通風(fēng)孔處 安裝除塵器。本實(shí)用新型具有如下有益效果該實(shí)驗(yàn)裝置主要由管道循環(huán)單元、實(shí)驗(yàn)箱和實(shí)驗(yàn) 數(shù)據(jù)監(jiān)控單元構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)箱的作用是模擬管道泄漏以及實(shí)現(xiàn)紅外測量，管道循環(huán)單元的作 用是通過調(diào)節(jié)各管段的閥門來控制流量以及產(chǎn)生一定含水率的油氣水混合液，并且用含水 率測試儀進(jìn)行監(jiān)控；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)監(jiān)控單元的作用是顯示并記錄油氣水多相流在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)處 的狀態(tài)參數(shù)值，在不同的泄漏點(diǎn)、不同實(shí)驗(yàn)檢測時(shí)間、不同的土壤介質(zhì)孔隙率以及不同的含 水率的條件下對管道泄漏紅外檢測裝置進(jìn)行觀測的問題，并能夠分析泄漏點(diǎn)、檢測時(shí)間、孔 隙率及含水率對紅外快速檢測的影響。因此，利用本實(shí)用新型可以在室內(nèi)進(jìn)行管道泄漏紅 外檢測的試驗(yàn)，為油田管道泄漏快速檢測研究提供參考和依據(jù)，適用于管道泄漏觀測的室 內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究。此外，還具有原理明確、結(jié)構(gòu)簡單以及操作方便等特點(diǎn)。
圖1是本實(shí)用新型的組成示意圖。圖2為本實(shí)用新型中所涉及的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 -實(shí)驗(yàn)箱，2-空調(diào)系統(tǒng)，3-含水率測試儀，4-油氣水混合器，5-氣流量傳感 器，6-氣泵，7-油流量傳感器，8-油泵，9-水流量傳感器，10-水泵，11-溫度傳感器，12-溫 控裝置，13- PLC模塊，14-計(jì)算機(jī)，15-電加熱管，16-循環(huán)水泵，17-油水重力分離器，18-過 濾器，19-除塵器，20-苯板，A-油管孔，B-恒溫水套管，C-通風(fēng)孔，D-熱電偶出線口。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明圖1為本實(shí)用新型的組成示意圖。如圖所示，這種油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄 漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置，首先，該裝置包括一個(gè)由油水重力分離器17、過濾器18、油泵8、水 泵10、氣泵6、油氣水混合器4以及電加熱管15等構(gòu)成的管道循環(huán)單元。此管道循環(huán)單元的 作用是通過調(diào)節(jié)各管段的閥門來控制流量以及產(chǎn)生一定含水率的油氣水混合液。電加熱管 15安裝在油水重力分離器中，電加熱管的加熱功率可自行調(diào)節(jié)，例如，使溫度控制在343K。其次，所述裝置包括一個(gè)由氣流量傳感器5、水流量傳感器9、油流量傳感器7、含 水率測試儀3、溫度傳感器11、PLC模塊13以及計(jì)算機(jī)14等構(gòu)成的實(shí)驗(yàn)信號監(jiān)控單元。此 單元中，油、氣、水流量傳感器以及含水率測試儀和溫度傳感器分別對應(yīng)安裝于待測循環(huán)管 道中，所述PLC模塊在內(nèi)置程序的控制下采集前述傳感器信號，并向電加熱管輸出控制信 號，由計(jì)算機(jī)監(jiān)控、顯示和存儲(chǔ)前述傳感器信號。概括的說，該單元的作用是顯示并記錄油 氣水多相流在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)處的狀態(tài)參數(shù)值。此外，最重要的是本實(shí)驗(yàn)裝置還包括一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱1，此實(shí)驗(yàn)箱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如 圖2所示，所述實(shí)驗(yàn)箱的主體為沙箱，例如為一個(gè)長2m、寬an、高Im以及厚度為4mm的玻璃 板粘制而成的沙箱，沙箱頂蓋可以自由開啟。在沙箱內(nèi)置有若干試驗(yàn)用油管，左右矩形孔為通風(fēng)孔C ；前后多組圓孔為油管孔A，圓孔處有法蘭連接端，通過此法蘭連接端將該沙箱中 的油管接入前述管道循環(huán)單元中，以使得模擬好后的油氣水混合液流入該實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的試 驗(yàn)用油管中。此外，所述沙箱內(nèi)安置有多組測溫探針，分別安置在試驗(yàn)用油管管徑方向的多 組截面上，每個(gè)測溫探針上布置有測溫?zé)犭娕?，沙箱?cè)面圓孔為測溫探針熱電偶出線口 D， 所述沙箱底部外側(cè)與恒溫水套管B接觸，所述沙箱和恒溫水套管B包裹于由苯板20構(gòu)成的 保溫層中，同時(shí)恒溫水套管B與循環(huán)水泵16以及相應(yīng)管路連接，在溫控裝置12的作用下構(gòu) 成恒溫水系統(tǒng)；所述實(shí)驗(yàn)箱固定于高度可調(diào)的固定架上。另外，為了更好的實(shí)現(xiàn)模擬，可以使所述實(shí)驗(yàn)箱1的空氣對流場由一套空調(diào)系統(tǒng)2 組成，在通風(fēng)孔C處安裝除塵器19。例如空氣對流場由一套空調(diào)系統(tǒng)組成，選擇制冷機(jī)的 蒸發(fā)溫度為233k、冷凝溫度為四池和制冷量為30kw。通風(fēng)口處安裝除塵裝置，并在沙面上 布置不破壞原有沙面分布的固沙網(wǎng)裝置。沙箱內(nèi)安置多組測溫探針，測溫探針布置在每間 隔Im的管徑方向的多組截面上，每個(gè)截面上有6根測溫探針，每根測溫探針上有8個(gè)測溫 熱電偶。設(shè)備安裝完成以后，進(jìn)行管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測實(shí)驗(yàn)，以下是檢測油氣水多相流 埋地管道多點(diǎn)泄漏的地表溫度場的具體步驟步驟一，首先安裝管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測裝置，確定管道上多個(gè)泄漏點(diǎn)的位置及 管道埋深，并用法蘭固定連接管道泄漏模型；同時(shí)填入已測孔隙率的土壤介質(zhì)和安裝測溫 探針；連接空調(diào)系統(tǒng)和恒溫水系統(tǒng)；同時(shí)調(diào)整固定支架的高度，使測試管道與循環(huán)管道平 行連接；步驟二，開啟管道循環(huán)系統(tǒng)，打開PLC模塊和計(jì)算機(jī)監(jiān)控界面、含水率測試儀和各 參數(shù)測試儀表。開啟油泵、水泵和氣泵，通過調(diào)節(jié)閥門，產(chǎn)生一定含水率的油氣水多相流混 合液，并由含水率測試儀進(jìn)行校證。開啟電加熱管，使油氣水多相流保持333k。開啟空調(diào)系 統(tǒng)，使地表風(fēng)速達(dá)到lm/s。開啟溫控裝置，使恒溫水套管里的水溫達(dá)到27 ；步驟三，通過使用紅外線熱成像儀，觀察在不同時(shí)間點(diǎn)處，管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測 裝置的地表溫度場；步驟四，關(guān)閉電加熱管、油泵、水泵、氣泵、空調(diào)系統(tǒng)、循環(huán)水泵和溫控裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié) 束ο步驟五，等待管道溫度降溫后，打開管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測實(shí)驗(yàn)裝置，取出土壤介 質(zhì)和測溫探針，更換土壤介質(zhì)和管道泄漏模式，準(zhǔn)備進(jìn)行下一組實(shí)驗(yàn)，步驟同上。本實(shí)用新型解決了在不同的泄漏點(diǎn)、不同實(shí)驗(yàn)檢測時(shí)間、不同的土壤介質(zhì)孔隙率 以及不同的含水率的條件下對管道泄漏紅外檢測裝置進(jìn)行觀測的問題，并分析了泄漏點(diǎn)、 檢測時(shí)間、孔隙率及含水率對紅外快速檢測的影響，具有原理明確、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的 特點(diǎn)。利用本實(shí)用新型可以在室內(nèi)進(jìn)行管道泄漏紅外檢測的試驗(yàn)，為油田管道泄漏快速檢 測研究提供參考和依據(jù)，適用于管道泄漏觀測的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究。
權(quán)利要求1.一種油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置，包括一個(gè)由油水重力 分離器(17)、過濾器(18)、油泵(8)、水泵(10)、氣泵(6)、油氣水混合器(4)以及電加熱管 (15)等構(gòu)成的管道循環(huán)單元，包括一個(gè)由氣流量傳感器(5)、水流量傳感器(9)、油流量傳 感器(7)、含水率測試儀(3)、溫度傳感器(11)、PLC模塊(13)以及計(jì)算機(jī)(14)等構(gòu)成的實(shí) 驗(yàn)信號監(jiān)控單元，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱(1)，所述實(shí)驗(yàn)箱的主體為 沙箱，內(nèi)置有直徑可以調(diào)換的試驗(yàn)用油管，沙箱頂蓋可以自由開啟；左右矩形孔為通風(fēng)孔 (C);前后多組圓孔為油管孔(A)，圓孔處有法蘭連接端，通過此法蘭連接端將該沙箱中的油 管接入前述管道循環(huán)單元中；所述沙箱內(nèi)安置有多組測溫探針，分別安置在試驗(yàn)用油管管 徑方向的多組截面上，每個(gè)測溫探針上布置有測溫?zé)犭娕迹诚鋫?cè)面圓孔為測溫探針熱電 偶出線口(D)，所述沙箱底部外側(cè)與恒溫水套管(B)接觸，所述沙箱和恒溫水套管(B)包裹 于由苯板(20)構(gòu)成的保溫層中，同時(shí)恒溫水套管(B)與循環(huán)水泵(16)以及相應(yīng)管路連接， 在溫控裝置(12)的作用下構(gòu)成恒溫水系統(tǒng)；所述實(shí)驗(yàn)箱固定于高度可調(diào)的固定架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置，其特 征在于所述實(shí)驗(yàn)箱(1)的空氣對流場由一套可以模擬空氣對流場的風(fēng)速和溫度等參數(shù)的 空調(diào)系統(tǒng)(2)組成，在所述通風(fēng)孔(C)處安裝除塵器(19)。
專利摘要一種油氣水多相流埋地管道多點(diǎn)泄漏紅外檢測的實(shí)驗(yàn)裝置。主要解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置不能在各種條件下對管道多點(diǎn)泄漏進(jìn)行檢測的問題。其特征在于所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括一個(gè)實(shí)驗(yàn)箱，主體為沙箱，內(nèi)置有直徑可以調(diào)換的試驗(yàn)用油管；左右矩形孔為通風(fēng)孔，圓孔為油管孔，圓孔處有法蘭連接端，通過此法蘭連接端將該沙箱中的油管接入前述管道循環(huán)單元中；所述沙箱內(nèi)安置有多組測溫探針，分別安置在試驗(yàn)用油管管徑方向的多組截面上，每個(gè)測溫探針上布置有測溫?zé)犭娕迹诚鋫?cè)面圓孔為測溫探針熱電偶出線口，所述沙箱底部外側(cè)與恒溫水套管接觸，在溫控裝置的作用下構(gòu)成恒溫水系統(tǒng)。該種實(shí)驗(yàn)裝置能在各種條件下對泄漏管道進(jìn)行紅外檢測并獲得需要的參數(shù)值。
文檔編號F17D5/02GK201836653SQ20102058074
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者吳國忠, 李棟, 邢暢, 齊晗兵 申請人:東北石油大學(xué)