一種基于差壓原理的段塞流檢測方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于差壓原理的段塞流檢測方法及裝置，其特征在于：包括差壓式液位變送器、水平直管道和信號處理器；所述差壓式液位變送器分別電連接同一信號處理器；檢測方法包括以下步驟：1)在水平直管道上設(shè)置至少兩組差壓式液位變送器；2)將流經(jīng)水平直管道流體的液位發(fā)送至信號處理器；3)確認(rèn)段塞流的產(chǎn)生；4)確認(rèn)段塞流的衰減；5)兩組差壓式液位變送器距離已知，計算段塞流液柱的流速；6)根據(jù)段塞流液柱的產(chǎn)生和衰減時間間隔和流速，計算液柱的長度。本發(fā)明能夠檢測管道內(nèi)是否發(fā)生段塞流，且能夠在管道內(nèi)檢測段塞流液柱長度和流速，可以在各種管道的段塞流檢測過程中廣泛用。
【專利說明】一種基于差壓原理的段塞流檢測方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種油氣管道檢測方法及裝置，特別是關(guān)于一種用于油氣輸送管道的 基于差壓原理的段塞流檢測方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 在油氣田生產(chǎn)中，由于地形、清管作業(yè)以及流體動力等原因在油氣混輸?shù)墓艿乐?會產(chǎn)生段塞流。段塞流是油氣混輸管道中一種常見的流型，是指氣體和液體交替在管道中 流動，充滿整個管道面積的液塞會被氣團(tuán)分割，氣團(tuán)下方沿管道流動的是分層液膜。該流型 屬于不穩(wěn)定流動，會引起管道中的壓力和氣液的瞬時流量的急劇波動，同時，也會造成管道 的強(qiáng)烈震動，從而對下游的操作及設(shè)備造成較大的影響，甚至造成生產(chǎn)事故。目前，國內(nèi)絕 大多數(shù)集輸管道中都沒有安裝段塞流檢測裝置，而在油氣田生產(chǎn)中，發(fā)生段塞流時如果不 能提前判斷，并在生產(chǎn)中采取措施，將會對后續(xù)生產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)行造成較大影響。所以， 為了保證管道及下游油氣處理設(shè)備的最優(yōu)設(shè)計和操作，需要提供一種能夠檢測管道內(nèi)發(fā)生 段塞流的方法及裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠檢測管道內(nèi)是否發(fā)生段塞流，且能 夠在管道內(nèi)檢測段塞流液柱長度和流速的基于差壓原理的段塞流檢測方法及裝置。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種基于差壓原理的段塞流檢測方 法，包括以下步驟：1)在一段油氣混輸管道的水平直管道上間隔設(shè)置距離為L的兩組差壓 式液位變送器，并將兩組差壓式液位變送器分別電連接同一信號處理器；2)流體進(jìn)入水平 直管道流經(jīng)兩組差壓式液位變送器，兩組差壓式液位變送器分別將流經(jīng)水平直管道流體的 液位發(fā)送至信號處理器，由信號處理器對液位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否發(fā)生了段塞流；3)當(dāng)時間 為tl時，位于前面的差壓式液位變送器檢測到實際的液位為100%，則假定此時產(chǎn)生了段 塞流；接著，當(dāng)時間為t2時，位于后面的差壓式液位變送器同樣也檢測到液位為100%，則 可以確認(rèn)從時間tl起，管道內(nèi)確實產(chǎn)生了段塞流；4)當(dāng)時間為t3時，位于前面的差壓式 液位變送器檢測到實際的液位〈95%，則假設(shè)此時段塞流已經(jīng)開始衰減；接著，當(dāng)時間為t4 時，位于后面的差壓式液位變送器同樣也檢測到液位〈95%，則可以確認(rèn)此時段塞流已經(jīng)衰 減；5)由于兩組差壓式液位變送器距離L為已知，因此段塞流液柱的流速V為：
[0005] V =
[0006] 6)根據(jù)段塞流液柱的產(chǎn)生的時間tl到段塞流液柱衰減的時間t4之間的時間間隔 和由步驟5)得到的段塞流液柱的流速V，計算出段塞流液柱的長度Ll :
[0007] LI = v(t4-tl) 〇
[0008] 所述步驟1)中的差壓式液位變送器為間隔設(shè)置的三組及以上。
[0009] -種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在于：它包括一段油氣混輸管道的 水平直管道，其上間隔設(shè)置有兩組差壓式液位變送器，且兩組差壓式液位變送器分別電連 接同一信號處理器；兩組所述差壓式液位變送器的每一組為兩個，且分別設(shè)置在所述水平 直管道同一直徑的上、下。
[0010] 所述水平直管道是一油氣混輸管道中的一段直管道。
[0011] 所述差壓式液位變送器為間隔設(shè)置的三組及以上。
[0012] 所述信號處理器采用可編程控制器PLC。
[0013] 所述信號處理器采用數(shù)字信號處理器DSP。
[0014] 本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明由于提供了一種在管 道內(nèi)檢測管道段塞流的檢測裝置，能夠檢測段塞流液柱的長度和速度，以及段塞流發(fā)生的 時間等信息，為后續(xù)工藝的生產(chǎn)分離器和段塞流捕集器的前饋控制提供相關(guān)的參數(shù)，從而 大大減小后路發(fā)生設(shè)備生產(chǎn)問題的可能性。2、本發(fā)明由于能夠檢測到段塞流的發(fā)生，不但 可以為清管作業(yè)提供依據(jù)和數(shù)據(jù)支持，而且可以為油氣田后期集輸設(shè)備的改造和優(yōu)化提供 數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明可以廣泛用于各種管道的段塞流檢測過程中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明段塞流檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，1表示一組差壓式液位變送 器，2表示一組差壓式液位變送器，3表示水平直管道，4表示信號處理器。

【具體實施方式】
[0016] 如圖1所示，本發(fā)明裝置至少包括兩組差壓式液位變送器1、2,其間隔設(shè)置在一段 水平直管道3上，水平直管道3是管道上的一段水平流體輸送直管道。兩組差壓式液位變 送器1、2的每一組分別為兩個，相對應(yīng)地安裝在水平直管道同一徑向的頂部和底部。兩組 差壓式液位變送器1、2相隔距離為L，兩組差壓式液位變送器1、2分別電連接同一信號處理 器4,信號處理器4采用可編程控制器PLC或數(shù)字信號處理器DSP，信號處理器4通過對各 差壓式液位變送器1、2信號的分析來確定是否發(fā)生段塞流。
[0017] 上述實施例中，差壓式液位變送器的數(shù)量還可以是三組或三組以上。
[0018] 本發(fā)明基于差壓原理的段塞流檢測方法包括以下步驟：
[0019] 1)在一段油氣混輸管道的水平直管道3上間隔設(shè)置距離為L的兩組差壓式液位變 送器1、2,兩組差壓式液位變送器1、2分別連接同一信號處理器4 ;
[0020] 2)流體進(jìn)入水平直管道3流經(jīng)兩組差壓式液位變送器1、2,兩組差壓式液位變送 器1、2分別將流經(jīng)水平直管道3流體的液位按照設(shè)定的周期，發(fā)送至信號處理器4,由信號 處理器4對液位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否發(fā)生了段塞流；
[0021] 3)當(dāng)時間為tl時，位于前面的差壓式液位變送器1檢測到實際的液位為100%， 則假定此時產(chǎn)生了段塞流；接著，當(dāng)時間為t2時，位于后面的差壓式液位變送器2同樣也檢 測到100%的液位，則可以確認(rèn)從時間tl起，管道內(nèi)確實產(chǎn)生了段塞流；
[0022] 4)當(dāng)時間為t3時，位于前面的差壓式液位變送器1檢測到實際的液位〈95%，則 假設(shè)此時段塞流已經(jīng)開始衰減；接著，當(dāng)時間為t4時，位于后面的差壓式液位變送器2同樣 也檢測到液位〈95%，則可以確認(rèn)此時段塞流已經(jīng)衰減；
[0023] 5)由于兩組差壓式液位變送器1、2距離L為已知，因此段塞流液柱的流速V為：
[0024] V = 士；
[0025] 6)根據(jù)段塞流液柱的產(chǎn)生的時間tl到段塞流液柱衰減的時間t4之間的時間間隔 和由步驟5)得到的段塞流液柱的流速V，用段塞流的流速V與段塞流衰減和段塞流產(chǎn)生的 時間差（t4_tl)相乘即為這段段塞流液柱的長度Ll :
[0026] LI = v(t4_tl)。
[0027] 上述實施例中，當(dāng)差壓式液位變送器為三組或三組以上時，可以通過第二組以后 的差壓式液位變送器，對段塞流的方式進(jìn)行驗證，以獲得更精確的驗證段塞流發(fā)生。
[0028] 本發(fā)明方法只是應(yīng)用液位壓差法測量段塞流的發(fā)生和衰減，進(jìn)而得到斷流塞的流 速和液柱長度，根據(jù)這些檢測和計算數(shù)據(jù)，能夠為保證管道和下游油氣處理設(shè)備的最優(yōu)設(shè) 計和操作管道的安全運(yùn)行提供依據(jù)。本發(fā)明方法在理論進(jìn)行了闡述，但是由于段塞流實際 發(fā)生時的工況比較復(fù)雜，比如段塞流液柱中會有一些氣團(tuán)，或者因流體物性不同等原因會 出現(xiàn)各種不同的情況，在實際應(yīng)用中可以采用一些數(shù)學(xué)方法來對公式進(jìn)行修正，以保證檢 測結(jié)果與實際情況根據(jù)符合。
[0029] 上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式，以及運(yùn)行和計算 步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均 不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于差壓原理的段塞流檢測方法，包括以下步驟： 1) 在一段油氣混輸管道的水平直管道上間隔設(shè)置距離為L的兩組差壓式液位變送器， 并將兩組差壓式液位變送器分別電連接同一信號處理器； 2) 流體進(jìn)入水平直管道流經(jīng)兩組差壓式液位變送器，兩組差壓式液位變送器分別將流 經(jīng)水平直管道流體的液位發(fā)送至信號處理器，由信號處理器對液位數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷是否發(fā)生 了段塞流； 3) 當(dāng)時間為tl時，位于前面的差壓式液位變送器檢測到實際的液位為100%，則假定 此時產(chǎn)生了段塞流；接著，當(dāng)時間為t2時，位于后面的差壓式液位變送器同樣也檢測到液 位為100%，則可以確認(rèn)從時間tl起，管道內(nèi)確實產(chǎn)生了段塞流； 4) 當(dāng)時間為t3時，位于前面的差壓式液位變送器檢測到實際的液位〈95%，則假設(shè)此 時段塞流已經(jīng)開始衰減；接著，當(dāng)時間為t4時，位于后面的差壓式液位變送器同樣也檢測 到液位〈95%，則可以確認(rèn)此時段塞流已經(jīng)衰減； 5) 由于兩組差壓式液位變送器距離L為已知，因此段塞流液柱的流速V為：
6) 根據(jù)段塞流液柱的產(chǎn)生的時間tl到段塞流液柱衰減的時間t4之間的時間間隔和由 步驟5)得到的段塞流液柱的流速V，計算出段塞流液柱的長度Ll : LI = V (t4_tl) 〇
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測方法，其特征在于：所述步驟 1)中的差壓式液位變送器為間隔設(shè)置的三組及以上。
3. -種實現(xiàn)如權(quán)利要求1或2所述方法的基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在 于：它包括一段油氣混輸管道的水平直管道，其上間隔設(shè)置有兩組差壓式液位變送器，且兩 組差壓式液位變送器分別電連接同一信號處理器；兩組所述差壓式液位變送器的每一組為 兩個，且分別設(shè)置在所述水平直管道同一直徑的上、下。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在于：所述水平 直管道是一油氣混輸管道中的一段直管道。
5. 如權(quán)利要求3所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在于：所述差壓 式液位變送器為間隔設(shè)置的三組及以上。
6. 如權(quán)利要求4所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在于：所述差壓 式液位變送器為間隔設(shè)置的三組及以上。
7. 如權(quán)利要求3或4或5或6所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在 于：所述信號處理器采用可編程控制器PLC。
8. 如權(quán)利要求3或4或5或6所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在 于：所述信號處理器采用數(shù)字信號處理器DSP。
9. 如權(quán)利要求7所述的一種基于差壓原理的段塞流檢測裝置，其特征在于：所述信號 處理器采用數(shù)字信號處理器DSP。
【文檔編號】F17D5/00GK104329566SQ201410586523
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】仇晨, 李清平, 秦蕊, 張輝, 朱海山, 姚海元, 程兵, 陳紹凱, 王玨, 尹豐 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油研究總院, 寧波威瑞泰默賽多相流儀器設(shè)備有限公司