CN103277673A - 气体管线堵塞位置测定装置及其测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的气体管线堵塞位置测定装置，包括有气体罐，气体罐上连有第一Pt温度计和排气耐压阀，气体罐通过耐压软管与气体管线连接，气体管线上有第二Pt温度计，耐压软管上分别设有第一及第二耐压阀，两个耐压阀间的耐压软管上连有压力传感器。本发明还公开了上述测定装置的测定方法，1）测定气体罐内气体的初始压力和温度；2）测定气体管线内气体的初始压力和温度；3）打开两个耐压阀，气体管线内的气体流向气体罐，测量的到平衡状态下气体压力和温度；4）关闭两个二耐压阀，打开气体罐排气耐压阀放空气体；5）利用计算机中的算法模块得到气体管线堵塞位置。本发明的气体管线堵塞位置测定装置及测定方法能准确确定气体管线的堵塞位置。

Description

气体管线堵塞位置测定装置及其测定方法

技术领域

本发明属于气体管线堵塞测量技术领域，涉及一种气体管线堵塞位置测定装置，本发明还涉及上述测定装置的测定方法。

背景技术

气体管线运输涉及到我们生产和生活的各个方面，如：天然气的管线运输，天然气作为主要的民用燃料来源，从气井和气体发生站通过管线运输到千家万户。在北方地区，由于冬季温度很低，部分地区冰冻期时间长，加上天然气中含有部分游离水，一般含水量约为0.5方/万方天然气。在冬季时期，地面管线由于气井产水，当气体管线外地层低于零度，气井地面集输管网内易产生更多凝结水以及天然气水合物从而导致气体管线产生堵塞。气井气体运输管线堵塞会导致生产无法正常进行，这会给气田冬季生产管理带来极大的麻烦。正因为如此，人们对天然气管线堵塞问题非常重视，确定天然气管线堵塞位置和寻找解堵措施，将是人们所要解决的重点问题。

近几年来，对于气体管线堵塞位置检测技术的研究主要有以下几种方法：钻孔法、敲击法、理论数值分析法、超声波法、应力应变测试法，压力波分析法、气体流量计算法、理想气体分压法等。上述这些方法各有特点，解决了实际生产中的一些具体问题；但是，大多数方法存在测量时间长、工作量大、测定精度低，不确定性较高的缺点。在实际气田生产中，常采用以下二种方法解决天然气管线堵塞的问题：

（1）加注甲醇，防止游离水结成冰，以及天然气水合物生成而堵塞天然气管线。

（2）经验法判断，经验法是根据在气体管线低洼地带、管线变径处、阀门等部位容易发生气体管线堵塞的经验来判断气体管线堵塞位置。

前者经过气田的应用已经产生了很大的效益，但存在甲醇的消耗量急剧增加的问题，同时含醇污水的处理也需要在处理厂附加专用流程，增加了生产成本；后者难以准确找到气体管线堵塞位置，费时费力且对工作人员经验性要求较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气体管线堵塞位置测定装置，装置结构简单，能准确确定气体管线的堵塞位置。

本发明的另一目的在于提供上述测定装置的测定方法。

本发明所采用的第一种技术方案是，气体管线堵塞位置测定装置，包括有气体罐，气体罐上连接有第一Pt温度计和排气耐压阀，气体罐还通过耐压软管与气体管线连接，气体管线上连接有第二Pt温度计，耐压软管上分别设置有第一耐压阀及第二耐压阀，第一耐压阀及第二耐压阀之间的耐压软管上连接有压力传感器。

本发明所采用的第一种技术方案的特点还在于，

气体罐为椭圆无缝钢罐。

压力传感器的测试精度为0.1kPa。

本发明所采用的第二种技术方案是，气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，该测定方法基于本发明的气体管线堵塞位置测定装置，具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别测定气体罐内气体的初始压力和初始温度；

步骤2、分别测定气体管线内气体的初始压力和初始温度；

步骤3、打开第一耐压阀及第二耐压阀，气体罐与气体管线通过耐压软管连通，气体管线内的气体流向气体罐中，测量气体罐与气体管线中的气体达到平衡状态下的压力值p₂和温度值T₂：

步骤4、关闭第一耐压阀和第二耐压阀，打开气体罐的排气耐压阀（9），放空气体罐内气体；

步骤5、利用计算机中内嵌的计算模型计算出气体管线堵塞位置。本发明所采用的第二种技术方案的特点还在于，

步骤1具体按照以下方法实施：

步骤1.1、于室温条件下，将气体管线用耐压软管与气体罐连接，依次打开第一耐压阀、第二耐压阀和气体罐上的排气耐压阀，气体管线中的气体经过气体罐流出，10秒钟～30秒钟后，关闭第一耐压阀，将气体罐内的气体用待测定的气体管线内的气体赶出；

步骤1.2、待压力传感器显示的数据稳定后，关闭气体罐上的排气耐压阀，压力传感器开始测定气体罐内的初始压力，经测量得到气体罐初始压力值为p₀；

利用气体罐上连接的第一Pt温度计测定气体罐内的初始温度，测量得到气体罐气体的初始温度值为T₀。

步骤2具体按照以下方法实施：

关闭第二耐压阀，打开第一耐压阀，利用压力传感器测定气体管线内气体的初始压力，测量得到气体管线内气体的初始压力值p₁；

利用气体管线上连接的第二Pt温度计测定气体管线内气体的初始温度，测量得到气体管线内气体的初始温度值T₁。

步骤3具体按照以下方法实施：

步骤3.1、将气体罐和气体管线间的第一耐压阀及第二耐压阀全部打开，气体管线内的气体流入气体罐内，待气体管线内的气体压力与气体罐内的气体压力达到平衡，压力传感器的压力表显示数据稳定，压力传感器显示出气体的平衡压力值p₂；

步骤3.2、经步骤3.1，气体管线和气体罐内的气体压力达到平衡，利用第二Pt温度计测量气体罐内气体的平衡温度值T₂，第一Pt温度计测量气体管线内气体的平衡温度值T₂′，T₂=T₂′。

步骤5具体按照以下方法实施：

步骤5.1、将经步骤1测量得到的气体罐（2）内气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，步骤2测量得到的气体管线（1）内气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，步骤3测量得到的气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中；

步骤5.2、利用计算机中内嵌的算法模块计算出气体管线堵塞位置L。

步骤5.2中的算法模块具体按照以下步骤进行计算：

步骤5.2.1、计算出气体罐（2）内气体在初始状态时的压缩因子Z₀，气体管线（1）内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁，气体管线（1）和气体罐（2）连接平衡后气体的压缩因子Z₂，具体按照以下算法实施：

p_0r=p₀/p_c；

T_0r=T₀/T_c；

p_1r=p₁/p_c；

T_1r=T₁/T_c；

p_2r=p₂/p_c；

T_2r=T₂/T_c；

Z₀=f(p_0r,T_0r)；

Z₁=f(p_1r,T_1r)；

Z₂=f(p_2r,T_2r)；

其中：p_c：气体管线中气体的临界压力，单位kPa；

T_c：气体管线中气体的临界温度，单位K；

p_0r：气体罐内气体的初始对比压力；

p_1r：气体管线内气体的初始对比压力；

p_2r：气体管线和气体罐连接平衡后气体的对比压力；

T_0r：气体罐内气体的初始对比温度；

T_1r：气体管线内气体的初始对比温度；

T_2r：气体管线和气体罐连接平衡后气体的对比温度；

Z₀：气体罐内气体在初始状态时的压缩因子；

Z₁：气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子；

Z₂：气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子；

步骤5.2.2、根据步骤5.2.1计算的结果，算法模块继续计算出气体管线1内气体的体积V₁，具体按照以下算法实施：

$V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0;$

其中，p₁：气体管线内的气体初始压力，单位kPa；

p₀：气体罐内的气体初始压力，单位kPa；

p₂：气体管线和气体罐连接后的平衡压力，单位kPa；

V₁：气体管线内气体体积，单位m³；

V₀：气体罐体积，单位m³；

T₁：气体管线内的气体初始温度，单位：K；

T₀：气体罐内的气体初始温度，单位：K；

T₂：气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度，单位：K；

步骤5.2.3、根据步骤5.2.2计算得到的气体管线1的体积，算法模块计算出气体管线1内堵塞的长度L：

$L=\frac{4V_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6;$

d：气体管线内径,单位mm；

L：气体管线堵塞位置长度，单位：m。

本发明的有益效果在于：

（1）本发明的气体管线堵塞位置测定装置本身结构简单、制作成本低廉；

（2）利用本发明的气体管线堵塞位置测定装置进行测定时，其操作方法简便、测试过程稳定、测量结果准确；

（3）本发明的气体管线堵塞位置测定装置可广泛用于天然气管线运输中管路堵塞位置的精确确定测量以及其它任何气体管线运输中堵塞位置的精确测量确定。

附图说明

图1是本发明的气体管线堵塞位置测定装置的结构原理示意图。

图中，1.气体管线，2.气体罐，3.第一Pt温度计，4.第二Pt温度计，5.压力传感器，6.第一耐压阀，7.第二耐压阀，8.耐压软管,9.排气耐压阀.

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明的气体管线堵塞位置测定装置，其结构如图1所示，包括有气体罐2，气体罐2上连接有第一Pt温度计3和排气耐压阀9，气体罐2还通过耐压软管8与气体管线1连接，气体管线1上连接有第二Pt温度计4，耐压软管8上分别设置有第一耐压阀6及第二耐压阀7，第一耐压阀6及第二耐压阀7之间的耐压软管8上连接有压力传感器5。

气体罐2为椭圆无缝钢罐，体积为V₀=0.11m³。

压力传感器5的测试精度为0.1kPa。

本发明的气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，该方法是基于本发明的测定气体管线堵塞位置的装置，具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别测定气体罐2内气体的初始压力和初始温度：

步骤1.1、于室温条件下，将气体管线1用耐压软管8与气体罐2连接，依次打开第一耐压阀6、第二耐压阀7和气体罐2上的排气耐压阀9，气体管线1中的气体经过气体罐2流出，10秒钟～30秒钟后，关闭第一耐压阀6，达到将气体罐2内的空气用待测定的气体管线1内的气体赶出的目的；

步骤1.2、待压力传感器5显示的数据稳定后，关闭气体罐2上的排气耐压阀9，压力传感器5开始测定气体罐2内的初始压力，经测量得到气体罐2初始压力值为p₀；

利用气体罐2上连接的第一Pt温度计3测定气体罐2内的初始温度，测量得到气体罐2初始温度值为T₀。

步骤2、分别测定气体管线1内气体的初始压力和初始温度：

关闭第二耐压阀7，打开第一耐压阀6，利用压力传感器5测定气体管线1内气体的初始压力，测量得到气体管线1内气体的初始压力值p₁；

利用气体管线1上连接的第二Pt温度计4测定气体管线1内气体的初始温度，测量得到气体管线1内气体的初始温度值T₁。

步骤3、打开第一耐压阀6及第二耐压阀7，气体罐2与气体管线1通过耐压软管8连通，气体管线1内的气体流向气体罐2中，测量气体罐2与气体管线1中的气体达到平衡状态下的压力值p₂和温度值T₂：

步骤3.1、将气体罐2和气体管线1间的第一耐压阀6及第二耐压阀7全部打开，气体管线1内的气体流入气体罐2内，待气体管线1内的气体压力与气体罐2内的气体压力达到平衡，压力传感器5的压力表显示数据稳定，压力传感器5显示出气体的平衡压力值p₂；

步骤3.2、经步骤3.1，气体管线1和气体罐2内的气体压力达到平衡，利用第二Pt温度计4测量气体罐2内气体的平衡温度值T₂，第一Pt温度计3测量气体管线1内气体的平衡温度值T₂′，T₂=T₂′。

步骤4、关闭第一耐压阀6和第二耐压阀7，打开气体罐2上的排气耐压阀9，放空气体罐2内的气体；

步骤5、利用计算机中内嵌的算法模型计算出气体管线1堵塞位置：

步骤5.1、将经步骤1测量得到的气体罐2内气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，步骤2测量得到的气体管线1内气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，步骤3测量得到的气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中；

步骤5.2、利用计算机中内嵌的算法模块计算出气体管线堵塞位置L，具体按照以下步骤实施：

步骤5.2.1、计算出气体罐2内的气体在初始状态时的压缩因子Z₀，气体管线1内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁，气体管线1和气体罐2连接平衡后气体的压缩因子Z₂，具体按照以下算法实施：

p_0r=p₀/p_c；

T_0r=T₀/T_c；

p_1r=p₁/p_c；

T_1r=T₁/T_c；

p_2r=p₂/p_c；

T_2r=T₂/T_c；

Z₀=f(p_0r,T_0r)；

Z₁=f(p_1r,T_1r)；

Z₂=f(p_2r,T_2r)；

其中：p_c：气体管线中气体的临界压力，单位kPa；

T_c：气体管线中气体的临界温度，单位K；

p_0r：气体罐内气体的初始对比压力；

p_1r：气体管线内气体的初始对比压力；

p_2r：气体管线和气体罐连接平衡后气体的对比压力；

T_0r：气体罐内气体的初始对比温度；

T_1r：气体管线内气体的初始对比温度；

T_2r：气体管线和气体罐连接平衡后气体的对比温度；

Z₀：气体罐内气体在初始状态时的压缩因子；

Z₁：气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子；

Z₂：气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子；

步骤5.2.2、根据步骤5.2.1计算的结果，算法模块继续计算出气体管线1内气体的体积V₁，具体按照以下算法实施：

根据以下算法：

p₁V₁=Z₁n₁RT₁    （1）；

p₀V₀=Z₀n₀RT₀    （2）；

p₂（V₁+V₀)=Z₂(n₁+n₀)RT₂    （3）；

可得到气体管线1的体积V₁：

$V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0;$

其中，p₁：气体管线内的气体初始压力，单位kPa；

p₀：气体罐内的气体初始压力，单位kPa；

p₂：气体管线和气体罐连接后的平衡压力，单位kPa；

V₁：气体管线内气体体积，单位m³；

V₀：气体罐体积，单位m³；

T₁：气体管线内的气体初始温度，单位：K；

T₀：气体罐内的气体初始温度，单位：K；

T₂：气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度，单位：K；

步骤5.2.3、根据步骤5.2.2计算得到的气体管线1的体积，算法模块计算出气体管线1内堵塞的长度L：

$L=\frac{4V_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6;$

d：气体管线内径,单位mm；

L：气体管线堵塞位置长度，单位：m。

实施例1

气体管线1内模拟气体为甲烷CH₄，其中已知甲烷的临界参数为：p_c=4596kPa，T_c=190.53K；

经压力传感器5测量得到气体管线内甲烷气体的初始压力值p₁为200.0kPa；

在室温20℃下，以内径d=80mm，L_s=9.10m的无缝钢管为气体管线1，以V₀=0.11m³的椭圆无缝钢罐为气体罐2，气体罐2上带有排气耐压阀9。将气体罐2内的空气用气体管线1内的甲烷CH₄赶出；

关闭排气耐压阀9，以精度为0.1kPa的压力传感器5测量气体罐2内的甲烷气体的初始压力值p₀，以第一Pt温度计3测量气体罐2内的气体初始温度T₀，测得气体罐2内甲烷的初始压力值p₀=100kPa；测量到气体罐2内的温度为室温T₀=293.15K；

关闭第二耐压阀7，打开第一耐压阀6，利用压力传感器5测定气体管线1内甲烷气体的初始压力，甲烷气体在气体管线1内的初始压力为p₁=200.0kPa，气体管线1内的甲烷气体初始温度为室温T₁=293.15K；

将气体罐2和气体管线1间的第一耐压阀6及第二耐压阀7全部打开，气体管线1内的甲烷气体流入气体罐2内，待气体管线1内的甲烷气体压力与气体罐2内的气体压力达到平衡，压力传感器5的压力表显示数据稳定，压力传感器5显示出气体达到平衡时的压力为p₂=159.3kPa,平衡时的温度为室温T₂=293.15K；

关闭第一耐压阀6和第二耐压阀7，打开气体罐2上的排气耐压阀9，放空气体罐2内的气体；

将气体罐2内甲烷气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，气体管线1内甲烷气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，甲烷气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中，利用算法模块进行如下计算：

对应的对比参数为p_0r=p₀/p_c=0.022,T_0r=T₀/T_c=1.539,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₀=f(p_0r,T_0r)=1；

对应的对比参数为p_1r=p₁/p_c=0.044，T_1r=T₁/T_c=1.539，根据双参数普遍化压缩因子图，Z₁=f(p_1r,T_1r)=1；

对应的对比参数为p_2r=p₂/p_c=1.221，T_2r=T₂/T_c=1.539,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₂=f(p_2r,T_2r)=1。

将上述得到的气体罐2内的气体初始压力值p₀、气体罐内的气体初始温度值T₀、气体罐内气体在初始状态时的压缩因子Z₀、气体管线内的气体初始压力值p₁、气体管线内的气体初始温度值T₁、气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁、气体管线和气体罐连接后的平衡压力值p₂、气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度值T₂、气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子Z₂、气体罐的体积V₀、气体管线的内径d代入 $V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0$ 和 $L=\frac{4V_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6;$

经计算得到：

L=9.07m,相对误差：E%=（测量值-实际值）/实际值=（L-L_s）/L_s=（9.07-9.10）m/9.10m=-0.3%。

实施例2

气体管线1内模拟气体为甲烷CH₄，其中已知甲烷的临界参数为：p_c=4596kPa，T_c=190.53K；

经压力传感器5测量得到初始压力值p₁为8000.0kPa；

在室温20℃下，以内径d=80mm，L_s=9.10m的无缝钢管为气体管线，以V₀=0.11m³的椭圆无缝钢罐为气体罐2，，气体罐2上带有排气耐压阀9。将气体罐2内的空气用气体管线1内的甲烷CH₄赶出；

关闭排气耐压阀9，以精度为0.1kPa的压力传感器5测量气体罐2内的甲烷气体的初始压力值p₀，以第一Pt温度计3测量气体罐2内的气体初始温度T₀，测得气体罐2内甲烷的初始压力值p₀=100kPa，测量到气体罐2内的温度为室温T₀=293.15K；

关闭第二耐压阀7，打开第一耐压阀6，利用压力传感器5测定气体管线1内甲烷气体的初始压力，甲烷气体在气体管线1内的初始压力为p₁=8000.0kPa，气体管线1内的甲烷气体初始温度为室温T₁=293.15K；

将气体罐2和气体管线1间的第一耐压阀6及第二耐压阀7全部打开，气体管线1内的甲烷气体流入气体罐2内，待气体管线1内的甲烷气体压力与气体罐2内的气体压力达到平衡，压力传感器5的压力表显示数据稳定，压力传感器5显示出气体达到平衡时的压力为p₂=5335.2kPa,平衡时的温度为室温T₂=293.15K；

将气体罐2内甲烷气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，气体管线1内甲烷气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，甲烷气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中，利用计算模型进行如下计算：

对应的对比参数为p_1r=p₁/p_c=1.741，T_1r=T₁/T_c=1.539，根据双参数普遍化压缩因子图，Z₁=f(p_1r,T_1r)=0.85；

对应的对比参数为p_0r=p₀/p_c=0.022,T_0r=T₀/T_c=1.539,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₀=f(p_0r,T_0r)=1；

对应的对比参数为p_2r=p₂/p_c=1.161，T_2r=T₂/T_c=1.539,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₂=f(p_2r,T_2r)=0.95。

将上述得到的气体罐内的气体初始压力值p₀、气体罐内的气体初始温度值T₀、气体罐内气体在初始状态时的压缩因子Z₀、气体管线内的气体初始压力值p₁、气体管线内的气体初始温度值T₁、气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁、气体管线和气体罐连接后的平衡压力值p₂、气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度值T₂、气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子Z₂、气体罐的体积V₀、气体管线的内径d代入 $V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0$ 和 $L=\frac{4V_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6;$

经计算得到L=9.05m,相对误差：E%=-0.6%。

实施例3

气体管线1内模拟气体为二氧化碳CO₂，其中已知二氧化碳的临界参数为：p_c=7375kPa，T_c=304.13K；

经压力传感器5测量得到气体管线内二氧化碳气体的初始压力值p₁为200.0kPa；

在室温20℃下，以内径d=80mm，L_s=9.10m的无缝钢管为模拟气体管线1，以V₀=0.11m³的椭圆无缝钢罐为气体罐2，气体罐2上带有排气耐压阀9。将气体罐2内的空气用模拟气体二氧化碳CO₂赶出；

关闭排气耐压阀9，以精度为0.1kPa的压力传感器5测量气体罐2内的二氧化碳气体的初始压力值p₀，以第一Pt温度计3测量气体罐2内的气体初始温度T₀，测得气体罐2内二氧化碳的初始压力值p₀=100kPa；测量到气体罐2内的温度为室温T₀=293.15K；

关闭第二耐压阀7，打开第一耐压阀6，利用压力传感器5测定气体管线1内二氧化碳气体的初始压力，二氧化碳气体在气体管线1内的初始压力为p₁=200.0kPa，气体管线1内的二氧化碳气体初始温度为室温T₁=293.15K；

将气体罐2和气体管线1间的第一耐压阀6及第二耐压阀7全部打开，气体管线1内的二氧化碳气体流入气体罐2内，待气体管线1内的二氧化碳气体压力与气体罐2内的气体压力达到平衡，压力传感器5的压力表显示数据稳定，压力传感器5显示出气体达到平衡时的压力为p₂=159.0kPa,平衡时的温度为室温T₂=293.15K；

关闭第一耐压阀6和第二耐压阀7，打开气体罐2上的排气耐压阀9，放空气体罐2内的气体；

将气体罐2内甲烷气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，气体管线1内甲烷气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，甲烷气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中，利用计算模型进行如下计算：

对应的对比参数为p_1r=p₁/p_c=0.027，T_1r=T₁/T_c=0.964，根据双参数普遍化压缩因子图Z₁=f(p_1r,T_1r)=1；

对应的对比参数为p_0r=p₀/p_c=0.014,T_0r=T₀/T_c=0.964,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₀=f(p_0r,T_0r)=1；

对应的对比参数为p_2r=p₂/p_c=0.022，T_2r=T₂/T_c=0.964,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₂=f(p_2r,T_2r)=1；

将上述得到的气体罐内的气体初始压力值p₀、气体罐内的气体初始温度值T₀、气体罐内气体在初始状态时的压缩因子Z₀、气体管线内的气体初始压力值p₁、气体管线内的气体初始温度值T₁、气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁、气体管线和气体罐连接后的平衡压力值p₂、气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度值T₂、气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子Z₂、气体罐的体积V₀、气体管线的内径d代入 $V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0$ 和 $L=\frac{4V_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6;$

经计算得到L=9.07m,相对误差：E%=-0.3%。

实施例4

气体管线1内模拟气体为二氧化碳CO₂，其中已知二氧化碳的临界参数为：p_c=7375kPa，T_c=304.13K；

经压力传感器5测量得到气体管线内二氧化碳气体的初始压力值p₁为8000.0kPa；

在室温20℃下，以内径d=80mm，L_s=9.10m的无缝钢管为模拟气体管线1，以V₀=0.11m³的椭圆无缝钢罐为气体罐2，气体罐2上带有排气耐压阀9。将气体罐2内的空气用模拟气体二氧化碳CO₂赶出；

关闭排气耐压阀9，以精度为0.1kPa的压力传感器5测量气体罐2内的二氧化碳气体的初始压力值p₀，以第一Pt温度计3测量气体罐2内的气体初始温度T₀，测得气体罐2内二氧化碳的初始压力值p₀=100kPa；测量到气体罐2内的温度为室温T₀=293.15K；

关闭第二耐压阀7，打开第一耐压阀6，利用压力传感器5测定气体管线1内二氧化碳气体的初始压力，二氧化碳气体在气体管线1内的初始压力为p₁=8000.0kPa，气体管线1内的二氧化碳气体初始温度为室温T₁=293.15K；

将气体罐2和气体管线1间的第一耐压阀6及第二耐压阀7全部打开，气体管线1内的二氧化碳气体流入气体罐2内，待气体管线1内的二氧化碳气体压力与气体罐2内的气体压力达到平衡，压力传感器5的压力表显示数据稳定，压力传感器5显示出气体达到平衡时的压力为p₂=5500.0kPa,平衡时的温度为室温T₂=293.15K；

关闭第一耐压阀6和第二耐压阀7，打开气体罐2上的排气耐压阀9，放空气体罐2内的气体；

将气体罐2内甲烷气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，气体管线1内甲烷气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，甲烷气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中，利用计算模型进行如下计算：

对应的对比参数为p_1r=p₁/p_c=1.085，T_1r=T₁/T_c=0.964，根据双参数普遍化压缩因子图Z₁=f(p_1r,T_1r)=0.45；

对应的对比参数为p_0r=p₀/p_c=0.014,T_0r=T₀/T_c=0.964,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₀=f(p_0r,T_0r)=1；

对应的对比参数为p_2r=p₂/p_c=0.746，T_2r=T₂/T_c=0.964,根据双参数普遍化压缩因子图，Z₂=f(p_2r,T_2r)=0.52；

将上述得到的气体罐内的气体初始压力值p₀、气体罐内的气体初始温度值T₀、气体罐内气体在初始状态时的压缩因子Z₀、气体管线内的气体初始压力值p₁、气体管线内的气体初始温度值T₁、气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁、气体管线和气体罐连接后的平衡压力值p₂、气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度值T₂、气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子Z₂、气体罐的体积V₀、气体管线的内径d代入 $V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0$ 和 $L=\frac{4V_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6,$ 经计算得到L=9.06m,相对误差：E%=-0.5%。

从以上四个实施例可以看出：无论是高压还是一般压力，无论是甲烷气体还是二氧化碳气体，其测量的最大误差为-0.6%。

本发明的方法是结合真实气体压缩因子和真实气体普适化状态方程，通过测定气体管线和连接气体管线的气体罐内的原始温度、压力，以及二者连接平衡后的温度和压力，从而计算出气体管线具体堵塞位置的测量方法。本发明测定气体管线堵塞位置的方法操作方便、测试稳定、测量结果准确，可广泛用于天然气管线运输中管路堵塞位置的精确确定测量，以及其它任何气体管线运输中堵塞位置的精确测量确定。

Claims (9)

1.气体管线堵塞位置测定装置，其特征在于，包括有气体罐（2），所述气体罐（2）上连接有第一Pt温度计（3）和排气耐压阀（9），所述气体罐（2）还通过耐压软管（8）与所述气体管线（1）连接，所述气体管线（1）上连接有第二Pt温度计（4），所述耐压软管（8）上分别设置有第一耐压阀（6）及第二耐压阀（7），所述第一耐压阀（6）及第二耐压阀（7）之间的耐压软管（8）上连接有压力传感器（5）。

2.根据权利要求1所述的气体管线堵塞位置测定装置，其特征在于，所述气体罐（2）为椭圆无缝钢罐。

3.根据权利要求1所述的气体管线堵塞位置测定装置，其特征在于，所述压力传感器（5）的测试精度为0.1kPa。

4.气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，该方法是基于本发明的气体管线堵塞位置测定装置，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1、分别测定气体罐（2）内气体的初始压力和初始温度；

步骤2、分别测定气体管线（1）内气体的初始压力和初始温度；

步骤3、打开第一耐压阀（6）及第二耐压阀（7），气体罐（2）与气体管线（1）通过耐压软管（8）连通，气体管线（1）内的气体流向气体罐（2）中，测量气体罐（2）与气体管线（1）中的气体达到平衡状态下的压力值p₂和温度值T₂：

步骤4、关闭第一耐压阀（6）和第二耐压阀（7），打开气体罐（2）的排气耐压阀（9），放空气体罐（2）内气体；

步骤5、利用计算机中内嵌的计算模型计算出气体管线（1）堵塞位置。

5.根据权利要求4所述的气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下方法实施：

步骤1.1、于室温条件下，将气体管线（1）用耐压软管（8）与气体罐（2）连接，依次打开第一耐压阀（6）、第二耐压阀（7）和气体罐（2）上的排气耐压阀（9），气体管线（1）中的气体经过气体罐（2）流出，10秒钟～30秒钟后，关闭第一耐压阀（6），将气体罐（2）内的气体用待测定的气体管线（1）内的气体赶出；

步骤1.2、待压力传感器（5）显示的数据稳定后，关闭气体罐（2）上的排气耐压阀（9），压力传感器（5）开始测定气体罐（2）内的初始压力，经测量得到气体罐（2）初始压力值为p₀；

利用气体罐（2）上连接的第一Pt温度计（3）测定气体罐（2）内的初始温度，测量得到气体罐（2）气体的初始温度值为T₀。

6.根据权利要求4所述的气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，其特征在于，所述步骤2具体按照以下方法实施：

关闭第二耐压阀（7），打开第一耐压阀（6），利用压力传感器（5）测定气体管线（1）内气体的初始压力，测量得到气体管线（1）内气体的初始压力值p₁；

利用气体管线（1）上连接的第二Pt温度计（4）测定气体管线（1）内气体的初始温度，测量得到气体管线（1）内气体的初始温度值T₁。

7.根据权利要求4所述的气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下方法实施：

步骤3.1、将气体罐（2）和气体管线（1）间的第一耐压阀（6）及第二耐压阀（7）全部打开，气体管线（1）内的气体流入气体罐（2）内，待气体管线（1）内的气体压力与气体罐（2）内的气体压力达到平衡，压力传感器（5）的压力表显示数据稳定，压力传感器（5）显示出气体的平衡压力值p₂；

步骤3.2、经步骤3.1，气体管线（1）和气体罐（2）内的气体压力达到平衡，利用第二Pt温度计（4）测量气体罐（2）内气体的平衡温度值T₂，第一Pt温度计（3）测量气体管线（1）内气体的平衡温度值T₂′，T₂=T₂′。

8.根据权利要求4所述的气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，其特征在于，所述步骤5具体按照以下方法实施：

步骤5.1、将经步骤1测量得到的气体罐（2）内气体的初始压力值p₀及初始温度值T₀，步骤2测量得到的气体管线（1）内气体的初始压力值p₁及初始温度值T₁，步骤3测量得到的气体平衡状态的压力值p₂及温度值T₂输入计算机中；

步骤5.2、利用计算机中内嵌的算法模块计算出气体管线堵塞位置L。

9.根据权利要求8所述的气体管线堵塞位置测定装置的测定方法，其特征在于，所述步骤5.2中的算法模块具体按照以下步骤进行计算：

步骤5.2.1、计算出气体罐（2）内气体在初始状态时的压缩因子Z₀，气体管线（1）内的气体在初始状态时的压缩因子Z₁，气体管线（1）和气体罐（2）连接平衡后气体的压缩因子Z₂，具体按照以下算法实施：

p_0r=p₀/p_c；

T_0r=T₀/T_c；

p_1r=p₁/p_c；

T_1r=T₁/T_c；

p_2r=p₂/p_c；

T_2r=T₂/T_c；

Z₀=f(p_0r,T_0r)；

Z₁=f(p_1r,T_1r)；

Z₂=f（p_2r,T_2r）；

其中：p_c：气体管线中气体的临界压力，单位kPa；

T_c：气体管线中气体的临界温度，单位K；

p_0r：气体罐内气体的初始对比压力；

p_1r：气体管线内气体的初始对比压力；

p_2r：气体管线和气体罐连接平衡后气体的对比压力；

T_0r：气体罐内气体的初始对比温度；

T_1r：气体管线内气体的初始对比温度；

T_2r：气体管线和气体罐连接平衡后气体的对比温度；

Z₀：气体罐内气体在初始状态时的压缩因子；

Z₁：气体管线内的气体在初始状态时的压缩因子；

Z₂：气体管线和气体罐连接平衡后气体的压缩因子；

步骤5.2.2、根据步骤5.2.1计算的结果，算法模块继续计算出气体管线1内气体的体积V₁，具体按照以下算法实施：

$V_1=\frac{T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2-T_1{Z}_1{T}_2{Z}_2{p}_0}{T_2{Z}_2{T}_0{Z}_0{p}_1-T_1{Z}_1{T}_0{Z}_0{p}_2}{V}_0;$

其中，p₁：气体管线内的气体初始压力，单位kPa；

p₀：气体罐内的气体初始压力，单位kPa；

p₂：气体管线和气体罐连接后的平衡压力，单位kPa；

V₁：气体管线内气体体积，单位m³；

V₀：气体罐体积，单位m³；

T₁：气体管线内的气体初始温度，单位：K；

T₀：气体罐内的气体初始温度，单位：K；

T₂：气体管线和气体罐连接后的气体平衡温度，单位：K；

步骤5.2.3、根据步骤5.2.2计算得到的气体管线1的体积，算法模块计算出气体管线1内堵塞的长度L：

$L=\frac{{4V}_1}{{\mathrm{\πd}}^2}\×{10}^6;$

d：气体管线内径,单位mm；

L：气体管线堵塞位置长度，单位：m。