CN109855536A - 一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其包括以下步骤：1)搭建应变测量实验管路；2)根据所需检测油气管道的实际情况，采用连接好的应变测量实验管路进行实验，得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图；3)将光纤缠绕在需检测的易堵塞管段并与光纤应变测量仪相连，且保证光纤缠绕的倾斜角和间距与实验管路实验样管上的倾斜角和间距相同，开启光纤应变测量仪，定时对光纤进行扫描，得到各时间点的应变数值；4)将得到各时间点的应变数值与步骤2)中得到的管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图进行对比，进而得到需要检测的易堵塞管段的堵塞面积的估值。本方法操作简单、方便，能有效提高管道堵塞的检测与定位的效率。

Description

一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法

技术领域

本发明属于油气管道堵塞检测领域，具体涉及一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法。

背景技术

油气输运过程中的管道堵塞问题一直是石油工业中的常见问题。管道堵塞的原因通常有长时间运输含蜡量比较高的油气资源导致蜡在管壁堆积造成堵塞，以及含水量较高的油气资源在输运时会发生结冰造成堵塞。而很多管道所处环境为低温高压，在此环境下天然气和水形成的固体水合物是造成管道堵塞的主要原因。一旦管道发生堵塞后，及时的定位管道堵塞的位置是解决问题的关键，若不能及时定位，则会给石油行业造成严重的损失。因此，开发出一种能提供管道堵塞前期预警的方法，以及堵塞发生后准确定位的方法十分必要。

目前常见的管道堵塞检测方法有声波检测、伽玛射线检测以及压力波检测等方法。声波检测的操作方法是将声学传感器成对布置于监测区，形成阵列。当管道内发生堵塞时，流道截面积的变化会引起压力波动，从而产生声波，堵塞区两侧的声学传感器接收到信号，进行分析从而确定堵塞的位置，但是这一方法容易受到背景噪声的干扰，影响定位的精度与准确性。γ射线法是利用γ射线的穿透特性对堵塞位置进行定位，结果较为准确，但该方法主要的局限在于当堵塞为海底管道时，操作较为麻烦，成本较高。压力波检测法本质是一种瞬态实验法，检测原理是在管道内注入一个瞬态压力波信号，然后在特定位置对管道系统的响应进行测量，通过对测量得到的响应信息进行分析，提取响应信号特征,就可以对管道的故障情况进行诊断。但是此方法的局限主要是检测精度不高，必须配合其他方法使用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法。通过使用分布式光纤应变测量仪检测易堵塞管道管壁的应变变化，便可准确检测管道堵塞的位置与面积。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其包括以下步骤：1)根据需检测的易堵塞管段选取实验样管，在该实验样管上等间隔缠绕光纤后，搭建应变测量实验管路；2)根据所需检测油气管道的实际情况，采用连接好的应变测量实验管路进行实验，得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图；3)实施现场检测，将光纤缠绕在需要检测的易堵塞管段并与光纤应变测量仪相连，且保证光纤缠绕的倾斜角和间距与实验管路实验样管上的倾斜角和间距相同，开启光纤应变测量仪，定时对光纤进行扫描，得到各时间点的应变数值；4)将得到各时间点的应变数值与步骤2)中得到的管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图进行对比，进而得到需要检测的易堵塞管段的堵塞面积的估值。

进一步的，所述步骤1)中，根据需检测的易堵塞管段选取实验样管，在该实验样管上等间隔缠绕光纤后，搭建应变测量实验管路的方法，包括以下步骤：1.1)选取与待检测油气管道同规格、同材质、同型号的管道作为实验样管；1.2)确定流体成分与流速，采用选取的实验样管进行油气管道模拟，并在实验样管间加设一段可调节管径的分段模拟堵塞管路；1.3)在实验样管和分段模拟堵塞管路外部缠绕光纤，并将缠绕有光纤的实验样管与循环泵和常规管路相连，将光纤两端与分布式光纤测量仪相连，构成应变测量实验管路。

进一步的，所述步骤1.3)中，光纤缠绕密度为每1m缠绕10圈，缠绕角度为光纤与管路轴向夹角为60°。

进一步的，所述步骤1.3)中，光纤应变测量仪的空间分辨率小于10cm，应变测量精度为5με。

进一步的，所述步骤2)中，根据所需检测油气管道的实际情况，采用连接好的应变测量实验管路进行实验，得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图的方法，包括以下步骤：2.1)根据所需检测油气管道的实际情况开始实验，依次改变分段模拟堵塞管路的堵塞截面积，并测量各堵塞截面积对应的管道应变变化情况；2.2)根据测量得到的管道应变变化情况，建立管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图。

进一步的，所述步骤2.1)中，对分段模拟堵塞管路的堵塞截面积进行改变时，堵塞面积依次从10％、20％、30％直到100％进行调节。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明使用光纤应变测量仪对管道堵塞进行检测与定位，操作简单、方便，使用光信号传输信息抗干扰能力强，且定位精度高，在堵塞发生的前期就能提供有效的预警，所以能有效提高管道堵塞的检测与定位的效率。2、本发明根据与待检测的易堵塞管段相同材料和规格的实验样管搭建应变测量实验管路，进而得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图，保证了对实际易堵塞管段进行检测时结果的准确性。因此，本发明可以广泛应用于油气管道堵塞检测领域。

附图说明

图1是本发明应变测量实验管路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

依据流体力学理论，当流体流过变截面时流速会发生变化从而导致压力变化。在油气管道中，当某段管道内发生部分堵塞时，管道的截面积会变小，这会导致流动的速度变大，从而导致管道内的局部压降，而这一压降会导致管壁的应变发生变化。基于上述原理，本发明提供一种基于应变测量的尤其管道堵塞检测方法，包括以下步骤：

1)根据需检测的易堵塞管段选取实验样管，在该实验样管上等间隔缠绕光纤后，搭建应变测量实验管路。

具体的，包括以下步骤：

1.1)选取与需检测的易堵塞管段同规格、同材质、同型号的管道作为实验样管，当不易实现时，则按相似原理适当缩小；

1.2)确定流体成分与流速，采用选取的实验样管进行油气管道模拟，并在实验样管间加设一段可调节管径的模拟堵塞管路；

1.3)在实验样管外部缠绕光纤，并将实验样管与循环泵和常规管路相连，将光纤两端与分布式光纤测量仪相连，构成应变测量实验管路。其中，光纤缠绕密度为每1m缠绕10圈，缠绕角度为光纤与管路轴向夹角为60°；光纤应变测量仪的空间分辨率小于10cm，应变测量精度达到5με。

如图1所示，为本发明搭建的应变测量实验管路，其包括循环泵1、常规管路2、实验样管3、光纤4以及光纤应变测量仪5。其中，循环泵1的两端分别与普通管路2相连，普通管路2的另外两端与实验样管3相连；光纤4等间隔缠绕在实验样管3外壁，光纤4两端与光纤应变测量仪5相连。

2)根据所需检测油气管道的实际情况，采用连接好的应变测量装置进行实验，得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图。

具体包括以下步骤：

2.1)根据所需检测油气管道的实际情况开始实验，依次改变模拟堵塞管路的截面积，并测量各截面积对应的管道应变变化情况；

其中，根据所需检测油气管道的实际情况改变检测部分的截面积时，可调节堵塞面积依次从10％、20％、30％直到100％，然后分别测量管道应变变化情况，每一点测量三组并取均值；

2.2)根据测量得到的管道应变变化情况，建立管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图。

3)实施现场检测，将光纤缠绕在需要检测的易堵塞管段并与光纤应变测量仪相连，且保证光纤缠绕的倾斜角和间距与实验样管上的光纤缠绕倾斜角与间距相同，开启光纤应变测量仪，定时对光纤进行扫描，得到各时间点的应变数值。

4)将得到各时间点的应变数值与步骤3)中得到的管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图进行对比，进而得到堵塞面积的估值；其中将各点的应变数值与关系曲线图进行比较时，优选应变数值明显降低的点。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (6)

1.一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其特征在于包括以下步骤：

1)根据需检测的易堵塞管段选取实验样管，在该实验样管上等间隔缠绕光纤后，搭建应变测量实验管路；

2)根据所需检测油气管道的实际情况，采用连接好的应变测量实验管路进行实验，得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图；

3)将光纤缠绕在需检测的易堵塞管段并与光纤应变测量仪相连后实施现场检测，且保证光纤缠绕的倾斜角和间距与实验管路实验样管上的倾斜角和间距相同，开启光纤应变测量仪，定时对光纤进行扫描，得到各时间点的应变数值；

4)将得到各时间点的应变数值与步骤2)中得到的管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图进行对比，进而得到需要检测的易堵塞管段的堵塞面积的估值。

2.如权利要求1所述的一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其特征在于：所述步骤1)中，根据需检测的易堵塞管段选取实验样管，在该实验样管上等间隔缠绕光纤后，搭建应变测量实验管路的方法，包括以下步骤：

1.1)选取与需检测的易堵塞管段同规格、同材质、同型号的管道作为实验样管；

1.2)确定流体成分与流速，采用选取的实验样管进行油气管道模拟，并在实验样管间加设一段可调节管径的分段模拟堵塞管路；

1.3)在实验样管和分段模拟堵塞管路外部缠绕光纤，并将缠绕有光纤的实验样管与循环泵和常规管路相连，将光纤两端与分布式光纤测量仪相连，构成应变测量实验管路。

3.如权利要求2所述的一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其特征在于：所述步骤1.3)中，光纤缠绕密度为每1m缠绕10圈，缠绕角度为光纤与管路轴向夹角为60°。

4.如权利要求2所述的一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其特征在于：所述步骤1.3)中，光纤应变测量仪的空间分辨率小于10cm，应变测量精度为5με。

5.如权利要求2所述的一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其特征在于：所述步骤2)中，根据所需检测油气管道的实际情况，采用连接好的应变测量实验管路进行实验，得到管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图的方法，包括以下步骤：

2.1)根据所需检测油气管道的实际情况开始实验，依次改变分段模拟堵塞管路的堵塞截面积，并测量各堵塞截面积对应的管道应变变化情况；

2.2)根据测量得到的管道应变变化情况，建立管道堵塞面积与应变变化的关系曲线图。

6.如权利要求5所述的一种基于应变测量的油气管道堵塞检测方法，其特征在于：所述步骤2.1)中，对分段模拟堵塞管路的堵塞截面积进行改变时，堵塞面积依次从10％、20％、30％直到100％进行调节。