CN113585982B - 一种带压力流量温度检测的油管 - Google Patents
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Abstract
本发明提出带压力流量温度检测的油管，油管(1)包括进油端(11)和出油端(12)之间的输送段、液压阀(111)、PLC流量保护柜(121)；输送段上设置N个压力RTU单元(101、102、…)和M个流量监测计(201、202、…)；每个流量监测计(201、202、…)均通过PLC流量保护柜(121)连接至出油端(12)；相邻的两个流量监测计(201‑202，202‑203，……)中，其中一个配置文氏管，另一个不配置文氏管。方法包括确定需要设置的压力RTU单元的第一数量、需要设置的流量监测计的第二数量后执行待监测油管的区域温度、流量和压力检测。本发明可以实现目标油管区域段的精准压力流量监测。
Description
技术领域
本发明属于流体管路监测技术领域，尤其涉及一种带压力流量和温度检测的油管。
背景技术
在石油开采过程中，油井从地层中汲取出油、气、水的混合液，并通过地面管路进行输送，例如输送到储油罐中暂时储存。其中，为了输送安全，需要检测井口输出的混合液的压力、流量和温度；为了确定该油井的产量，需要安装计量装置来计量油井产量。同时，在油田开发中，需要每天测定油井中油水混合液的含水率。通过跟踪含水率变化，能够找到油井的生产动态规律，从而调整油田开发策略。
在石油运输过程中，由于输送管道老化或工作环境都会造成管道腐蚀穿孔，石油将泄漏出管道外。由于石油易燃易爆，不慎泄漏将会危及生命；石油大量泄漏到空气中的话不仅危害环境，对人类的身体健康也有危害。
此外，在使用石油运输后的油气分离等工艺中，也需要获得实时的油气(液)的压力、流量、温度等传感数据。
在液体、气体等流体管路中需要对不同位置或不同和进行压力或流量或温度的监测并读取数据做分析。
随着中国管道数字化建设快速发展，国内油气管道基本实现了数字化管理，利用物联网技术和管道监控管理平台开展了泄漏监测、阴保数据采集、移动巡检等应用。
中国发明专利CN109025926B提出一种集中控制式智能分层注水管柱及调控系统，管柱包括井口声波通讯装置、设置在井下管柱内的沿分注油管自上向下通过电缆和电缆接头串联的过电缆集成式智能配水封隔器、过电缆封隔器、过电缆单体智能配水器、智能调控系统和井下声波通讯装置；井口声波通讯装置和井下声波通讯装置构建起一套井下与地面无线通讯系统；集成控制模块统一控制流量监测及调节、压力监测，智能调控系统优化调控顺序；过电缆集成式智能配水封隔器集成2台智能配水器和1台封隔器功能。该发明声称解决了现有智能分注管柱井下数据无线双向传输难题，提高了分注井智能化水平。中国实用新型专利CN213236990U提出一种基于NB IOT的管道监测平台，包括若干个监控平台，所述监控平台实时收集管道腐蚀泄漏所需要的管道监测传感器参数数据，并将所述管道监测传感器参数数据分析处理后，通过蜂窝的窄带物联网NB IoT网络发送到后台管道监控系统，后台管道监控系统根据周围环境特征、管道类型因素确定管道监测传感器参数和监控平台布放参数。
然而，在实际应用中，发明人发现，现有技术的压力流量监测方案结构比较复杂，并且误差较大，而且一旦产生误差则会进行累计，时间越长其监测精度越低；同时，现有技术的方案未考虑实际检测的目标油管的长度分布，导致测量仪器的布置不合理，无法在出现问题时执行有效调控。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出带压力流量温度检测的油管。
所述油管包括进油端和出油端之间的输送段、液压阀)、PLC流量保护柜；输送段上设置N个压力RTU单元和M个流量监测计)；每个流量监测计均通过PLC流量保护柜连接至出油端；
作为改进之一，相邻的两个流量监测计其中一个配置文氏管，另一个不配置文氏管。
所述方法包括确定待监测油管的区域之后，确定需要设置的压力RTU单元的第一数量、需要设置的流量监测计的第二数量后执行待监测油管的区域流量和压力检测，并生成对应的反馈信号。
具体而言，本发明的技术方案包括两个方面：
在第一个方面，本发明提出一种带压力流量温度监测的油管，所述油管包括进油端、出油端以及位于进油端和出油端之间的输送段，在所述进油端配置至少一个液压阀；
作为改进，在所述出油端配置PLC流量保护柜；在所述输送段上设置N个压力RTU单元；N＞2；
在所述输送段区域设置M个流量监测计；
其中
表示向下取整；
每个所述流量监测计均通过所述PLC流量保护柜连接至所述出油端；
其中，相邻的两个流量监测计中，其中一个流量监测计配置文氏管，另一个不配置文氏管。
作为进一步的改进，在每两个相邻的压力RTU单元之间的输送段区域设置至少一个流量监测计。
为便于描述，最靠近所述PLC流量保护柜的流量监测计为第M个流量监测计，最靠近所述进油端的流量监测计为第1个流量监测计；
则第i个流量监测计配置Numi个文氏管，第j个流量监测计配置Numj个文氏管；
其中，Numi>Numj≥1；j>i≥1；
第i个流量监测计布置于第m个压力RTU单元和第m+1个压力RTU单元之间的输送段区域；
作为再一个改进，在本发明的技术方案中，可根据所述第i个流量监测计监测到的第i流量值、第m个压力RTU单元监测到的第m压力值、第m+1个压力RTU单元监测到的第m+1压力值，所述PLC流量保护柜在所述出油端生成流量反馈信号。
作为再一个改进，在本发明的技术方案中，根据所述第m个压力RTU单元监测到的第m压力值、第m+1个压力RTU单元监测到的第m+1压力值以及Numi值，生成液压反馈信号，所述液压反馈信号用于控制所述进油端配置的液压阀的工作状态。
在本发明的第二个方面，提出一种油管的压力流量监测方法，所述监测方法第一个方面所述的带压力流量监测的油管实现。
所述方法包括如下步骤S800-S860：
S800：确定待监测油管的区域；
S810：基于所述待监测油管的区域确定进油端和出油端；
S820：在所述进油端配置液压阀，在所述出油端配置PLC流量保护柜；
S830：基于所述进油端、出油端和所述待监测油管的区域确定输送段的长度；
S840：基于所述输送段的长度，确定需要设置的压力RTU单元的第一数量；
S850：基于所述压力RTU单元的数量和设置位置，确定需要设置的流量监测计的第二数量；
S860：通过所述第一数量的压力RTU单元和第二数量的流量监测计，执行所述待监测油管的区域流量和压力检测。
本发明可以实现目标油管区域段的精准压力流量监测。
具体而言，本发明通过在每两个相邻的压力RTU单元之间的输送段区域设置至少一个流量监测计，相邻的两个流量监测计中，其中一个流量监测计配置文氏管，另一个不配置文氏管，通过文氏管的数量和组合，在不同的流量监测计中实现少量的曝气效果，进而判断对应的压力RTU单元的监测结果是否准确，结合文氏管的数量和压力RTU单元的位置、流量计的具体位置，可以准确的判断出当前的流量/压力信号，并且给出对应的反馈调节信号。
本发明的进一步优点将结合说明书附图在具体实施例部分进一步详细体现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一个实施例的一种带压力流量监测的油管的整体架构图
图2是图1所述带压力流量监测的油管在实际场景中的布局组合示意图
图3是图1所述一种带压力流量监测的油管中使用的文氏管的基本结构图
图4-图6是本发明提出的油管的压力流量监测方法的不同实施例的方法流程图
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对发明做出进一步的描述。
参照图1，是本发明一个实施例的一种带压力流量监测的油管的整体架构图。
在图1中，示出一种带压力流量监测的油管1，所述油管1包括进油端11、出油端12以及位于进油端11和出油端12之间的输送段。
在所述进油端11配置至少一个液压阀111；
在所述出油端12配置PLC流量保护柜121；
在所述输送段上设置3个压力RTU单元101、102、103；
在所述输送段区域设置2个流量监测计201、202；
所述流量监测计201、202均通过所述PLC流量保护柜121连接至所述出油端12；
流量监测计202配置文氏管，流量监测计201不配置文氏管。
图1给出的是3个压力RTU单元和2个流量监测计的实施例的情形。作为更一般的情形，参见图2。
在所述输送段上设置N个压力RTU单元(101、102、……、10N)；N＞2；
在所述输送段区域设置M个流量监测计(201、202、……、20M)；
其中
表示向下取整；
每个所述流量监测计(201、202、……、20M)均通过所述PLC流量保护柜(121)连接至所述出油端(12)；
其中，相邻的两个流量监测计(201-202，202-203，……)中，其中一个流量监测计(201，203，……)配置文氏管，另一个(202，204，……)不配置文氏管。
作为优选，在上述实施例中，最靠近所述PLC流量保护柜(121)的流量监测计(20M)配置所述文氏管。
作为进一步的优选，在每两个相邻的压力RTU单元之间的输送段区域设置至少一个流量监测计。
为便于描述，最靠近所述PLC流量保护柜的流量监测计20M为第M个流量监测计，最靠近所述进油端的流量监测计201为第1个流量监测计。
则在本发明的进一步第一优选实施例中，可为第i个流量监测计配置Numi个文氏管，第j个流量监测计配置Numj个文氏管；
其中，Numi>Numj≥1；j>i≥1；
上述第一优选实施例可以作用于第一预设长度的目标油管。
当所述目标油管的长度大于第一预设长度L1时，尤其是所述目标油管的长度为K倍于所述第一预设长度的第二预设长度L2时，本发明对此提出进一步第二优选实施例如下：
此时，将所述M个流量监测计进行分组编号，每组中包含
个流量监测计，分组不足
个元素的分为最后一组；
表示向上取整；
每个分组中的流量监测计的序号从1至
则每个分组中的第i个流量监测计配置Numi个文氏管，第j个流量监测计配置Numj个文氏管；
其中，Numi>Numj≥1；
基于上述第一优选实施例或者第二优选实施例，本发明的油管压力或者流量监测或者反馈调节的具体原理包括：
第i个流量监测计布置于第m个压力RTU单元和第m+1个压力RTU单元之间的输送段区域；
根据所述第i个流量监测计监测到的第i流量值、第m个压力RTU单元监测到的第m压力值、第m+1个压力RTU单元监测到的第m+1压力值，所述PLC流量保护柜在所述出油端生成流量反馈信号。
在具体实现时，可以基于多个第i流量值、第m压力值、第m+1压力值的历史记录预先进行流量反馈信号的非线性拟合，得到拟合公式后，根据第i流量值、第m压力值、第m+1压力值的当前值，基于所述拟合公式得到流量反馈信号；
当然，本领域技术人员还可以通过采集上述多个参数的历史值(多个第i流量值、第m压力值、第m+1压力值的历史记录)，采用其他方法，包括时间序列分析、机器学习、深度学习、数据挖掘建模等方式，本发明对此不作具体限制。
根据所述第m个压力RTU单元监测到的第m压力值、第m+1个压力RTU单元监测到的第m+1压力值以及Numi值，生成液压反馈信号，所述液压反馈信号用于控制所述进油端配置的液压阀的工作状态。
同样的，这里生成反馈信号的具体方式，也可以参照前述生成流量反馈信号的处理方式，包括采用拟合公式、时间序列分析、机器学习、深度学习、数据挖掘建模等方式，本发明对此不作具体限制。
在上述实施例中，使用的压力RTU单元。
RTU，意为远程终端单元(Remote Terminal Unit，RTU)，是一种针对通信距离较长和工业现场环境恶劣而设计的具有模块化结构的、特殊的计算机测控单元，具有远程数据采集、控制和通信功能，能接收主计算机的操作指令，控制末端的执行机构动作。按照国标CB/T 14429-93《远动设备及系统术语》中的定义，远动指应用通信技术，完成遥测、遥信、遥控和遥调等功能的总称，简称“四遥”。
根据RTU应用生产对象不同，生产厂家可开发很多不同的应用程序。
在本发明的实施例中，使用的压力RTU单元是专用于油管压力监测和数据处理分析的RTU，具备本地边缘计算能力，可以根据需要配置对应的模型或者应用程序，从而实现前述的拟合公式、时间序列分析、机器学习、深度学习、数据挖掘建模等方式。
接下来重点介绍本发明的上述实施例中使用到的文氏管。
文氏管是文丘里管的简称，文丘里效应的原理是当风(空气)吹过阻挡物时，在阻挡物的背风面上方端口附近气压相对较低，从而产生吸附作用并导致空气的流动。
在本发明的上述实施例中，部分流量监测计配置文氏管；当配置文氏管时，配置的文氏管的数量至少为一个。
具体的，第i个流量监测计配置Numi个文氏管，第j个流量监测计配置Numj个文氏管；其中，Numi>Numj≥1；j>i≥1；
图3示出所述一种带压力流量监测的油管中使用的文氏管的基本结构图。
流量监测计配置多于一个的文氏管时，将多个文氏管组合使用。
在图3中，示出了多个文氏管组合使用的情形。
图3的每个文氏管3均包括管道三通31、变径缩口32；
所述管道三通31包括进气部分311和进油部分312；
进气部分311包括进气方向310，进油部分312包括进油方向4。
所述变径缩口32包括缩口部分321和粗口部分322。在后续的实施例中，缩口部分321又称为细口端，粗口部分322又称为粗口端。
在构造上，所述变径缩口32的缩口部分321位于所述进气部分31和所述进油部分312的连接处。
所述变径缩口32嵌入所述管道三通31内部；
所述变径缩口32沿所述进油部分312的进油方向4固定，并且缩口部分321位于油方向4。
所述变径缩口32的缩口部分321位于所述进气部分311和所述进油部分312的连接处。
所述管道三通31内部和所述变径缩口32外部涂抹管道粘合剂5。
在具体实施中，将PVC变径缩口嵌入PVC管道三通内部进行固定，可进行多次重叠增加空气量。PVC变径缩口镶嵌时其细口端需阻挡部分进气孔，粗口端不可挡住进气孔，“微曝气”效果十分明显。
基于图1-图3的实施例，本发明还提出压力流量监测方法的多种实施例。
图4-图6是本发明提出的油管的压力流量监测方法的不同实施例的方法流程图。
在图4中，提出一种油管的压力流量监测方法，所述方法包括如下步骤：
S800：确定待监测油管的区域；
S810：基于所述待监测油管的区域确定进油端和出油端；
S820：在所述进油端配置液压阀，在所述出油端配置PLC流量保护柜；
S830：基于所述进油端、出油端和所述待监测油管的区域确定输送段的长度；
S840：基于所述输送段的长度，确定需要设置的压力RTU单元的第一数量；
S850：基于所述压力RTU单元的数量和设置位置，确定需要设置的流量监测计的第二数量；
S860：通过所述第一数量的压力RTU单元和第二数量的流量监测计，执行所述待监测油管的区域流量和压力检测。
在图4基础上，参见图5，所述方法还包括：
在所述步骤S860之后，所述方法还包括：
基于所述待监测油管的区域流量监测结果，所述PLC流量保护柜在所述出油端生成流量反馈信号。
在图4基础上，参见图6，所述方法还包括：
在所述步骤S860之后，所述方法还包括：
基于所述待监测油管的区域压力检测结果，生成液压反馈信号，所述液压反馈信号用于控制所述进油端配置的液压阀的工作状态。
本发明通过在每两个相邻的压力RTU单元之间的输送段区域设置至少一个流量监测计，相邻的两个流量监测计中，其中一个流量监测计配置文氏管，另一个不配置文氏管，通过文氏管的数量和组合，在不同的流量监测计中实现少量的曝气效果，进而判断对应的压力RTU单元的监测结果是否准确，结合文氏管的数量和压力RTU单元的位置、流量计的具体位置，可以准确的判断出当前的流量/压力信号，并且给出对应的反馈调节信号，从而实现目标油管区域段的精准压力流量监测的同时，避免累积误差和扰动，同时可以实现动态调控。
本发明未特别明确的部分模块结构，以现有技术记载的内容为准。本发明在前述背景技术部分提及的现有技术可作为本发明的一部分，用于理解部分技术特征或者参数的含义。本发明的保护范围以权利要求实际记载的内容为准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种带压力流量监测的油管（1），所述油管（1）包括进油端（11）、出油端（12）以及位于进油端（11）和出油端（12）之间的输送段，其特征在于：
在所述进油端（11）配置至少一个液压阀（111）；
在所述出油端（12）配置PLC流量保护柜（121）；
在所述输送段上设置N个压力RTU单元（101、102、……、10N）；N＞2；
在所述输送段区域设置M个流量监测计（201、202、……、20M）；
，其中
表示向上取整；
每个所述流量监测计（201、202、……、20M）均通过所述PLC流量保护柜（121）连接至所述出油端（12）；
其中，相邻的两个流量监测计（201-202，202-203，……）中，其中一个流量监测计（201，203，……）配置文氏管，另一个（202，204，……）不配置文氏管；
最靠近所述PLC流量保护柜（121）的流量监测计（20M）配置所述文氏管；
在每两个相邻的压力RTU单元之间的输送段区域设置至少一个流量监测计；
最靠近所述PLC流量保护柜的流量监测计为第M个流量监测计，最靠近所述进油端的流量监测计为第1个流量监测计；
第i个流量监测计配置Numi个文氏管，第j个流量监测计配置Numj个文氏管；
其中，Numi>Numj≥1； j>i≥1；
；
第i个流量监测计布置于第m个压力RTU单元和第m+1个压力RTU单元之间的输送段区域；
根据所述第i个流量监测计监测到的第i流量值、第m个压力RTU单元监测到的第m压力值、第m+1个压力RTU单元监测到的第m+1压力值，所述PLC流量保护柜在所述出油端生成流量反馈信号；
第i个流量监测计布置于第m个压力RTU单元和第m+1个压力RTU单元之间的输送段区域；
根据所述第m个压力RTU单元监测到的第m压力值、第m+1个压力RTU单元监测到的第m+1压力值以及Numi值，生成液压反馈信号，所述液压反馈信号用于控制所述进油端配置的液压阀的工作状态；
所述文氏管（3）包括管道三通（31）和变径缩口（32）；所述管道三通（31）包括进气部分（311）和进油部分（312）；
所述变径缩口（32）的缩口部分（321）阻挡部分所述进气部分（311）的进气方向（310），所述变径缩口（32）的粗口部分（322）不阻挡所述进气部分（311）的进气方向（310）。
2.一种油管的压力流量监测方法，所述监测方法基于权利要求1所述的带压力流量监测的油管（1）实现，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S800：确定待监测油管的区域；
S810：基于所述待监测油管的区域确定进油端和出油端；
S820：在所述进油端配置液压阀，在所述出油端配置PLC流量保护柜；
S830：基于所述进油端、出油端和所述待监测油管的区域确定输送段的长度；
S840：基于所述输送段的长度，确定需要设置的压力RTU单元的第一数量；
S850：基于所述压力RTU单元的数量和设置位置，确定需要设置的流量监测计的第二数量；
S860：通过所述第一数量的压力RTU单元和第二数量的流量监测计，执行所述待监测油管的区域流量和压力检测。
3.如权利要求2所述的一种油管的压力流量监测方法，其特征在于：
在所述步骤S860之后，所述方法还包括：
基于所述待监测油管的区域流量监测结果，所述PLC流量保护柜在所述出油端生成流量反馈信号。
4.如权利要求3所述的一种油管的压力流量监测方法，其特征在于：
在所述步骤S860之后，所述方法还包括：
基于所述待监测油管的区域压力检测结果，生成液压反馈信号，所述液压反馈信号用于控制所述进油端配置的液压阀的工作状态。
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