CN114046388A - 一种海底管道双层集肤伴热装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海底管道双层集肤伴热装置及方法，在带电源供电装置的海上生产处理平台与无电源供电装置的海上生产处理平台之间连接有双层油气管道及与之配套的连接装置，双层油气管道包括内层输送管和外层密封管，内层输送管的外壁集成固定有集肤效应发生及扩散传热一体化装置；集肤效应发生及扩散传热一体化装置包括互为冗余的主集成集肤伴热电缆和副集成集肤伴热电缆，分别穿插于镀锌钢管内。利用交变电流的集肤效应和临近效应产生热量，对海底管道进行长距离连续伴热，保障海底管道安全运行；还可根据具体工况要求在长输伴热模式和电力传输模式之间切换。具有伴热效率高、伴热距离长、成本低、操作简单、安全可靠等优势，适应所有长、中、短距离金属集输管道的伴热和加热。

Description

一种海底管道双层集肤伴热装置及方法

技术领域

本发明涉及一种海底管道长线伴热技术，尤其涉及一种海底管道双层集肤伴热装置及方法。

背景技术

随着海上油、气田不断向深水开发，水合物堵塞、易凝油胶凝、石蜡沉积等流动保障问题层出不穷，对于保障超稠油及高含蜡原油的安全输送技术需求迫切，管道输送工艺(尤其是主动伴热技术)的选择在深水海洋石油开发中显得至关重要。

传统的流动保障措施如添加抑制剂、降压、掺稀掺水、流体置换等在不同程度上存在操作复杂、成本高昂、资源浪费、环境污染等问题。为了应对海上特稠油、高凝油输送以及水合物预防等难题，降低流动安全风险，中国专利(CN201606617U)基于交变电流经集肤电缆和伴热管时，由于伴热管的磁性和临近效应而产生集肤效应现象，迫使电流只能在伴热管的内壁流动，产生热能，进而对海底管道进行加热，从而保障海底管道安全运行。该方法具有伴热效率高、伴热管应用成本低、操作简单、安全可靠等优势，适应所有长、中、短距离金属集输管道的伴热和加热。

然而，该方案铜芯电缆的高成本、伴热管与集输管道内管焊接时会破环内管的外防腐涂层进而导致通电后电位差腐蚀、铆固件应力集中等问题，对其在海底集输管道长线连续伴热的应用构成了较大的挑战。

因此，在海底长距离连续伴热条件下，CN201606617U、CN110017410B等专利提出的伴热方法可能满足不了实际工程的安全需要，严重制约了海上稠油、高凝油田的开发。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供一种海底管道双层集肤伴热装置及方法，也可用于长距离电力传输。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的海底管道双层集肤伴热装置，在带电源供电装置的海上生产处理平台与无电源供电装置的海上生产处理平台之间连接有双层油气管道及与之配套的连接装置，其特征在于，所述双层油气管道包括内层输送管和外层密封管，双层油气管道之间设有保温材料，所述内层输送管的外壁集成固定有集肤效应发生及扩散传热一体化装置；

所述集肤效应发生及扩散传热一体化装置包括互为冗余的主集成集肤伴热电缆和副集成集肤伴热电缆，分别穿插于镀锌钢管内；

所述无电源供电装置的海上生产处理平台上设有负载。

上述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离连续伴热的方法，包括步骤：

切换为长输伴热模式，由单相电源向集肤伴热电缆提供小于1000伏特的交变电流，电压在50伏特至400伏特范围内；电流频率在200赫兹至5000赫兹频率范围内；电缆中电流在800安培至15000安培范围内；

上述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离电力传输的方法，包括步骤：

切换为电力传输模式，由三相电源向集肤伴热电缆和负载提供大于2000伏特的三相电流，电压在10000伏特至50000伏特之间；电流频率在40赫兹至80赫兹范围内；电流大小在200安培至500安培范围内。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的海底管道双层集肤伴热装置及方法，利用交变电流的集肤效应和临近效应产生热量，对海底管道进行长距离连续伴热，保障海底管道安全运行。此外该方法还可根据具体工况要求在长输伴热模式和电力传输模式之间切换。该方法具有伴热效率高、伴热距离长、成本低、操作简单、安全可靠等优势，适应所有长、中、短距离金属集输管道的伴热和加热。

附图说明

图1为本发明实施例提供的海底管道双层集肤伴热装置结构示意图；

图2为本发明实施例中双层油气管道10三维结构示意图；

图3为本发明实施例中双层油气管道10沿3-3径向剖视结构示意图；

图4为本发明实施例中双层油气管道10沿4-4轴向剖视结构示意图；

图5为本发明实施例中双层油气管道10轴向结构示意图；

图6为本发明实施例中集肤电缆16沿6-6径向剖视结构示意图；

图7为本发明实施例提供的海底管道双层集肤伴热装置及方法电路原理示意图。

图中：

1—带电源供电装置的海上生产处理平台；2—无电源供电装置的海上生产处理平台；3—加工处理装置；4—加工处理装置；5—海水平面；6—海水水体；7—海底表面；8—双层油气管道第一端；9—双层油气管道第二端；10—双层油气管道；11—连接装置；12—带电源供电装置的海上生产处理平台对应的石油储层；13—无电源供电装置的海上生产处理平台对应的石油储层；14—电源供电装置；15—海底管道长线电缆伴热装置；16—集肤伴热电缆；17—带电源供电装置的海上生产处理平台切换装置；18—无电源供电装置的海上生产处理平台切换装置；19—主集成集肤伴热电缆；20—副集成集肤伴热电缆；21—双层油气管道内层输送管；22—双层油气管道内层输送管外保温材料；23—双层油气管道内外层之间剩余间隙；24—双层油气管道外层密封管；25—集肤效应发生及扩散传热一体化装置；26—测温光纤；27—集肤伴热电缆导体芯线；28—包裹于集肤伴热电缆导体芯线外的半导胶套；29—包裹于半导胶套外的绝缘护套；30—包裹与绝缘护套外的金属护套；31—集肤伴热电缆最外层加强护套；32—集成集肤伴热电缆内绝缘填料；33—集成集肤伴热电缆最外层护套；34—三相电源；35—变电装置；36—集肤电缆首端连接装置；37—主集肤电缆中间端连接装置；38—集肤电缆尾端连接装置；39—负载装置；40—单相电源；41—副集肤电缆中间端连接装置；42—首端连接装置接地；43—主集肤电缆中间端连接装置接地；44—尾端连接装置接地；45—副集肤电缆中间端连接装置接地；46—变电装置入口开关；47—电力传输模式下主集肤电缆首端开关；48—电力传输模式下主集肤电缆尾端开关；49—电力传输模式下副集肤电缆首端开关；50—副集肤电缆尾端开关；51—长输伴热模式下单相电源与副集肤电缆连接处开关；52—长输伴热模式下单相电源与主集肤电缆连接处开关；53—电力传输模式下首端保险丝；54—主集肤电缆中间端保险丝；55—电力传输模式下尾端保险丝；56—副集肤电缆中间端保险丝；57—长输伴热模式下单相电源端保险丝。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的海底管道双层集肤伴热装置，在带电源供电装置的海上生产处理平台与无电源供电装置的海上生产处理平台之间连接有双层油气管道及与之配套的连接装置，其特征在于，所述双层油气管道包括内层输送管和外层密封管，双层油气管道之间设有保温材料，所述内层输送管的外壁集成固定有集肤效应发生及扩散传热一体化装置；

所述集肤效应发生及扩散传热一体化装置包括互为冗余的主集成集肤伴热电缆和副集成集肤伴热电缆，分别穿插于镀锌钢管内；

所述无电源供电装置的海上生产处理平台上设有负载。

所述保温材料选用聚氨酯泡沫；连接管道时，相邻的镀锌钢管错位不超过2mm。

所述主集成集肤伴热电缆和副集成集肤伴热电缆分别由三根集肤伴热电缆组成，并由护套保护、绝缘材料填充，每根集肤伴热电缆由内而外分别包括测温光纤、集肤伴热电缆导体芯线、半导胶套、绝缘护套、金属护套、加强护套。

所述集肤伴热电缆的两端分别与电源供电装置和负载连接，并设有功率连续调节单元；电源、光纤测温主机和所述测温光纤组成测温模块。

该海底管道双层集肤伴热装置设有长输伴热和电力传输两种模式，所述电源供电装置包括三相电源和单相电源及两种电源的切换开关，所述负载为三相负载，电流输入和输出端分别装有开关和保险丝，各集肤伴热电缆连接处也设有保险丝，集肤伴热电缆连接处都做接地处理，每千米做一安全接地，接地电阻不大于4欧姆，所述内层输送管始终是零电位。

上述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离连续伴热的方法，包括步骤：

切换为长输伴热模式，由单相电源向集肤伴热电缆提供小于1000伏特的交变电流，电压在50伏特至400伏特范围内；电流频率在200赫兹至5000赫兹频率范围内；电缆中电流在800安培至15000安培范围内；

上述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离电力传输的方法，包括步骤：

切换为电力传输模式，由三相电源向集肤伴热电缆和负载提供大于2000伏特的三相电流，电压在10000伏特至50000伏特之间；电流频率在40赫兹至80赫兹范围内；电流大小在200安培至500安培范围内。

综上可见，本发明实施例提供的海底管道双层集肤伴热装置及方法，由于海底管道双层集肤伴热装置及方法，利用交变电流的集肤效应和临近效应产生热量，对海底管道进行长距离连续伴热，保障海底管道安全运行。此外该方法还可根据具体工况要求在长输伴热模式和电力传输模式之间切换。该方法具有伴热效率高、伴热距离长、成本低、操作简单、安全可靠等优势，适应所有长、中、短距离金属集输管道的伴热和加热。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

如图1至图7所示：

在海上平台之间安装海底管道双层集肤伴热装置，包括电源、变电装置、双层油气管道及与之配套的连接密封装置、集成集肤伴热电缆以及与之配套的连接装置；

所述双层油气管道分为内外层结构，海底采出油气经由内层管输送；所述油气管道内层管外壁焊接有主副两组集肤效应发生及扩散传热一体化装置，装置中包含镀锌钢管用于穿插集肤伴热电缆，连接管道时装置错位在2mm以内，防止拖拽伴热电缆时损坏电缆护套；所述双层油气管道内外层内除为固定用装置预留空间外用保温材料充填，保温材料选用聚氨酯泡沫，密度为60～80kg/m3，导热系数为0.025W/(m·K)，具有较好的保温绝热性能；

所述集肤伴热电缆经由电源端变电装置引出，穿插于集肤效应发生及扩散传热一体化装置中以较平行敷设于油气管道内层管之上，集肤伴热电缆首尾端分别与电源和负载相连接；所述集肤伴热电缆可由集肤伴热电缆连接装置来串联增加伴热距离；所述集肤伴热电缆由内而外分别包括测温光纤、集肤伴热电缆导体芯线、半导胶套、绝缘护套、金属护套、加强护套；所述集肤伴热电缆采用硅橡胶绝缘，耐热性、耐寒性、导热性和绝缘性好，当暴露于过高温度下时，硅橡胶将会碳化或者降解为极细粉末；所述集肤伴热电缆与电源连接，可连续地调节功率；所述集成集肤伴热电缆通常由三根集肤伴热电缆组成，便于进行三相供电，并由绝缘材料填充；测温模块包括电源、测温光纤和光纤测温主机，光纤测温主机与电源连接，采用光纤测温的方式；

根据需要，所述海底管道双层集肤伴热装置可在超长距离伴热和电流传输两种模式之间切换；此外，考虑到不时之需，在主集成集肤伴热电缆首尾端并联连接了一组副集成集肤伴热电缆，方便切换使用；电流输入和输出分别装有开关和保险丝，各集肤伴热电缆连接处也用保险丝进行保护；集肤伴热电缆连接装置处都做接地处理，约每千米做一安全接地，接地电阻不大于4欧姆，保证内层输送管始终是零电位，安全可靠。

上述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离连续伴热的方法，包括步骤：

切换为长输伴热模式，由单相电源向集肤伴热电缆提供小于1000伏特的交变电流，电压最好在50伏特至400伏特范围内；电流频率根据加热需求、管道尺寸、管道壁厚以及电缆与管道长度有较大变化，最好在200赫兹至5000赫兹频率范围内；电缆中电流最好在800安培至15000安培范围内；

集成集肤伴热电缆有主副两根，每根含3根集肤伴热电缆，共6根；闭合副集肤电缆尾端开关、长输伴热模式下单相电源与副集肤电缆连接处开关、长输伴热模式下单相电源与主集肤电缆连接处开关，断开变电装置入口开关、电力传输模式下主集肤电缆首端开关、电力传输模式下主集肤电缆尾端开关、电力传输模式下副集肤电缆首端开关；交变电流藉由首端集肤电缆连接装置进入主集成集肤伴热电缆，集肤伴热电缆在尾端集肤电缆连接装置处与副集成集肤伴热电缆尾端相连接，副集成集肤伴热电缆首端同样与单相电源连接形成回路并作接地处理；为适应超长距离伴热的需要，在单根电缆极限长度处，通常为1公里处安装集肤电缆中间端连接装置并与额外集成集肤伴热电缆连接以此延长伴热长度；

上述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离电力传输的方法，包括步骤：

切换为电力传输模式，由三相电源向集肤伴热电缆和负载装置提供大于2000伏特的三相电流，电压最好在10000伏特至50000伏特之间；电流频率大约在20赫兹至200赫兹之间，最好在40赫兹至80赫兹范围内；电流大小在100安培和800安培之间，最好在200安培至500安培范围内；

集成集肤伴热电缆有主副两根，每根含3根集肤伴热电缆，共6根；闭合变电装置入口开关、电力传输模式下主集肤电缆首端开关、电力传输模式下主集肤电缆尾端开关，断开电力传输模式下副集肤电缆首端开关、副集肤电缆尾端开关、长输伴热模式下单相电源与副集肤电缆连接处开关、长输伴热模式下单相电源与主集肤电缆连接处开关；三相电流藉由首端集肤电缆连接装置进入主集成集肤伴热电缆，集肤伴热电缆尾端与负载端相连接；由于单根电缆长度限制，在电缆极限长度处安装集肤电缆中间端连接装置并与额外集成集肤伴热电缆串联；在海底管道双层集肤伴热装置正常运行状态下，可通过开启/关闭电力传输模式下副集肤电缆首端开关和副集肤电缆尾端开关来选择是否将备用路投入使用，可降低单根集成集肤电缆的功率。

实施例1

本发明的海底管道长线电缆伴热方法的原理，如图1、图2和图7所示。

海底油气管道长线电缆伴热输送装置由带电源供电装置的海上生产处理平台1、无电源供电装置的海上生产处理平台2、双层油气管道10组成，每隔一段距离需要一个连接装置11将相邻管道连接。与无电源供电装置的海上生产处理平台2不同的是，带电源供电装置的海上生产处理平台1多一个电源供电装置14，为整套装置提供动力。双层油气管道10由双层油气管道内层输送管21、双层油气管道内层输送管外保温材料22、双层油气管道内外层之间剩余间隙23、双层油气管道外层密封管24、集肤效应发生及扩散传热一体化装置25、集成集肤伴热电缆16组成。集成集肤伴热电缆16由测温光纤26、集肤伴热电缆导体芯线27、包裹于集肤伴热电缆导体芯线外的半导胶套28、包裹于半导胶套外的绝缘护套29、包裹与绝缘护套外的金属护套30、集肤伴热电缆最外层加强护套31、集成集肤伴热电缆内绝缘填料32、集成集肤伴热电缆最外层护套33组成。

物理上电热相互作用过程中，材料的电导率会随着温度的变化而变化，通过麦克斯韦方程组可得到磁扩散方程：

式中，B为磁感应强度，T；υ为速度，m/s；σ为电导率，S/m；μ₀为真空磁导率，N/A²；T为温度，℃；x、y为二维直角坐标。

在电磁场求解过程中，为了简化分析，作以下假设：①忽略集肤效应电伴热系统的漏磁和滞后效应；②铁磁性材料密度均匀，磁导率和导电率恒定且各向同性；③忽略磁场和位移电流的高次谐波。基于上述假设，在给定边界条件下，利用复矢量磁势和标量磁势，得到了加热区电磁场的描述方程：

式中，μ₀为真空磁导率，N/A²；μ_r为材料的相对磁导率，N/A²；σ为电导率，S/m；ω为电流角频率；A为矢量磁位；φ为标量势；J_e为外部电流密度矢量；j为电流密度矢量；n为单位法向量。

在稳定工况，集肤伴热电缆不启用条件下，根据热平衡原理，在dl微元管段上建立能量平衡方程如下：

KπD(T-T₀)dl＝-GcdT+gGidl (4)

式中，K为管道总传热系数，W/(m²·℃)；D为管道计算管径，m；T为微元段上油温，℃；T₀为周围介质温度，埋地管道取管中心埋深处自然地温，℃；G为油品质量流量，kg/s；c为油品比热容，J/(kg·℃)；g为重力加速度，m/s2；i为油流水力坡降，m/m。

在稳定工况，集肤伴热电缆启用条件下，根据热平衡原理，在dl微元管段上建立能量平衡方程如下：

KπD(T-T₀)dl＝-GcdT+gGidl+πDηqdl (5)

式中，K为管道总传热系数，W/(m²·℃)；D为管道计算管径，m；T为微元段上油温，℃；T₀为周围介质温度，埋地管道取管中心埋深处自然地温，℃；G为油品质量流量，kg/s；c为油品比热容，J/(kg·℃)；g为重力加速度，m/s²；i为油流水力坡降，m/m；η为伴热效率；q为集肤伴热装置在单位管壁面积的发热功率，W/m²。

图2所示双层油气管道按照结构逐层细分，管内所输介质与外界环境之间传热分为：双层油气管道内层输送管21内壁与管内介质之间的对流换热；双层油气管道内层输送管21的导热；双层油气管道内层输送管21外壁防腐涂层的导热；双层油气管道内层输送管外保温材料22的导热；双层油气管道内层输送管外保温材料22和双层油气管道外层密封管24之间空气间隙层23的导热；双层油气管道外层密封管24的导热；双层油气管道外层密封管24外壁防腐涂层的导热；对于已投产运行一段时间的油气管道，还需要考虑析蜡、结垢的影响。

双层油气管道内层输送管21内壁与管内介质之间的换热强度与流体的流态有关，通过雷诺数Re、自然对流准数Gr和流体物性准数Pr对流体流态进行划分：

式中，Q为油品体积流量，m³/s；d₂为双层油气管道内层输送管内径，m；υ为油品运动粘度，m²/s；C为油品比热容，J/(kg·℃)；λ为油品导热系数，W/(m·℃)；

为油品在15℃下相对密度；T为油品温度，℃。

Re<2000，Gr×Pr>500时，即管内油品处于层流状态下，双层油气管道内层输送管21内壁与管内介质之间换热热阻较大，在计算总传热系数时必须考虑在内：

Re>10000，Pr<2500时，即管内油品处于激烈紊流状态下，换热强度较大，通常在计算总传热系数时可以忽略这部分热阻。

忽略对计算结果影响很小的部分传热过程，根据传热学建立数学模型，得到总传热系数计算公式：

式中，K为管道总传热系数，W/(m²·℃)；D为双层油气管道内层输送管外保温材料内外径平均值，m；D₁为双层油气管道内层输送管外保温材料外径，m；D₃为双层油气管道外层密封管防腐层外径，m；d₁为双层油气管道外层密封管内径，m；λ₁为空气导热系数，2.44～2.59W/(m²·℃)；λ₂为双层油气管道内层输送管外保温材料导热系数，W/(m·℃)；α₂为双层油气管道外层密封管外壁与环境换热系数，W/(m²·℃)；ΔK为总传热系数修正值，W/(m²·℃)。

本发明主要为了应对海上特稠油、高凝油输送以及水合物预防等难题，降低流动安全风险，实现海底长线油气集输管道的连续伴热。特定需求下，所敷设的海底管道双层集肤伴热装置可切换模式实现长距离电力传输。切换为电力传输模式，由三相电源34向集肤伴热电缆19和负载装置39提供大于2000伏特的三相电流，电压最好在10000伏特至50000伏特之间；电流频率大约在20赫兹至200赫兹之间，最好在40赫兹至80赫兹范围内；电流大小在100安培和800安培之间，最好在200安培至500安培范围内；集成集肤伴热电缆有主副两根，每根含3根集肤伴热电缆，共6根；闭合变电装置入口开关46、电力传输模式下主集肤电缆首端开关47、电力传输模式下主集肤电缆尾端开关48，断开电力传输模式下副集肤电缆首端开关49、副集肤电缆尾端开关50、长输伴热模式下单相电源与副集肤电缆连接处开关51、长输伴热模式下单相电源与主集肤电缆连接处开关52；三相电流藉由首端集肤电缆连接装置36进入主集成集肤伴热电缆19，集肤伴热电缆尾端与负载端相连接；由于单根电缆长度限制，在电缆极限长度处安装集肤电缆中间端连接装置54并与额外集成集肤伴热电缆串联；在海底管道双层集肤伴热装置正常运行状态下，可通过开启/关闭电力传输模式下副集肤电缆首端开关49和副集肤电缆尾端开关50来选择是否将备用路投入使用，可降低单根集成集肤电缆的功率。

本发明的优点是：

1)集肤效应系统自身形成绝缘结构，集肤效应发生及扩散一体化装置外表面和双层油气管道内层输送管均不带电，双层油气管道每千米左右做一次安全接地，保证其始终为零电位；

2)有效解决了目前海底管道输送和流动安全面临的温度问题如：①特稠油粘度大，长距离输送压降大；②高凝油输送流动安全和停产置换；③深水油气田输送流动安全和水合物抑制；

3)集成集肤伴热电缆穿插于集肤效应发生及扩散一体化装置中，安装简单高效，伴热性能好；全程由测温光纤对温度监测并反馈，特殊需求下可通过简单操作在长距离连续伴热模式跟长距离电力传输模式之间切换；

4)该方法具有伴热效率高、伴热距离长、成本低、操作简单、安全可靠等优势，适应所有长、中、短距离金属集输管道的伴热和加热。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种海底管道双层集肤伴热装置，在带电源供电装置的海上生产处理平台与无电源供电装置的海上生产处理平台之间连接有双层油气管道及与之配套的连接装置，其特征在于，所述双层油气管道包括内层输送管和外层密封管，双层油气管道之间设有保温材料，所述内层输送管的外壁集成固定有集肤效应发生及扩散传热一体化装置；

所述集肤效应发生及扩散传热一体化装置包括互为冗余的主集成集肤伴热电缆和副集成集肤伴热电缆，分别穿插于镀锌钢管内；

所述无电源供电装置的海上生产处理平台上设有负载。

2.根据权利要求1所述的海底管道双层集肤伴热装置，其特征在于，所述保温材料选用聚氨酯泡沫；连接管道时，相邻的镀锌钢管错位不超过2mm。

3.根据权利要求2所述的海底管道双层集肤伴热装置，其特征在于，所述主集成集肤伴热电缆和副集成集肤伴热电缆分别由三根集肤伴热电缆组成，并由护套保护、绝缘材料填充，每根集肤伴热电缆由内而外分别包括测温光纤、集肤伴热电缆导体芯线、半导胶套、绝缘护套、金属护套、加强护套。

4.根据权利要求3所述的海底管道双层集肤伴热装置，其特征在于，所述集肤伴热电缆的两端分别与电源供电装置和负载连接，并设有功率连续调节单元；电源、光纤测温主机和所述测温光纤组成测温模块。

5.根据权利要求4所述的海底管道双层集肤伴热装置，其特征在于，该海底管道双层集肤伴热装置设有长输伴热和电力传输两种模式，所述电源供电装置包括三相电源和单相电源及两种电源的切换开关，所述负载为三相负载，电流输入和输出端分别装有开关和保险丝，各集肤伴热电缆连接处也设有保险丝，集肤伴热电缆连接处都做接地处理，每千米做一安全接地，接地电阻不大于4欧姆，所述内层输送管始终是零电位。

6.一种权利要求1至5任一项所述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离连续伴热的方法，其特征在于，包括步骤：

切换为长输伴热模式，由单相电源向集肤伴热电缆提供小于1000伏特的交变电流，电压在50伏特至400伏特范围内；电流频率在200赫兹至5000赫兹频率范围内；电缆中电流在800安培至15000安培范围内。

7.一种权利要求1至5任一项所述的海底管道双层集肤伴热装置实现长距离电力传输的方法，其特征在于，包括步骤：

切换为电力传输模式，由三相电源向集肤伴热电缆和负载提供大于2000伏特的三相电流，电压在10000伏特至50000伏特之间；电流频率在40赫兹至80赫兹范围内；电流大小在200安培至500安培范围内。

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