一种分布式光纤测温系统的输油管道缺陷实验系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷检验系统及方法，包括第一连接管道、第二连接管道，所述的待测管道设置在第一连接管道和第二连接管道之间，热水泵连接第二连接管道，恒温水箱连接热水泵和第一连接管道，光纤布线在与第一连接管道、第二连接管道和待测管道的外壁，分布式温度传感器与光纤数据连接，数据采集记录仪连接分布式温度传感器，计算机连接数据采集记录仪。本发明专利技术能够根据输油管道的温度差异检查输油管道的缺陷，提高了输油管道缺陷检验的效率和准确度。

An experimental system and method of oil pipeline defect in distributed optical fiber temperature measurement system

The invention provides a pipeline defect inspection system of distributed optical fiber temperature measurement system and method based on, comprises a first connecting pipe, second connecting pipeline, the pipeline to be measured is disposed between the first and second connecting pipe connecting pipe, hot water pump is connected with the second connecting pipes, constant temperature hot water pump and water tank is connected with the first connecting pipe, optical fiber in the second wiring connection pipe and the outer wall of the pipeline to be measured with the first connecting pipe, and connected with the optical fiber distributed temperature sensor data, the data acquisition recorder connected distributed temperature sensor, computer data acquisition recorder. The invention can check the defects of the oil pipeline according to the temperature difference of the oil pipeline, and improve the efficiency and accuracy of the defect inspection of the oil pipeline.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式光纤测温系统的输油管道缺陷实验系统及方法
本专利技术属于输油管道领域，尤其涉及一种输油管道缺陷检验系统及方法。
技术介绍
管道运输是国际货物运输方式之一，是利用地下管道将原油、天然气、成品油、矿浆、煤浆等介质送到目的地。相对于其他运输方式具有运量大、不受气候和地面其他因素限制、可连续作业以及成本低等优点，已经成为油气运输的重要途径。由于长途油气管道多分布在荒郊野外等无人留守的地方，易受到外界人为破坏(如：打孔盗油等)和突发性自然灾害(如地震、滑坡等)的破坏，发生管道断裂和油气泄漏事故；又因为管道埋设不深，在通过有人居住区时时常受到各种建筑施工的威胁，因为野蛮施工损害、挖断管道的事件时有发生。油气管道具有高温、高压、易燃和易爆的特点，一旦发生泄漏，不仅使管道停输，而且严重污染环境。给当地人民生命财产带来严重威胁，如果引发泄漏油气的燃烧、爆炸，后果不堪设想。现有的油气管道安全监测方法主要有油气压力探测法、油气流量探测法，负压力波探测方法等，上述方法和系统已在国内外多条输油管道上进行了试用，成功发现了多起油气泄漏事故，取得了明显的经济效益。然而现有油气管道监测方法主要集中在对油气管道泄漏的监测上，仅能在泄漏事故发生后，被动的检测泄漏点，而不能及时发现早期的事故隐患，从而排除险情、杜绝泄漏事故发生，属于事后监测，仅能减少损失，不能避免损失。所以极有必要在泄漏之前，对可能导致油气泄漏的破坏行为进行预警，彻底杜绝经济损失和安全事故的发生。常用的超声波探伤对缺陷的显示不直观，探伤技术难度大，容易受到主客观因素影响，以及探伤结果不便于保存，超声波检测对工作表面要求平滑，要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类、适合于厚度较大的零件检验，使超声波探伤具有其局限性。而且探伤过程中必须中断管道中流体的流动，影响正常工业运输，在经济上造成一定损失。而基于拉曼反射的分布式光纤测温系统是近年发展起来的新型光纤测温技术。具有测距，可复用，分辨率高，非破坏性报警，输出光信号，抗电磁干扰，防潮抗腐蚀，误差小等优点，因而可以用于强电磁场，高电压，大电流，易燃易爆和复杂几何环境等恶劣状况下的温度测量。由于油田中输油管道受到腐蚀生成缺陷后的检测较为复杂且经济成本较高。分布式光纤传感测量是利用光纤的一维空间连续特性进行测量的技术。光纤既作传感元件，又作传输元件，可以在整个光纤长度上对沿光纤分布的环境参数进行连续测量，同时获得被测量的空间分布状态和随时间变化的信息。将光纤沿管线铺设作为传感元件，则整个光纤长度上的任一点都是敏感点，属于“海量”测量，理论上传感距离任意长，空间分辨率任意小，检测没有盲区，并包容了光纤的不受电磁干扰，灵敏度高，可靠性高，耐腐蚀，体积小等诸多优点，能够满足对数十公里管道全线破坏行为的实现预警的监测，因此成为目前国内外研究的热点。本专利技术基于该种光纤测温技术，利用缺陷处与正常管道温度差异得到一种输油管道缺陷在线检验的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷检验系统及方法，基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷监测系统，可以在不破坏管道的前提下对输油管道内壁存在的各种类型缺陷进行准确判断，并且能精确定位缺陷的空间位置。监测系统可以测量获得温度、压力、流体速度等参数，将这些参数带入实验数据拟合公式，可以精确计算管道内壁缺陷处的壁厚。该监测系统的开发对输油管道的安全运行具有重要意义。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷检验系统，包括第一连接管道、第二连接管道，所述的待测管道设置在第一连接管道和第二连接管道之间，热水泵连接第二连接管道，恒温水箱连接热水泵和第一连接管道，光纤布线在与第一连接管道、第二连接管道和待测管道的外壁，分布式温度传感器与光纤数据连接，数据采集记录仪连接分布式温度传感器，计算机连接数据采集记录仪。作为优选，冷凝水输出管路连接第一连接管道，冷凝水回收管路连接第二连接管路。作为优选，第一连接管道和第二连接管道分别连接压力表。作为优选，光纤布线方式采用同轴直线或者环轴缠绕的方式。一种采用前面所述的检验系统检测输油管道缺陷的方法，包括如下步骤：步骤1）关闭冷凝水输出管路与第一连接管道之间的阀门，对恒温水箱中的水进行加热并控制恒温水箱中温度为恒温；步骤2）打开热水泵，使得第一连接管道、第二连接管道、待测管道和恒温水箱中的水形成循环通路；步骤3）数据采集仪采集对温度数据进行采集并将数据输送到计算机中；步骤4）计算机将数据形成曲线，观察采集的数据，待数据稳定后，停止数据采集；步骤5）冷凝水输出管路与第一连接管道之间的阀门，运用冷凝水冷却管道至室温再进行下一组实验。作为优选，步骤1）恒温水箱中的恒温温度为50-60℃。作为优选，计算机将采集的待测管道的温度数据计算平均值，如果测量的某一点的温度超过平均温度一定数值，则计算机自动输出该测量的位置及其温度数据。作为优选，所述一定温度是10℃以上。作为优选，计算机将采集的待测管道的温度数据计算平均温度，并计算第一连接管道和第二连接管道的平均温度，如果待测管道的平均温度超过第一连接管道和第二连接管道的平均温度一定数值，则计算机自动发出报警，并输出待测管道的平均温度数据以及第一连接管道和第二连接管道的平均温度数据。作为优选，判断管道测温点腐蚀厚度的计算公式如下：；其中符号如下：与现有技术相比较，本专利技术具有如下的优点：1）本专利技术利用输油管道缺陷的温度差异，利用分布式光纤建立起来对输油管道缺陷测量的实验系统及方法，克服了现有技术中例如超声波测量等缺陷，提高了输油管道缺陷检验的效率和准确度。2）从本实验所得数据可知，缺陷处较其他参照部位存在明显温差，即该光纤测温系统可以较为精准地测出缺陷所在位置，为输油管道缺陷在线检验提供了一种省时、经济、有效的手段。3）通过分布式光纤感测架构的研究，简化系统结构，便于在油气管道中布放，提高器件的可靠性，减少有用信号损耗和噪音引入，增加信号的稳定性，改善系统的监测性能；其次，单点、多点定位算法以及信号处理算法的研究，为提高监测系统定位精度和监测性能奠定理论基础；再次，采用PGC解调电路和DSP信号处理电路，有效解调出泄漏信号和泄漏点定位信息，提高信号处理分析的效率，使系统小型化，为系统的现场应用提供技术支持。适合于油气集输管道泄漏监测系统的探索，为实现我国的油气集输管道的安全检测提供技术支持，对保障我国油气开发安全具有相当重要的意义。4）通过本测量装置及其方法，即可以检测输油管道整体是否满足输油要求，也可以快速检测输油管道上某一位置上的缺陷，适应范围广泛。5）本专利技术通过大量的数值模拟和实验确定了判断管道测温点腐蚀厚度的计算公式，使其广泛应用于输油管道，而且通过大量的实验得到了证明，误差范围在3%以内。附图说明图1是本专利技术的测量装置结构示意图；图2是本专利技术的测量装置结构进一步优化示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。如图1所示，一种基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷检验系统，包括第一连接管道、第二连接管道，所述的待测管道设置在第一连接管道和第二连接管道之间，热水泵连接第二连接管道，恒温水箱连接热水泵和第一连接管道，光纤布线在与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷检验系统，包括第一连接管道、第二连接管道，所述的待测管道设置在第一连接管道和第二连接管道之间，热水泵连接第二连接管道，恒温水箱连接热水泵和第一连接管道，光纤布线在与第一连接管道、第二连接管道和待测管道的外壁，分布式温度传感器与光纤数据连接，数据采集记录仪连接分布式温度传感器，计算机连接数据采集记录仪。

【技术特征摘要】
1.一种基于分布式光纤测温系统的输油管道缺陷检验系统，包括第一连接管道、第二连接管道，所述的待测管道设置在第一连接管道和第二连接管道之间，热水泵连接第二连接管道，恒温水箱连接热水泵和第一连接管道，光纤布线在与第一连接管道、第二连接管道和待测管道的外壁，分布式温度传感器与光纤数据连接，数据采集记录仪连接分布式温度传感器，计算机连接数据采集记录仪。2.如权利要求1所述的检验系统，其特征在于，冷凝水输出管路连接第一连接管道，冷凝水回收管路连接第二连接管路。3.如权利要求1所述的检验系统，其特征在于，第一连接管道和第二连接管道分别连接压力表。4.如权利要求1所述的检验系统，光纤布线方式采用同轴直线或者环轴缠绕的方式。5.一种采用权利要求1-4之一所述的检验系统检测输油管道缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1）关闭冷凝水输出管路与第一连接管道之间的阀门，对恒温水箱中的水进行加热并控制恒温水箱中温度为恒温；步骤2）打开热水泵，使得第一连接管道、第二连接管道、待测管道和恒温水箱中的水形成循环通路；步骤3）数据采集仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：王安泉，王智晓，刘博，彭胜利，丛雪明，鞠梓宸，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司技术检测中心，
类型：发明
国别省市：北京,11