一种天然气含砂检测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了属于气固二相流检测设备范围的一种天然气含砂检测装置。该检测装置的检测管段通过接管法兰与被测管道连接，点Y射线源固定在管道内的旋转体上，旋转体可以在管道旋转，当需要对流体进行检测时，管道内旋转体旋转使射线源旋转至管道中央位置。闪烁探头及放大器位置固定于检测管道外侧，同时选择一定厚度的屏蔽铅板使环形屏蔽罩外的Y射线在安全范围内。点Y射线源与探测器将环形流道分割为18个测量空间，Y射线经过每一个测量空间衰减后被相对的闪烁探头接收，然后根据衰弱强度取全部测量空间内天然气中砂砾体积浓度的算术平均值。本实用新型专利技术的测量装置占用现场空间明显减小，检测装置的制造成本降低，对管道的流体干扰降低，同时对Y射线的防护要求明显降低。

A gas detection device for natural gas

The utility model discloses a natural gas sand detection device which belongs to the gas-solid two-phase flow detection equipment range. The detection section of the detection device is connected by the nozzle flange to the measured pipe. The point Y ray source is fixed on the rotating body inside the pipe. The rotating body can be rotated in the pipe. When the fluid is detected, the rotating body of the pipe rotates the ray source to the central position of the pipe. The position of the scintillation probe and amplifier is fixed to the outside of the detection pipe, and the shielding lead plate of a certain thickness is selected to make the Y ray outside the ring shield within the safety range. The point Y ray source and detector divides the annular channel into 18 measurement spaces, and the Y ray is received by the relative scintillation probe after the attenuation of each measurement space, and then the arithmetic mean of the gravel volume concentration in the natural gas in the whole measurement space is taken according to the decay intensity. The measuring device of the utility model occupies an obvious decrease in the field space, the manufacturing cost of the detection device is reduced, the fluid interference of the pipe is reduced, and the protection requirements for the Y ray are obviously reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种天然气含砂检测装置
本技术属于天然气采集输送检测领域，特别涉及一种对天然气中含砂浓度的实时检测装置。
技术介绍
天然气对一个国家的发展和工业科技的进步，有着十分关键的作用。由于天然气环保、优质的特点，使其成为二十一世纪的主要能源。天然气在世界能源结构中排第三位，仅次于煤炭与石油。近年来，随着天然气资源的增长和产量的提高，其在燃料组成中的比例也越来越大，天然气工业的发展受到了人们的髙度关注。由于天然气和产气层的温度、压力等因素，使得在采集天然气时会出现很多问题，严重影响了气井设备的运作和操作者的安全。同时，为了适应高速发展的经济和能源供求的不平衡，气田的开发力度不断增强，开采手段粗放化，岩层的可承受限度受到了极大的威胁，出砂问题日趋严峻。自然界的油气资源主要位于疏松砂岩的地层中，生产时受到流体拖拽和压力减小的影响，同时其岩石胶结弱、埋藏浅的特点使得出砂现象极易发生。天然气生产的安全性一直受到出砂问题的困扰，人们对其的重视程度也越来也高。天然气出砂的主要危害首先是气井气田产量降低，然后会破坏井下套管，同时也会破坏地面设备，并且影响集输系统和环境资源。将适度出砂技术应用于实际生产，就必然要构造一套能够实时监测出砂及管道携砂的系统。因此，采用合理的砂粒监测技术，实时分析和监测集气管道携砂，为控制气井出砂量和预测出砂状况提供了依据，具有十分重要的意义。声测法、ER法为目前应用最广的携砂监测方法。声测法原理为声波法将压电传感器作为检测原件，利用其接受到的振动撞击信号及后续的处理，建立关系式，达到测试含砂量的目的。其缺点是伸入到管道中的检测探头不仅会对流体的运行产生影响，还会使得其自身由于吸附了砂粒、原油等而被腐蚀，减低了使用寿命、灵敏性及测量结果的准确度；为适应传感器的安装，管道中流体的运移线路将会发生变化，并且要求传感器的体积不能太大，否则会影响实际的生产运行。因此现在基本不选择植入式作为出砂监测的手段。电阻法是将探针作为检测元件，通过其受管道中砂粒磨蚀的鞋度来判断含砂量。检测探针的材料为特定的金属，具有较强的耐磨性和灵敏的变阻抗性。检测的过捏是把该探针插入管道内部，由于受砂粒撞击而产生的金属损失，使得其电粗率发牛．变化，进而接通电流时其两端的电压值也随之改变，敏感元件金属损失量与携砂浓度之间存在函数关系。由于探针两端的电压值与其电阻的改变值成比例，即探头的响应也是携砂浓度的函数。故可巧一定式子将电压值与砂浓度联系起来，由此实现将砂浓度用金属探针的缺失值来表巧。然而，检测指标的单一性、检测结果的延迟性，及检测元件的易废性等也成为了电阻法不可忽视的缺点。同时，还可能要将管道的结构采取一定的变化措施，来适应探针的插入安装方式。针对这些问题，本技术采用的射线检测装置，通过设置法兰连接流道式监测装置从而解决了这些问题。
技术实现思路
本技术的目的解决现有天然气出砂检测的问题，同时针对现有辐射检测装置占用安装空间大、对流体易造成干扰的局限性，提供一种天然气含砂检测装置。该装置该检测装置由Y射线源、准直器、测量管段、闪烁探头、放大器、Y射线屏蔽罩、旋转体、支撑轴、旋转轴、连接套和微机信号处理系统组成，其特征在于检测管段通过法兰、密封垫片连接在被测天然气输送管道上；所述Y射线源与准直器安装于陶瓷体内，所述陶瓷体由AI2O3陶瓷底盖与AI2O3耐磨陶瓷包壳螺纹连接而成，安装于旋转体的中央，安装方式为螺栓连接。所述旋转体形状为半圆形，固定于管道内的支撑轴上，通过旋转轴驱动旋转体的旋转，当需要对流体进行检测时，旋转轴旋转，带动Y射线源旋转至管道中心，这样避免了对流道流体的流动干扰，同时避免了陶瓷体与旋转体被流道砂砾的冲蚀。所述闪烁探头与相对应的放大器环绕安装在测量管段外层，安装成环形阵列，然后采用环形铅制屏蔽罩覆盖在放大器的外围。所述陶瓷体呈锥形，由AI2O3陶瓷底盖和AI2O3耐磨陶瓷包壳连接而成，连接方式为螺栓连接。所述闪烁探头与放大器的安装个数为18个，形成的测量空间为18个。本技术的有益效果：采用Y射线源检测，相比传统的电阻法和声测法检测更加精准；同时采用法兰接管式的装置更加方便与被检测管段的连接，也减小传统放射性检测的占地面积；最后采用旋转体的检测方式，能够对流道流体的流动不造成干扰，同时射线源置于管内，射线防护要求降低。附图说明图1为Y射线检测装置的测量管段的剖面示意图。图2为图1的A-A剖面示意图。图3为旋转体示意图。图中：接管法兰1、检测段流道2、屏蔽罩3、旋转轴4、旋转体5、陶瓷体6、闪烁探头7。具体实施方式本技术提供的一种天然气含砂检测装置，采用接管法兰连接方式，减小了射线检测设备占地空间，可广泛应用于含砂天然气管道检测，下面结合附图对本技术进行进一步的说明。在图1、图2中，检测装置通过法兰、密封垫片连接在被测天然气输送管道上；陶瓷体安装于旋转体的中央，安装方式为螺栓连接。其中陶瓷体由AI2O3陶瓷底盖与AI2O3耐磨陶瓷包壳螺纹连接而成；准直器与Y射线源安装于陶瓷体内，Y射线源为点状源，准直器出射口采用180°平面角出射，出射平面与测量管段轴线垂直，Y射线源经准直器以窄束射线形式透射耐磨陶瓷包壳后，照射测量管段中的含砂天然气二相流体，并穿过测量管段侧壁，Y射线到达由闪烁探头及放大器构成的环形阵列。Y射线源与18个闪烁探头将测量管段的横截面无形的分割成了18个面积不等的测量空间，构成了砂砾体积浓度及相分布的测量场；每个闪烁探头接收与之相对应测量空间内透射的Y射线强度；环形Y射线铅制屏蔽罩对穿透探测器的Y射线进行屏蔽，根据Y射线强度选择合适的屏蔽罩铅板的厚度，使屏蔽罩外环境中的Y射线强度在国家规定的标准范围内；闪烁探头阵列输出的电脉冲信号经放大后成为可测量的脉冲，对脉冲进行计数，计数率可表征入射的Y射线强度。如图3所示旋转体形状为半圆形，旋转体一端固定于管道内的支撑轴上，另一端与旋转驱动轴相连，当需要对流体进行检测时，旋转轴旋转，带动Y射线源旋转至管道中心，这样避免了对流道流体的流动干扰，同时避免了陶瓷体与旋转体被流道砂砾的冲蚀。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种天然气含砂检测装置，该检测装置由Y射线源、准直器、测量管段、闪烁探头、放大器、Y射线屏蔽罩、旋转体、旋转轴、连接套和微机信号处理系统组成，其特征在于：所述天然气含砂检测装置直接通过法兰与检测管道连接；所述Y射线源与准直器安装在AI2O3耐磨陶瓷体内，所述陶瓷体安装在旋转体上；旋转体分别与旋转轴和支撑轴连接；闪烁探头与相对应的放大器环绕环形阵列与检测管道外层，屏蔽罩覆盖在放大器的外围。

【技术特征摘要】
1.一种天然气含砂检测装置，该检测装置由Y射线源、准直器、测量管段、闪烁探头、放大器、Y射线屏蔽罩、旋转体、旋转轴、连接套和微机信号处理系统组成，其特征在于：所述天然气含砂检测装置直接通过法兰与检测管道连接；所述Y射线源与准直器安装在AI2O3耐磨陶瓷体内，所述陶瓷体安装在旋转体上；旋转体分别与旋转轴和支撑轴连接；闪烁探头与相对应的放大器环绕环形阵列与检测管道外层，屏蔽罩覆盖在放大器的外围。2.根据权利要求1所述一种天然气含砂检测装置，其特征在于：所述旋转体与旋转轴和支撑轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：常学平，谢超，张进，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川,51