输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置及方法，其中该装置包括：保温层；测温光纤；测温光纤包括的多个光纤测温点测量管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；温压一体化传感器获取管道内介质的温度和压力；环境温度风速一体化传感器获取环境的温度和风速；光纤解调器利用拉曼反射原理获取多个光纤测温点测得的多个温度数据；数据采集控制系统根据管道内介质的温度和压力，环境的温度和风速，输汽管道的多个温度数据，及湿蒸汽干度测试模型，得到待测输汽管道的多个湿蒸汽干度数据。本发明专利技术可以获取输汽管道的沿程湿蒸汽干度数据，从而可以了解输汽管道沿程湿蒸汽干度的实时变化情况，进而可以准确地分析和掌握注汽效果，提高热采效率。提高热采效率。提高热采效率。

【技术实现步骤摘要】
输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置及方法


[0001]本专利技术涉及多相流测试
，尤其涉及输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置及方法。

技术介绍

[0002]本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
[0003]辽河油田是我国最大的稠油生产基地，目前辽河油田主要以蒸汽吞吐、蒸汽驱及蒸汽辅助重力泄油(SAGD)等开发方式为主，在开发过程中，为了合理地调整注汽参数，需要在蒸汽生产及注入的过程中，对干度参数进行测量，以便准确地分析和掌握注汽效果，提高热采效率。
[0004]在湿蒸汽干度测量方面，目前油田现场蒸汽干度测试仍较多的采用人工采样化验的方法，由于不能实时地在线测试，其测试的结果不能真实连续地反应整个生产过程中输汽管道沿程的蒸汽干度参数。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供一种输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，用以获取输汽管道的沿程湿蒸汽干度数据，该装置包括：
[0006]保温层，设置在待测输汽管道上；
[0007]测温光纤，设置在保温层外；测温光纤包括沿输汽管道长度方向不同位置设置的多个光纤测温点，多个光纤测温点用于测量输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；
[0008]温压一体化传感器，设置在待测输汽管道上，用于获取输汽管道内介质的温度数据和压力数据；
[0009]环境温度风速一体化传感器，用于获取环境的温度数据和风速数据；
[0010]光纤解调器，与测温光纤连接，用于发射预设波长光谱给测温光纤，利用光纤的拉曼信号和光时域反射原理获取沿输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；
[0011]数据采集控制系统，与温压一体化传感器、环境温度风速一体化传感器和光纤解调器连接，用于根据输汽管道内介质的温度数据和压力数据，环境的温度数据和风速数据，沿输汽管道长度方向不同位置的多个温度数据，以及预先建立的湿蒸汽干度测试模型，得到待测输汽管道沿长度方向不同位置的多个湿蒸汽干度数据。
[0012]本专利技术实施例还提供一种输汽管道湿蒸汽干度在线测试方法，用以获取输汽管道的沿程湿蒸汽干度数据，该方法包括：
[0013]多个光纤测温点测量输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；多个光纤测温点沿输汽管道长度方向不同位置设置在测温光纤上；测温光纤设置在保温层外，保温层设置在待测输汽管道上；
[0014]温压一体化传感器获取输汽管道内介质的温度数据和压力数据；
[0015]环境温度风速一体化传感器获取环境的温度数据和风速数据；
[0016]光纤解调器发射预设波长光谱给测温光纤，利用光纤的拉曼信号和光时域反射原理获取沿输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；
[0017]数据采集控制系统根据输汽管道内介质的温度数据和压力数据，环境的温度数据和风速数据，沿输汽管道长度方向不同位置的多个温度数据，以及预先建立的湿蒸汽干度测试模型，得到待测输汽管道沿长度方向不同位置的多个湿蒸汽干度数据。
[0018]本专利技术实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述输汽管道湿蒸汽干度在线测试方法。
[0019]本专利技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述输汽管道湿蒸汽干度在线测试方法的计算机程序。
[0020]本专利技术实施例中，输汽管道湿蒸汽干度在线测试方案，与现有技术中不能实时地在线测试，其测试的结果不能真实连续地反应整个生产过程中输汽管道沿程的蒸汽干度参数的技术方案相比，通过：多个光纤测温点测量输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；该多个光纤测温点沿输汽管道长度方向不同位置设置在测温光纤上；测温光纤设置在保温层外，该保温层设置在待测输汽管道上；温压一体化传感器获取输汽管道内介质的温度数据和压力数据；环境温度风速一体化传感器获取环境的温度数据和风速数据；光纤解调器发射预设波长光谱给测温光纤，利用光纤的拉曼信号和光时域反射原理获取沿输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；数据采集控制系统根据输汽管道内介质的温度数据和压力数据，环境的温度数据和风速数据，沿输汽管道长度方向不同位置的多个温度数据，以及预先建立的湿蒸汽干度测试模型，得到待测输汽管道沿长度方向不同位置的多个湿蒸汽干度数据，即可以获取输汽管道的沿程湿蒸汽干度数据，从而可以了解输汽管道沿程湿蒸汽干度的实时变化情况，进而可以准确地分析和掌握注汽效果，提高热采效率。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，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。在附图中：
[0022]图1为本专利技术实施例中输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置的结构示意图；
[0023]图2为本专利技术实施例中数据采集控制系统的结构示意图；
[0024]图3为本专利技术另一实施例中数据采集控制系统的结构示意图；
[0025]图4为本专利技术实施例中输汽管道湿蒸汽干度在线测试方法的流程示意图；
[0026]图5为本专利技术另一实施例中输汽管道湿蒸汽干度在线测试方法的流程示意图；
[0027]附图标记：1-输汽管道；2-保温层；3-光纤测温点；4-测温光纤；5-防护层；6-温压一体化传感器；7-环境温度风速一体化传感器；8-数据采集控制系统；9-光纤解调器；91-接收单元；92-干度确定单元；93-保温效果确定单元；10-光纤尾纤。
具体实施方式
[0028]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本专利技术实施例做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。
[0029]专利技术人发现：目前在线测试输汽管道湿蒸汽干度主要使用电学、光学和热力学等方法，这些方法及其缺点是：
[0030]1.电学方法中，油田常用的是利用汽水分离器对汽水两相流量分别计量后，继而计算出蒸汽干度；还有一些可以同时测量湿蒸汽干度和流量的在线测试仪表，如有些方法利用的是孔板差压噪声测量原理，其测试仪表安装方便，但由于现场工况复杂，两相流流态变化区间大，存在较大的测试误差。另外一些方法是用传统的流量测量仪表和密度测量仪表的组合测试方法。
[0031]2.热力学方法中，有些方法利用电加热器对进入圆筒加热腔内的湿蒸汽样体进行加热，将湿蒸汽样体加热为过热态蒸汽，利用质量守恒定律及水蒸汽自身的热物理性质，结合温度压力测试参数及水蒸汽状态方程，实现湿蒸汽干度的在线测量。
[0032]3.光学方法中，许多方法涉及地多为输汽管道的点式干度测量装置，无法对输汽管道的沿程干度变化及管道保温效果进行诊断。在管道检测方面，有些方法实现对泄漏蒸汽的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，包括：保温层，设置在待测输汽管道上；测温光纤，设置在保温层外；测温光纤包括沿输汽管道长度方向不同位置设置的多个光纤测温点，多个光纤测温点用于测量输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；温压一体化传感器，设置在待测输汽管道上，用于获取输汽管道内介质的温度数据和压力数据；环境温度风速一体化传感器，用于获取环境的温度数据和风速数据；光纤解调器，与测温光纤连接，用于发射预设波长光谱给测温光纤，利用光纤的拉曼信号和光时域反射原理获取沿输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；数据采集控制系统，与温压一体化传感器、环境温度风速一体化传感器和光纤解调器连接，用于根据输汽管道内介质的温度数据和压力数据，环境的温度数据和风速数据，沿输汽管道长度方向不同位置的多个温度数据，以及预先建立的湿蒸汽干度测试模型，得到待测输汽管道沿长度方向不同位置的多个湿蒸汽干度数据。2.如权利要求1所述的输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，所述数据采集控制系统还用于根据所述输汽管道内介质的温度数据和压力数据，环境的温度数据和风速数据，沿输汽管道长度方向不同位置的多个温度数据，以及预先建立的保温效果测试模型，得到待测输汽管道的保温效果数据。3.如权利要求2所述的输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，所述数据采集控制系统具体用于按照如下保温效果测试模型，得到输汽管道的综合保温系数；所述综合保温系数用于反映输汽管道的保温效果：式中，t
m
为输汽管道内介质温度；λ0为输汽管道的传热系数；λ'为保温层的综合导热系数；d1为输汽管道的内壁直径；d2为输汽管道的外壁直径；d3为保温层外的直径；d4为输汽管道的外防护层直径。4.如权利要求1所述的输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，所述数据采集控制系统具体用于按照如下湿蒸汽干度测试模型，得到输汽管道沿长度方向不同位置的多个湿蒸汽干度数据：其中，Q'＝Q
0-Q
热
；式中，X为湿蒸汽干度；M为输汽管道内介质流量；h'为输汽管道内介质温度下对应的饱和水焓值；h”为输汽管道内介质温度下对应的干饱和蒸汽焓值；Q'为输汽管道各个不同位置处的蒸汽热焓值；Q0为输汽管道入口处的蒸汽热焓值；Q
热
为输汽管道通过保温层向大气环境中散热损量；A为输汽管道外表面积；D为输汽管道外防护层直径；h为输汽管道表面与
环境的对流换热系数，与风速有关；t0为保温层各光纤测温点温度；t
f
为环境温度；ε为输汽管道外表面辐射发射率；C0为玻尔兹曼常数。5.如权利要求1所述的输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，其特征在于，还包括：防护层，设置在测温光纤外部。6.如权利要求1所述的输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，其特征在于，还包括：光纤尾纤，第一端与测温光纤连接，第二端与光纤解调器连接，用于传输预设波长光谱或温度数据。7.如权利要求1所述的输汽管道湿蒸汽干度在线测试装置，其特征在于，还包括模型建立单元，用于按照如下方法建立湿蒸汽干度测试模型：通过输汽管道沿程热损失模型，得到输汽管道的沿程热损失数据；利用能量守恒定律模型和输汽管道的沿程热损失数据，获取各个光纤测温点处的蒸汽热焓值；根据水蒸气热物理性质模型和各个光纤测温点处的蒸汽热焓值，建立湿蒸汽干度测试模型。8.一种输汽管道湿蒸汽干度在线测试方法，其特征在于，包括：多个光纤测温点测量输汽管道沿长度方向不同位置的多个温度数据；多个光纤测温点沿输汽管道长度方向不同位置设置在测温光纤上；测温光纤设置在保温层外，保温层设置在待测输汽管道上；温压一体化传感器获取输汽管道内...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨显志，李树全，薛瑞新，何金宝，张福兴，王健骁，李广富，赵超，孙光雄，王磊，蔡术威，袁天瑜，单祥斌，赵伟，穆磊，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：