一种多相混输管道危险流型预警及消除系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多相混输管道危险流型预警及消除系统，属于石油工程多相流动监测技术领域。第一压差传感器设在立管出口与气液分离器入口之间，第二压差传感器设在立管顶部，压力传感器设在立管顶部出口，第一压差传感器、第二压差传感器、压力传感器均位于集输

【技术实现步骤摘要】
一种多相混输管道危险流型预警及消除系统


[0001]本技术属于石油工程多相流动监测
，具体涉及一种多相混输管道危险流型预警及消除系统。

技术介绍

[0002]在海洋石油工业的油气田开采中，通常采用集输立管系统来将油气产物从水下输送至水上处理平台。在集输立管系统中的多相混输过程经常伴随着多种流型，尤其是在油气田开发的中后期，气液流速较低会产生一种以长液塞为特征、气液交替流出的剧烈间歇性流动，名为严重段塞流的危害流型。严重段塞流会使系统压力与立管出口流量产生剧烈波动，导致油气产量降低、气相压缩机超载、下游分离器发生溢流、集输管线发生疲劳损坏、系统压降增大及系统关停事故等问题发生。随着油气资源开采技术不断向深水甚至超深水迈进，集输
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立管系统的立管高度将越来越高，更容易导致严重段塞流，产生更强烈的不稳定性，加剧对整个油气集输系统的危害。因此对集输立管系统内流型快速准确识别，进而及时为执行相应危险流型控制系统提供基准，对保障海洋油气集输系统安全高效运行、提高油气生产系统的管理水平与提高油气产量具有重要意义。
[0003]能够分析并较为准确地判别集输
‑
立管系统内的油气两相流具体流型，是成功消除有害流型的首要目标。在实际的工程应用中，多相流流型的判定一般采用两种方法：一种是利用基于广泛实验数据的流型图来确定流型，另一种是基于流型转变机理得到的数学模型来判断流型。第一种方法多应用于多相流流型研究的早期，其流型划分缺乏理论依据，且由于不同的科学研究者进行实验时的管道管径、管道倾角、流体物性及分离器压力的不同，流型图数据往往带有一定的主观性，适用范围较窄。第二种方法主要用于多相流研究的深入阶段，它以第一种方法得到的流型种类为基础，从流型转变机理入手，寻求流型转变的数学模型，该方法需要获取系统的进出口流量以及持液率等参数，并需要大量的准备时间来进行计算推导，而实际的油田生产过程中严重段塞流的发生过程往往是快速的。为确保严重段塞流能够及时地消除，需要一种能够在工业现场在线识别多相流流型的装置。
[0004]随着当今计算机与传感器价格的降低，一种基于现场实时监控的压力压差信号为监测对象的流型判别方法得到了越来越广泛的应用。它在集输
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立管系统的沿程管路上安装大量的压力压差传感器，并选择合适的压力压差信号作为判断流型种类的依据，目前多选用集输
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立管系统的立管底部压力及整体立管压差作为流型判别信号居多。选择上述压力压差信号进行流型判别时，往往需要在水下布置传感器，这需要昂贵的水下设备及繁琐的后期维护。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本技术提供了一种多相混输管道危险流型预警及消除系统，能够完成多相流流型的快速识别，并且识别到有害流型时，能够及时消除有害流型，保障流动安全，且整个系统便于安装维护。
[0006]本技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]本技术公开了一种多相混输管道危险流型预警及消除系统，包括第一压差传感器、第二压差传感器、压力传感器、自动控制阀和信号处理及控制系统；第一压差传感器设在立管顶部，第二压差传感器设在立管出口与气液分离器入口之间，压力传感器设在立管顶部出口，第一压差传感器、第二压差传感器、压力传感器均位于集输
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立管系统的水面部分；自动控制阀设在立管顶部出口与气液分离器之间的水平管段上；第一压差传感器、第二压差传感器、压力传感器和自动控制阀分别与信号处理及控制系统连接。
[0008]优选地，第一压差传感器和第二压差传感器的引压口均垂直于管壁。
[0009]优选地，自动控制阀的响应时间≤6s。
[0010]优选地，自动控制阀的内径与所述水平管段的内径相等。
[0011]优选地，信号处理及控制系统包括调理机箱、信号采集与传输模块、流型在线识别模块、段塞控制模块和计算机；调理机箱分别与第一压差传感器、第二压差传感器和压力传感器连接，信号采集与传输模块分别与调理机箱、自动控制阀、流型在线识别模块和段塞控制模块连接，流型在线识别模块和段塞控制模块分别与计算机连接。
[0012]进一步优选地，信号采集与传输模块包括相互连接的滤波器和模数转换器，滤波器分别与第一压差传感器、第二压差传感器和压力传感器连接，模数转换器分别与流型在线识别模块、段塞控制模块和自动控制阀连接。
[0013]进一步优选地，调理机箱的每路信号线均连接有信号隔离器。
[0014]进一步优选地，段塞控制模块包括PID控制器。
[0015]与现有技术相比，本技术具有以下有益的技术效果：
[0016]本技术公开的多相混输管道危险流型预警及消除系统，通过设置在集输
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立管系统的水面部分的第一压差传感器、第二压差传感器和压力传感器，采集相应的信号参数，信号处理及控制系统根据采集到的参数控制自动控制阀的开度，实现严重段塞流的预警及消除。该系统仅依靠水面信号即可实现严重段塞流的精准预报，避免了使用难以获得的水下信号，不需要昂贵的水下设备，而传感器离海平面越近，就越容易安装，因此采用水上信号进行流型识别具有很高的实用性和便利性。当识别到有害流型时，能够及时消除有害流型，保障海洋油气集输系统的安全高效运行、提高油气生产系统的管理水平与提高油气产量。
[0017]进一步地，第一压差传感器和第二压差传感器的引压口均垂直于管壁，所测得压差为引压口之间的静压差，提高测量精度。
[0018]进一步地，自动控制阀的响应时间≤6s，确保接收到调整开度的指令时能迅速响应。
[0019]进一步地，自动控制阀的内径与水平管段的内径相等，阀门全开时不影响管内流体的流动状态。
附图说明
[0020]图1为本技术的整体结构示意图。
[0021]图中，1为第一压差传感器，2为第二压差传感器，3为压力传感器，4为自动控制阀，5为信号处理及控制系统，5
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1为调理机箱，5
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2为信号采集与传输模块，5
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3为流型在线识别
模块，5
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4为段塞控制模块，5
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5为计算机。
具体实施方式
[0022]下面结合附图对本技术做进一步详细描述，其内容是对本技术的解释而不是限定：
[0023]如图1，本技术的多相混输管道危险流型预警及消除系统，包括第一压差传感器1、第二压差传感器2、压力传感器3、自动控制阀4和信号处理及控制系统5；第一压差传感器1设在立管顶部，第二压差传感器2设在立管出口与气液分离器入口之间，压力传感器3设在立管顶部出口，第一压差传感器1、第二压差传感器2、压力传感器3均位于集输
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立管系统的水面部分；自动控制阀4设在立管顶部出口与气液分离器之间的水平管段上；第一压差传感器1、第二压差传感器2、压力传感器3和自动控制阀4分别与信号处理及控制系统5连接。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多相混输管道危险流型预警及消除系统，其特征在于，包括第一压差传感器(1)、第二压差传感器(2)、压力传感器(3)、自动控制阀(4)和信号处理及控制系统(5)；第一压差传感器(1)设在立管顶部，第二压差传感器(2)设在立管出口与气液分离器入口之间，压力传感器(3)设在立管顶部出口，第一压差传感器(1)、第二压差传感器(2)、压力传感器(3)均位于集输
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立管系统的水面部分；自动控制阀(4)设在立管顶部出口与气液分离器之间的水平管段上；第一压差传感器(1)、第二压差传感器(2)、压力传感器(3)和自动控制阀(4)分别与信号处理及控制系统(5)连接。2.根据权利要求1所述的多相混输管道危险流型预警及消除系统，其特征在于，第一压差传感器(1)和第二压差传感器(2)的引压口均垂直于管壁。3.根据权利要求1所述的多相混输管道危险流型预警及消除系统，其特征在于，自动控制阀(4)的响应时间≤6s。4.根据权利要求1所述的多相混输管道危险流型预警及消除系统，其特征在于，自动控制阀(4)的内径与所述水平管段的内径相等。5.根据权利要求1所述的多相混输管道危险流型预警及消除系统，其特征在于，信号处理及控制系统(5)包括调理机箱(5
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1)、信号采集与传输模块(5
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2)、流型在线识别模块(5
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3)、段塞控制模块(5
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4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭烈锦，徐强，黄博，赵向远，刘威志，于海洋，曹业奇，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：新型
国别省市：