膛和环空监测管道缺口检测系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了用于实施包括管段和监测设备的系统的技术。所述管段包括限定管膛和所述管段的管子环空内的流体导管的管子。所述监测设备包括：多个膛传感器，所述多个膛传感器流体地连接到所述管段的所述管膛；环空传感器，所述环空传感器流体地连接到限定在所述管段的所述管子环空内的所述流体导管；以及控制子系统。所述控制子系统至少部分地基于由所述膛传感器确定以指示存在于所述管段的所述管膛内的膛流体参数的第一传感器数据以及由所述环空传感器确定以指示存在于所述管段的所述管子环空内的环空流体参数的第二传感器数据来确定所述管段的所述管子中是否存在缺口。来确定所述管段的所述管子中是否存在缺口。来确定所述管段的所述管子中是否存在缺口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】膛和环空监测管道缺口检测系统和方法
[0001]背景
[0002]本公开整体涉及管道系统，并且更特别地，涉及可以部署在管道系统中以便于检测管道系统中是否存在缺口(例如，泄漏或无意中打开)的监测设备。
[0003]管道系统常用于将流体(诸如液体和/或气体)从流体源输送(例如，运送)到流体目的地。例如，管道系统可以用于输送一种或多种烃，诸如原油、石油、天然气或它们的任何组合。附加地或另选地，管道系统可以用于输送一种或多种其他类型的流体，诸如采出水、饮用水、淡水、压裂液、返排液、二氧化碳或它们的任何组合。
[0004]为了便于输送流体，除了管道(例如，中线和/或端部)配件之外，管道系统还可以包括一个或多个管段，这些管段用于将管段连接到另一管道部件(诸如另一管道配件)、另一管段、流体源和/或流体目的地。通常，管段包括限定(例如，包封)管膛的管子，该管膛提供通过该管段的主要流体运送(例如，流动)路径。更具体地，管段的管子可以被实现为便于将在其管膛内运送的流体与该管段外部的环境条件隔离(例如，绝缘)，例如，以降低所运送(例如，膛)流体流失到该外部环境条件和/或该外部环境条件污染所运送的流体(例如，清洁和/或饮用水)的可能性。
[0005]在任何情况下，至少在一些情况下，部署在管道系统中的管段的管子可能被损坏，从而损害其结构完整性。例如，穿过管段管子的缺口(例如，孔或无意中打开)可能导致过量(例如，不期望的)流体从管段直接流出到该管段外部的环境条件和/或从该外部环境条件直接流入该管段。换句话讲，至少在一些情况下，在其中部署的管段具有缺口时操作管道系统可能会影响(例如，降低)该管道系统的操作效率和/或操作可靠性，例如，由于缺口导致所运送的流体流失到外部环境条件和/或被其污染。

技术实现思路

[0006]提供该
技术实现思路
是为了介绍下文的具体实施方式中进一步描述的一系列概念。本
技术实现思路
不旨在识别所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用作限制所要求保护的主题的范围的辅助手段。
[0007]在一个实施例中，系统包括管段和监测设备。管段包括限定管膛和该管段的管子环空内的流体导管的管子。监测设备包括：膛传感器，该膛传感器流体地连接到管段的管膛；环空传感器，该环空传感器流体地连接到限定在该管段的管子环空内的流体导管；以及控制子系统，该控制子系统通信地耦接到该膛传感器和该环空传感器。控制子系统至少部分地基于由膛传感器确定以指示存在于管段的管膛内的膛流体参数的第一传感器数据以及由环空传感器确定以指示存在于该管段的管子环空内的环空流体参数的第二传感器数据来确定该管段的管子中是否存在缺口。
[0008]在另一实施例中，操作部署在管道系统中的监测设备的方法包括：至少部分地基于由该监测设备中的多个膛传感器确定以指示存在于管段的管膛内的一个或多个膛流体参数的第一传感器数据，使用该监测设备中的控制子系统来确定指示部署在该管道系统中的该管段中是否可能存在缺口的膛监测完整性状态。另外，该方法包括：至少部分地基于由
该监测设备中的一个或多个环空传感器确定以指示存在于限定在管段的管子环空中的自由空间内的一个或多个环空流体参数的第二传感器数据，使用控制子系统来确定指示该管段中是否可能存在缺口的环空监测完整性状态。此外，该方法包括：至少部分地通过相互交叉检查膛监测完整性状态和环空监测完整性状态，使用控制子系统来确定指示管段中是否实际存在缺口的交叉检查完整性状态。
[0009]在另一实施例中，监测设备包括膛传感器、一个或多个环空传感器、以及通信地耦接到该膛传感器和该一个或多个环空传感器的控制子系统。膛传感器将流体地连接到管段的管膛，以使多个膛传感器能够确定指示存在于该管段的管膛内的流体压力的第一传感器数据。一个或多个环空传感器将流体地连接到限定在管段的管子环空内的自由空间，以使该一个或多个环空传感器能够确定指示存在于该管段的管子环空内的流体压力、流体温度、流体流速、流体成分或它们的任何组合的第二传感器数据。控制子系统基于指示存在于管段的管膛内的流体压力的第一传感器数据来确定指示该管段中是否可能存在缺口的膛监测完整性状态，基于指示存在于该管段的管子环空内的流体压力、流体温度、流体流速、流体成分或它们的任何组合的第二传感器数据来确定指示该管段中是否可能存在缺口的环空监测完整性状态，并基于该膛监测完整性状态和该环空监测完整性状态来确定指示该管段中是否实际存在缺口的交叉检查完整性状态。
附图说明
[0010]图1是根据本公开的实施例的包括管段和管道配件的管道系统的示例的框图。
[0011]图2是根据本公开的实施例的图1的管段的示例的侧视图，该管段包括由其管子限定的管膛以及在其管子的环空内实现的流体导管。
[0012]图3是根据本公开的实施例的图2的管段的一部分的示例，其中螺旋形流体导管在其管子的环空内实现。
[0013]图4是根据本公开的实施例的管道系统的一部分的横截面图和监测设备的示例。
[0014]图5是根据本公开的实施例的膛监测过程的示例的流程图。
[0015]图6是根据本公开的实施例的用于确定缺口沿管段的可能位置的过程的示例的流程图。
[0016]图7是根据本公开的实施例的环空监测过程的示例的流程图。
[0017]图8是根据本公开的实施例的交叉检查过程的示例的流程图。
[0018]图9是根据本公开的实施例的用于自适应地调整膛监测算法中使用的缺口膛压力模式的过程的示例的流程图。
[0019]图10是根据本公开的实施例的用于在监测设备中实现虚拟传感器的过程的示例的流程图。
具体实施方式
[0020]本公开的一个或多个具体实施例将参考附图在下文进行描述。如本文所用，术语“耦接”或“耦接到”可以指示建立直接或间接的连接，且因此不限于任一种，除非本身明确提及。术语“集合”可以指一个或多个项目。在可能的情况下，在附图中使用相似或相同的附图标记来标识共同或相同的特征。附图不一定按比例绘制。特别地，为了清楚的目的，某些
特征和/或附图的某些视图可能被放大地示出。
[0021]本公开整体涉及管道系统，该管道系统可以被实现和/或操作为将流体(诸如液体和/或气体)从流体源输送(例如，运送)到流体目的地。通常，管道系统可以包括管道配件(诸如中线管道配件和/或管道端部配件)，以及一个或多个管段。更具体地，管段通常可以固定并密封在一个或多个管道配件中，以便于将该管段流体地联接到另一管道部件(诸如另一管段)、另一管道配件、流体源和/或流体目的地。仅作为例示性的非限制性的示例，管道系统可以包括：固定到第一管段以便于将该第一管段流体地联接到流体源的第一管道端部配件，固定在该第一管段和第二管段之间以便于将该第一管段流体地联接到该第二管段的中线管道配件，以及固定到该第二管段以便于将该第二管段流体地联接到流体目的地的第二管道端部配件。
[0022]在任何情况下，管段通常包括限定(例如，包封)管膛的管子，该管膛提供通过管段的主要流体运送(例如，流动)路径。更具体地，管段的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，其包括：管段，其中所述管段包括限定管膛和所述管段的管子环空内的流体导管的管子；以及监测设备，其中所述监测设备包括：多个膛传感器，所述多个膛传感器流体地连接到所述管段的所述管膛；环空传感器，所述环空传感器流体地连接到限定在所述管段的所述管子环空内的所述流体导管；以及控制子系统，所述控制子系统通信地耦接到所述多个膛传感器和所述环空传感器，其中所述控制子系统被配置为：至少部分地基于由所述多个膛传感器确定以指示存在于所述管段的所述管膛内的膛流体参数的第一传感器数据以及由所述环空传感器确定以指示存在于所述管段的所述管子环空内的环空流体参数的第二传感器数据来确定所述管段的所述管子中是否存在缺口。2.根据权利要求1所述的系统，其包括管道配件，其中：所述管段的所述管子的一端固定并密封在所述管道配件的管腔中，使得所述管道配件的装配膛流体地连接到所述管段的所述管膛；所述管道配件包括通向所述管道配件的所述装配膛的膛监测端口；以及所述多个膛传感器中的膛传感器流体地连接到所述管道配件上的所述膛监测端口。3.根据权利要求2所述的系统，其包括另一管道配件，其中：所述管段的所述管子的另一端固定并密封在其他管道配件的另一管腔中，使得所述其他管道配件的另一装配膛流体地连接到所述管段的所述管膛；所述其他管道配件包括通向所述其他管道配件的其他装配膛的另一膛监测端口；以及所述多个膛传感器中的另一膛传感器流体地连接到所述管道配件上的其他膛监测端口。4.根据权利要求1所述的系统，其包括管道配件，其中：所述管段的所述管子的一端固定并密封在所述管道配件的管腔中，使得所述管道配件的装配膛流体地连接到所述管段的所述管膛；所述管道配件包括环空排放口，所述环空排放口流体地连接到由所述管段的所述管子环空限定的所述流体导管；以及所述环空传感器流体地连接到所述管道配件上的所述环空排放口。5.根据权利要求4所述的系统，其包括：另一管道配件；以及另一环空传感器，其中：所述管段的所述管子的另一端固定并密封在其他管道配件的另一管腔中，使得所述其他管道配件的另一装配膛流体地连接到所述管段的所述管膛；所述其他管道配件包括另一环空排放口，所述另一环空排放口流体地连接到限定在所述管段的所述管子环空内的所述流体导管；以及其他环空传感器流体地连接到所述管道配件上的其他环空排放口。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制子系统被配置为：至少基于由所述多个膛传感器确定的所述第一传感器数据来确定指示所述管段的所述管子中是否可能存在缺口的膛监测完整性状态；
基于由所述环空传感器确定的所述第二传感器数据来确定指示所述管段的所述管子中是否可能存在缺口的环空监测完整性状态；以及基于所述膛监测完整性状态和所述环空监测完整性状态来确定指示所述管段的所述管子中是否实际存在缺口的交叉检查完整性状态。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制子系统被配置为至少部分地通过以下方式来确定所述膛监测完整性状态：至少部分地基于由所述多个膛传感器确定的所述第一传感器数据来确定各自与所述多个膛传感器中的膛传感器相关联的多个膛压力分布；确定预期由突然形成通过所述管段的所述管子的缺口产生的负压力波引起的缺口膛压力模式；当在所述多个膛压力分布中检测到所述缺口膛压力模式时，确定所述膛监测完整性状态以指示所述管段的所述管子中可能存在缺口；以及当在所述多个膛压力分布中未检测到所述缺口膛压力模式时，确定所述膛监测完整性状态以指示所述管段的所述管子中不可能存在缺口。8.根据权利要求7所述的系统，其中，当所述管段的所述管子中可能存在缺口时，所述控制子系统被配置为：至少部分地基于当在所述多个膛传感器中的不同膛传感器处检测到所述缺口膛压力模式时来确定所述缺口沿所述管段的可能位置。9.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制子系统被配置为至少部分地通过以下方式来确定所述环空监测完整性状态：基于由所述环空传感器确定的所述第二传感器数据来确定存在于所述管段的所述管子环空内的流体压力、流体流速、流体成分、流体温度或它们的任何组合；以及确定所述环空监测完整性状态，以指示在以下情形下所述管段的所述管子中可能存在缺口：所述管段的所述管子环空内的所述流体压力超过上限流体压力阈值或下降到下限流体压力阈值以下；所述管段的所述管子环空内的所述流体流速超过上限流体流速阈值或下降到下限流体流速阈值以下；所述管段的所述管子环空内的所述流体成分包括大于膛流体量阈值的膛流体或大于环境流体量阈值的外部环境流体；所述管段的所述管子环空内的所述流体温度匹配预期外部环境温度或预期膛流体温度；或者它们的任何组合。10.根据权利要求9所述的系统，其中，当所述管段的所述管子中可能存在缺口时，所述控制子系统被配置为至少部分地通过以下方式来确定所述环空监测完整性状态：当所述管段的所述管子环空内的所述流体压力超过所述上限流体压力阈值时、当所述管段的所述管子环空内的所述流体流速超过所述上限流体流速阈值时、当所述管段的所述管子环空内的所述流体成分包括大于所述膛流体量阈值的膛流体时、当所述管段的所述管子环空内的所述流体温度匹配所述预期膛流体温度时或它们的任何组合，确定所述环空监测完整性状态以指示所述管段的内阻隔层中可能存在所述缺口；以及
当所述管段的所述管子环空内的所述流体压力下降到所述下限流体压力阈值以下时、当所述管段的所述管子环空内的所述流体流速下降到所述下限流体流速阈值以下时、当所述管段的所述管子环空内的所述流体成分包括大于所述环境流体量阈值的外部环境流体时、当所述管段的所述管子环空内的所述流体温度匹配所述预期外部环境温度时或它们的任何组合，确定所述环空监测完整性状态以指示所述管段的外阻隔层中可能存在所述缺口。11.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制子系统被配置为至少部分地通过以下方式来确定所述交叉检查完整性状态：当所述膛监测完整性状态指示可能存在缺口并且所述环空监测完整性状态指示可能存在缺口时，以及当所述膛监测完整性状态指示不可能存在缺口并且所述环空监测完整性状态指示可能存在缺口时，确定所述交叉检查完整性状态以指示所述管段的所述管子中实际存在缺口；以及当所述膛监测完整性状态指示不可能存在缺口并且所述环空监测完整性状态指示不可能存在缺口时，以及当所述膛监测完整性状态指示可能存在缺口并且所述环空监测完整性状态指示不可能存在缺口时，确定所述交叉检查完整性状态以指示所述管段的所述管子中实际不存在缺口。12.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制子系统被配置为：当所述膛监测完整性状态指示可能存在缺口并且所述环空监测完整性状态指示不可能存在缺口时，调整用于确定所述膛监测完整性状态的缺口膛压力模式，以降低负压力波灵敏度；以及当所述膛监测完整性状态指示不可能存在缺口并且所述环空监测完整性状态指示可能存在缺口时，调整用于确定所述膛监测完整性状态的所述缺口膛压力模式，以提高负压力波灵敏度。13.一种操作部署在管道系统中的监测设备的方法，所述方法包括：至少部分地基于由所述监测设备中的多个膛传感器确定以指示存在于管段的管膛内的一个或多个膛流体参数的第一传感器数据，使用所述监测设备中的控制子系统来确定指示部署在所述管道系统中的管段中是否可能存在缺口的膛监测完整性状态；至少部分地基于由所述监测设备中的一个或多个环空传感器确定以指示存在于限定在所述管段的管子环空中的自由空间内的一个或多个环空流体参数的第二传感器数据，使用所述控制子系统来确定指示所述管段中是否可能存在缺口的环空监测完整性状态；以及至少部分地通过相互交叉检查所述膛监测完整性状态和所述环空监测完整性状态，使用所述控制子系统来确...

【专利技术属性】
技术研发人员：K，
申请(专利权)人：圣三一海湾设备控股有限公司，
类型：发明
国别省市：