[发明专利]管输天然气水合物形成在线预警装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于天然气技术领域，涉及天然气水合物的在线监测，特别涉及一种管输天然气水合物形成在线预警装置及方法。

背景技术

天然气水合物是在一定温度和压力条件下、天然气中某些组分与液态水生成的一种外形像冰、但晶体结构与冰不同的笼形化合物。形成水合物的主要条件有两个：

1.天然气必须处于适当的温度和压力下；

2.必须有液相水存在。

天然气水合物的形成会造成管线、阀门和设备的堵塞，给天然气集输系统带来很大的危害，从而造成经济上的损失。防止水合物生成的方法有很多种，其中向天然气中注入天然气水合物抑制剂的方法最为常用。现今常用的水合物抑制剂主要分为热力学抑制剂和动力学抑制剂。常见的热力学抑制剂有乙二醇、甲醇及二甘醇等醇类，而动力学抑制剂是一些水溶性或水分散性的聚合物。在设计天然气水合物抑制剂注入量时，由于所作计算过于保守，导致抑制剂注入量过多，造成经济上的浪费及环境的污染，此外，随着季节的更替，抑制剂的需用量也会有所变化，因此，有必要通过一些方法对天然气集输管线上游抑制剂的注入量进行控制，在不形成水合物的前提下，使用尽可能少的抑制剂，现有技术中，能够实现这些功能的设备很有限，能够在线监测的更少，当前公布的类似设备或方法主要有：Tohidi等提出的通过测定天然气集输管线中水样的冰点降来确定不生成水合物的安全区方案；Saied Mazloum等提出的通过测定天然气集输管线气相中水分的浓度来确定水相中抑制剂浓度的方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种管输天然气水合物形成在线预警装置，可以在线监测天然气集输管线水相中天然气水合物抑制剂浓度和盐分浓度，并在监测的基础上实现水合物的形成在线预警及水合物抑制剂注入量优化。

本发明的另一个目的在于提供一种管输天然气水合物形成在线预警方法，具体通过监测点液相电导率、液相温度、超声波在水相中的传播速度，采用人工神经网络模型，计算出监测点处水相中天然气水合物抑制剂浓度和盐分浓度，通过天然气水合物抑制剂浓度和盐分浓度，结合采集到的气相压力及气相组分参数实现水合物形成在线预警及对上游天然气水合物抑制剂注入量进行优化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种管输天然气水合物形成在线预警装置，包括数据在线采集模块和上位机数据处理模块，数据在线采集模块和上位机数据处理模块通过GPRS网络进行通信；

数据在线采集模块包括数据采集装置和防爆盒，所述的数据采集装置包括压力传感器、在线气相色谱分析仪和采样桶，压力传感器和在线气相色谱分析仪分别安装在天然气集输管线上，采样桶的入口通过支管与天然气集输管线上设置的开口连接，采样桶的出口连接排液管，支管和排液管上分别设有进液远程控制阀门和排液远程控制阀门；采样桶内安装有用于收集所采样品电导率及温度信号的四极式电导探针和用于收集样品液位信号的液位传感器，采样桶侧壁上对称的安装有用于进行样品声速测量的超声波发射换能器和超声波接收换能器；

所述的防爆盒内设有处理器、控制信号输出模块、阀门动作执行器和GPRS数据传输单元，处理器分别与压力传感器、四极式电导探针、液位传感器、超声波发射换能器、超声波接收换能器、控制信号输出模块和GPRS数据传输单元相连，控制信号输出模块连接阀门动作执行器，阀门动作执行器分别与进液远程控制阀门和排液远程控制阀门连接，GPRS数据传输单元还分别与在线气相色谱分析仪和无线收发天线连接，GPRS数据传输单元将在线采集模块采集到的数据进行集成封装后通过收发天线与基站通信，通过基站将数据发送到GPRS网络，GPRS网络的GPRS网关支持节点将集成封装的数据包进行协议转换后传输至远端的Internet网络，上位机数据处理模块内部安装的无线接收器再通过Internet网络接收数据包。

进一步的，所述的四极式电导探针内部集成有用于测量样品温度信号的热敏电阻，四极式电导探针具有四个电极a、a'、b、b'，其中，b、b'为电流电极，a、a'为电压电极，b、b'分别与正弦波信号电压发生器的两端相连，a、a'分别与高精度数字电压表两端连接，正弦波信号电压发生器通过b、b'电极给所采样品施加电流，在样品中产生一个电场，在电压电极a、a'上测得电压值V，得到样品的电导率计算公式为：

K=ICV]]>