[发明专利]油气管道出砂量监测实验装置及监测方法

权利要求书

1.一种油气管道出砂量监测实验装置，其特征在于：包括：

信号感受单元：包括可利用声信号汇聚原理聚集管道发出的声信号的声信号感受组件，可测量所述管道压力的压力测量组件，可测量所述管道内流体流速的流速测量组件，以及可测量所述管道内流体温度的温度测量组件；所述声信号感受组件包括安装于所述管道上的声信号聚焦器，所述声信号聚焦器远离所述管道的一端设置有可测量所述声信号的传声器；

信号采集单元：用于采集所述信号感受单元测量的声信号、压力信号、流速信号和温度信号，所述信号采集单元分别与所述声信号感受组件、压力测量组件、流速测量组件及温度测量组件电性连接；

信号处理单元：与所述信号采集单元电性连接，并对所述声信号、压力信号、流速信号和温度信号进行分析，以判断所述油气管道内的出砂量；

所述声信号聚焦器包括固定安装于所述管道上的主壳体，所述主壳体内部形成有可传播声信号的空腔，所述主壳体远离所述管道的一端设置有可聚集声信号至焦点的第一弧面，所述传声器与第一弧面的中心密封连接，所述传声器的一端位于所述空腔内并与所述焦点重合；

所述声信号聚焦器进一步包括可卡设于所述管道上的连接件，所述连接件远离所述管道的一端安装有底座，所述主壳体固定安装于所述底座远离所述管道的一侧；所述连接件和底座内形成有可传播声信号的通道，所述通道与空腔相连通。

2.根据权利要求1所述的油气管道出砂量监测实验装置，其特征在于：所述连接件为圆筒状，所述连接件设置有与所述管道外表面相卡合的第二弧面；所述底座设置有第一通孔，所述连接件与第一通孔螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的油气管道出砂量监测实验装置，其特征在于：所述第一弧面的中心设置有凸起部，所述凸起部设置有第二通孔，所述第二通孔中塞设有密封件，所述传声器与密封件穿设连接。

4.根据权利要求1所述的油气管道出砂量监测实验装置，其特征在于：所述管道包括曲率半径相同的上游弯头和下游弯头，所述声信号感受组件分别设置于所述上游弯头和下游弯头的下弯管2-3倍管径处；所述压力测量组件设置于上游弯头的上弯管处；所述温度测量组件设置于所述压力测量组件和上游弯头之间；所述流速测量组件设置于所述上游弯头和下游弯头之间。

5.根据权利要求1所述的油气管道出砂量监测实验装置，其特征在于：所述信号处理单元包括：

初始化自检模块：用于完成所述油气管道出砂量监测实验装置的参数初始化和自检；

油井参数设置模块：用于设置油井基本参数、出砂量报警值；

信号采集模块：用于接受所述信号采集单元的声信号、压力信号、流速信号和温度信号；

压力判断模块：用于排除管道内压力变化对声信号时域幅值的影响；

温度判断模块：用于排除流体粘度变化对声信号时域幅值和频域幅值的影响；

流速判断模块：用于排除流体速度变化对声信号时域幅值和频域幅值的影响；

存储及分析模块：用于对采集的声信号进行时域分析、频域分析和能量谱分析；

携砂流冲击声信号提取模块：用于从采集的声信号中提取冲击声信号；

砂特征频段声信号识别模块：用于从冲击声信号中识别砂特征声信号；

液流声信号识别模块：用于从冲击声信号中识别流体声信号；

出砂声信号分析转换模块：用于将所述携砂流冲击声信号提取模块、砂特征频段声信号识别模块和液流信号识别模块的处理结果转化为出砂声信号；

出砂量计算输出模块：用于基于出砂声信号计算并输出管道内的出砂量。