[发明专利]一种天然气采集输送含砂在线监测装置

说明书

一种天然气采集输送含砂在线监测装置，主要由接管法兰、属屏蔽电极、半圆形金属电极、电压电容信号转换器、电极引线、电极夹套、A/D转换器、图像重建计算机等部件组成。本发明主要应用于天然气采集输送中的监测领域，它的主要功能是对开采出来的原料气在管道输送中对其含砂量和含砂浓度进行实时在线图形显示，对天然气开采作一定的指导作用。本发明的原理主要利用不同物质的介电系数的差别，通过设计电容金属极，能够根据不同杂质流动过程中电容的改变来反应出介质的实时含量和浓度。这能够为天然气下一步的杂质分离作参考，同时对开采的效果作出及时反馈。

技术领域

本发明涉及天然气采集输送监测领域，特别涉及一种对天然气中砂砾含量的在线监测与显示的装置。

背景技术

石油与天然气，对一个国家的发展、工业科技的进步，起着十分关键的作用。天然气环保、优质的特点，使其成为二十一世纪的主要能源。天然气在世界能源结构中排第三位，仅次于煤炭与石油。近年来，随着天然气资源的增长和产量的提高，其在燃料组成中的比例也越来越大，天然气工业的发展受到了人们的髙度关注。由于天然气和产气层的温度、压力等因素，使得在采集天然气时会出现很多问题，严重影响了气井设备的运作和操作者的安全。同时，为了适应高速发展的经济和能源供求的不平衡，气田的开发力度不断增强，开采手段粗放化，岩层的可承受限度受到了极大的威胁，出砂问题日趋严峻。

自然界的油气资源主要位于疏松砂岩的地层中，生产时受到流体拖拽和压力减小的影响，同时岩石胶结弱、埋藏浅的特点使得出砂现象极易发生。天然气生产的安全性一直受到出砂问题的困扰，人们对其的重视程度也越来也高。天然气出砂的主要危害首先是气井气田产量降低，然后会破坏井下套管，同时也会破坏地面设备，并且影响集输系统和环境资源。将适度出砂技术应用于实际生产，就必然要构造一套能够实时监测出砂及管道携砂的系统。因此，采用合理的砂砾监测技术，实时分析和监测集气管道携砂，为控制气井出砂量和预测出砂状况提供了依据，具有十分重要的意义。声测法、ER法为目前应用最广的含砂监测方法。

声测法原理为声波法将压电传感器作为检测原件，利用其接受到的振动撞击信号及后续的处理，通过计算机建立关系式，达到检测含砂量的目的。其缺点是伸入到管道中的检测探头不仅会对流体的运行产生影响，还会使得其自身由于吸附了砂砾、原油等而被腐蚀，减小了使用寿命，降低了探头的灵敏性及测量结果的准确度；为适应传感器的安装，管道中流体的运动线路将会发生变化，并且要求传感器的体积不能太大，否则会影响实际的生产运行。因此现在基本不选择植入式作为出砂监测的手段。

电阻法（ER）是将探针作为检测元件，通过其受管道中砂砾磨蚀的损失值来判断含砂量。检测探针的材料为特定的金属，具有较强的耐磨性和灵敏的变阻抗性。检测的过程是把该探针插入管道内部，由于受砂砾撞击而产生的金属损失，使得其电阻发生变化，进而接通电流时其两端的电压值也随之改变，敏感元件金属损失量与含砂浓度之间存在函数关系。由于探针两端的电压值与其电阻的改变值成比例，即探头的响应也是含砂浓度的函数。故可用一定式子将电压值与砂砾浓度联系起来，由此实现将砂砾浓度用金属探针的损失值来表达。然而，检测指标的单一性、检测结果的延迟性，及检测元件的易损性等也成为ER法不可忽视的缺点。同时，还可以将管道的结构采取一定的改进措施，来适应探针的插入安装方式。针对以上这些问题，本发明采用一种新的方法来解决能源物质在输送过程中的在线监测问题。。

发明内容

本发明的目的是解决现有天然气出砂监控的问题，提供一种天然气开采实时监测装置。

本发明主要通过以下技术方案来实现: 一种天然气采集输送含砂在线监测装置