[实用新型]集输立管系统气液两相流流型判别系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及立管集输系统气液两相流流型判别系统，属于石油工程多相流检测技术领域。

背景技术

随着陆地油气资源日益枯竭，海洋油气资源的开发力度日渐加大。海洋俨然变成了我国油气资源开发的重要潜在区域。在海洋油气开采中，考虑到自然环境的恶劣，处于经济和环保的考虑，往往不宜就地安装气液分离器或同时铺设两条管线分别输送油气，所以常采用气液混输方式，将原油、天然气和水等产物自海底举升到海面浮式装置。集输立管系统是浮式生产系统用于向船或平台传送流体的基本装置，同时也是薄弱、易损的结构之一。

集输立管系统的流型与立管系统油气安全输送密切相关。当流型为严重段塞流等不稳定流型时时，立管出口处气液的间断出流，产量剧烈波动，对下游设备产生影响，使得在下游的分离器中产生断流或溢流现象。液气喷发阶段产生强烈的振动会加剧腐蚀管道系统，特别是立管部分，管道的强烈振动会加剧管道接头、支柱、立管系统的破坏，对其安全和稳定造成影响，也会加剧增压设备的汽蚀。气体从立管出口处喷发时会产生节流效应，使管内温度降低，产生结蜡和水合物，堵塞管道。以严重段塞流为代表的不稳定流型危害影响生产效率和生产安全，导致产量、压力剧烈波动，管线剧烈振动。因此，必须对流型进行监控，保证生产安全，对危害流型进行控制。

现有的流型识别专利包括如下：中国实用新型专利(公布号CN102878431B)、中国实用新型专利(公布号CN104807589A)和中国实用新型专利(公布号CN105823617A)，分别采用管线入口的单个压力传感器、管线顶部的压力传感器和集输立管系统气液两相流流型三个不同位置的压差传感器来进行流型判别，上述专利虽然能对立管的流型进行大类的识别，但不能对立管的流型进行更细类的识别，无法提高海上勘探的安全性和高效性。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种集输立管系统气液两相流 流型的流型判别系统，包括设置于立管顶部与底部的压力测量装置，压力测量装置依次连接有数据采集模块、数据预处理模块、数据分析模块和流型判别模块；

所述数据采集模块，用于采集立管顶部与底部的压差信号；

所述数据预处理模块，用于将所述压差信号进行滤波并做无量纲化处理；

所述数据分析模块，用于对经过预处理后的的压差信号进行统计学和频域分析，得到统计学特征和时频特征；

所述流型判别模块，基于所述统计学和频域特征对立管进行流型判别。

进一步的，本系统还包括与所述数据采集模块相连的数据过滤模块，用于过滤所述压差信号的噪声。

进一步的，本系统还包括与所述流型判别模块相连的流型输出模块，用于输出并展现流型判别结果。

进一步的，所述压力测量装置采用压差变送器。

进一步的，所述流型判别模块采用二叉树模型。

进一步的，所述流型判别模块包括稳定流型判别模块和非稳定流型判别模块。

进一步的，所述稳定流型判别模块中的稳定流形包括波动气泡流型、稳定气泡流型和乳沫状流型。

进一步的，所述非稳定流型判别模块中的非稳定流形包括严重段塞流型I、严重段塞流型II、严重段塞流型III和段塞流型。

进一步的，所述数据分析模块包括压差信号的时域值计算模块、概率密度函数计算模块、累积分布函数计算模块和功率谱密度计算模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型基于立管顶部与底部的压差信号进行流型判别，通过对采集到的压差信号进行预处理，然后进行分析得到压差信号的PDF((Probability Distribution Function概率密度函数)、CDF(Cumulative Distribution Function累积分布函数)和PSD(Power Spectral Density功率谱密度)特征。通过压差信号曲线和相应的统计学特征和时频特征可以对集输立管系统的流型进行划分，且可以得到较细致的流型，提供了一种集输立管流型判别的新思路，对海洋立管系统生产安全有重大意义。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是集输立管系统气液两相流型判别系统示意图。