[发明专利]一种检测天然气管线冰堵位置的装置与方法

说明书

本发明公开了一种检测天然气管线冰堵位置的装置与方法，使运行维护人员快速确定天然管线因结冰而完全堵塞时堵点的具体位置，检测装置包括安装在整装支架上的流量调节阀、气体质量流量计、压力传感器、温度传感器、测量管、连通阀、高压侧转接管和低压侧转接管，所述气体质量流量计、压力传感器和温度传感器的检测数据由数据采集模块采集并传输至数据分析模块，结合数据输入模块所输入的气体物性、管道内径等参数进行计算后得到冰堵位置，并将检测结果在显示模块中显示。检测方法是通过测量累计排出或者注入天然气管线的气体质量以及管线的压力、温度、管道内径等参数，计算出冰堵点距离检测位置的管线长度，从而确定天然气管线的冰堵位置。

技术领域

本发明涉及天然气输送管道领域，具体涉及一种检测天然气管线冰堵位置的装置与方法。

背景技术

我国西北地区的天然气田在冬季会遇到天然气生产管线的冰堵问题,这里的冰冻期通常持续4-5个月，冬季平均温度在-20℃左右，地面冻土层厚度平均1.2-1.5米，天然气田的生产管线长期处于低于零度的野外环境中。由于天然气井所生产的天然气中会含有少量的水或者水汽，在冬季地面温度长期低于零度时，一些处于野外的天然气集输管线会因管内少量水的结冰而发生完全堵塞，或者因低温水合物的形成而发生完全堵塞，导致气井无法正常生产，此时需要应用相应的天然气管线冰堵位置检测装置与方法，使运行维护人员快速确定冰堵位置，从而对堵点采取解堵措施，恢复气井正常生产。

对相关专利文献的检索表明，管道堵塞检测方法比较多，依据其原理主要可分为压力或压差检测法、管内运动装置检测法、压力脉冲或声波检测法、流量检测法，等等。这些管道堵塞检测方法中有些只能判断管道堵塞是否发生，但是不能判断堵塞点，有些则可判断堵塞发生的位置。现有的管道堵塞检测方法都有其局限性，难以应用于天然气冰堵管线。

文献CN102182929B和文献CN105572758B通过计算管内实际流量与理论流量作比较判断是否堵管；文献CN104310063B通过两个检测装置判断物料通过的连续性，若物料没有连续通过两个检测装置即判定为堵塞发生。这几个专利文献所记载的堵塞检测方法都属于流量检测法。文献CN105046891A属于压力检测法，其在输送管道的进气管内安装气体压力检测装置，当所述压力传感器测量结果超限时判断为管道堵塞，该方法只能判断是否堵塞而不能判断堵塞位置。

对于已经发生冰堵的天然气管道，管道堵塞是已知的，不需要再判断是否堵塞，鉴于此，上述几种只能判断管道是否堵塞而不能判断堵塞位置的方法显然不适用于解决天然气管线的冰堵问题。

判断管线是否堵塞比较容易，判断堵塞位置则相对比较困难，一些压力或压差法可用于判断堵塞位置。文献CN104110890B通过管道流动压差和流体增速来判断热水器水回路管道的堵塞程度及其位置，其原理适用于不可压缩的水，不适用于可压缩的天然气介质。文献CN103216266B沿管线安装数个压力传感器，通过几个压力监测点的压差变化和单个压力监测点的压力快速变化，判断管道是否堵管。文献CN105443992A、CN105627101A和CN108119763A的原理与文献CN103216266B的原理类似，都是在管线上安装多个压力传感器或者探测器，通过某个传感器压力值或探测值的异常来判断管道是否堵塞并确定堵塞位置靠近该传感器或探测器。这些专利都是需要沿管线布置多个压力传感器或者探测器，对于野外天然气管线并不适用，因为野外的天然气管线都比较长，这不仅需要安装较多的压力传感器或探测器，还要布设野外电缆线，使得成本太高而失去其实际应用价值。

文献CN104613320B和CN108061246A在管道内放置运动检测装置或者运动传感器来检测堵塞位置，这种方法需要有运动检测装置的发射与接收系统，不仅工艺流程复杂，并且对于已知完全堵塞的管道，由于不能在管道内继续发射运动检测装置，因此也不能适用。