[发明专利]一种基于光纤传感的清管器卡堵定位装置和方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤传感的清管器卡堵定位装置，包括光学模块、光电转换器、高速采集卡、计算机、振动光缆，本发明还公开了一种基于光纤传感的清管器卡堵定位的方法，包括如下步骤：通过信号回放，对计算机记录的清管器卡堵位置进行复核；人工敲击定位清管器卡堵位置。本发明实现了清管器位置的实施检测和跟踪，并能存储清管器振动信号，实现清管器轨迹的回放和卡堵位置确定。通过特定的信号处理算法，实现了管道清管器的实时跟踪和显示，无需现场人工跟踪。通过信号回放，可检测清管器卡堵的光缆长度，现场人工敲击地面产生振动，可快速检测卡堵的地理位置。

技术领域

本发明涉及石油和天然气管道清管设备技术领域，特别涉及一种基于光纤传感的清管器卡堵定位装置和方法。

背景技术

石油和天然气作为重要的能源物资，与各行各业的发展紧密相关，管道作为输送石油和天然气的主要方式，比其他运输方式具有安全、经济和便捷的优点。但是，清管作业是管道投产前和运行中一项必不可少的工作，清管的作用主要包括提高生产效率、降低维护成本和延长管道寿命。然而，清管作业存在很大的风险，一旦清管器发生卡堵现象且不能及时定位时，就会影响油气的正常输送，甚至会破坏管道安全。因此，清管作业时对清管器的跟踪定位是一项重要内容。

管道清管器的跟踪定位，目前主要有以下几种方法：放射性同位素法、机械撞针法、声学法、电磁脉冲法、分布式光纤振动传感法等，但是每种方法都有一定的局限性。

放射性同位素法的缺点主要是：放射源的安装和拆卸费用很高，且对人体和环境的危害很大，目前基本不用。

机械撞针法的缺点主要是：安装在管壁上，撞针直接和管道内壁接触，对管道内壁会有一定的损害，且沿管道的指示器隔一定距离放置一个，这种方法只能检测清管器的通过指示，不能实时跟踪定位。

声学法的缺点主要是：通过检测管道内清管器产生的噪声，来对清管器进行定位和跟踪，清管器运行噪声传播距离较短，监测距离有限，定位精度差，且受外界干扰影响较大。

电磁脉冲法需要人工在管道沿线放置信号接收机，检测清管器是否通过，无法实时跟踪定位清管器的位置，卡堵后需要人工携带电磁接收仪沿管道寻找清管位置。管道沿线需要安排大量人员，人力物力成本高，无法连续实时跟踪，卡堵后不能及时确定卡堵准确位置。

基于上述缺陷，实用新型CN201420525513公开了一种清管器跟踪定位系统，包括：检测装置，用于产生脉冲光信号，并将脉冲光信号传输至管道同沟敷设光缆中的光纤；以及在向光纤传输脉冲光信号之后，检测获得管道同沟敷设光缆的瑞利散射信号；数据处理装置，连接于检测装置，用于接收检测装置发送至的瑞利散射信号，并基于瑞利散射信号确定清管器的位置。

该系统介绍了基于分布式光纤振动传感的清管器跟踪定位原理和系统结构，但检测装置和数据处理装置不具备激光脉冲、发射功率、光电转换增益的动态调节功能，不能满足长距离、不同损耗水平光缆的应用；未实现清管器的动态跟踪、信号存储和信号回放，未实现清管器卡堵时地理位置的检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于光纤传感的清管器卡堵定位装置和方法，实现了清管器位置的实施检测和跟踪，并能存储清管器振动信号，实现清管器轨迹的回放和卡堵位置确定。通过特定的信号处理算法，实现了管道清管器的实时跟踪和显示，无需现场人工跟踪。通过信号回放，可检测清管器卡堵的光缆长度，现场人工敲击地面产生振动，可快速检测卡堵的地理位置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于光纤传感的清管器卡堵定位装置，包括光学模块、光电转换器、高速采集卡、计算机、振动光缆；