[发明专利]基于分布式光纤传感的油气管线清管器卡球定位监测方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于分布式光纤传感的油气管线清管器卡球定位监测方法及装置，该方法包括以下步骤：采用相敏感光时域反射仪获取随油气管线敷设光纤的振动信号；对振动信号采用小波滤波的方法，滤除信号的低频部分；对滤波后的振动信号进行傅立叶变换获取其功率谱谱线；获取历史数据，根据历史数据设定功率谱阈值；从功率谱谱线中提取清管器卡球时特有的信息特征，并基于信息特征和功率谱阈值判断信号中是否存在清管器卡球；根据判断结果输出清管器卡球报警信息及定位。本发明不需额外在线路上安装任何传感器，即可实现分布式油气管线清管器卡球点的在线监测，具有经济效益高、实用价值强的优点。

技术领域

本发明涉及石油天然气输运管线运维领域，尤其涉及一种基于分布式光纤传感的油气管线清管器卡球定位监测方法及装置。

背景技术

油气输运管道覆盖范围广、地形地质环境复杂，管道距离长，为保障油气管线的安全稳定运行，油气管线通常在运行一段时间后定期做管道内检测，由于油气管线在长期运行过程中会在其管道内部沉积一定的杂质物，对内检测数据的准确性造成一定影响，因此需要在内检测之前采用清管器对管道内壁进行杂质清理。在清管过程中受管道内壁杂质量和管道走向结构影响，清管球有被卡在其中的风险，且难以采用传统的手段对卡球点进行准确定位，造成油气管道输运故障。

传统的监测方法为采用人为跟踪结合声学监听的方法来实时掌握清管器的运行状态，这种方法实施难度大、定位不准确、经济效益差，而分布式光纤传感技术可实时采集清管器运行期间被监测管线的分布式数据，根据获取的数据提取清管器卡球时的特征，从而判断清管器是否卡球并实现准确定位，因此，采用分布式光纤传感技术来实现油气管线清管器卡球点的监测具有很好的经济效益和实用价值。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于分布式光纤传感的油气管线清管器卡球定位监测方法及装置，该监测方法采用沿油气管道随沟敷设的通信光缆内部光纤作为传感器和信息传输介质，无需在被监测管线安装额外的传感器，采用分布式光纤振动传感系统实时监测油气管线周围的振动信号，对采集的振动信号进行分布式数据处理分析，提取清管器卡球时的信号特征，从而实现油气管线清管器卡球定位的监测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于分布式光纤传感的油气管线清管器卡球定位监测方法，该方法包括以下步骤：

采用相敏感光时域反射仪获取随油气管线敷设光纤的振动信号；

对振动信号采用小波滤波的方法，滤除信号的低频部分；

对滤波后的振动信号进行傅立叶变换获取其功率谱谱线；

获取历史数据，根据历史数据设定功率谱阈值；

从功率谱谱线中提取清管器卡球时特有的信息特征，并基于信息特征和功率谱阈值判断信号中是否存在清管器卡球；

根据判断结果输出清管器卡球报警信息及定位。

进一步地，本发明的该方法中获取功率谱的具体方法为：

对空间每一点滤波后的振动信号进行傅里叶变换后获取其功率谱：

其中，fft表示快速傅里叶变换，abs表示取绝对值，f为振动信号频率特征参数，t为振动信号时域特征参数，f＝1/t；滤除低频信号的振动信号为：H(wavelet)为小波滤波函数；振动信号为：V(x,t)＝Matrix(v(x₀,t),v(x₁,t),v(x₂,t)......,v(x_i,t),......)，x_i是分布式光纤的光纤点位，下标i对应于光纤点位序号，i＝0,1,2......，Matrix表示获得的信号为矩阵信号。