[发明专利]分布式油气运输管道中固体物防控的低能耗动态热管理系统

说明书

一种分布式油气运输管道中固体物防控的低能耗动态热管理系统，属于油气运输管道流动流体安全保障技术领域。包括管道数据监测端、电流与电脉冲控制端、陆地控制台、电热端、接线法兰、油气运输管道、阀门结构。该系统通过管道数据监测端对管内状态实时监测，并将监测数据实时传输给电流与电脉冲控制端，电流与电脉冲控制端根据管内状态向电热端产生不同的热响应，通过产生持续电流提高管内温度，通过产生大功率电脉冲对管道进行解堵，实现对油气管道的实时监测与局部温度动态控制。本发明能够大幅降低长期维持管道温度的电力成本，同时避免或大幅减少水合物抑制剂、蜡沉积防聚剂等的使用量，降低油气运输管道安全管理的成本，并有效提高解堵效率，具有很强的应用性。

技术领域

本发明属于油气运输管道流动流体安全保障技术领域，涉及一种油气运输管道中固体物防控的低耗能动态热管理系统。

背景技术

(1)油气运输管道中的固体物生成背景：

在油气开采和输送过程中，由于高压和低温条件，极易形成气体水合物及蜡沉积等固体物堵塞管道，尤其在管道阀门或用于提供维护服务的盲管处。

目前防止油气运输管道水合物堵塞的方法主要有两种：加热法、加抑制剂法。其中，加热法是指对堵塞位置进行加热，使其温度高于系统压力下的水合物相平衡温度，从而分解水合物而解除堵塞。加热法在提高流体温度时会消耗大量的能量，增加油气开采的成本。且目前工程应用中，加热法大多采用管道外部加热的方式，热量利用率较低。加抑制剂法是指向管道中注入热力学水合物抑制剂，改变水合物的相平衡条件，从而分解水合物，解除堵塞，但热力学抑制剂用量大，价格昂贵，还会对环境造成影响。

目前防止管道内蜡沉积的方法分为：加热保温法，清管器法。与水合物解堵原理相似，加热法在提高流体温度时会消耗大量能量。清管器清管方法在遇到固体污垢时可能会遭受损坏，若遇到大量顽固性固体污垢后，若不能有效清堵还会使清管器卡堵。

因此提出一种高效率低成本的固体物解堵方式是十分有必要的。

(2)电脉冲加热的技术背景：

利用电流脉冲加热结构表面直接接触的固体物底层，使其水流化，而固体物在重力、流体推力等作用下自动脱离，实现高效节能解堵的方法。由于只需对固体物底层进行加热，且采用电流脉冲直接对结构表面涂覆的电热薄膜进行加热，该方法只需要消耗不到传统解堵能源消耗的1％，且所需时间不到传统解堵时间的0.01％。

(3)电热层的技术背景：

电热层是一种面状发热的薄膜加热元件。一般来说，需要根据加热材料的不同来选择不同的加工方式。主要由导电物质和成膜物质或膜状材料组成，不同的导电物质和成膜基体可以形成多种电热膜，其加工方法有许多种，有的是将膜直接制备在被加热载体上，在载体上形成的薄膜不能和载体分离，例如将导电物质和成膜物质混合成浆料后，涂覆在需加热物体上，进行干燥成膜、热解喷涂成膜等，这些工艺一般是用在无机涂料中；有的是将电热膜元件化，例如将导电物质和成膜物质混合成浆料后进行干燥成膜，利用粘结的方式贴在被加热物体上；也有的采用物理气相沉积、真空喷涂、离子喷涂、溅射等方法，使导电物与膜状基片组成一体，或将电热膜浆料制成转印纸等。

部分电热膜同时具备表面抑制固体物附着与产生热量解除附着的双重作用，比如碳纳米管薄膜可以实现超疏水与超亲水之间的可逆转换，可抑制固体物的附着，在作为导热界面材料时，能够在不污染器件表面的条件下实现高效传热。

发明内容

本发明的目的在于：针对油气运输管道中固体物堵塞问题，结合电脉冲解堵技术，提出一种低耗能的动态解堵管理系统。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：