[其他]密闭空间内气体的声测法及其设备

说明书

本发明总的说来是涉及一项检测设备。特别涉及监测密闭空间内，是否存在气体物质的一种新颖而有用的方法及其所使用的设备。

至少有一根内套管和一根外套管的隔热的管状结构为公众所知所用，例如可以在油井或管路中作为隔热的蒸汽注射管以输送经过加热的或低温的流体。这种管路在授予Alexandru    et    al的美国专利3，574，357和授予Owens    et    al的美国专利3，397，345中作了公开。

众所周知，在内套管和外套管之间的环形空间中造成真空，就可为蒸汽注入管路提供一个热的绝缘层。由于隔热的效果有赖于真空的维持，所以设法取得一个信号-以指明环形空间内的气体压力状态是很重要的。由于管路内环形空间所固有的不可接近性，要做到这点就比较困难。

本发明的目的是：利用既无破坏性、又不妨碍管路工作的简单设备，以探明密闭空间是否已失去了真空。作为这类密闭空间的例子的，可以是油田隔热蒸汽注入管的内套管和外套管之间的环形空间。

本发明的另一个目的是，提供一套装置，该装置具有设计简单、结构坚固、造价低廉的优点。

标志着本发明各种新颖的特点的，已详细地列在所附的权利要求书中，并组成本发明的一部分。为了更好地了解本发明-它的操作优点和通过使用它所要达到的特殊目的，可参照本文附图和有关说明-它们详细地说明了本发明的最佳实施例。

图中：

图1是表示实施本发明的一个装置的简图，该装置用来测试隔热的蒸汽注入管路（以剖视图表示）环形空间中的压力状态。

图2是装置的横向剖面图。图中表明了装置中两个传感器的位置。

图3是一个方块图，表示体现本发明的一种测试设备的配置。

图4是一个流程图，说明根据本发明检测压力状态时，计算机程序的各个步骤。

现在具体地谈一下图。图1用图解说明了用来监测隔热的蒸汽注入管道10的环形空间12中压力状态的一个装置。环形空间12处在内套管14和外套管16之间，一端以密封装置为界，密封装置可以是环形密封塞或密封组件18;在管道10的另一端，环形空间以另一个密封装置例如以一个连接体为界，连接体将内套管和外套管相连，材料与套管14和套管16的材料相同或类似。虽然本发明不必对环形空间12的任一末端的结构有任何特殊性能要求，但最好至少有一端，其结构能使声波在其中以可预测速度传播。

由于本发明所使用的基本原理是：声波只能在有空气或其它气体的空间中传播。本发明用用的设备是用来产生和/或处理声波的。

上述装置本身包括一个第一传感器2和第二传感器4。第一和第二传感器都装在一个固定装置上。该固定装置6通常由一对臂22和24组成。这一对臂用铰链26将其铰合在一起。拉簧28使两个传感器2和4靠紧。如图2所示传感器4与外套管16的外表面在第二个点5相接触，其表面为凹面。传感器2与内套管的内表面在第一个点3相接触，其表面为凸面。第一个点3与第二个点5被空间12所隔开。

就该装置操作而言，为克服弹簧28的拉力，使臂22和臂24张开，传感器2和4就可夹在隔热的蒸汽注入管道10的内外表面上。为了保证传感器和管道之间有良好的声耦合，传感器与管道接触的表面可涂以适用的油脂。

脉冲发生器30所产生的高压电脉冲，被送到两个传感器中的一个例如第一传感器2上，该传感器将电脉冲转换为超声波脉冲。另一个传感器4接在放大和滤波电路32上。

检测器是一台示波器34。它的第一输入线36用来接收与来自传感器4的声波成比例的信号，它的第二输入线接收来自脉冲发生器30的信号，以便对每一个操作循环产生一个示波器触发扫描信号。

由于内外套管14、16、环形塞18、以及连接体20的材料是已知的，声波在这些材料中的传播速度也就已知。这个速度可与示波器34的扫描速度发生连系，使声波通过管道10和连接体20沿着图上所说的路径40传来的预期的信号能被示波器记录下来。不管环形空间12中是否存在着气体，至少这部份检测到的声信号，能在示波器34上显示出来。

一般说来，由于管道是由金属制成的，声波通过金属体传播，其速度比通过气体时要快（若在空间b中有气体的话）。所以传感器在管道中的位置最好这样来选：使得声波通过管体材料和连接体20所走的路径40，比之于声波穿过空间b所走的路径42要长得多。对声波传播的路径作了这样的选择之后，再考虑声波在气体和在管材中传播速度，就有可能保证使通过空间（由于空间中有气体）沿着路径42传来的这部份声波，比通过管道沿着路径40传来的声波，要先到达检测传感器4。