[发明专利]热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及高寒地区热油管道低温环境的室内模拟及径向温度监测系统，属于石油与天然气工程技术领域。

背景技术

国内外原油多为高粘易凝原油，还有相当数量的特高含蜡、高凝点原油及特高粘稠油，其输送一般采用加热工艺，相应的管道常称为热油管道。热油管道往往运行能耗高、停输再启动困难且固相沉积严重，高寒地区或季节的热油管道更是如此。比如我国内蒙、新疆与黑龙江等北方地区，冬季极端气温可能低达－40℃以下，这些地区的热油管道相应的外部环境温度可能低于－5℃，管道操作管理人员必须掌握热油管道在如此极端低温环境下的流动行为、停输再启动行为及固相沉积规律，以便制定和采取相应的优化运行与安全管理方案。事实上，这些科学问题一直是国内外相关专家学者关注的热门课题，不仅需要研究热油管道沿线的温降规律，而且需要研究热油管道正常运行与停输时径向温度随时间的变化规律，其结果的准确性与科学性必须通过可靠的实测参数或实际操作参数来检验，进而为热油管道的合理设计、优化运行及安全管理提供理论依据。然而，环道模拟装置作为管输原油流动性研究的重要手段，尽管在国内外相关研究中的应用较广，但从现有环道装置的组成与结构特点看，这些装置并不具备热油管道低温环境的室内模拟条件，且径向温度的测试技术及手段更是鲜有报道，这极大地制约了特殊工况下热油管道径向温度场和固相沉积规律的深入研究。因此，热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统是前述科学问题研究的必要手段，也是对常规环道模拟装置的重要补充与完善。

发明内容

本发明的目的是提供一种热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统。

本发明针对现有环道装置不具备热油管道极端低温环境模拟与径向温度监测的局限性，提出可以科学模拟实际热油管道低温环境与监测径向温度的方法及配套系统，该系统主要由测试管路及保温单元、低温供应单元、低温介质保温单元、温度及差压监测单元构成。

上述的热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统，所述的测试管路由两段用法兰连接的不锈钢管组成，装卸与搬迁方便。

上述的热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统，所述的油管保温单元由50mm聚氨酯泡沫、1mm高密度聚乙烯防护层组成，这与热油管道的实际保温结构类似。聚乙烯防护层具有机械强度高、耐冲击、耐环境应力开裂、耐腐蚀、耐低温、易焊接、施工简便、严格密封无渗漏、使用寿命长等特点，而聚氨酯泡沫具有填充后无缝隙、固化后粘结牢固、不开裂、不腐化、不脱落的优点。通过设置聚氨酯整体发泡层，使保温层、外护层形成了一个整体，解决了保温管的钢材腐蚀问题，这也在很大程度上增加了管道的使用寿命。

上述的热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统，所述的低温供应单元主要包括制冷机组、低温介质循环泵、低温介质循环管路及保冷结构等。在低温供应系统中，低温介质通过循环泵及其连接软管、缠绕在热油管保温层外的铜管实现循环流动。在模拟实验之前，将低温介质循环冷却、恒定在实验所需的温度，从而达到模拟低温环境温度的目的。

上述的热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统，所述的低温介质保温单元由50mm复合硅酸镁毡和1mm玻璃纤维板包覆层组成，复合硅酸镁毡其导热系数低于传统保温材料，且具有粘结性好、不易脱落等优点，而玻璃纤维板具有较好的耐热性和耐潮性，两者结合使用能够起到很好的防止冷量损失的作用。

上述的热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统，所述的温度监测单元由两套各7个温度监测点的探温元件（包括保温防护层、热油管外壁、距油管内壁0、D_i/8、D_i/4、3D_i/8、D_i/2处的温度监测，其中D_i表示测试管段的内径）、电信号传输线、A/D转换器及数据采集系统组成。该温度监测系统通过专门开发的软件可实时监测、采集、保存低温环境下热油管道不同径向位置的温度。

上述的热油管道低温环境模拟及径向温度监测系统，所述的差压监测单元主要由差压变送器、引压管、引压管保温及温控系统组成，可实时监测低温环境下热油管道单位长度上的压差。为防止含蜡原油在温度降低过程中因蜡的析出而堵塞引压管，专门在引压管上缠绕保温层并安装温控器，可实现对引压管的加热、控温，以确保测试结果的准确性。

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：