深水长输管道的清管装置及方法

本发明属于清管设备领域，尤其是一种深水长输管道的清管装置及方法。

背景技术：

1、我国出产的原油天然气具有含蜡量高、凝点高等特点。随着天然气管道在役时间的增加，管道内的蜡的沉积物以及水合物会大量堆积，增加了天然气输送时的阻力与系统的能耗。在一些蜡沉积严重的区域，甚至有可能造成凝管事故。

2、为了去除输送管道内壁的沉积物，需要采用清管装置进行清理，传统清管器是通过在管道内部移动，清除油、气管内积存的凝油、积蜡、机械杂质、腐蚀产物如硫化铁和积水等物质，以恢复或提高管道输送效率。

3、传统的清管器多用于陆地石油天然气管道，每隔一段距离便有收发筒可以取出，因此，传统陆地清管器使用方便，但同时在高压或者长输管中结构相对易损坏。同时，陆地管道多采用刮、刷等方式进行清理管道，容易损伤管道。对于海底深水长输管道，距离长，压力大，所需清管装置便需要可以使用很长时间并且不易损坏，适用于海底高压等环境，大多数陆地清管器不适用于海底油气运移管道或者长距离运输。

4、cn106269730a公开了一种自助力超声除垢清管器，引入超声波发生装置，代替以前其他管道清管器中的硬质刀片或者钢刷，减少了对管道内壁的机械损伤，设置电磁感应发电装置，将部分机械能转化为电能，不需要携带大型蓄电池，就能够实现长距离清管除垢的效果。该清管器续航能力较强，但是需要设置发电机构，导致整个清管器的重量大，结构复杂，造价较高。此外，传输介质如油气等要从清管器内部穿过，容易污染内部元件。

5、cn114618841a公开了一种石油管道清管设备，通过摄像头检测结块的位置，然后将超声波振动器移动至合适的位置并对结块进行清除。该设备结构也比较复杂，且管道内部没有光线，必须依靠照明灯进行照明，才能够使摄像头清晰拍摄，能耗高。此外，管道同一轴向位置可能存在多处结块，难以被全部清除。

6、cn112238110a公开了一种能自如移动于管道内的管道清理疏通装置，结构复杂。

7、可见，现有的清管装置结构都比较复杂，设备成本高。对于深水长管道的清管装置来说，节能、增强续航能力是十分重要的，现有技术续航能力较差，且现有技术在清管过程中，超声波的频率始终保持一致，运行时不够节能，降低设备的续航能力。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种深水长输管道的清管装置及方法，该装置结构简单、续航能力强，且该装置和方法能够对管道进行充分清洁。

2、为解决上述问题，本发明采用的技术方案为：深水长输管道的清管方法，

3、利用管道内部流体推动清管装置移动，同时利用超声波组件朝管道内壁发射超声波；

4、检测清管装置前端和后端的压力，计算前端和后端的压力差；

5、当前端和后端的压力差增加时，增大超声波频率，当前端和后端的压力差减小时，降低超声波频率。

6、检测清管装置的移动速度，当前端和后端的压力差快速增加，且清管装置的移动速度变化量小于设定值时，超声波的频率不变。

7、清管装置上设置有皮碗，皮碗与管道内壁密封接触，清管装置移动时，皮碗将管道内壁的杂质刮除。

8、所述超声波的频率变化范围为20khz～40khz。

9、深水长输管道的清管装置，包括壳体，所述壳体的外壁设置有刮除件，所述壳体的前端设置有第一压力检测件和超声波组件，所述壳体的后端设置有第二压力检测件，所述壳体内设置有电源、中央控制系统和超声波控制器，所述电源、第一压力检测件、第二压力检测件和超声波控制器均与中央控制系统相连，所述超声波组件与超声波控制器相连。

10、进一步地，所述刮除件为皮碗。

11、进一步地，所述壳体上设置有测速元件，所述测速元件与中央控制系统相连。

12、进一步地，所述超声波组件包括多个均匀分布的超声波发射器。

13、进一步地，所述第一压力检测件和第二压力检测件连接有压差测算件，所述压差测算件与中央控制系统相连。

14、进一步地，所述壳体的前端面呈向外凸出的球形面。

15、本发明的有益效果是：1、采用管道内部流体作为推动清管装置移动的动力，无需设置额外的动力机构，可以简化清管装置的结构，且不消耗电能，有利于提高续航能力。在管道内部流体推动清管装置移动的过程中，如果管壁上的杂质增多，那么对清管装置的阻力增大，清管装置的速度降低，那么后方流体对清管装置的推力会增加，即清管装置后方受到的压力增加，流体对清管装置前后端的压力差增大；反之，如果管壁的杂质减少，对清管装置的阻力减小，清管装置后方受到的压力减小，流体对清管装置前后端的压力差减小。本发明根据这一规律，通过检测清管装置前后方的压力差的变化，根据压力差的变化判断杂质的多少，进而根据杂质的多少调节超声波的频率，确保对杂质进行充分去除，同时又避免了超声波组件消耗不必要的电能，从而提升续航能力。此外，本发明的超声波组件与固定频率的超声波组件相比，使用寿命大幅度提高。

16、2、本发明的深水长输管道的清管装置，机械硬件结构只有壳体、刮除件和超声波组件，结构十分简单，重量和成本低，降低生产成本，且便于携带、运输。

技术特征：

1.深水长输管道的清管方法，其特征在于：

2.如权利要求1所述的深水长输管道的清管方法，其特征在于：检测清管装置的移动速度，当前端和后端的压力差快速增加，且清管装置的移动速度变化量小于设定值时，超声波的频率不变。

3.如权利要求1或2所述的深水长输管道的清管方法，其特征在于：清管装置上设置有皮碗（3），皮碗（3）与管道内壁密封接触，清管装置移动时，皮碗（3）将管道内壁的杂质刮除。

4.如权利要求1所述的深水长输管道的清管方法，其特征在于：所述超声波的频率变化范围为20khz～40khz。

5.用于权利要求1、2、3或4所述深水长输管道的清管方法的深水长输管道的清管装置，其特征在于：包括壳体（2），所述壳体（2）的外壁设置有刮除件，所述壳体（2）的前端设置有第一压力检测件（10）和超声波组件，所述壳体（2）的后端设置有第二压力检测件（5），所述壳体（2）内设置有电源（6）、中央控制系统（7）和超声波控制器（9），所述电源（6）、第一压力检测件（10）、第二压力检测件（5）和超声波控制器（9）均与中央控制系统（7）相连，所述超声波组件与超声波控制器（9）相连。

6.如权利要求5所述的深水长输管道的清管装置，其特征在于：所述刮除件为皮碗（3）。

7.如权利要求5所述的深水长输管道的清管装置，其特征在于：所述壳体（2）上设置有测速元件（8），所述测速元件（8）与中央控制系统（7）相连。

8.如权利要求5所述的深水长输管道的清管装置，其特征在于：所述超声波组件包括多个均匀分布的超声波发射器（1）。

9.如权利要求5所述的深水长输管道的清管装置，其特征在于：所述第一压力检测件（10）和第二压力检测件（5）连接有压差测算件（4），所述压差测算件（4）与中央控制系统（7）相连。

10.如权利要求5所述的深水长输管道的清管装置，其特征在于：所述壳体（2）的前端面呈向外凸出的球形面。

技术总结
本发明涉及深水长输管道的清管装置及方法，该方法包括：利用管道内部流体推动清管装置移动，同时利用超声波组件朝管道内壁发射超声波；检测清管装置前端和后端的压力，计算前端和后端的压力差；当前端和后端的压力差增加时，增大超声波频率，当前端和后端的压力差减小时，降低超声波频率。该装置包括壳体，壳体的外壁设置有刮除件，壳体的前端设置有第一压力检测件和超声波组件，壳体的后端设置有第二压力检测件，壳体内设置有电源、中央控制系统和超声波控制器。本发明的清管装置结构简单、续航能力强，且该装置和方法能够对管道进行充分清洁。

技术研发人员：张海翔,马守东,干毕成,李占东,李中,孟文波,宣英龙,何金钢,余意,冯加志,王殿举,李吉
受保护的技术使用者：东北石油大学三亚海洋油气研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16