专利名称：油气水多相流埋地管道多点泄漏红外检测的实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种应用于管道泄漏观测的实验装置，具体的说，是涉及一种应 用于实验室中进行油气水多相流埋地管道多点泄漏红外检测的实验装置。
背景技术：
随着我国经济的快速发展，现代化社会对能源的需求不断地加大。我国已经铺建 成30000多公里输油管道，成为我国经济建设的动力基础。随之而来的管道安全运行问题 将直接影响着我国能源的安全保障和经济的高速发展。随着管线的增多，管龄的增长，埋地 管道易腐蚀，易发生泄漏，这会给生产运行带来安全隐患，同时泄漏将影响管道正常输送， 会污染环境，导致能源和社会环境的不可持续和谐发展。因此，发现管道泄漏并准确判定泄 漏点成为保证能源正常输送及社会环境和谐发展的关键因素。由于管道泄漏时，泄漏出的 介质与周围环境存在温度差，因此能够用红外检漏法进行埋地管道泄漏检测。应用这种方 法可以通过感知地面温度变化，从而判断泄漏的发生，以此来实现对泄漏的检测和定位。但 是，由此产生了如下技术问题由于应用这一方法需要在多泄漏点、不同油气水多相流含水 率、不同土壤介质孔隙率和泄漏时间的条件下，对油气水多相流埋地管道泄漏进行红外检 测及分析影响，才能够提高管道泄漏红外检测精度、降低管道泄漏检测成本以及加大管道 运输生产效率，但是目前还没有这样的实验装置。发明内容为了解决背景技术中所提出的技术问题，本实用新型提供一种用于油气水多相流 埋地管道多点泄漏红外检测的实验装置，该种实验装置能在多泄漏点、不同油气水多相流 含水率、不同管道埋深、不同土壤介质孔隙率和泄漏时间的状态下对泄漏管道进行观测并 获得需要的参数值，以及分析多泄漏点、油气水多相流含水率、管道埋深、土壤介质孔隙率 和泄漏时间对管道泄漏红外检测有何影响，具有原理明确、结构简单、操作方便的特点，一 旦应用，能够大大提高管道泄漏红外检测精度、降低管道泄漏检测成本以及加大管道运输 生产效率。本实用新型的技术方案是该种油气水多相流埋地管道多点泄漏红外检测的实验 装置，首先，包括一个由油水重力分离器、过滤器、油泵、水泵、气泵、油气水混合器以及电加 热管等构成的管道循环单元，其次，包括一个由气流量传感器、水流量传感器、油流量传感 器、含水率测试仪、温度传感器、PLC模块以及计算机等构成的实验信号监控单元，此外，独 特之处在于所述实验装置还包括一个实验箱，所述实验箱的主体为沙箱，内置有直径可以 调换的试验用油管，沙箱顶盖可以自由开启；左右矩形孔为通风孔；前后多组圆孔为油管 孔，圆孔处有法兰连接端，通过此法兰连接端将该沙箱中的油管接入前述管道循环单元中； 所述沙箱内安置有多组测温探针，分别安置在试验用油管管径方向的多组截面上，每个测 温探针上布置有测温热电偶，沙箱侧面圆孔为测温探针热电偶出线口，所述沙箱底部外侧 与恒温水套管接触，所述沙箱和恒温水套管包裹于由苯板构成的保温层中，同时恒温水套管与循环水泵以及相应管路连接，在温控装置的作用下构成恒温水系统；所述实验箱固定 于高度可调的固定架上。此外，为更好的在实验室内进行模拟实验，可以将所述实验箱的空气对流场由一 套空调系统组成，用来模拟空气对流场的风速和温度等参数，通风孔大小可调，在通风孔处 安装除尘器。本实用新型具有如下有益效果该实验装置主要由管道循环单元、实验箱和实验 数据监控单元构成，实验箱的作用是模拟管道泄漏以及实现红外测量，管道循环单元的作 用是通过调节各管段的阀门来控制流量以及产生一定含水率的油气水混合液，并且用含水 率测试仪进行监控；实验数据监控单元的作用是显示并记录油气水多相流在各个时间点处 的状态参数值，在不同的泄漏点、不同实验检测时间、不同的土壤介质孔隙率以及不同的含 水率的条件下对管道泄漏红外检测装置进行观测的问题，并能够分析泄漏点、检测时间、孔 隙率及含水率对红外快速检测的影响。因此，利用本实用新型可以在室内进行管道泄漏红 外检测的试验，为油田管道泄漏快速检测研究提供参考和依据，适用于管道泄漏观测的室 内实验研究。此外，还具有原理明确、结构简单以及操作方便等特点。
图1是本实用新型的组成示意图。图2为本实用新型中所涉及的实验台的内部结构示意图。图中1 -实验箱，2-空调系统，3-含水率测试仪，4-油气水混合器，5-气流量传感 器，6-气泵，7-油流量传感器，8-油泵，9-水流量传感器，10-水泵，11-温度传感器，12-温 控装置，13- PLC模块，14-计算机，15-电加热管，16-循环水泵，17-油水重力分离器，18-过 滤器，19-除尘器，20-苯板，A-油管孔，B-恒温水套管，C-通风孔，D-热电偶出线口。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明图1为本实用新型的组成示意图。如图所示，这种油气水多相流埋地管道多点泄 漏红外检测的实验装置，首先，该装置包括一个由油水重力分离器17、过滤器18、油泵8、水 泵10、气泵6、油气水混合器4以及电加热管15等构成的管道循环单元。此管道循环单元的 作用是通过调节各管段的阀门来控制流量以及产生一定含水率的油气水混合液。电加热管 15安装在油水重力分离器中，电加热管的加热功率可自行调节，例如，使温度控制在343K。其次，所述装置包括一个由气流量传感器5、水流量传感器9、油流量传感器7、含 水率测试仪3、温度传感器11、PLC模块13以及计算机14等构成的实验信号监控单元。此 单元中，油、气、水流量传感器以及含水率测试仪和温度传感器分别对应安装于待测循环管 道中，所述PLC模块在内置程序的控制下采集前述传感器信号，并向电加热管输出控制信 号，由计算机监控、显示和存储前述传感器信号。概括的说，该单元的作用是显示并记录油 气水多相流在各个时间点处的状态参数值。此外，最重要的是本实验装置还包括一个实验箱1，此实验箱的内部结构示意图如 图2所示，所述实验箱的主体为沙箱，例如为一个长2m、宽an、高Im以及厚度为4mm的玻璃 板粘制而成的沙箱，沙箱顶盖可以自由开启。在沙箱内置有若干试验用油管，左右矩形孔为通风孔C ；前后多组圆孔为油管孔A，圆孔处有法兰连接端，通过此法兰连接端将该沙箱中 的油管接入前述管道循环单元中，以使得模拟好后的油气水混合液流入该实验箱内的试 验用油管中。此外，所述沙箱内安置有多组测温探针，分别安置在试验用油管管径方向的多 组截面上，每个测温探针上布置有测温热电偶，沙箱侧面圆孔为测温探针热电偶出线口 D， 所述沙箱底部外侧与恒温水套管B接触，所述沙箱和恒温水套管B包裹于由苯板20构成的 保温层中，同时恒温水套管B与循环水泵16以及相应管路连接，在温控装置12的作用下构 成恒温水系统；所述实验箱固定于高度可调的固定架上。另外，为了更好的实现模拟，可以使所述实验箱1的空气对流场由一套空调系统2 组成，在通风孔C处安装除尘器19。例如空气对流场由一套空调系统组成，选择制冷机的 蒸发温度为233k、冷凝温度为四池和制冷量为30kw。通风口处安装除尘装置，并在沙面上 布置不破坏原有沙面分布的固沙网装置。沙箱内安置多组测温探针，测温探针布置在每间 隔Im的管径方向的多组截面上，每个截面上有6根测温探针，每根测温探针上有8个测温 热电偶。设备安装完成以后，进行管道多点泄漏红外检测实验，以下是检测油气水多相流 埋地管道多点泄漏的地表温度场的具体步骤步骤一，首先安装管道多点泄漏红外检测装置，确定管道上多个泄漏点的位置及 管道埋深，并用法兰固定连接管道泄漏模型；同时填入已测孔隙率的土壤介质和安装测温 探针；连接空调系统和恒温水系统；同时调整固定支架的高度，使测试管道与循环管道平 行连接；步骤二，开启管道循环系统，打开PLC模块和计算机监控界面、含水率测试仪和各 参数测试仪表。开启油泵、水泵和气泵，通过调节阀门，产生一定含水率的油气水多相流混 合液，并由含水率测试仪进行校证。开启电加热管，使油气水多相流保持333k。开启空调系 统，使地表风速达到lm/s。开启温控装置，使恒温水套管里的水温达到27 ；步骤三，通过使用红外线热成像仪，观察在不同时间点处，管道多点泄漏红外检测 装置的地表温度场；步骤四，关闭电加热管、油泵、水泵、气泵、空调系统、循环水泵和温控装置，实验结 束ο步骤五，等待管道温度降温后，打开管道多点泄漏红外检测实验装置，取出土壤介 质和测温探针，更换土壤介质和管道泄漏模式，准备进行下一组实验，步骤同上。本实用新型解决了在不同的泄漏点、不同实验检测时间、不同的土壤介质孔隙率 以及不同的含水率的条件下对管道泄漏红外检测装置进行观测的问题，并分析了泄漏点、 检测时间、孔隙率及含水率对红外快速检测的影响，具有原理明确、结构简单、操作方便的 特点。利用本实用新型可以在室内进行管道泄漏红外检测的试验，为油田管道泄漏快速检 测研究提供参考和依据，适用于管道泄漏观测的室内实验研究。
权利要求1.一种油气水多相流埋地管道多点泄漏红外检测的实验装置，包括一个由油水重力 分离器(17)、过滤器(18)、油泵(8)、水泵(10)、气泵(6)、油气水混合器(4)以及电加热管 (15)等构成的管道循环单元，包括一个由气流量传感器(5)、水流量传感器(9)、油流量传 感器(7)、含水率测试仪(3)、温度传感器(11)、PLC模块(13)以及计算机(14)等构成的实 验信号监控单元，其特征在于所述实验装置还包括一个实验箱(1)，所述实验箱的主体为 沙箱，内置有直径可以调换的试验用油管，沙箱顶盖可以自由开启；左右矩形孔为通风孔 (C);前后多组圆孔为油管孔(A)，圆孔处有法兰连接端，通过此法兰连接端将该沙箱中的油 管接入前述管道循环单元中；所述沙箱内安置有多组测温探针，分别安置在试验用油管管 径方向的多组截面上，每个测温探针上布置有测温热电偶，沙箱侧面圆孔为测温探针热电 偶出线口(D)，所述沙箱底部外侧与恒温水套管(B)接触，所述沙箱和恒温水套管(B)包裹 于由苯板(20)构成的保温层中，同时恒温水套管(B)与循环水泵(16)以及相应管路连接， 在温控装置(12)的作用下构成恒温水系统；所述实验箱固定于高度可调的固定架上。
2.根据权利要求1所述的油气水多相流埋地管道多点泄漏红外检测的实验装置，其特 征在于所述实验箱(1)的空气对流场由一套可以模拟空气对流场的风速和温度等参数的 空调系统(2)组成，在所述通风孔(C)处安装除尘器(19)。
专利摘要一种油气水多相流埋地管道多点泄漏红外检测的实验装置。主要解决现有实验装置不能在各种条件下对管道多点泄漏进行检测的问题。其特征在于所述实验装置还包括一个实验箱，主体为沙箱，内置有直径可以调换的试验用油管；左右矩形孔为通风孔，圆孔为油管孔，圆孔处有法兰连接端，通过此法兰连接端将该沙箱中的油管接入前述管道循环单元中；所述沙箱内安置有多组测温探针，分别安置在试验用油管管径方向的多组截面上，每个测温探针上布置有测温热电偶，沙箱侧面圆孔为测温探针热电偶出线口，所述沙箱底部外侧与恒温水套管接触，在温控装置的作用下构成恒温水系统。该种实验装置能在各种条件下对泄漏管道进行红外检测并获得需要的参数值。
文档编号F17D5/02GK201836653SQ20102058074
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者吴国忠, 李栋, 邢畅, 齐晗兵 申请人:东北石油大学