一种管道低洼处积液排除及缓蚀剂浓度在线监测装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种管道低珪处积液排除及缓蚀剂浓度在线监测装置及方法，属于油 气地面集输技术领域。
【背景技术】
[0002] 在高含硫气田湿气集输系统低珪处积液排除及缓蚀剂浓度在线监测方面，公开文 献上国外研究者未提出相关积液排除及缓蚀剂浓度在线监测装置设计方案或在线监测方 法，国内研究者大都停留在理论研究阶段，并没有相关有形化研究成果的报道。
[0003] 高含硫气田采用湿气集输工艺，可能面临水合物形成风险、段塞流形成风险、腐蚀 风险，诱发不安全因素，存在相应需要解决的技术问题。管道低珪处积液排除及缓蚀剂浓 度在线监测装置从确保管线安全输送的高度出发，综合分析影响高含硫气田集输管线系统 流动安全性的因素，W排除管线低珪处积液为手段，达到控制天然气不稳定流动的目的。同 时，在线监测缓蚀剂的浓度，为缓蚀剂加注量优化提供依据。
[0004] 可见，通过清除上游到达低珪处的液塞及管线低珪处原有积液，避免下游管线积 液量过大，控制水合物产生，防止段塞流的形成，抑制管道腐蚀，具有重要现实意义，同时优 化缓蚀剂加注量可W产生显著的经济效益。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种管道低珪处积液排除及缓蚀剂浓度在线监测装置及 方法，W便更好地排除管道低珪处积液并对缓蚀剂浓度予W合理优化，确保酸性气田内部 湿天然气集输管线稳定运行。
[0006] 本发明主要解决了W下几个问题；1.设计上游段塞流在线监测系统，通过在湿气 集输管道上游设立监测区域，实现管线中段塞流的密度、长度、速度数据在线分析与整理， 确定低珪处积液清除的时间；2.设计低珪处积液排除装置，分析湿气集输管线上游液塞到 达低珪处的时间，通过起旋主管道、波浪形管、气液旋流器、液滴捕集器等部件对积液进行 清除；3.配备低珪处积液排除装置在线控制系统，分析影响积液排除的关键因素，合理构 建电气控制系统，结合特定算法，实现对防爆型电磁阀及节流阀开度的自动控制；4.设计 缓蚀剂浓度在线监测装置，通过对积液温度、电导率、超声波在积液中传播速度进行测定， 实现缓蚀剂浓度在线监测功能点设计积液举升管线，利用湿天然气集输管线内高压气体 对积液缓冲罐内积液进行举升，积液进入地面储罐，装车运输处理；6.建立缓蚀剂浓度数 据传输系统，确保数据实时传输，为缓蚀剂加注量的优化提供依据。
[0007] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
[0008] -种管道低珪处积液排除及缓蚀剂浓度在线监测装置，包括起旋主管道1、防爆型 电磁阀（2、11)、积液收集桶3、气液旋流器（4、5)、波浪形管化、7)，液滴捕集器巧、9)、气体 举升管线10、注气管线12、节流阀13、积液缓冲罐14、气流喷嘴15、积液举升管线16、储存 槽17、带压密封储罐18。
[0009] 所述起旋主管道1将防爆型电磁阀2和积液收集桶3依次连接，所述气液旋流器 4与所述起旋主管道1、积液收集桶3通过管线连接，所述气液旋流器4与波浪形管6、液滴 捕集器8通过管线依次相连，所述气体举升管线10将液滴捕集器8和气田内部湿天然气集 输管线贯通；所述气液旋流器5与所述起旋主管道1、积液收集桶3通过管线连接，所述气 液旋流器5、波浪形管7,液滴捕集器9通过管线依次相连，所述气体举升管线10将液滴捕 集器9和气田内部湿天然气集输管线贯通；所述注气管线12由节流阀13、气流喷嘴15构 成；所述积液收集桶3与防爆型电磁阀11、积液缓冲罐14依次连接，所述积液举升管线16 将积液缓冲罐14与储存槽17连接，所述储存槽17与带压密封储罐18通过管线连接。
[0010] 低珪处积液排除方法：低珪处积液排除及缓蚀剂浓度在线监测装置安装布置在用 钢筋混凝±建造的埋地矩形坑内，便于定期检查及维修。通过自动控制系统实现对防爆型 电磁阀及节流阀开度的控制，通过上游段塞流在线监测系统确定液塞到达低珪处的准确时 间，液塞即将到达低珪处时开启积液排除装置内的防爆型电磁阀，进行积液收集，该装置每 次开启，收集由于段塞流产生的液塞，同时将低珪处原有积液一并排除。起旋主管道局部内 壁安装具有一定安放角的若干个固定的导流叶片，使流体形成气液两相螺旋流，便于气液 分离。起旋主管道两侧沿切向连接2条分支积液收集管线，分支积液收集管线与气液旋流 器相连，气液旋流器与波浪形管连接，波浪形管与液滴捕集器相连。起旋主管道中一部分 液体由于螺旋流产生的离屯、分离效果直接流入积液收集桶，实现积液的第一次收集，另一 部分携液气体通过切向进入分支积液收集管线，通过气液旋流器对气液两相流进行二次分 离，实现积液的第二次收集，再进入波浪形管进一步对段塞流进行抑制，最终由液滴捕集器 对液滴实现第=次收集，气相进入气体举升管线返回湿天然气集输管线。积液缓冲罐中的 积液由注气管线中的高压天然气提供动力举升至地面，进入带压密封储罐，装车运输处理。 其具体步骤为：
[0011] (1)上游液塞到达低珪处时，防爆型电磁阀2自动开启，此时低珪处的积液及上游 液塞进入起旋主管道1，使气液形成螺旋流，促进气液分离，气田内部湿天然气集输管线输 量为50~70X l〇4m3/d、输压为2~4MPa、气液比为23000~35000m3/m3;
[0012] (2)螺旋气液两相流沿起旋主管道向下朝锥体流动，液滴甩向管道内壁，通过与 壁面的碰撞，最终落入排液口而被分离出来，进入积液收集桶3 ;旋转而下的气流到达锥体 时，由于圆锥体外形的收缩，气流的切向速度不断提高，气流运动使得周边气流压力升高， 该样在锥体中屯、部分形成低压区，当气体到达锥体下部某一位置时，便向管道中屯、集中，W 相同的旋转方向在起旋主管道1内部由下而上螺旋流动，最终，向上作螺旋流动的气体沿 切向进入气液旋流器（4、5);
[0013] (3)经起旋主管道1切向进入气液旋流器（4、5)的流体依然为气液两相流，可能为 段塞流型，从气液旋流器（4、5)上部流出的气液两相流分别进入波浪形管化、7)，通过波浪 形化、7)管对段塞流进行抑制后的流体通过液滴捕集器巧、9)，进一步对气体中夹带的液 滴进行清除，经气体举升管线10回输至气田内部湿天然气集输管线；从气液旋流器（4、5) 底部流出的液体进入积液收集桶3 ;
[0014] (4)湿天然气由气田内部湿天然气集输管线流出，经节流阀13降压处理，压力由 2~4MPa降至0. 1~0. 2MPa，进入气流喷嘴15,最后由储存槽17上部开口排出，进入燃料 气管线，燃料气管线与湿天然气集输管线同沟敷设；
[0015] (5)积液收集桶中的积液经防爆型电磁阀11流入积液缓冲罐14,由注气管线12 提供高压天然气作为动力，携带积液经由积液举升管线16进入储存槽17,积液流入带压密 封储罐18,装车运输处理。
[0016] 螺旋流起旋器设计；起旋主管道1内局部管段A处安装螺旋流起旋器B，改变圆管 边界水流边界条件；通过在局部管段A内壁设置具有一定安放角的若干个固定的导流叶片 C，导流叶片C安装个数为3~6个，叶片与轴向夹角为10~30°，流体通过该管段时，不仅 沿轴向向前运动，而且产生了周向运动，二者的合运动形成了圆管螺旋流；螺旋流起旋器B 的直径与管路直径相同，管段A内部固定的导流叶片C与管壁固定相连，为减小阻力，导流 叶片前缘挫成纯形，为避免绕流，导流叶片后缘加工成翼形，若干个导叶安装时W等弧长或 等圆屯、角按一定的安放角固定于管壁上。
[0017] 缓蚀剂浓度在线监测研究及功能设计；积液收集桶3内安装有用于检测所收集积 液电导率的电导探针I，电导探针I内集成有用于检测温度参数的热敏电阻；超声波液位传 感器H具有超声波收发功能，同时用于检测积液液位；积液收集桶D侧壁上对称的安装有超 声波发射换能器F和超声波接收换能器G，用于声速测量；通过在线监测积液电导率、积液 温度、超声波在积液中的传播速度，采用人工神经网络模型，计算出积液中的己醇浓度，进 而计算出缓蚀剂浓度。
[001引人工神经网络训练包括W下步骤：
[0019] (1)实验室中配置m种已知浓度的缓蚀剂溶液，其中随机抽取100种用于对人工神 经网络的训练结果进行检验。
[0020] (2