管道積液超聲波檢測技術研究.pdf

1、在世界能源日益緊張的今天,天然氣的開發(fā)因其得天獨厚的優(yōu)勢——潔凈、安全、熱值高等而得到各國青睞。但天然氣的開發(fā)過程中遇到很多亟待解決的問題,例如在輸送過程中,由于管壁和周圍環(huán)境的換熱,凝析液將可能會析出,同時,隨著氣田開采的進行,氣田將會出水,從而導致管線中產(chǎn)生積液。積液存在給管線的正常運行帶來了極大的威脅。目前,國內(nèi)外常用的檢測方法主要有快關閥門法、熒光法、射線法等一系列的檢測方法,但都存在著適用范圍小、無法進行介入式測量、具有放射性

2、等缺陷。而超聲波檢測因其無需聲速校正,不受管道內(nèi)氣液相組分以及溫度、壓力等參數(shù)影響,且不改變現(xiàn)有管路結構,在管外壁采用單個超聲探頭即可實現(xiàn)對管內(nèi)積液高度的快速精確測量等優(yōu)點而廣受國內(nèi)外專家的關注。
　　 利用超聲波進行積液液位的測量主要原理是,超聲波在介質(zhì)中傳播時,其能量被逐漸吸收,聲波幅度逐漸衰減。通過測量聲波幅度的衰減變化可以識別管道內(nèi)部界面變化情況,找出管道內(nèi)的氣液界面位置,從而確定積液的液位。
　　 本文主要利用

3、自主研發(fā)的以UMLQHU-500A超聲波檢測儀為核心的超聲波檢測系統(tǒng),以空氣和水為介質(zhì),在中國石油大學(華東)青島校區(qū)逸夫?qū)嶒灅嵌嘞嗔鲗嶒炇业膶嶒灜h(huán)道上進行了大量的超聲波檢測。檢測對象是水平道中的氣液兩相流,不同液位和流體流速下,共取9種工況。實驗的主要目的是觀察超聲波探頭在管道外壁上下移動時,從管道內(nèi)壁反射回來的超聲信號的變化情況,從而確定氣液界面位置。
　　 通過調(diào)節(jié)電動控制閥,以及實驗管路中渦街流量計前后的開關閥門來控制實

4、驗環(huán)道管路內(nèi)的氣體流速,實現(xiàn)管內(nèi)流體流速在不同液位下的變化,并通過測試管段的旁通管路進行液位調(diào)節(jié),實現(xiàn)不同液位下的超聲測量。每種工況進行多次測量取其均值,并分別采集固氣界面、固液界面以及三相界點處的超聲波反射回波波形圖。接下來對所采集的波形圖進行人工分析,確定氣體流速和積液液位對測量效果的影響,并利用Matlab軟件,對實驗誤差進行分析。
　　 最后,再次從理論上分析超聲波積液液位檢測的機理,并進一步研究液膜、壁厚以及拖尾對超聲