一種管道預熱的方法和裝置與流程
2023-06-05 20:36:11
本發明涉及油氣集輸領域，特別涉及一種管道預熱的方法和裝置。
背景技術：
隨著油田的開發，大規模的地下油氣集輸管道建設並投入使用，為了防止高溫油氣進入低溫集輸管道時，因油氣降溫太快而出現凝管的事故，對於地下油氣集輸管道大都採用大排量輸入預熱水進行預熱，預熱水的溫度由低到高梯度上升，當油氣集輸管道與周圍的土壤建立熱平衡後，將油氣輸入油氣集輸管道進行傳輸。
現有技術中，對於已經運行的油氣集輸管道系統中某個新建油氣集輸管道進行預熱時，由於已經運行的油氣集輸管道系統的起始端已經建立的熱平衡溫度比較高，這樣低於熱平衡的溫度的預熱水進入該油氣集輸管道中時，會降低已經運行的油氣集輸管道系統起始端的溫度，有可能導致油氣在輸送過程中凝管，從而會影響油氣集輸管道系統中其他油氣集輸管道的運行。
技術實現要素：
為了解決現有技術的問題，本發明實施例提供了一種管道預熱的方法和裝置。所述技術方案如下：
第一方面，提供了一種管道預熱的方法，所述方法包括：
將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道；
當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速；
當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速；
當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時， 所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水；
其中，所述第一輸入流速小於所述第二輸入流速，所述第二輸入流速小於所述第三輸入流速，所述第一輸入流速、所述第二輸入流速、所述第三輸入流速的範圍為0.01m/s～1.2m/s。
可選的，所述油氣集輸管道使用預設厚度的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫。
這樣，可以使油氣集輸管道保溫。
可選的，所述將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道，包括：
將溫度為55℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道。
這樣，可以防止油氣集輸管道炸裂。
可選的，所述當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水，包括：
當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度，且以所述第三輸入流速繼續輸入所述預熱水72小時後，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水。
這樣，可以檢測油氣集輸管道是否裂開。
可選的，所述第一預設溫度、所述第二預設溫度、所述第三預設溫度根據所述油氣集輸管道的長度、埋地深度確定。
第二方面，提供了一種管道預熱的裝置，所述裝置包括：
輸入模塊，用於將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道；
第一調節模塊，用於當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速；
第二調節模塊，用於當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速；
停止模塊，用於當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水；
其中，所述第一輸入流速小於所述第二輸入流速，所述第二輸入流速小於所述第三輸入流速，所述第一輸入流速、所述第二輸入流速、所述第三輸入流 速的範圍為0.01m/s～1.2m/s。
可選的，所述油氣集輸管道使用預設厚度的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫。
可選的，所述輸入模塊，用於：
將溫度為55℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道。
可選的，當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度，且以所述第三輸入流速繼續輸入所述預熱水72小時後，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水。
可選的，所述第一預設溫度、所述第二預設溫度、所述第三預設溫度根據所述油氣集輸管道的長度、埋地深度確定。
本發明實施例提供的技術方案帶來的有益效果是：
本發明實施例中，將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道；當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速；當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速；當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入預熱水；其中，所述第一輸入流速小於所述第二輸入流速，所述第二輸入流速小於所述第三輸入流速，所述第一輸入流速、所述第二輸入流速、所述第三輸入流速的範圍為0.01m/s～1.2m/s。這樣，整個油氣集輸管道系統中新建的油氣集輸管道輸入的預熱水的溫度比較高，已經運行的油氣集輸管道系統中正在運行的油氣集輸管道的溫度不會變化，從而該油氣集輸管道系統中正在運行的油氣集輸管道可以正常運行。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例提供的一種管道預熱的方法流程圖；
圖2是本發明實施例提供的管道預熱過程中水流前端預熱水溫度的變化的示意圖；
圖3是本發明實施例提供的一種管道預熱的裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
本發明實施例中提供了一種管道預熱的方法，該方法中涉及了電動調節閥門，電動調節閥門可以用於調節預熱水的輸入流速，本發明實施例以油氣集輸管道長度為2500米，與外界的傳熱係數為3.0w/(m2.℃)，管線埋深自然地坪以下1.5m，地溫0℃說明，如圖1所示，該方法的處理流程可以包括如下的步驟：
步驟101中，將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道。
在實施中，技術人員可以根據將要被預熱的油氣集輸管道的長度、埋地深度、與外界的傳熱係數確定第一輸入流速，。預熱水可以是油田採出水，在油氣集輸管道系統中，有新建的油氣集輸管道建成時，要對新建的油氣集輸管道預熱時，技術人員可以操作開啟電動調節閥門，並且將溫度在溫度範圍為50℃～70℃的預熱水，以第一輸入流速輸入到油氣集輸管道。例如，集輸人員根據油氣集輸管道的長度為2500米，與外界的傳熱係數為3.0w/(m2.℃)，管線埋深自然地坪以下1.5m，地溫0℃，可以計算確定第一輸入流速是0.02m/s。
可選的，將溫度為55℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道。
在實施中，技術人員可以操作開啟電動調節閥門將溫度為55℃的預熱水，以第一輸入流速輸入油氣集輸管道，55℃的預熱水可以是油田中的採出水。
可選的，油氣集輸管道使用預設厚度的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫。
在實施中，油氣集輸管道的四周使用預設厚度的硬質聚氨酯泡沫塑料包裹，這樣可以保證油氣集輸管道中的預熱水在預熱管道時，可以對預熱水保溫。並且當油氣集輸管道正式輸入油氣時，也可以進行保溫，防止出現凝管現象。
步驟102中，確定預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速。
在實施中，技術人員可以根據將要被預熱的油氣集輸管道的長度、埋地深度、與外界的傳熱係數確定第二輸入流速。技術人員可以根據預熱水的溫度、油氣集輸管道的長度、埋地深度、以及與外界的傳熱係數，計算預熱水以第一 輸入流速傳輸，經過第一傳輸時長後水流前端的溫度為第一預設溫度，當確定預熱水以第一輸入流速輸入到油氣集輸管道的時長為第一傳輸時長時，技術人員可以確定第一傳輸時間後預熱水水流前端的溫度為第一預設溫度。例如，油氣集輸管道的長度為2500米，與外界的傳熱係數為3.0w/(m2.℃)，管線埋深自然地坪以下1.5m，地溫0℃，計算得到的第一傳輸時長為6小時，第一預設溫度為30℃，第二輸入流速為0.1m/s，預熱水的水流前端到達距離油氣集輸管道起始位置500m處。
當預熱水以第一輸入流速輸入到油氣集輸管道的預熱水的傳輸時長為第一傳輸時長時，可以確定預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度，當確定預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，技術人員可以控制電動調節閥門，將預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速。
步驟103中，當確定預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速。
在實施中，技術人員可以根據將要被預熱的油氣集輸管道的長度、埋地深度、與外界的傳熱係數確定第三輸入流速。技術人員可以根據預熱水的溫度、油氣集輸管道的長度、埋地深度、以及與土壤的傳熱係數，計算預熱水以第二輸入流速傳輸，經過第二傳輸時長後預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度，當確定預熱水以第二輸入流速輸入到油氣集輸管道的時長為第二傳輸時長時，可以確定第二傳輸時間後預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度。例如，油氣集輸管道的長度為2500米，初始傳熱係數為3.0w/(m2.℃)，管線埋深自然地坪以下1.5m，地溫0℃，計算得到的第一傳輸時長為2.5小時，第一預設溫度為26℃，第三輸入流速為0.4m/s，預熱水的水流前端到達距離油氣集輸管道起始位置1300m處。
當預熱水以第二輸入流速輸入到油氣集輸管道的預熱水的傳輸時長為第二傳輸時長時，可以確定預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度，當確定預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，技術人員可以控制電動調節閥門，將預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速。
步驟104中，當確定油氣集輸管道的末端處預熱水的溫度為第三預設溫度時，油氣集輸管道預熱完成，停止輸入預熱水。
其中，第三預設溫度為油氣可以在油氣集輸管道中正常傳輸的溫度。
在實施中，技術人員可以在油氣集輸管道的末端安裝溫度傳感器，溫度傳感器可以用於檢測油氣集輸管道的末端預熱水的溫度。預熱水以第三輸入流速輸入油氣集輸管道，當預熱水到達油氣集輸管道末端時，溫度傳感器可以持續檢測油氣集輸管道末端處預熱水的溫度，當確定油氣集輸管道的末端處預熱水的溫度為第三預設溫度時，技術人員可以確定油氣集輸管道預熱完成，然後可以控制電動調節閥門，將預熱水的輸入流速調節為0，也就是停止輸入預熱水。例如，預熱水以第三輸入流速為0.4m/s傳輸2小時後，預熱水的水流前端到達油氣集輸管道的末端，也就是預熱水的水流前端到達距離油氣集輸管道起始位置2500m處，水流前端的溫度為20℃，繼續以第三輸入流速輸入預熱水，當溫度傳感器檢測到油氣集輸管道的末端的預熱水溫度為第三預設溫度時，停止輸入預熱水，其中第三預設溫度高於20℃。
另外，技術人員也可以根據將要被預熱的油氣集輸管道的長度、埋地深度、與外界的傳熱係數，計算預熱水以第三輸入流速傳輸，經過第三傳輸時長後油氣集輸管道的末端預熱水溫度為第三預設溫度，當確定預熱水以第三輸入流速輸入到油氣集輸管道的時長為第三傳輸時長時，技術人員可以確定預熱水傳輸第三傳輸時長後水流前端的溫度為第三預設溫度，這樣，當技術人員確定油氣集輸管道的末端處預熱水的溫度為第三預設溫度時，可以確定油氣集輸管道預熱完成，並且可以控制電子閥門，將預熱水的輸入流速調節為0，也就是停止輸入預熱水。
可選的，當確定油氣集輸管道的末端處預熱水的溫度為第三預設溫度，且以第三輸入流速繼續輸入預熱水72小時後，油氣集輸管道預熱完成，停止輸入預熱水。
在實施中，技術人員可以在油氣集輸管道的末端安裝溫度傳感器，溫度傳感器可以用於檢測油氣集輸管道的末端預熱水的溫度。預熱水以第三輸入流速輸入油氣集輸管道，當預熱水到達油氣集輸管道末端時，溫度傳感器可以持續檢測油氣集輸管道末端處預熱水的溫度，當確定油氣集輸管道的末端處預熱水的溫度為第三預設溫度時，技術人員可以控制電動調節閥門，保持該輸入流速持續預熱72小時，以檢測油氣集輸管道是否出現變形，如果72小時後，油氣集輸管道沒有裂開，則油氣集輸管道預熱完成。
其中，在管道預熱過程中第一輸入流速小於第二輸入流速，第二輸入流速 小於第三輸入流速，第一輸入流速、第二輸入流速、第三輸入流速的範圍為0.01m/s～1.2m/s，這樣，可以階梯變速預熱，可以保證油氣集輸管道均勻預熱，而且可以防止油氣集輸管道因高溫的預熱水進入而變形。例如，第一輸入流速為0.02m/s、第二輸入流速為0.1m/s、第三輸入流速為0.2m/s，如圖2所示，預熱水的水流前端的溫度隨預熱水的水流前端距離油氣集輸管道起始位置的變化關係。
本發明實施例中，將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道；當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速；當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速；當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入預熱水；其中，所述第一輸入流速小於所述第二輸入流速，所述第二輸入流速小於所述第三輸入流速，所述第一輸入流速、所述第二輸入流速、所述第三輸入流速的範圍為0.01m/s～1.2m/s。這樣，已經運行的油氣集輸管道系統中新建的油氣集輸管道輸入的預熱水的溫度比較高，已經運行的油氣集輸管道系統中正在運行的油氣集輸管道的溫度不會變化，從而油氣集輸管道系統中正在運行的油氣集輸管道可以正常運行。
基於相同的技術構思，本發明實施例還提供了一種管道預熱的裝置，如圖3所示，該裝置包括：
輸入模塊310，用於將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道；
第一調節模塊320，用於當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速；
第二調節模塊330，用於當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速；
停止模塊340，用於當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水；
其中，所述第一輸入流速小於所述第二輸入流速，所述第二輸入流速小於所述第三輸入流速，所述第一輸入流速、所述第二輸入流速、所述第三輸入流 速的範圍為0.01m/s～1.2m/s。
可選的，所述油氣集輸管道使用預設厚度的硬質聚氨酯泡沫塑料保溫。
可選的，所述輸入模塊310，用於：
將溫度為55℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道。
可選的，所述停止模塊340，用於：
當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度，且以所述第三輸入流速繼續輸入所述預熱水72小時後，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入所述預熱水。
可選的，所述第一預設溫度、所述第二預設溫度、所述第三預設溫度根據所述油氣集輸管道的長度、埋地深度確定。
需要說明的是：上述實施例提供的管道預熱的裝置在管道預熱時，僅以上述各功能模塊的劃分進行舉例說明，實際應用中，可以根據需要而將上述功能分配由不同的功能模塊完成，即將裝置的內部結構劃分成不同的功能模塊，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述實施例提供的管道預熱的裝置與管道預熱的方法實施例屬於同一構思，其具體實現過程詳見方法實施例，這裡不再贅述。
本發明實施例中，將溫度在溫度範圍在50℃～70℃的預熱水以第一輸入流速輸入油氣集輸管道；當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第一預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第二輸入流速；當確定所述預熱水的水流前端的溫度為第二預設溫度時，將所述預熱水的輸入流速調節為第三輸入流速；當確定所述油氣集輸管道的末端處所述預熱水的溫度為第三預設溫度時，所述油氣集輸管道預熱完成，停止輸入預熱水；其中，所述第一輸入流速小於所述第二輸入流速，所述第二輸入流速小於所述第三輸入流速，所述第一輸入流速、所述第二輸入流速、所述第三輸入流速的範圍為0.01m/s～1.2m/s。這樣，已經運行的油氣集輸管道系統中新建的油氣集輸管道輸入的預熱水的溫度比較高，已經運行的油氣集輸管道系統中正在運行的油氣集輸管道的溫度不會變化，從而油氣集輸管道系統中正在運行的油氣集輸管道可以正常運行。
本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例的全部或部分步驟可以通過硬體來完成，也可以通過程序來指令相關的硬體完成的程序可以存儲於一種計 算機可讀存儲介質中，上述提到的存儲介質可以是只讀存儲器，磁碟或光碟等。
以上僅為本發明的較佳實施例，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。