本文關(guān)鍵詞：集氣管道出砂沖蝕監(jiān)測(cè)裝置研究

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【摘要】：油氣開(kāi)采與集輸過(guò)程中往往會(huì)不可避免地?cái)y砂,這將加速油氣管道彎頭、閥門等管件的沖蝕磨損,甚至造成穿孔爆管.并對(duì)生產(chǎn)管理人員安全、油氣正常生產(chǎn)以及周圍環(huán)境都將構(gòu)成極大的威脅。如何能夠準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)管道出砂情況,確定含固流體管道運(yùn)行參數(shù),減小顆粒沖蝕磨損的危害,仍然是制約油氣田進(jìn)一步發(fā)展的主要問(wèn)題。雖然國(guó)外有基于電阻法監(jiān)測(cè)油氣管道出砂與沖蝕磨損的成熟產(chǎn)品,但是這些產(chǎn)品均受國(guó)外知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù),其價(jià)格昂貴、維修調(diào)校不便,且國(guó)內(nèi)至今尚無(wú)類似的工業(yè)產(chǎn)品,因此非常有必要開(kāi)發(fā)具有我國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的出砂沖蝕監(jiān)測(cè)裝置,并為其進(jìn)一步工業(yè)化提供理論和技術(shù)支撐。本研究設(shè)計(jì)并搭建了管道沖蝕模擬實(shí)驗(yàn)裝置,提出了基于電橋平衡法的出砂沖蝕監(jiān)測(cè)理論模型,研究了304不銹鋼直角彎頭的最大沖蝕角,并以探針沖蝕量為基礎(chǔ)建立預(yù)測(cè)彎頭最大沖蝕速率的數(shù)學(xué)模型：比選確定以康銅6J40合金與304不銹鋼分別作為樣機(jī)傳感元件和支承殼體.完成了樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電路設(shè)計(jì)和相應(yīng)軟件開(kāi)發(fā),分析確定了樣機(jī)的絕緣方式、供電方式與穩(wěn)壓方式,并逐步對(duì)樣機(jī)硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和信號(hào)接收進(jìn)行調(diào)試；室內(nèi)實(shí)驗(yàn)分析了溫度、氣流速度、電解質(zhì)溶液對(duì)傳感器輸出信號(hào)的影響,并進(jìn)行了一系列的出砂監(jiān)測(cè)原理模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),評(píng)價(jià)樣機(jī)正面與反面監(jiān)測(cè)出砂量與沖蝕損耗量的性能,結(jié)合正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)考察出砂量、砂粒速度以及砂粒粒徑對(duì)樣機(jī)出砂監(jiān)測(cè)誤差的影響。研究結(jié)果表明：直角彎頭的最大沖蝕角約為55。,基于探針平均沖蝕速率與彎頭最大沖蝕速率的關(guān)系模型的預(yù)測(cè)誤差為-2.35%-0.488%；樣機(jī)采用恒壓脈沖方式供電、以MIC29502穩(wěn)壓器穩(wěn)壓、利用雙層聚酰亞胺薄膜并輔助高溫膠絕緣,可實(shí)現(xiàn)出砂量與沖蝕損耗量的可靠監(jiān)測(cè),并針對(duì)可能的干擾因素進(jìn)行測(cè)試分析,發(fā)現(xiàn)溫度、氣流速度、電解質(zhì)溶液對(duì)樣機(jī)輸出信號(hào)的影響相對(duì)較小,即樣機(jī)基本不受物理或環(huán)境因素的干擾；驗(yàn)證了基于電橋平衡法的出砂/沖蝕監(jiān)測(cè)理論模型的正確,無(wú)論采用樣機(jī)的正面還是反面,都能相對(duì)準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出砂量,樣機(jī)出砂量監(jiān)測(cè)誤差為-8.9%-7.5%,沖蝕量監(jiān)測(cè)精度為±7.14 nm；正交實(shí)驗(yàn)測(cè)試的樣機(jī)性能與驗(yàn)證階段基本一致,對(duì)出砂監(jiān)測(cè)誤差影響最大的是砂粒速度,其次是出砂量,砂粒粒徑的影響最小,其出砂量監(jiān)測(cè)下限為0.08 g/s。
【關(guān)鍵詞】：集氣管道 出砂量 沖蝕量 電阻法 監(jiān)測(cè)探針
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TE973.6
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-25
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-22
• 1.2.1 聲波法出砂監(jiān)測(cè)10-12
• 1.2.2 電阻法出砂監(jiān)測(cè)12-19
• 1.2.3 沖蝕理論模型19-22
• 1.3 存在的主要問(wèn)題22
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容22-23
• 1.5 研究技術(shù)路線23
• 1.6 本文創(chuàng)新點(diǎn)23-25
• 第2章 樣機(jī)監(jiān)測(cè)原理設(shè)計(jì)25-38
• 2.1 樣機(jī)監(jiān)測(cè)理論模型25-28
• 2.2 確定彎頭的最大沖蝕角28-34
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)方法28-30
• 2.2.2 結(jié)果與討論30-34
• 2.3 建立彎頭最大沖蝕速率與探針平均沖蝕速率之間的關(guān)系34-36
• 2.4 本章小結(jié)36-38
• 第3章 樣機(jī)傳感元件材料選取38-47
• 3.1 材料耐沖蝕性能測(cè)試過(guò)程38-40
• 3.1.1 探針材料38-39
• 3.1.2 測(cè)試裝置39
• 3.1.3 測(cè)試方法39-40
• 3.2 材料耐沖蝕性能評(píng)價(jià)40-45
• 3.2.1 表面形態(tài)40-41
• 3.2.2 質(zhì)量損失41-43
• 3.2.3 壁厚損失43-44
• 3.2.4 棱的損失44-45
• 3.3 不同傳感元件材料輸出信號(hào)穩(wěn)定性測(cè)試45-46
• 3.4 本章小結(jié)46-47
• 第4章 樣機(jī)整體設(shè)計(jì)47-56
• 4.1 樣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-50
• 4.1.1 樣機(jī)探頭一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)47-48
• 4.1.2 樣機(jī)探頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)48-49
• 4.1.3 樣機(jī)結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)49-50
• 4.2 電路設(shè)計(jì)50-52
• 4.2.1 設(shè)計(jì)要求50
• 4.2.2 單元電路設(shè)計(jì)與元器件的選擇50-52
• 4.3 軟件設(shè)計(jì)52-55
• 4.4 本章小結(jié)55-56
• 第5章 樣機(jī)加工與系統(tǒng)調(diào)試56-63
• 5.1 傳感元件與支撐體加工56
• 5.2 絕緣方式選擇56-58
• 5.3 供電方式選擇58-59
• 5.3.1 恒流供電58
• 5.3.2 恒壓供電58-59
• 5.4 穩(wěn)壓器選擇59-60
• 5.4.1 LT1764A穩(wěn)壓器59-60
• 5.4.2 MIC29502穩(wěn)壓器60
• 5.5 樣機(jī)系統(tǒng)調(diào)試60-62
• 5.5.1 硬件系統(tǒng)調(diào)試60-62
• 5.5.2 軟件系統(tǒng)調(diào)試62
• 5.6 本章小結(jié)62-63
• 第6章 樣機(jī)監(jiān)測(cè)原理驗(yàn)證及其性能測(cè)試63-78
• 6.1 樣機(jī)輸出信號(hào)的干擾因素分析63-67
• 6.1.1 溫度的影響63-65
• 6.1.2 氣體流速的影響65-66
• 6.1.3 電解質(zhì)溶液的影響66-67
• 6.2 驗(yàn)證出砂監(jiān)測(cè)原理模型67-73
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)條件下出砂量及沖蝕速率監(jiān)測(cè)理論模型67-68
• 6.2.2 初始單次出砂監(jiān)測(cè)68-70
• 6.2.3 多次出砂監(jiān)測(cè)70-72
• 6.2.4 樣機(jī)旋轉(zhuǎn)180°后出砂監(jiān)測(cè)72-73
• 6.3 正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)測(cè)試樣機(jī)性能73-75
• 6.4 誤差分析及完善建議75-77
• 6.5 本章小結(jié)77-78
• 第7章 結(jié)論與建議78-80
• 7.1 主要研究結(jié)論78
• 7.2 下一階段工作建議78-80
• 致謝80-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 附錄87-100
• 附圖187-88
• 附圖288-89
• 附圖389-90
• 附圖490-91
• 附圖591-92
• 附圖692-93
• 附圖793-94
• 附圖894-95
• 附圖995-96
• 附圖1096-97
• 附圖1197-98
• 附圖1298-99
• 附圖1399-100
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研情況100

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本文編號(hào)：569055