1、NEPU毕业设计外文文献翻译运行管道内水合物和蜡的精确测量的遥控管测技术院系：专业：班级：学号：姓名：导师：NEPU1 abc摘 要本文描述了使用在外部安装,非侵入性诊断技术进行管道在线检查,并且可以被用来精确测量管道内沉积数量,位置以及任何类型的沉积剖面。因此要及时的采取干预措施来降低成本，加上优化的化学处理从而增加环保效果和保障管道更大的有效性。以下将阐述三种方法：伽马射线传输扫描用于精确的点的测量断层影像技术用于管道内油品密度详细分布的测绘放射性元素的注入用于追踪确定长距离管道的沉积断面和沉积量伽玛射线传输技术是使用一个小的密封原料和一个安装在管子附近的敏感的辐射探测器。测量的辐射强度与
2、管道内沉积量的多少直接相关。断层影像技术是一个比较先进的伽玛射线扫描方法。管子周围的多个扫描点共用一个单点资源。敏感射线探测器的相控阵可以绘出一个非常详细的管道密度映象图。注入追踪元素这种技术需要注入管线的低活性的放射性跟踪剂有一个小的锋利的脉冲。可以让流体速度介于外部安装的放射探测器数据记录器范围内，测量精度达到 0.1%。在测试期间把这个同管道流量做比较就可以测量出连续探测点之间的沉积量。本文将给出研究工作的具体细节和最近几个管道检测项目的结果。介 绍由于接触到剩余可采储量的石油和天然气变得愈加困难以及先前被认为开发不经济合理的油田变得可行，因而将会更多的需求由海底冻结带到成产设备的管线。
3、而长距离的冻结带所涉及的管线更易于由于水合物和腊的沉积而造成堵塞。因而如果这些沉积物或堵塞物质能够被检测到并且确定其数量就显得非常重要，从而可以采取正确的预防措施。如果我们考虑任何管道类似于人类动脉，那么许多问题是可以影响到他们的。可能最重要的关于动脉的诊断方面的工作是他们有多少脂肪以至于阻塞了血液的流动。假设我们恰好在有这种状况的不幸的情况之中，我们会坚持医疗人员在采取干涉之做到正确的诊断。因此本文描述的许多技术可以被认为是类似于身体检查，只不过是用在工业规模上的技术而已。 NEPU2 abc运用一个上部处理过程中的基本检测技术 40 多年，可以在管道外部安装一个带有密封放射性元素，一部探测
4、器和评价检测器响应的套。我们便会发现问题。尽管管子作为水下设备被埋起来，并且接近他们很难。然而示踪剂技术,类似于一个钡餐造影用于医疗技术，可以用来确定沉积物的位置。如果还需要更进一步的勘察，那么可以运用类似于 CAT 检测和断层摄影术给出管子内部的照片。技术原理伽马射线扫描 射线扫描技术的理论总结为下述平衡式，本质上是伽马射线如何横贯通过材料。图 1-伽马射线传输方程图 1 作为参考，对生产管道天然气水合物的研究将提供以下：最初的辐射强度管道材料和生产液体的辐射吸收系数管道材料和生产液体的密度管道材料的厚度和扫描线上给出生产流体粘度的管道的内径在这种层面上，我们仍然不知道水合沉积物的浓度和密度
5、。从经验来看，Tracerco 可以假定水合物的密度。或者，Tracerco 寻找一种水合物样例的化学分析方法来测定其精确密度。最终我们可以得出管线内水合沉积物的浓度。NEPU3 abc同位素示踪剂研究未密封的同位素追踪技术通常适用于在未安装流量计的系统中进行已安装的流量计检测设备的检查和校准和多项流系统中流体分配的研究。所使用的追踪剂要跟随一个特定的材料，通过系统。在管子外表面安装上敏感的放射性元素探测器，可以检测通过指定位置的未密封的元素。这些方法可以直接用来测量流速，流量，相分布和沉积量。图 2-追踪剂的注入确定流量图 2 作为例证，通过测量探测器反映的时间间隔和知道探测器之间的距离，便
6、可以计算出平均的线性流速。如果可以假定全通径湍流，那么在知道管子内径的情况下便可以把流速转换成体积流量。精度取决于精确的内部环境，但测定的平均流速通常可以精确到 1%，体积流量的总体精度则取决于所知道的管子内径的精准程度，尽管可以通过测量管道外径和超声波测量壁厚来提高，但通常同管道规格仍有 3-4%的作业误差。示踪剂研究的基本原理就是标记一种物质或一种相态，并且在系统内追踪它。从解决问题的观点看示踪研究，如果“当流体输送的问题可以形容为“何时” ， “在哪里？”和“多少？” ，那么他们可以用示踪技术手段解决。示踪剂的基本要求如下：在实验条件下，它的行为应该同材料相同在低浓度时，它应该易被察觉检
7、测应该是明确的注射和检测对研究的系统是无干扰的在产品中残留的示踪物浓度应该不大利用放射性同位素示踪和精心挑选最合适的示踪剂为特定的应用可以满足标准。很多情况下，可以选择一个以上的放射性同位素，在选择示踪剂的过程中有一NEPU4 abc些重要的因素：半衰期比活度辐射型辐射能量物理和化学形态断层影像技术断层摄影技术是一个先进的伽马射线检测手段（如上所述） 。管子周围的多个扫描共用一个单点资源。并且敏感射线探测器的相控阵可以绘出一个非常详细的管道密度映象图，如下图 3 所示：图 3-断层摄影技术的原理移动管道周围的源 S1 进入 16 个不同的位置，读取对方 8 探测器的读数，产生密度图，在图 3
8、所示。通过做大量的扫描，可以创建许多交叉点，像孩子的呼吸运动记录器，每个交叉点都有一个相对密度，这等同于一个非常复杂的计算机程序，因而生成一副密度图。在图 3 中图片的底部，一部分水合物显示在管道的底部，一个空白空间在管道顶部的中心，最终设想，利用这个技术可以生产预警水合物探测器。在上述应用中，值得重要注意的是，由于使用敏感的辐射探测器，所使用的放射性物质的量是非常低的。比较技术与标准的 X 射线检查无损焊缝，使用量小了大约 1000 倍。这些在线的，非侵入性的检测方法，并利用小级别的材料，意味着对正常运作的没有干扰。NEPU5 abc案例研究使用密封源扫描进行沉积检测要求在 2006 年期间
9、，Tracerco 被部署到北海的浮式生产装置，并发现了一处影响海底生产系统生产的限制位置。该系统如图 4 所示：沉积的位置介于海底歧管和浮式生产装置之间，但是如何限制是未知的。该平台曾试图向系统中注入乙二醇纠正情况，但没有效果，从而需求沉积方面的进一步信息，以便可以选择正确的干预行动。基本伽玛射线最初是在 0.5 米的间隔对灵活冒口系统进行扫描，在 3 - 9点钟方向以及 6 - 12 点钟方向。扫描进行从海平面上升，直到中水拱。然而，它的目的是沿流线的海底多方面进行扫描，由于天气恶化，因此这是不可能的。图 4-北海浮式生产系统在平台船上 6 小时内变发现了沉积物的位置以及已确定数量的问题的
10、程度，如下表 5 所示。 图 5-北海浮式生产系统的管道检测结果从上面的图中可以看到，大量的的沉积物质坐落在循环的底部，这种循环NEPU6 abc还伴随着一些适度较强的沉积物在其垂直剖面上。从提供的资料来看，该平台是能够确定复古喷射适用于这种情况，最终采用了复古喷射防滑技术并清除了沉积物。示踪剂沉积物检测技术虽然示踪研究通常采用基本流量测量，它已被成功地用于在保证流通的领域，用来测量管道内固体的位置和程度。在此应用中，通过该系统的流量必须是已知的且保持不变。在间隔距离已知情况下，沿着管道方向上安装探测器。示踪剂的脉冲被添加到管道，当其通过探测位置时就可以并测定其速度。利用速度和流量，可以计算出
11、探测器相邻位置之间的平均内径大小。这种测量方法可以在任何建议的清管器实际执行操作之前提供关键信息。当需要确定长距离管线沉积物容量的总和时可以利用该方法。不需要接近所有的管线（埋地或是海底的） ，只需要探测的精确位置。例如，一项简单的最近的两个海上平台之间的 110 公里管道研究，在管子的两端进行单次测量，就得出了管线内沉积物的总量。同样进行了一个类似的实验研究，在总长 60 公里的管道上每隔 10 公里安装一个海底探测器，从而得出每 10 公里管线沉积物的容量大小。本案例研究是 117 公里长，12 英寸直径液化天然气海上平台连接陆上管道终端。管道的设计流量为每天 4000 公吨液化天然气，总
12、的 8537 立方米的填充量。该生产线的 89 公里在海下并且部分掩埋，管道最低点位于 4 公里宽的油轮通道内。液化天然气流量大大低于设计极限，因此要假设一些限制条件。在海上碳氢化合物生产的持续增长同时，生产商们也想要优化、充分利用天然气管线。为了确定管道的现况，需要一个智能的清管器来评估沉积物的数量和位置，以确定检测的可行性。在平台上，将一个尖锐的放射性脉冲注入到 12 英寸的液态天然气管道内，整个调查过程中，平台的液化天然气流量受到监测。此脉冲的进展，然后通过安装在管道沿线的战略位置的敏感辐射探测器监测，它通过每个探测器位置的时间则用来计算平均速度。其在抵达终端前，组合使用海底和地面探测器
13、，沿整个管道重复进行此步骤。图 6 显示了通过几个选择探测器示踪剂的脉冲。NEPU7 abc图 6-示踪剂通过不同探测器时的反应比较这些精确的速度测量和记录通过管道的液化天然气流量，可以计算出每个探测器之间的平均截面积（有效的内直径） ，从而计算任何限制内的沉积数量和位置。有固体沉积或限制的管道部分，将比没有任何限制区（全口径流量）表现出较高的速度（恒定流量） 。结果清楚地表明，在管道的前三分之一地区速度增长，这与管道剖面相比时，则说明这部分有沉积碎片。就像这部分有许多个尖锐的斜面，表明流动不足以把固体带到斜坡上。比例限制在该管道的计算，如图 6 所示，显示的平均数量约为 15至 20，但在第
14、一个 35 公里之后，限制要高得多，达 50-60，在15 公里至 33 公里地区，整个管段的沉积物的总量为 1600 立方米。图 7-沉积地点限制的百分比管道内流体的净化程度揭示了管道的服务问题，并且保证了操作者立即作出决定：在使用智能清管器之前需要大量的净化工作。断面影像沉积物检测技术许多人员已经做了大量的实验来确定管道内断面影像术用于沉积物检测的有效性。图 8 所示为一条空管道：NEPU8 abc图 8-空管道断面影像的结果一个意想不到的效益，现正在进一步研究中，就是管子的壁厚可以用这种技术勘测出来。在实验过程中发现了许多过程条件，如下列幻灯片所示：图 9-充满水合物的管道断面影像的结果
15、图 10-充满水合物的管道断面影像的结果NEPU9 abc图 11-充满脱水的水合物的管道断面影像的结果还需要进一步的测试和研究，但 从上面的幻灯片可以看出由于所获得的决议比预计的要好，所以我们可以获得很好的结果。在未来 Tracerco 可以看到，这种技术在三相流体计量计中的具有潜力的应用。随着水合物形成的早期预警，使化学处理得到最优化。总 结总之，放射性同位素技术为准确测量管道内的物质,如蜡的数量和位置提供了强大的和久经考验的检测技术,或是在管道情况不确定时。起初这些直接的，非侵入性测量管道内容被认为是不可能的，但最近该技术已用于许多操作当中，它的使用在全球范围内正在迅速增加。用追踪和扫描技术检测管道内沉积物的重要特征可归纳如下：上面描述的技术“，使过程系统透明“，而不是猜测什么可能是错误的。该技术允许您就进一步干预或缓解措施作出准确明智的决定。所有的技术提供在线和实时结果，以便及时的优化和故障排除。小团队的工程师可以执行以上描述的筛选和示踪技术。大多数管道系统/水下生产系统非常复杂，上面描述的技术可使系统的复杂性分解到单个组件模块，总的评估由各个部件的性能评价组成。所描述的技术是您工具箱中的补充工具系列。
