一种智能化埋地加热管道系统的制作方法

本发明涉及石油传输工程，尤其涉及一种智能化埋地加热管道系统。

背景技术：

1、当前，在寒冷地区或处理高粘度原油时，传统的地面加热管道（即在金属管道外边缠绕加热带或伴行加热管线来实现管道加热）（目前在用的埋地加热管道也是在金属管道外边缠绕加热带或伴行加热管线来实现管道加热，存在管道全程功率不可调）由于无法精准调控温度分布、能耗较高且缺乏有效的监控预警机制，导致其在实际使用过程中效率低下、维护成本增加。

2、中国专利文献cn 213177257 u公开了一种天然气井用智能加热管道，包括加热管道、连接法兰、接线盒，加热管道两端布置有连接法兰，加热管道表面布置有接线盒；加热管道包括防结冰层、支撑层、加热层、保温层，由内至外依次为防结冰层、支撑层、加热层、保温层，防结冰层内部布置有温度传感器，温度传感器通过数据电缆与接线盒相连接，加热层内布置有电热膜，电热膜通过供电电缆与接线盒相连接。该方案使用方便、操作简单、可统一对多条加热管道实时监控，加热管道的尺寸可根据实际天然气井采气树规格进行调整，使用更为灵活，通过防结冰层、温度传感器、支撑层、加热层、保温层的协同作用，可降低加热管道内部天然气水合物生成、附着的几率。该方案仅能调控温度，不能调控温度的分布，也不能对流量监控，更不能根据流量进行温度控制进而改变流量。仍然无法精准调控温度分布的问题，也缺乏有效的监控预警机制。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种智能化埋地加热管道系统，能够智能分段控温、实时监测并根据需求调整加热功率、支持远程管理和故障预警的新型智能化埋地加热管道系统。

2、本发明提供了一种智能化埋地加热管道系统，包括多根地埋式加热管、分段功率控制模块、温度传感器、压力传感器及远程监控装置；

3、所述温度传感器、所述压力传感器均与所述地埋式加热管连接；所述温度传感器、所述压力传感器均与所述分段功率控制模块和所述远程监控装置连接；所述分段功率控制模块与所述远程监控装置连接；

4、所述地埋式加热管在管线长度方向上分布多个独立可控的加热区段，所述温度传感器和所述压力传感器测量的数据传递给所述远程监控装置，所述分段功率控制模块接收所述远程监控装置传递的数据，能够根据接收的数据调节各加热区段的加热功率。

5、优选地，所述温度传感器和所述压力传感器安装在所述地埋式加热管的连接处。

6、优选地，所述温度传感器和所述压力传感器安装在密封绝缘金具上，所述密封绝缘金具安装于所述地埋式加热管的连接处。

7、优选地，所述温度传感器和所述压力传感器嵌在所述密封绝缘金具内。

8、优选地，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述分段功率控制模块连接。

9、优选地，所述地埋式加热管自外向内包括保温层、加强层和加热层，所述保温层采用具有低导热系数的材料，所述加强层采用高强度抗压材料；所述加热层紧贴所述加强层内壁，所述加热层内嵌加热部件；所述低导热系数为0.1~0.2 w/(m·k)，所述高强度抗压材料的硬度大于预设硬度。

10、优选地，加热部件为导热丝或导热元件。

11、优选地，所述加热层与所述保温层的导热系数之比大于等于3:1。

12、优选地，加强层采用高强度尼龙材料；保温层采用天然橡胶材料。

13、优选地，加热层包括内保温层和导热材料。

14、优选地，所述内保温层的导热系数为0.4~0.5 w/(m·k)。

15、优选地，所述内保温层采用超分子量聚乙烯材料。

16、优选地，所述保温层厚度设定为3-5mm；所述加强层厚度为5-10mm；所述加热层厚度设定为5-8mm。

17、优选地，所述分段功率控制模块根据初步模拟和计算分析，根据原油输送过程中的实际温降需求，调节各加热区段的输出功率，具体包括如下步骤：

18、设定各段加热区段的温度阈值和功率分配；

19、所述温度传感器和所述压力传感器持续采集数据并传输给所述远程监控装置，所述远程监控装置将检测到的数据传输给所述分段功率控制模块，当检测到温度或压力偏离预设范围时，所述分段功率控制模块自动调节相应加热区段的加热功率。

20、优选地，根据实际工况需求，设定各段地埋式加热管的温度阈值和功率分配。

21、优选地，还包括光纤监控报警系统，所述光纤监控报警系统通过预先部署在地埋式加热管周围的光纤网络连接。

22、优选地，当检测到发生异常时，光纤监测报警系统立即启动，通过所述光纤网络快速定位问题区域。

23、与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：

24、（1）本发明通过采用分段功率型结构设计，根据原油输送过程中的实际温降需求，精确调整各加热区段的输出功率，可大幅度提升温度控制精度并降低能耗。根据初步模拟和计算分析，预计相较于传统单一加热模式，本发明将温控精度提高至±0.5℃左右，并具有显著的节能潜力。

25、（2）针对地埋式管道可能面临的环境热交换问题，本发明通过设定内部加热层与外部保温层导热系数之比大于等于3:1，预期能有效减少热量向外界环境的散失，从而增强管道系统的保温效果。

26、（3）本发明所包含的远程监控模块能够实现对管线内压力、温度和流量等参数（当流量值变大时，说明管输量大，功率需求大，信息反馈将自动调整加热的功率输出增大）的连续监测，并具备无线传输功能，使油田管理中心得以进行远程监控与管理。这一功能能够大幅提高管道系统的自动化水平和故障响应速度，有利于确保原油在输送过程中的适宜温度和良好的流动性。

27、（4）本发明设计有专用的密封绝缘金具安装于地埋式加热管连接处，目标在于提高整体管道的密封性和绝缘性能，内置测温电偶和压力传感器则用于准确测量并反馈关键数据。这些设计改进将有助于提高设备的安全稳定性和运行可靠性。

技术特征：

1.一种智能化埋地加热管道系统，其特征在于，包括多根地埋式加热管、分段功率控制模块、温度传感器、压力传感器及远程监控装置；

2.根据权利要求1所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述温度传感器和所述压力传感器嵌在所述密封绝缘金具内。

3.根据权利要求2所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述温度传感器和所述压力传感器均与所述分段功率控制模块连接。

4.根据权利要求1所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述地埋式加热管自外向内包括保温层、加强层和加热层，所述保温层采用具有低导热系数的材料，所述加强层采用高强度抗压材料；所述加热层紧贴所述加强层内壁，所述加热层内嵌加热部件；所述低导热系数为0.1~0.2 w/(m·k)，所述高强度抗压材料的硬度大于预设硬度。

5.根据权利要求4所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，加热部件为导热丝或导热元件。

6.根据权利要求4所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述加热层与所述保温层的导热系数之比大于等于3:1。

7.根据权利要求4所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，加强层采用高强度尼龙材料；保温层采用天然橡胶材料。

8.根据权利要求4所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，加热层包括内保温层和导热材料。

9.根据权利要求8所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述内保温层的导热系数为0.4~0.5 w/(m·k)。

10.根据权利要求9所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述内保温层采用超分子量聚乙烯材料。

11.根据权利要求4所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述保温层厚度设定为3-5mm；所述加强层厚度为5-10mm；所述加热层厚度设定为5-8mm。

12.根据权利要求1所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，所述分段功率控制模块根据初步模拟和计算分析，根据原油输送过程中的实际温降需求，调节各加热区段的输出功率，具体包括如下步骤：

13.根据权利要求12所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，根据实际工况需求，设定各段地埋式加热管的温度阈值和功率分配。

14.根据权利要求1所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，还包括光纤监控报警系统，所述光纤监控报警系统通过预先部署在地埋式加热管周围的光纤网络连接。

15.根据权利要求14所述的智能化埋地加热管道系统，其特征在于，当检测到发生异常时，光纤监测报警系统立即启动，通过所述光纤网络快速定位问题区域。

技术总结本发明提供了一种智能化埋地加热管道系统，属于石油传输工程技术领域。本发明中温度传感器、压力传感器均与地埋式加热管连接；温度传感器、压力传感器均与分段功率控制模块和远程监控装置连接；分段功率控制模块与远程监控装置连接；地埋式加热管在管线长度方向上分布多个独立可控的加热区段，温度传感器和压力传感器测量的数据传递给远程监控装置，分段功率控制模块接收远程监控装置传递的数据，并调节各加热区段的加热功率。能够精细化温度控制与节能潜力，增强管道系统的保温效果，确保原油在输送过程中的适宜温度和良好的流动性，提高设备的安全稳定性和运行可靠性。技术研发人员：叶俊华,李晶,赵磊,雷卫明,刘俊,林伟,单国平,唐新波,夏平,崔洪磊,易敏,俞天录受保护的技术使用者：新疆石油管理局有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23