声发射检测气液两相段塞流特性

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李晓磊，王鑫，汪太阳，张淦

（中国石油大学（华东）储运与建筑工程学院，山东省油气储运安全省级重点实验室，山东青岛266580）

摘要：采用声发射技术对水平管内气液两相段塞流声信号进行非侵入式、实时检测。通过设定时间窗和长气泡定义时间计算声发射信号参数，分析段塞单元声信号特点，利用双通道声发射传感器,根据同一液塞到达前后两个传感器的时间差来计算段塞速度，测试结果与双平行电导探针、Nicklin经验公式对比。结果表明,段塞单元信号特征明显，液塞头部、液塞体和长气泡声信号依次减弱，长气泡区信号低于阈值。声发射技术可以检测液塞速度，具有油田现场工程应用价值。

关键词：运输；石油；声发射；两相流；测量

中图分类号：TE832文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-396X.2018.06.011

Monitoring Slug Characteristics in Gas-Liquid Two-Phase Flow with

Accoustic Emission

Li Xiaolei，Wang Xin，Wang Taiyang，Zhang Gan

（College of Pipeline and Civil Engineering，Provincial Key Laboratory of Oil and Gas Storage and Transportation，China University of Petroleum（East China），Qingdao Shandong266580，China）

Abstract:The acoustic emission(AE)technique was used to measure the AE signals of gas-liquid slug flow in horizontal pipes with non-intrusive and real-time monitoring features.Parameters of AE signals were calculated by setting window time and Critical Time of Elongated Bubble(CTEB).The characteristics of AE signal of slug unit were analyzed simultaneously.Based on the time delay of the same liquid slug arriving at two AE sensors,the AE method was used for detecting the translational velocity of liquid slug.Also,the measurement result of AE method was compared with the parallel conductivity method and Nicklin correlation.It is found that the AE signal of slug flow is very clear.The signals of liquid slug head,liquid slug body and elongated bubble decrease gradually and the signals of elongated bubble are below the threshold.The absolute energy and count of liquid slug increase with the superficial liquid and gas velocity respectively.AE technique could be used to monitor the frequency and translational velocity of liquid slug and it is a valuable method for application in the oil and gas field.

Keywords:Transportation；Petroleum；Acoustic emission；Two-phase flow；Measure

段塞流是海洋石油行业长距离混输管道中常见的现象，具有间歇性、强烈的波动性和不稳定的特点，目前缺乏实时、精确的检测手段。因此,深入研究段塞流流动特性，寻求先进手段进行实时、精确检测具有重要的意义。

传统检测技术存在一定的缺陷：伽玛射线设备复杂，具有辐射性，危害操作人员健康，且反应较慢，管内液塞快速流动时，不能实时获取管道内流动液塞参数；电导探针法、电容探针法会对相界面造成干扰破坏，降低检测精确性，探针容易损坏，目前仅用于实验室研究；超声法需要同时具备发射和接收装置，设备复杂，现场应用价值低。声发射技术（Acoustic Emission）能够检测材料中局部区域自发释放的瞬态弹性波[1]，具有检测频率范围宽、灵敏

第31卷第6期2018年12月Vol.31No.6

Dec.2018

文章编号：1006-396X（2018）06-0067-06石油化工高等学校学报

JOURNAL OF PETROCHEMICAL UNIVERSITIES

收稿日期：2018-03-23修回日期：2018-04-04

基金项目：国家自然科学基金(51376197)。

作者简介：李晓磊（1991-），女，研究生，从事多相流流动和测试等方面的研究；E-mail：tolixiaolei@https://www.360docs.net/doc/7f3540216.html,。

通信联系人：王鑫（1973-），男，博士，副教授，从事油气田集输、多相流动与传热、长距离输气管道等方面的研究；E-mail：wangxinmfnl@https://www.360docs.net/doc/7f3540216.html,。

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