(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210541543.9 (22)申请日 2022.05.18 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 朱红卫　陈国明　李文超　白宇　 耿志远　王鹏飞　贾烁宇　 (74)专利代理 机构 山东祺智知识产权代理有限 公司 373 61 专利代理师 孟繁修 (51)Int.Cl. G01D 21/02(2006.01) G01M 99/00(2011.01) (54)发明名称 水下混输管道损伤模拟实验装置及模拟实 验方法 (57)摘要 本发明涉及一种水下混输管道损伤模拟实 验装置， 包括： 管道输送介质模拟系统、 水下损伤 模拟系统和数据采集系统； 管道输送介质模拟系 统， 用于模拟输送油、 气、 以及油气混合介质的管 道； 水下损伤模拟系统， 用于模拟输送油、 气、 以 及油气混合介质的管道出现损伤； 数据采集系 统， 用于采集正常情况下以及管道出现损伤情况 下的试验数据。 本发明涉及一种水下混输管道损 伤模拟实验 方法， 根据实验数据总结水下混输管 道损伤时混合介质的流动特点和规律。 本发明能 够用来测量小孔泄漏、 管道破裂甚至管道断裂等 损伤的后果， 管道可作为输气管道、 输油管道和 油气混输管道进行多次实验； 操作简单， 可真实 反应管道发生损伤后介质在水中的状态。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 115096352 A 2022.09.23 CN 115096352 A 1.水下混输管道损伤模拟实验装置， 其特征在于， 包括： 管道输送介质模拟系统、 水下 损伤模拟系统和数据采集系统； 所述的管道输送介质模拟系统， 用于模拟输送油、 气、 以及油气混合介质的管道； 所述 的水下损伤模拟系统， 用于模拟输送油、 气、 以及油气混合介质的管道出现损伤； 所述的数 据采集系统， 用于采集 正常情况 下以及管道出现损伤情况 下的试验数据。 2.根据权利要求1所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 所述的管道输 送介质模拟系统包括： 储油箱(101)、 油泵(102)、 输油管道手动开关(103)、 空气压缩机 (104)、 输气管道手动开关(10 5)、 三通管(106)、 透明管道(107)和回流管道(108)。 3.根据权利要求2所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 所述的储油箱 (101)材料为铝合金， 下方连接出油管道， 出油管道上依次连接油泵(102)和 输油管道手动 开关(103)， 输气管道上的空气压缩机(104)连接输气管道手动开关(105)， 出油管道和输气 管道在三通管(106)处汇合， 连接透明管道(107)和回流管道(108)， 回流管道(108)的出口 位于储油箱(101)的上 方。 4.根据权利要求1所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 所述水下损伤 模拟系统包括： 损伤管道模拟子系统和水下环境模拟子系统， 损伤管道模拟子系统位于水 下环境模拟子系统中， 损伤管道模拟子系统分为水下损伤横管子系统和水下损伤立管子系 统两部分。 5.根据权利要求4所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 水下损伤横管 子系统包括： 依次连接形成闭环的未损伤横管(203)、 未损伤横管气动开关(201)、 损伤横管 气动开关(202)和可更换损伤横管(204)， 损伤横管气动开关(202)和可更换损伤横管(204) 位于回流管道(108)的水平段上； 水下损伤立管子系统包括： 依次连接形成闭环的未损伤 立 管(207)、 未损伤立管气动开关(205)、 损伤立管气动开关(206)和可更换损伤立管(208)， 损 伤立管气动开关(206)和可更换损 伤立管(208)位于回流管道(108)的垂直段上； 水下环境 模拟子系统包括： 水箱(209)、 排水阀(210)和排水管(211)， 排水阀(210)的进水口与水箱 (209)的底部贯通连接， 排水阀(210)的出水口与排水管(211)连接； 未损伤横管气动开关 (201)、 损伤横管气动开关(202)、 未损伤立管气动开关(205)和损伤立管气动开关(206)通 过空气软管集中于空气软管集线盒(212)， 经空气软管集线盒(212)连接到控制器(213)， 控 制器(213)和电脑(313)连接 。 6.根据权利要求1所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 所述数据采集 系统包括： 测 量实验油流量的流量传感器、 测 量实验气体压力的压力传感器和测量油气混 合介质的混合介质测量装置 。 7.根据权利要求6所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 所述数据采集 系统包括： 测量实验油流量的第一流量传感器(301)， 第一流量传感器(301)连接在输油管 道手动开关(103)和三通管(106)之间的出油管道上； 测量实验气体压力的第一压力传感器 (302)， 第一压力传感器(302)连接在输气管道手动开关(105)和三通管(106)之间的输气管 道上； 第二流量传感器(303)和第二压力传感器(304)连接在三通管(106)和透明管道(107) 之间的管道上， 第二流量传感器(303)和第二压力传感器(304)组成第一组混合介质测量装 置； 在水箱(209)中， 第三流量传 感器(305)和第三压力传感器(306)连接在透明管道(107) 与损伤横管气动开关(202)之间的回流管道(108)上， 第三流量传感器(305)和第三压力传权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115096352 A 2感器(306)组成第二组混合介质测量装置； 第四流量传感器(307)和第四压力传感器(308) 连接在可更换损伤横管(204)和损 伤立管气动开关(206)之间的回流管道(108)上， 第四流 量传感器(307)和第四压力传感器(308)组成第三组混合介质测量装置； 第五流量传感器 (309)和第五压力传感器(310)连接在可更换损伤立管(208)之后的回流管道(108)上， 第五 流量传感器(309)和第五压力传感器(310)组成第四组混合介质测量装置； 所有传感器的信 号通过传感器集线盒(311)传递到显示器(312)上显示相关读数， 显示器(312)和电脑(313) 连接。 8.根据权利要求3或5或7所述的水下混输管道损伤模拟 实验装置， 其特征在于， 控制器 (213)和显示器(312)设置在控制柜中， 控制柜外表面的上方有五个流量传感器读数显示 器， 分别是： 第一流量传感器读数显示器(6)、 第二流量传感器读数显示器(7)、 第三流量传 感器读数显示器(8)、 第四流量传感器读数显示器(9)和第五流量传感器读数显示器(10)； 控制柜外表面的下方有五个按钮， 分别是： 总 开关按钮(1)、 未损伤横管气动开关按钮(2)、 损伤横管气动开关按 钮(3)、 未损伤立管开关按 钮(4)和损伤立管气动开关按 钮(5)。 9.水下混输管道损伤模拟 实验方法， 其特征在于， 应用如权利要求8所述的模拟实验装 置， 包括以下步骤： S1、 打开空气压缩机(104)和控制器(213)， 调试气动开关和传感器， 将电脑(313)和控 制器(213)连接； S2、 按照试验要求在 水箱(209)内注水， 将水位保持在需求 高度， 打开油泵(102)和输油 管道手动开关(10 3)、 输气管道手动开关(10 5)， 实现管内油气的正常流动； S3、 按照试验要求调节油泵(102)的出油量， 记录第一流量传感器(301)的示数， 调节空 气压缩机(104)的出气量， 记录第一压力传感器(3 02)的示数； S4、 观察透明管道(107)， 待混输油气达到稳定状态， 依次记录第一、 第二、 第三和第四 组混合介质测量装置的示数； S5.1、 关闭未损伤横管开关(201)， 打开损伤横管开关(202)， 观察实验现象， 着重记录 第二组和第三组混合介质测量装置的示数； S5.2、 关闭未损伤立管开关(205)， 打开损伤立管开关(206)， 观察实验现象， 着重记录 第三组和第四组混合介质测量装置的示数； S6、 关闭损伤横管开关(202)、 损伤立管开关(206)， 打开未损伤横管开关(201)、 未损伤 立管开关(20 5)， 让混合介质继续 流通一段时间， 避免水进入管道； S7、 关闭所有气动开关， 断开电源， 利用吸油毡吸附水中残留油污， 打开排水阀(210)， 通过排水 管(211)排尽水箱(209)中的水。 10.根据权利要求9所述的水下混输管道损伤模拟实验方法， 其特征在于， 根据实验数 据总结水下混输管道损伤时混合介质的流动特点和规律， 根据总结出的流动特点和规律在 海底管道中的关键位置布置流 量传感器和压力传感器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115096352 A 3