本发明涉及多相态管流输送监测，尤其涉及一种基于das的管输监测实验装置及方法。
背景技术：
1、分布式光纤声波传感技术(distributed acoustic sensing,das)是一种利用激光在光纤中的后向瑞利散射来获取沿线环境物理量变化的先进感知技术，具有环境适应性强、传感范围广、信道间光速同步以及时空分辨率高等显著优点。当光在光纤中传播时，会与光纤分子相互作用，产生散射现象。根据弹光效应和胡克定律，外界扰动会引起光纤长度和折射率的变化，从而调制光波的传播路径和时延，最终导致接收端光波相位的变化。das技术凭借其密集的空间感知能力和远距离动态监测的独特优势，已在油气资源勘探、碳储存与监测、自然灾害探测、近地表地层分析等地球物理领域初步得到应用。
2、特别是在天然气水合物开采储层和油气管道复杂多相流监测中，das技术显示出其独特的优势。多相流体在管道内流动时，会产生复杂的声学信号，这些信号可以通过分布式光纤声波传感技术进行高精度捕捉和分析，das能够实时监测管道内不同相态的流动状态和变化，如气、液、固三相的流速、流量和分布情况。这种实时、非侵入式的监测方法不仅能够提高管道运行的安全性和效率，还能为水合物储层开采和复杂管流输送提供理论支撑和适应性评价。此外，das技术在油气管道中的应用还能提供大量的关键数据支持，以满足天然气水合物开采储层及复杂多相流输送监测的需求，促进管道运营的智能化和数字化转型。
3、因此，亟待建立多通道管输das室内监测实验，模拟复杂的流动状况，为das技术提供全面的测试平台，以验证其在实际工况下的可靠性和精度。通过实验获取的大量数据可以用于训练和校准das系统的信号处理算法，提高其在现场应用中的监测能力和数据解析精度。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种基于das的管输监测实验装置及方法，以记录管道内声振动响应信号，分析不同气液比、不同管道温度、不同流形流态、不同含砂量、不同管道流速下的管道多相流声学响应特征。
2、本发明是采用以下技术方案实现的：一种基于das的管输监测实验装置，包括多通道水平和垂直管路、铺设光纤管段、注气系统、注液系统、制冷机组、废气废液回收系统、das室内监测系统和管路数据监测及中控系统；其中，多通道水平和垂直管路、铺设光纤管段、注气系统、注液系统、制冷机组分别与管路数据监测及中控系统相连接，实现对水平和垂直管路、光纤管段、注气系统、注液系统和制冷机组的参数设置、数据记录以及监测；铺设光纤管段与das室内监测系统相连接，通过das室内监测系统实时记录数据并分析管道内多相流体运移声波信号。
3、进一步的，所述注气系统包括气瓶、增压机组和空气压缩机，所述注气系统包括气瓶、增压机组和空气压缩机依次连接，并且在注气系统包括气瓶和增压机组之间设置有一号控制阀，在增压机组和空气压缩机之间设置有气体流量调节阀；所述增压机组通过输气管线与多通道水平和垂直管路相连接，所述输气管线上设置有二号控制阀；所述增压机组和空气压缩机均与管路数据监测及中控系统相连接。
4、进一步的，所述注液系统包括储水罐和液体注入泵，所述储水罐和液体注入泵相连接，并且在储水罐和液体注入泵之间还设置有截断阀，所述液体注入泵通过液体注入阀与多通道水平和垂直管路相连接；所述液体注入泵与管路数据监测及中控系统相连接。
5、进一步的，所述制冷机组包括制冷主机，所述制冷主机通过制冷机组控制阀与多通道水平和垂直管路相连接。
6、进一步的，所述废气废液回收系统包括排液罐和泄压排气阀，所述泄压排气阀设置于输气管线上，排液罐通过三号控制阀与多通道水平和垂直管路相连接。
7、进一步的，所述das室内监测系统包括das系统主机，所述das系统主机上设置有das系统外设显示屏，das系统主机通过das系统数据处理器与铺设光纤管段相连接。
8、进一步的，所述管路数据监测及中控系统包括管输系统主机，所述管输系统主机上设置有管输系统外设显示屏，所述管输系统主机通过电路分别与多通道水平和垂直管路、铺设光纤管段、注气系统、注液系统和制冷机组相连接。
9、进一步的，所述多通道水平和垂直管路包括往复式循环螺杆泵机组、垂直管道和水平管道，所述往复式循环螺杆泵机组与垂直管道或水平管道相连接，所述垂直管道和水平管道上设置有透明可视管段、温度传感器、阀门和压力传感器，其中，往复式循环螺杆泵机组、温度传感器和压力传感器均与管路数据监测及中控系统相连接。
10、进一步的，所述铺设光纤管段铺设于多通道水平和垂直管路上，包括管道内嵌套光纤和管道外固定光纤，管道内嵌套光纤末端安装有密封机构件，所述密封机构件中光纤缠绕数圈标记为信号终端并确保管道内流体不会随光纤管柱缝隙回流至das室内监测系统；管道外固定光纤为单模光纤并通过卡箍固定在管道外壁与保温层内。
11、一种基于das的管输监测实验方法，基于上述所述的一种基于das的管输监测实验装置实现，包括如下步骤：
12、s1：铺设光纤，光纤终端设备调试；
13、s2：多通道水平和垂直管路通路设置，预实验准备；
14、s3：不同井斜角下多相运移响应实验、不同管流特征下声响应实验；
15、s4：结束实验，处理数据；
16、s5：泄压排气，关闭所有实验装置。
17、本发明的有益效果在于：本发明通过模拟水合物开采储层及多相流管输工况监测动态声波信号，探明不同气液比(含砂)、不同井斜角复杂多相流条件下，管道流体运移声学反馈规律，通过das系统记录管道内声振动响应信号，分析不同气液比下的管道声学响应特征，进一步明确井筒流体运移动态监测系统的稳定性和可靠性。实验模拟尺度大，且贴近实际水合物开采储层及多相流管输工程背景，可为可燃冰勘探开发环境监测与储层评价技术研发提供一定理论基础。
1.一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，包括多通道水平和垂直管路、铺设光纤管段、注气系统、注液系统、制冷机组、废气废液回收系统、das室内监测系统和管路数据监测及中控系统；其中，多通道水平和垂直管路、铺设光纤管段、注气系统、注液系统、制冷机组分别与管路数据监测及中控系统相连接，实现对水平和垂直管路、光纤管段、注气系统、注液系统和制冷机组的参数设置、数据记录以及监测；铺设光纤管段与das室内监测系统相连接，通过das室内监测系统实时记录数据并分析管道内多相流体运移声波信号。
2.如权利要求1所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述注气系统包括气瓶（7）、增压机组（9）和空气压缩机（11），所述注气系统包括气瓶（7）、增压机组（9）和空气压缩机（11）依次连接，并且在注气系统包括气瓶（7）和增压机组（9）之间设置有一号控制阀（8），在增压机组（9）和空气压缩机（11）之间设置有气体流量调节阀（10）；所述增压机组（9）通过输气管线与多通道水平和垂直管路相连接，所述输气管线上设置有二号控制阀（12）；所述增压机组（9）和空气压缩机（11）均与管路数据监测及中控系统相连接。
3.如权利要求1所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述注液系统包括储水罐（1）和液体注入泵（3），所述储水罐（1）和液体注入泵（3）相连接，并且在储水罐（1）和液体注入泵（3）之间还设置有截断阀（2），所述液体注入泵（3）通过液体注入阀（4）与多通道水平和垂直管路相连接；所述液体注入泵（3）与管路数据监测及中控系统相连接。
4.如权利要求1所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述制冷机组包括制冷主机（37），所述制冷主机（37）通过制冷机组控制阀（46）与多通道水平和垂直管路相连接。
5.如权利要求2所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述废气废液回收系统包括排液罐（14）和泄压排气阀（13），所述泄压排气阀（13）设置于输气管线上，排液罐（14）通过三号控制阀（16）与多通道水平和垂直管路相连接。
6.如权利要求1所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述das室内监测系统包括das系统主机（20），所述das系统主机（20）上设置有das系统外设显示屏（19），das系统主机（20）通过das系统数据处理器（18）与铺设光纤管段相连接。
7.如权利要求1所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述管路数据监测及中控系统包括管输系统主机（22），所述管输系统主机（22）上设置有管输系统外设显示屏（21），所述管输系统主机（22）通过电路（38）分别与多通道水平和垂直管路、铺设光纤管段、注气系统、注液系统和制冷机组相连接。
8.如权利要求1~7任意一项所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述多通道水平和垂直管路包括往复式循环螺杆泵机组（5）、垂直管道和水平管道，所述往复式循环螺杆泵机组（5）与垂直管道或水平管道相连接，所述垂直管道和水平管道上设置有透明可视管段、温度传感器、阀门和压力传感器，其中，往复式循环螺杆泵机组（5）、温度传感器和压力传感器均与管路数据监测及中控系统相连接。
9.如权利要求1~7任意一项所述的一种基于das的管输监测实验装置，其特征在于，所述铺设光纤管段铺设于多通道水平和垂直管路上，包括管道内嵌套光纤和管道外固定光纤，管道内嵌套光纤末端安装有密封机构件，所述密封机构件中光纤缠绕数圈标记为信号终端并确保管道内流体不会随光纤管柱缝隙回流至das室内监测系统；管道外固定光纤为单模光纤并通过卡箍固定在管道外壁与保温层内。
10.一种基于das的管输监测实验方法，基于权利要求1~7任意一项所述的一种基于das的管输监测实验装置实现，其特征在于，包括如下步骤：
