一種水合物漿液流動特性測試裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種水合物漿液流動特性測試裝置，實驗裝置采用高壓透明有機玻璃管路，主要由兩條水平直管及與之相連的一條低曲率彎管組成。分別通過壓縮機二和離心泵一將分離器出來的氣體和液體注入高壓透明有機玻璃管，高壓透明有機玻璃管之前設置了緩沖罐，用來穩定流動介質。水合物生成后，通過采用氣瓶和壓縮機一補充氣體來維持系統壓力保持不變。整個環路系統安裝在一個可改變傾角的傾斜臺上，系統處在可控制環境溫度的房間內。與現有的水合物漿液流動特性測試裝置相比，本實用新型專利技術具有可以測量不同傾角下水合物漿液的流動特性、靈活性強、適用范圍廣、系統壓力、流量穩定、實時采集數據、功能性強、自動化程度高的特點。

A Testing Device for Flow Characteristics of Hydrate Slurry

The utility model discloses a device for measuring the flow characteristics of hydrate slurry. The experimental device adopts a high-pressure transparent plexiglass pipeline, which is mainly composed of two horizontal straight pipes and a low curvature elbow connected with them. The gas and liquid from the separator are injected into the high-pressure transparent plexiglass tube through compressor 2 and centrifugal pump 1 respectively. A buffer tank is installed before the high-pressure transparent plexiglass tube to stabilize the flow medium. After hydrate formation, the system pressure is maintained unchanged by using cylinder and compressor as a supplementary gas. The whole loop system is installed on an inclined platform with a variable inclination angle, and the system is located in a room where the ambient temperature can be controlled. Compared with the existing device for measuring the flow characteristics of hydrate slurry, the utility model has the advantages of measuring the flow characteristics of hydrate slurry at different inclination angles, strong flexibility, wide application range, stable system pressure, flow rate, real-time data acquisition, strong functionality and high automation.

【技術實現步驟摘要】
一種水合物漿液流動特性測試裝置
本技術屬于水合物
，特別是涉及一種測量水合物漿液流動特性的實驗裝置。
技術介紹
隨著海底油氣田的開發，遠距離輸送未經處理的含水含氣原油等成為經濟高效開發海底油氣田的關鍵。而海底惡劣的自然環境不僅使海底平臺和水下設施而臨著嚴峻的考驗，也使連接各個生產設施的海底管線而臨挑戰，其中海底管道內水合物的生成與堵塞一直是研究的熱點。但是隨著海上油氣田開發向深海和超深海發展，管輸溫度越來越低，抑制水合物生成的常規方法成本過高，或達到其作用極限，而添加傳統水合物抑制劑還會帶來環保等方面以及成本方面的負而影響。實際上，最具應用價值的并不只是形成天然氣水合物而是具有流動特性的水合物漿體。目前，如何進行水合物漿液輸送管線的工藝設計在國際上仍處于前沿研究領域，而水合物漿液流動規律的研究則是輸送管線工藝設計的基礎。因此，研究水合物漿液在管道中的流動規律有著重要指導意義。為測量水合物漿液的流動特性，李清平等人提出了一種水合物漿液實驗環道裝置(李清平,姚海遠等.加人防聚劑后水合物漿液流動規律實驗研究[N].工程熱物理學報,2008,29(12).)。將不同油水體積比例的實驗介質調整溫度到設定值，通入氣體，達到指定壓力，開啟循環泵，記錄管路的壓降、管路流量以及氣體的消耗隨時間的變化情況。其存在主要問題是，系統流量波動性強，離心泵對介質粒子的機械剪切作用使得之后流量波動變大，尤其在水合物生成以后，直接導致了流型的改變和壓力減小，從而影響到體系的流動情況。并且提出的裝置僅局限于水平環路研究，對于其他情況則不適用。因此，此系統功能局限性較強，適用范圍有限，同時存在機械剪切力下的流量波動的現象。
技術實現思路
為了克服現有技術的缺陷，本技術的目的是提供一種體系穩定、適用范圍廣、可研究不同傾角下水合物漿液流動特性的測試裝置。實驗裝置采用高壓透明管路，主要由兩條水平直管及與之相連的一條低曲率彎管組成。分別通過壓縮機二和離心泵一將分離器出來的氣體和液體注入高壓透明有機玻璃管，高壓透明有機玻璃管之前設置了緩沖罐，用來穩定流動介質，避免大幅度的流量波動影響。水合物生成后，通過采用氣瓶和壓縮機一補充氣體來維持系統壓力保持不變。溫度控制是制冷水浴通過離心泵二在環路外部絕熱夾套中逆向循環水/乙二醇混合液來實現，同時采用氣體熱交換器控制注入環路系統的氣相和液相溫度。整個環路系統安裝在一個可改變傾角的傾斜臺上，系統處在可控制環境溫度的房間內。本技術具體的技術方案如下：一種水合物環路測試裝置，包括注入系統、環路系統、制冷系統、數據采集系統四個部分；所述注入系統與環路系統相連，用于天然氣和油水的注入；制冷系統與環路系統相連，用于控制環路的溫度；數據采集系統分布在環路系統之中，用于采集實驗數據；所述注入系統分為兩路，一路為依次連接的閥門一、壓縮機二、質量流量計二、壓力計三、氣體熱交換器、緩沖罐和其中連接的管路，主要介質為分離器出來的氣體，另一路為依次連接的閥門二、離心泵一、質量流量計一、壓力計二、緩沖罐和其中連接的管路，主要介質為分離器出來的液體；所述環路系統包括高壓透明有機玻璃管、絕熱夾套；所述制冷系統包括水浴、離心泵二和其中連接的管路，通過制冷水浴在環路外部絕熱夾套中逆向循環水/乙二醇混合液來實現溫度控制；所述數據采集系統包括掃描溫度計、溫度傳感器、激光粒度儀、差壓變送器，可對水合物漿液流動過程中的溫度、壓力數據進行實時采集。所述高壓透明有機玻璃管安裝在一個可改變傾角的傾斜臺上，可以測量不同傾角下水合物漿液的流動特性。所述分離器上方設有補氣裝置，采用氣瓶和壓縮機一補充氣體來維持系統的穩定。所述注入系統設有氣體熱交換器，可控制注入環路的氣相和液相溫度。所述高壓透明有機玻璃管前設有緩沖罐，用來穩定流動介質，避免大幅度的流量波動影響。所述高壓透明有機玻璃管上設有激光粒度儀、差壓變送器、掃描溫度計、溫度傳感器數據采集系統，可以測定水合物粒子尺度分布和壓降、溫度參數。所述高壓透明有機玻璃管外部設有絕熱夾套，載有水/乙二醇混合液制冷介質進行溫度控制。與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：(1)整個高壓透明有機玻璃管安裝在一個可改變傾角的傾斜臺上，可以測量不同傾角下水合物漿液的流動特性，適用范圍廣。(2)系統通過采用氣瓶和壓縮機一補充氣體來維持系統壓力保持不變。(3)高壓透明有機玻璃管前設有緩沖罐，可以穩定流動介質，避免大幅度的流量波動影響。(4)系統通過外部絕熱夾套制冷水浴循環和氣體熱交換器來實現溫度控制。(5)環路系統采用高壓透明有機玻璃管，可實時觀測管內介質狀態。(6)高壓透明有機玻璃管上設有數據采集系統，可對水合物漿液流動過程中的溫度、壓力、粒子尺度分布數據進行實時采集。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖。圖中：1-閥門一；2-壓力計一；3-分離器；4-閥門二；5-壓縮機一；6-制冷系統；7-制冷水浴泵；8-離心泵一；9-閥門三；10-氣瓶；11-離心泵二；12-質量流量計一；13-壓力計二；14-壓縮機二；15-質量流量計二；16-壓力計三；17-掃描溫度計；18-溫度傳感器；19-氣體熱交換器；20-絕熱夾套；21-高壓透明有機玻璃管；22-緩沖罐；23-激光粒度儀；24-差壓變送器；25-數據采集系統。具體實施方式下面結合附圖并通過具體實施例來詳細說明本技術。以下內容是結合具體的優選實施方式對本技術所作的進一步詳細說明，不能認定為本技術的具體實施只局限于這些說明。對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本技術構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替代，都應當視為屬于本技術的保護范圍。如圖1所示，本技術包括注入系統、環路系統、制冷系統、數據采集系統四個部分。所述注入系統包括兩路，一路為分離器3出來的氣體依次經過閥門一1、壓縮機二14、質量流量計二15、壓力計三16和氣體熱交換器19、緩沖罐22；另一路為分離器3出來的液體依次經過閥門二4、離心泵一8、質量流量計一12、壓力計二13、緩沖罐22。所述壓縮機二14通過閥門一1與分離器部相連，為氣體介質增加驅動力。所述質量流量計二15、壓力計三16設置在壓縮機二14后，可以分別測量氣體的質量流量和壓力。所述離心泵一8通過閥門二4與分離器3底部相連，為液體介質增加驅動力。所述質量流量計一12、壓力計二13設置在離心泵一8出口處，可以分別測量液體的質量流量和壓力。所述分離器3上方通過壓縮機一5、閥門三9與氣瓶10頂部相連，其作用是維持體系壓力穩定。所述氣體熱交換器19與緩沖罐22底部相連，用來控制注入環路的氣相和液相溫度。所述環路系統包括高壓透明有機玻璃管21、絕熱夾套20。所述高壓透明有機玻璃管21外部設有絕熱夾套20。所述絕熱夾套20內部逆向流動水/乙二醇混合液。所述制冷系統包括制冷水浴7、離心泵二11。所述離心泵二11與制冷水浴7相連，為制冷劑的循環提供驅動力。所述數據采集系統主要包括激光粒度儀23、差壓變送器24、掃描溫度計17、溫度傳感器18。所述溫度傳感器18均勻分布高壓透明有機玻璃管21上，與掃描溫度計17相連，可以同時測試不同位置介質溫度。所述激光粒度儀23可對水合物漿液流動過程中的粒子尺度分布數據進行實時采集。所述差壓變送本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種水合物漿液流動特性測試裝置，其特征在于該裝置包括注入系統、環路系統、制冷系統、數據采集系統四個部分；所述注入系統與環路系統相連，用于天然氣和油水的注入；制冷系統與環路系統相連，用于控制環路的溫度；數據采集系統分布在環路系統之中，用于采集實驗數據；所述注入系統分為兩路，一路為依次連接的閥門一、壓縮機二、質量流量計二、壓力計三、氣體熱交換器、緩沖罐和其中連接的管路，主要介質為分離器出來的氣體，另一路為依次連接的閥門二、離心泵一、質量流量計一、壓力計二、緩沖罐和其中連接的管路，主要介質為分離器出來的液體；所述環路系統包括高壓透明有機玻璃管、絕熱夾套；所述制冷系統包括水浴、離心泵二和其中連接的管路，通過制冷水浴在環路外部絕熱夾套中逆向循環水/乙二醇混合液來實現溫度控制；所述數據采集系統包括掃描溫度計、溫度傳感器、激光粒度儀、差壓變送器，可對水合物漿液流動過程中的溫度、壓力數據進行實時采集。

【技術特征摘要】
1.一種水合物漿液流動特性測試裝置，其特征在于該裝置包括注入系統、環路系統、制冷系統、數據采集系統四個部分；所述注入系統與環路系統相連，用于天然氣和油水的注入；制冷系統與環路系統相連，用于控制環路的溫度；數據采集系統分布在環路系統之中，用于采集實驗數據；所述注入系統分為兩路，一路為依次連接的閥門一、壓縮機二、質量流量計二、壓力計三、氣體熱交換器、緩沖罐和其中連接的管路，主要介質為分離器出來的氣體，另一路為依次連接的閥門二、離心泵一、質量流量計一、壓力計二、緩沖罐和其中連接的管路，主要介質為分離器出來的液體；所述環路系統包括高壓透明有機玻璃管、絕熱夾套；所述制冷系統包括水浴、離心泵二和其中連接的管路，通過制冷水浴在環路外部絕熱夾套中逆向循環水/乙二醇混合液來實現溫度控制；所述數據采集系統包括掃描溫度計、溫度傳感器、激光粒度儀、差壓變送器，可對水合物漿液流動過程中的溫度、壓力數據進行實時采集。2.根據權利要求1所述的水合物漿液流動特性測試裝置，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁琳，陳文婕，徐超，周群群，馮啟蒙，趙培豪，王文奇，孫燕美，
申請(專利權)人：丁琳，
類型：新型
國別省市：山東,37