本實用新型專利技術公開了一種天然氣水合物漿流動特性的高壓測試裝置，系統設置甲烷氣瓶、乙烷氣瓶、丙烷氣瓶、丁烷氣瓶，可配置不同組分含量的天然氣進行實驗。利用高壓柱塞泵向氣罐下部泵送液體從而壓縮氣體空間，提高氣罐內部壓力，實現高壓輸送測試。采用混合罐和攪拌器制備天然氣水合物漿，利用磁力泵及旁通管路可實現流體的循環密閉流動及循環開式流動。環道末端設置玻璃管道，可實時顯示天然氣水合物漿的流動狀態。環道末端設置在線粒度分析儀，可在線測量天然氣水合物漿顆粒的粒徑尺寸。環道末端設置取樣閥，可實時獲取流體樣本。與現有的天然氣水合物漿流動特性的測試裝置相比，本實用新型專利技術具有流動穩定、功能全面、適用范圍廣、可實時獲取流體樣本、在線測量水合物漿顆粒粒徑的特點。
A High Pressure Testing Device for Flow Characteristics of Natural Gas Hydrate Slurry
【技術實現步驟摘要】
一種天然氣水合物漿流動特性的高壓測試裝置
本技術屬于多相管流
，特別是涉及一種天然氣水合物流動特性的高壓測試裝置。
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面臨著嚴峻的考驗，也使連接各個生產設施的海底管線面臨挑戰，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面影響。學者因此提出了基于風險管理策略的水合物漿體輸送技術和冷流概念，允許或引導流體中的天然氣生成水合物。真正有實際應用價值的并不是只形成天然氣水合物而是具有流動特性的水合物漿體。如今，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，而水合物漿體流動規律的研究則是輸送管線工藝設計的基礎。因此，研究天然氣水合物漿在管道中的流動特性有著重要指導意義。為測量天然氣水合物漿的流動特性，葉健等人提出了一種水合物漿體流動實驗裝置(葉健,張鵬,錢文強.水合物漿體在水平細管中的流動特性研究[J].工程熱物理學報,2014,35(3):000550-553.)。采用帶攪拌器的儲罐和水浴制備天然氣水合物漿，隔膜泵驅動流體進入測試管道。通過采集設備采集天然氣水合物漿的流動數據，收集桶回收實驗流體。其存在的主要問題是，實驗無法進行循環流動，導致流動不穩定。系統無法進行高壓實驗，且無法配置不同組分的天然氣水合物漿，即實驗范圍受限。裝置未設置取樣閥，無法獲取實驗流體樣本，且無法測量在流動過程狀態下水合物漿體顆粒的粒徑尺寸。因此，此系統功能局限性較強，流動穩定性較低，適用范圍有限，無法獲取流體樣本，且無法在線測量水合物漿顆粒粒徑。
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流動穩定、功能全面、適用范圍廣、可實時獲取流體樣本、在線測量水合物漿顆粒粒徑的天然氣水合物漿流動特性高壓測試裝置。本技術設置甲烷氣瓶、乙烷氣瓶、丙烷氣瓶、丁烷氣瓶，可配置不同組分含量的天然氣進行實驗。利用高壓柱塞泵向氣罐下部泵送液體從而壓縮氣體空間，提高氣罐內部壓力，實現高壓輸送測試。采用混合罐和攪拌器制備天然氣水合物漿，利用磁力泵及旁通管路可實現流體的循環密閉流動及循環開式流動。環道末端設置玻璃管道，可實時顯示天然氣水合物漿的流動狀態。環道末端設置在線粒度分析儀，可在線測量天然氣水合物漿顆粒的粒徑尺寸。環道末端設置取樣閥，可實時獲取流體樣本。本技術具體的技術方案如下：一種天然氣水合物漿流動特性的高壓測試裝置，包括注氣系統、氣液混合系統和環道系統三個部分，所述注氣系統和氣液混合系統相連，氣液混合系統與環道系統相連；所述注氣系統包括甲烷氣瓶、乙烷氣瓶、丙烷氣瓶、丁烷氣瓶、第一質量流量計、第二質量流量計、第三質量流量計、第四質量流量計、球閥一、球閥二、球閥三、球閥四、開口桶、高壓柱塞泵、球閥五、放空閥一、氣罐、第五壓力傳感器、球閥六、第五質量流量計、球閥七和連接管路，用于向氣液混合系統注氣；所述氣液混合系統包括第一水浴、混合罐、放空閥二和連接管路，用于制備天然氣水合物漿；所述環道系統包括球閥八、球閥九、球閥十、磁力泵、第六質量流量計、第二水浴、玻璃管道、在線粒度分析儀、取樣閥、球閥十一和連接管路，用于測試天然氣水合物漿的流動特性；所述高壓柱塞泵通過球閥五與氣罐下部相連，用于向氣罐注液加壓；所述混合罐外層設有夾套，與第一水浴相連，用于控制混合罐溫度；所述環道外層設有夾套，與第二水浴相連，用于控制環道溫度；所述玻璃管道置于環道尾部，可對天然氣水合物漿流動狀態進行實時觀察及拍攝；所述混合罐上部設有攪拌器，用于攪拌氣液混合；所述在線粒度分析儀置于玻璃管道后，用于在線測量天然氣水合物漿顆粒的粒徑尺寸；所述取樣閥位于在線粒度分析儀之后，可在線獲取天然氣水合物漿的實驗樣品。所述甲烷氣瓶與第一質量流量計、球閥一依次串聯連接，用于計量和控制甲烷氣體的注入。所述乙烷氣瓶與第二質量流量計、球閥二依次串聯連接，用于計量和控制乙烷氣體的注入。所述丙烷氣瓶與第三質量流量計、球閥三依次串聯連接，用于計量和控制丙烷氣體的注入。所述丁烷氣瓶與第四質量流量計、球閥四依次串聯連接，用于計量和控制丁烷氣體的注入。所述甲烷氣瓶、乙烷氣瓶、丙烷氣瓶、丁烷氣瓶并聯連接，可向氣罐內注入一定量不同組分的氣體。所述環道沿線設有若干壓力傳感器和溫度傳感器，可采集流體的壓力、溫度數據。與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：(1)通過不同組分的并聯氣瓶，可配置不同組分含量的天然氣，研究不同組分含量的天然氣對天然氣水合物漿體流動特性的影響。(2)利用高壓柱塞泵向氣罐下部泵送液體從而壓縮氣體空間，提高氣罐內部壓力，研究高壓狀態下天然氣水合物漿體的流動特性，擴大了實驗范圍。(3)利用磁力泵及旁通管路可實現流體的循環密閉流動及循環開式流動，流動穩定，流程多變。(4)環道末端設置在線粒度分析儀，可在線測量天然氣水合物漿顆粒的粒徑尺寸，提高實驗結果精確度。(5)環道設有有機玻璃管和取樣裝置，可多方面獲取天然氣水合物漿的流動狀態數據從而進行對比分析。附圖說明圖1為本技術的結構示意圖。圖中：1-甲烷氣瓶；2-乙烷氣瓶；3-丙烷氣瓶；4-丁烷氣瓶；5-第一質量流量計；6-第二質量流量計；7-第三質量流量計；8-第四質量流量計；9-球閥一；10-球閥二；11-球閥三；12-球閥四；13-開口桶；14-高壓柱塞泵；15-球閥五；16-放空閥一；17-氣罐；18-第五壓力傳感器；19-球閥六；20-第五質量流量計；21-球閥七；22-第一水浴；23-混合罐；24-放空閥二；25-球閥八；26-球閥九；27-球閥十；28-磁力泵；29-第六質量流量計；30-第二水浴；31-玻璃管道；32-在線粒度分析儀；33-取樣閥；34-球閥十一。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，本技術包括注氣系統、氣液混合系統和環道系統四個部分，所述注氣系統和氣液混合系統相連，氣液混合系統與環道系統相連。其中所述的注氣系統包括甲烷氣瓶1、乙烷氣瓶2、丙烷氣瓶3、丁烷氣瓶4、第一質量流量計5、第二質量流量計6、第三質量流量計7、第四質量流量計8、球閥一9、球閥二10、球閥三11、球閥四12、開口桶13、高壓柱塞泵14、球閥五15、放空閥一16、氣罐17、第五壓力傳感器18、球閥六19、第五質量流量計20、球閥七21和連接其中的管路。所述第一質量流量計5與甲烷氣瓶1相連，用于計量甲烷流量。所述球閥一9與第一質量流量計5相連，用于控制甲烷注入的開關狀態。所述第二質量流量計6與乙烷氣瓶2相連，用于計量乙烷流量。所述球閥二10與第二質量流量計6相連，用于控制乙烷注入的開關狀態。所述第三質量流量計7與乙烷氣瓶2本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.天然氣水合物漿流動特性的高壓測試裝置，其特征在于該裝置包括注氣系統、氣液混合系統和環道系統三個部分，所述注氣系統和氣液混合系統相連，氣液混合系統與環道系統相連；所述注氣系統包括甲烷氣瓶、乙烷氣瓶、丙烷氣瓶、丁烷氣瓶、第一質量流量計、第二質量流量計、第三質量流量計、第四質量流量計、球閥一、球閥二、球閥三、球閥四、開口桶、高壓柱塞泵、球閥五、放空閥一、氣罐、第五壓力傳感器、球閥六、第五質量流量計、球閥七和連接管路，用于向氣液混合系統注氣；所述氣液混合系統包括第一水浴、混合罐、放空閥二和連接管路，用于制備天然氣水合物漿；所述環道系統包括球閥八、球閥九、球閥十、磁力泵、第六質量流量計、第二水浴、玻璃管道、在線粒度分析儀、取樣閥、球閥十一和連接管路，用于測試天然氣水合物漿的流動特性；所述高壓柱塞泵通過球閥五與氣罐下部相連，用于向氣罐注液加壓；所述混合罐外層設有夾套，與第一水浴相連，用于控制混合罐溫度；所述環道外層設有夾套，與第二水浴相連，用于控制環道溫度；所述玻璃管道置于環道尾部，可對天然氣水合物漿流動狀態進行實時觀察及拍攝；所述混合罐上部設有攪拌器，用于攪拌氣液混合；所述在線粒度分析儀置于玻璃管道后，用于在線測量天然氣水合物漿顆粒的粒徑尺寸；所述取樣閥位于在線粒度分析儀之后，可在線獲取天然氣水合物漿的實驗樣品。...
【技術特征摘要】
1.天然氣水合物漿流動特性的高壓測試裝置，其特征在于該裝置包括注氣系統、氣液混合系統和環道系統三個部分，所述注氣系統和氣液混合系統相連，氣液混合系統與環道系統相連；所述注氣系統包括甲烷氣瓶、乙烷氣瓶、丙烷氣瓶、丁烷氣瓶、第一質量流量計、第二質量流量計、第三質量流量計、第四質量流量計、球閥一、球閥二、球閥三、球閥四、開口桶、高壓柱塞泵、球閥五、放空閥一、氣罐、第五壓力傳感器、球閥六、第五質量流量計、球閥七和連接管路，用于向氣液混合系統注氣；所述氣液混合系統包括第一水浴、混合罐、放空閥二和連接管路，用于制備天然氣水合物漿；所述環道系統包括球閥八、球閥九、球閥十、磁力泵、第六質量流量計、第二水浴、玻璃管道、在線粒度分析儀、取樣閥、球閥十一和連接管路，用于測試天然氣水合物漿的流動特性；所述高壓柱塞泵通過球閥五與氣罐下部相連，用于向氣罐注液加壓；所述混合罐外層設有夾套，與第一水浴相連，用于控制混合罐溫度；所述環道外層設有夾套，與第二水浴相連，用于控制環道溫度；所述玻璃管道置于環道尾部，可對天然氣水合物漿流動狀態進行實時觀察及拍攝；所述混合罐上部設有...
【專利技術屬性】
技術研發人員：丁琳，周群群，劉杰，鄭康，馮啟蒙，孫燕美，趙培豪，王金燕，
申請(專利權)人：丁琳，
類型：新型
國別省市：山東,37
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