高壓氮氣動力環道系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種高壓氮氣動力環道系統，包括：氮氣動力裝置，用于提供壓縮氮氣；以及環道裝置，與所述氮氣動力裝置連接，包括環道和儲油裝置，所述儲油裝置中的油品在所述壓縮氮氣的驅動作用下在所述環道中流動。本發明通過將高壓氮氣作為再啟動管道的動力源，能夠為再啟動管道提供穩定壓頭，又可以保證測試化學劑的安全使用。
【專利說明】高壓氮氣動力環道系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及原油管道實驗領域，尤其涉及一種高壓氮氣動力環道系統。
【背景技術】
[0002] 我國原油大部分為蠟含量較高的油。如果原油溫度較低，原油中的蠟晶會逐漸析 出，當析出的蠟晶達到一定濃度時，蠟晶之間形成空間網格結構，就會表現出復雜的高凝高 粘的非牛頓流體流變學特性。
[0003] 目前含蠟原油大多采用加熱輸送的管輸工藝，雖然加熱輸送對高凝高粘原油是行 之有效的措施，但相應的運行和投資費用也很高。同時，熱油管道在運行過程中難免會出現 事故停輸。停輸后，管內原油不斷向外散熱，油溫降低，粘度增大，蠟晶不斷析出，含蠟原油 內部形成了具有一定結構強度的膠凝結構。隨著停輸時間延長，膠凝結構強度不斷增大，管 道整體失去流動性。這時，需要提供遠高于正常管輸壓力的啟動能量，管線才能啟動。若停 輸時間過長，再啟動需要的壓力超過泵所能提供的揚程或管道承壓能力，則啟動失敗，會發 生凝管事故。
[0004] 現有技術中通常采用螺桿泵或離心泵作為動力源來啟動。但是由于泵從啟動到穩 定需要一定時間，且該過程中壓力和流量持續波動，因此會給試驗數據分析帶來很大的困 難。此外由于減阻劑產品的自身特點，在泵的高速剪切作用下其結構會產生破壞，從而失去 減阻功效。
【發明內容】
[0005] 摶術問是頁
[0006] 有鑒于此，本發明要解決的技術問題是如何避免泵作為動力源在管線停輸再啟動 過程中帶來的波動以及泵的高速剪切對減阻劑結構的破壞。
[0007] 解決方案
[0008] 為了解決上述技術問題，根據本發明的一實施例，提供了一種高壓氮氣動力環道 系統，包括：
[0009] 氮氣動力裝置，用于提供壓縮氮氣；以及
[0010] 環道裝置，與所述氮氣動力裝置連接，包括環道和儲油裝置，所述儲油裝置中的油 品在所述壓縮氮氣的驅動作用下在所述環道中流動。
[0011] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述氮氣動力裝置 包括：
[0012] 空氣壓縮機，用于對空氣進行壓縮；
[0013] 膜制氮機，與所述空氣壓縮機連接，用于對經壓縮的空氣進行氧氮分離，得到氮 氣；
[0014] 氮氣壓縮機，與所述膜制氮機連接，用于將所述氮氣進行壓縮；以及
[0015] 高壓儲氮罐，與所述氮氣壓縮機連接，用于儲存經壓縮過的氮氣。
[0016] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述環道裝置包括 室內環道裝置，所述環道包括室內環道；
[0017] 所述儲油裝置包括至少兩個用于儲存所述油品的反應釜，分別通過第一管道與所 述室內環道的入口端連接，并分別通過第二管道與所述室內環道的出口端連接，
[0018] 其中，所述高壓儲氮罐與各所述反應釜連接。
[0019] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述室內環道裝置 還包括：
[0020] 控溫水浴裝置，用于對所述油品進行溫度控制。
[0021] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述室內環道裝置 還包括：
[0022] 若干個壓力傳感器、溫度計及質量流量計，設置在所述室內環道、第一管道及第二 管道的至少一個上。
[0023] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述室內環道包括 并聯連接的第一環道和第二環道。
[0024] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述環道裝置包括 室外環道裝置，所述環道包括室外環道；
[0025] 所述儲油裝置包括至少兩個儲油罐，分別通過第三管道與所述室外環道的入口端 連接，并分別通過第四管道與所述室外環道的出口端連接，
[0026] 其中，所述高壓儲氮罐連接至鄰近所述入口端的所述第三管道上。
[0027] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述室外環道裝置 還包括：
[0028] 換熱管路，與所述第四管道并聯，所述換熱管路上設置有換熱器。
[0029] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述室外環道裝置 還包括：
[0030] 若干個壓力傳感器、溫度計及質量流量計，設置在所述室外環道、第三管道及第四 管道的至少一個上。
[0031] 對于上述高壓氮氣動力環道系統，在一種可能的實現方式中，所述室外環道裝置 還包括：
[0032] 泵，設置在所述高壓儲氮罐與所述第三管道的連接處與所述儲油罐之間的第三管 道上。
[0033] 有益效果
[0034] 通過將高壓氮氣作為再啟動管道的動力源，根據本發明實施例的高壓氮氣動力環 道系統能夠在管道啟動初期創造出恒定壓力的邊界條件，為再啟動管道提供穩定壓頭，避 免油品受到泵的高速剪切，從而保證減阻劑等化學劑不會在高速剪切作用下受到破壞。此 夕卜，高壓氮氣在管道中驅動油品還可以起到清潔管道的作用。并且，與壓縮空氣作為動力源 相比，使用氮氣作為介質可以避免油氣中混入氧氣，保證操作安全。
[0035] 根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的其它特征及方面將變得 清楚。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036] 包含在說明書中并且構成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發明的 示例性實施例、特征和方面，并且用于解釋本發明的原理。
[0037] 圖1示出根據本發明一個實施例的高壓氮氣動力環道系統的結構示意圖；
[0038] 圖2示出根據本發明一個實施例的氮氣動力裝置的結構示意圖；
[0039] 圖3示出根據本發明一個實施例的室內環道裝置的結構示意圖；
[0040] 圖4示出根據本發明一個實施例的室外環道裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0041] 以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同 的附圖標記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除 非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0042] 在這里專用的詞"示例性"意為"用作例子、實施例或說明性"。這里作為"示例性" 所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。
[0043] 另外，為了更好的說明本發明，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細節。 本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對于 本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發明的主旨。
[0044] 實施例1
[0045] 圖1示出根據本發明一實施例的高壓氮氣動力環道系統的結構示意圖。如圖1所 示，該高壓氮氣動力環道系統100主要包括氮氣動力裝置10和環道裝置20。其中氮氣動力 裝置10用于為環道裝置20提供高壓氮氣以作為控制壓力啟動的動力源，環道裝置20中的 油品在高壓氮氣的驅動作用下在環道中流動。
[0046] 如圖2所示，本實施例中，該氮氣動力裝置10主要包括：空氣壓縮機1、膜制氮機 組2、氮氣壓縮機3以及高壓儲氮罐4。
[0047] 其中，空氣壓縮機1用于對空氣進行壓縮。膜制氮機組2與空氣壓縮機1連接，用 于對經空氣壓縮機1壓縮的壓縮空氣進行氧氮分離，將壓縮空氣中的氧氣分離，留下所需 的氮氣，例如氧氣含量低于規定比例的氮氣。氮氣壓縮機3與膜制氮機2連接，用于對膜制 氮機2制得的氮氣進行壓縮。高壓儲氮罐4與氮氣壓縮機3連接，用于儲存經氮氣壓縮機 3壓縮的氮氣。
[0048] 其中膜制氮機2可以采用現有的膜制氮機來實現，例如圖2所示的結構，可包括空 氣緩沖罐、過濾器、冷凍干燥機、電加熱器、活性碳罐、膜組、流量計以及氮氣緩沖罐等部件， 利用氧氣和氮氣等不同性質的氣體在膜中具有不同的滲透速率來使氧氣和氮氣分離，并濾 除空氣中的氫氣、氦氣、硫化氫及二氧化碳等氣體，通過干燥機去除空氣中的水分，最后制 得的氮氣中可能會混有少量的甲烷、一氧化碳及氧氣等氣體，但是只要氧氣含量低于規定 指標即可。
[0049] 本實施例中，環道裝置20可以為室內環道裝置21或室外環道裝置22。
[0050] 當環道裝置20為室內環道裝置21時，如圖3所示，室內環道裝置21包括兩條室 內環道，第一環道211和第二環道212,第一反應釜213和第二反應釜214,以及連接環道和 反應釜的若干個管道。
[0051] 其中，第一環道211和第二環道212的規格分別可以為Φ32Χ2. 5mm和 Φ 18X2. 5mm，測試段的長度可以為30m，第一環道211和第二環道212的兩端相連接。
[0052] 第一反應釜213和第二反應釜214內儲存有油品，反應釜的數量至少為兩個，可以 根據實際情況設置更多。
[0053] 第一反應釜213的氮氣入口端接至高壓儲氮罐4,第一反應釜213通過第一管道 215連接至第一環道211和第二環道212的入口端，第一反應釜213通過第三管道217連接 至第一環道211和第二環道212的出口端。
[0054] 第二反應釜214的氮氣入口端接至高壓儲氮罐4,第二反應釜214通過第二管道 216連接至第一環道211和第二環道212的入口端，第二反應釜214通過第四管道218連接 至第一環道211和第二環道212的出口端。
[0055] 其中第一管道215和第二管道216分別從第一反應荃213和第二反應荃214伸出 后匯集為一條管道接至第一環道211和第二環道212的入口端，第一環道211和第二環道 212的出口端為一條管道，分支為第三管道217和第四管道218兩條管道后分別接至第一反 應釜213和第二反應釜214。
[0056] 在第一環道211和第二環道212的測試段，設置有高精度壓力傳感器、高頻壓力 傳感器、熱電阻溫度計和質量流量計（未示出），為了較為精確的采集環道中油品的壓力狀 況，優選每隔5m設置一個壓力傳感器，熱電阻溫度計也是每隔5m設置一個。這些檢測儀表 均與上位機相連接，以便對管道內的壓力、溫度以及流量等數據進行監控和記錄。
[0057] 優選地，室內環道裝置21還可以包括控溫水浴裝置（未示出），用于對第一反應 釜213和/或第二反應釜214中的油品進行精確溫度控制，還可以對環道中的油品進行精 確溫度控制。
[0058] 使用時，將第一反應釜213的氮氣入口閥門打開，使得高壓儲氮罐4中的高壓氮氣 進入到第一反應釜213中，待第一反應釜213內壓力達到0. 5MPa時，關閉氮氣入口閥門，并 靜置大約5min，觀察第一反應釜213內的壓力變化，以確保第一反應釜213的耐壓密封能 力良好。打開相應閥門，使得第一反應釜213內的油品在高壓氮氣的作用下依次經過第一 管道215、第一環道211和第二環道212進入到第三管道217,并進入到第二反應荃214中。 同理，第二反應釜214中的工作流程與第一反應釜213相同。
[0059] 當環道裝置20為室外環道裝置22時，如圖4所示，室外環道裝置22包括：
[0060] 第一儲油罐221和第二儲油罐222,埋地敷設的第一環道223 (室外環道），在第三 環道223,以及連接第一儲油罐221、第二儲油罐222及第一環道223的管道。
[0061] 其中，第一儲油罐221通過第一管道224連接至第一環道223的入口端，并通過第 二管道225接至第一環道223的出口端。第二儲油罐222通過第三管道226連接至第一環 道223的入口端，并通過第四管道227接至第一環道223的出口端。高壓儲氮罐4連接至 鄰近第一環道223入口端的第一管道224上。
[0062] 優選地，在高壓儲氮罐4與第一管道224的連接處與第一儲油罐221之間的第一 管道224上，還設置有雙螺桿泵和/或離心泵228,用于作為控制流量啟動的動力源。
[0063] 優選地，在第一環道223的測試段、第一管道224、第二管道225上，設置有高精度 壓力傳感器、高頻壓力傳感器、熱電阻溫度計和質量流量計，為了較為精確的采集環道中油 品的壓力狀況，優選每隔5m設置一個壓力傳感器，熱電阻溫度計也是每隔5m設置一個。這 些檢測儀表均與上位機相連接，以便對管道內的壓力、溫度以及流量等數據進行監控和記 錄。
[0064] 系統運行時，可以通過雙螺桿泵或離心泵將油品從第一儲油罐221泵入到第一管 道224中，然后高壓氮氣驅動油品在第一環道223中流動，并通過第二管道225進入第二儲 油罐222,這個過程中，各檢測儀表檢測和記錄數據。
[0065] 優選地，在第二管道225上，還設置有并聯的加熱管路229,加熱管路上設置有換 熱器，油品流經換熱器換熱至試驗溫度，在換熱器進口的管路上可以安裝電動調節閥，通過 PLC反饋調節閥門開度，控制經過換熱器的流量，實現精確控溫，以滿足常溫管輸和加熱管 輸的需要。
[0066] 通過將高壓氮氣作為再啟動管道的動力源，根據本發明實施例的高壓氮氣動力環 道系統能夠在管道啟動初期創造出恒定壓力的邊界條件，為再啟動管道提供穩定壓頭，避 免油品受到泵的高速剪切，從而保證減阻劑等化學劑不會在高速剪切作用下受到破壞。此 夕卜，高壓氮氣在管道中驅動油品還可以起到清潔管道的作用。并且，與壓縮空氣作為動力源 相比，使用氮氣作為介質可以避免油氣中混入氧氣，保證操作安全。
[〇〇67] 以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵 蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。
【權利要求】
1. 一種高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，包括： 氮氣動力裝置，用于提供壓縮氮氣；以及 環道裝置，與所述氮氣動力裝置連接，包括環道和儲油裝置，所述儲油裝置中的油品在 所述壓縮氮氣的驅動作用下在所述環道中流動。
2. 根據權利要求1所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述氮氣動力裝置包 括： 空氣壓縮機，用于對空氣進行壓縮； 膜制氮機，與所述空氣壓縮機連接，用于對經壓縮的空氣進行氧氮分離，得到氮氣； 氮氣壓縮機，與所述膜制氮機連接，用于將所述氮氣進行壓縮；以及 高壓儲氮罐，與所述氮氣壓縮機連接，用于儲存經壓縮過的氮氣。
3. 根據權利要求2所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述環道裝置包括室 內環道裝置，所述環道包括室內環道； 所述儲油裝置包括至少兩個用于儲存所述油品的反應釜，分別通過第一管道與所述室 內環道的入口端連接，并分別通過第二管道與所述室內環道的出口端連接， 其中，所述高壓儲氮罐與各所述反應釜連接。
4. 根據權利要求3所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述室內環道裝置還 包括： 控溫水浴裝置，用于對所述油品進行溫度控制。
5. 根據權利要求3所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述室內環道裝置還 包括： 若干個壓力傳感器、溫度計及質量流量計，設置在所述室內環道、第一管道及第二管道 的至少一個上。
6. 根據權利要求3-5任一項所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述室內環 道包括并聯連接的第一環道和第二環道。
7. 根據權利要求2所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述環道裝置包括室 外環道裝置，所述環道包括室外環道； 所述儲油裝置包括至少兩個儲油罐，分別通過第三管道與所述室外環道的入口端連 接，并分別通過第四管道與所述室外環道的出口端連接， 其中，所述高壓儲氮罐連接至鄰近所述入口端的所述第三管道上。
8. 根據權利要求7所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述室外環道裝置還 包括： 換熱管路，與所述第四管道并聯，所述換熱管路上設置有換熱器。
9. 根據權利要求7所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述室外環道裝置還 包括： 若干個壓力傳感器、溫度計及質量流量計，設置在所述室外環道、第三管道及第四管道 的至少一個上。
10. 根據權利要求7-9任一項所述的高壓氮氣動力環道系統，其特征在于，所述室外環 道裝置還包括： 泵，設置在所述高壓儲氮罐與所述第三管道的連接處與所述儲油罐之間的第三管道
【文檔編號】F17D1/12GK104110580SQ201410313664
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年7月2日 優先權日:2014年7月2日
【發明者】曹旦夫, 吳杰, 成旭霞, 姜瑞羅, 倪廣地, 王德治, 賈邦龍, 林森, 尤金龍, 黃迎峰, 張一丁, 楊輝, 莊君, 蘇航 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司管道儲運分公司, 徐州金橋石化管道輸送技術有限公司