一種稠油多相流密閉實驗環道裝置的制作方法

本實用新型涉及稠油流變性技術領域，具體為一種稠油多相流密閉實驗環道裝置。

背景技術：

目前，采用油氣水混輸技術可以減少油氣田開采初期的巨額投資，近年來，隨著石油勘探開發向海洋和戈壁沙漠轉移，對油氣水混輸集輸的研究日益深入。深水石油資源大規模開發，油氣水多相混輸具有明顯的經濟和社會效益，建設海底混輸管道是發展趨勢。多相流測控系統，可以對三相混輸技術理論研究與發展提供科學數據依據分析。許多發達國家都在利用高水平的實驗環道和先進的儀器儀表進行油氣水三相流體力學的混輸實驗研究，國外海底混輸管道建設取得了長足的發展，而我國油、氣、水三相流型研究還處于初級階段，尚未形成成熟理論。由于三相混輸的流動特性和原油管道存在很大差異，特別是稠油和水的兩相流動，在不同的流動狀況下，例如反相流動前后，油水體系發生巨大變化，即使流量基本不變，管道壓降也可以相差幾十倍甚至幾百倍，因而在開采、輸送及加工利用的過程中存在一系列問題。此外，當輸送稠油和含蠟油時，原油管道的流動特性十分復雜。由于海水溫度低，管道內的原油在流動過程中逐漸冷卻，當管壁溫度達到蠟的析出點溫度時，蠟分子開始運動。蠟的沉積作用引起在湍流中心的溶解蠟和管壁上的溶解蠟之間產生濃度梯度。由于濃度差的存在，溶解的蠟分子和析出的蠟晶顆粒將沉積在管壁上。稠油、含蠟油氣水混輸技術亦有待深入研究。因此，研究稠油多相流流動特性對實際工程具有重要指導意義。

為研究油氣水多相流流動特性，白云香提出了一種油水兩相流實驗環道裝置(白云香.水平管內油水兩相流的實驗研究[D].中國石油大學,2007,P8-11.)。利用油罐、水罐進行油水注入，油水在兩相混合器內混合后進入實 驗管道。實驗管道采集流動狀態參數數據后，油水兩相流流入油水分離器進行油水分離，油水分離后重新進入油罐與水罐。其存在主要問題是，僅適用于油水兩相流動實驗，無法測試油氣水三相混輸流動特性。油水單向流動后在線分離，不可循環流動，實驗采集數據不穩定。同時，油水采用混合器混合注入環道，無法研究油水乳狀液的流動特性。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種稠油多相流密閉實驗環道裝置，以解決上述背景技術中提出的問題，所具有的有益效果是：該裝置可進行多相循環流動實驗、可同時實現多種實驗流程、在線取樣、功能性強、可變度高、流程簡單、操作靈活方便。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：一種稠油多相流密閉實驗環道裝置，包括高壓氣瓶、高溫高壓反應釜、螺桿泵、緩沖罐、水罐、多相流泵和混合器，所述高壓氣瓶、高溫高壓反應釜、球閥一、螺桿泵、球閥二、在線乳化儀、球閥三和緩沖罐構成了配樣系統，所述高壓氣瓶和高溫高壓反應釜之間通過連接管密封連接，所述高溫高壓反應釜上方安裝有電機，且電機與傳動軸之間安裝有減速器，所述傳動軸與設置在高溫高壓反應釜內腔的轉軸之間通過聯軸器轉動連接，所述轉軸上安裝有攪拌扇葉，所述高溫高壓反應釜上安裝有壓力傳感器，且高溫高壓反應釜的外表面設置有外圍夾套，所述高溫高壓反應釜的出口與在線乳化儀的入口之間通過連接管密封連接，所述螺桿泵與高溫高壓反應釜之間通過上方安裝有球閥一的連接管相連，所述螺桿泵的出口處并聯設有球閥二和球閥三，球閥二的輸入端與在線乳化儀的輸出端相連，繼而與高溫高壓反應釜相連，形成小循環回路，所述多相流泵、混合器、球閥四、球閥五、球閥六、第一流量計、球閥七、球閥八、球閥九、球閥十和空氣浴構成了環道系統，所述球閥三與緩沖罐相連接，所述球閥四、球閥六為并聯連接，一端與緩沖罐相連，另一端分別與球閥五的 兩端相連，形成與緩沖罐處于并聯狀態的管路連接，所述多相流泵的入口端與球閥五相連，且多相流泵的出口端與混合器的入口端相連，所述混合器的另一入口端與注水系統相連，所述第一流量計與混合器的出口端相連，所述水罐、球閥十一、水泵、第二流量計構成了注水系統，所述水罐和水泵之間通過上方設置有球閥十一的連接管密封連接，所述水泵與空氣浴之間設置有第二流量計。

優選的，所述空氣浴內設置有環道，所述球閥六的輸出端與環道支路上的在線取樣裝置的輸入端相連接，在線取樣裝置有輸入端與輸出端相互串聯在一起的球閥七、球閥八、球閥九和球閥十組成。

優選的，所述空氣浴內設置有環道上設置有若干壓力傳感器、溫度傳感器。

優選的，所述緩沖罐上部設有壓力傳感器，用于監測緩沖罐內壓力。

優選的，所述混合器的內部設置有混合腔。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：該閉實驗環道裝置可實現稠油單相、油水兩相、油氣水三相循環流動實驗。采用高溫高壓反應釜與小循環回路制備稠油單相體系、油水兩相體系、油氣水混相體系，螺桿泵驅動流體循環流動；采用高溫高壓反應釜和混合器可實現油水乳狀液循環流動與油水兩相在線混合循環流動兩種實驗流程。緩沖罐并聯有水平管路，可實現越罐密閉循環流動；環道設有在線取樣裝置，實現流體流動的在線取樣，可反映真實流動過程中的體系狀態。因此，裝置具有可進行多相循環流動實驗、可同時實現多種實驗流程、在線取樣、功能性強、可變度高、流程簡單、操作靈活方便等特點。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為本實用新型高溫高壓反應釜的結構示意圖；

圖3為本實用新型混合器的裝配圖。

圖中：1-高壓氣瓶；2-高溫高壓反應釜；3-球閥一；4-螺桿泵；5-球閥二；6-在線乳化儀；7-球閥三；8-緩沖罐；9-水罐；10-球閥十一；11-水泵；12-第二流量計；13-球閥四；14-球閥五；15-球閥六；16-多相流泵；17-混合器；18-第一流量計；19-球閥七；20-球閥八；21-球閥九；22-球閥十；23-空氣浴；24-電機；25-減速器；26-壓力傳感器；27-傳動軸；28-聯軸器；29-轉軸；30-攪拌扇葉；31-外圍夾套；32-連接管；33-混合腔。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1-3，本實用新型提供的一種實施例：一種稠油多相流密閉實驗環道裝置，包括高壓氣瓶1、高溫高壓反應釜2、螺桿泵4、緩沖罐8、水罐9、多相流泵16和混合器17，高壓氣瓶1、高溫高壓反應釜2、球閥一3、螺桿泵4、球閥二5、在線乳化儀6、球閥三7和緩沖罐8構成了配樣系統，高壓氣瓶1和高溫高壓反應釜2之間通過連接管32密封連接，高溫高壓反應釜2上方安裝有電機24，且電機24與傳動軸27之間安裝有減速器25，傳動軸27與設置在高溫高壓反應釜2內腔的轉軸29之間通過聯軸器28轉動連接，轉軸29上安裝有攪拌扇葉30，高溫高壓反應釜2上安裝有壓力傳感器26，且高溫高壓反應釜2的外表面設置有外圍夾套31，高溫高壓反應釜2的出口與在線乳化儀6的入口之間通過連接管32密封連接，螺桿泵4與高溫高壓反應釜2之間通過上方安裝有球閥一3的連接管32相連，螺桿泵4的出口處并聯設有球閥二5和球閥三7，球閥二5的輸入端與在線乳化儀6的輸出端相連， 繼而與高溫高壓反應釜2相連，形成小循環回路，多相流泵16、混合器17、球閥四13、球閥五14、球閥六15、第一流量計18、球閥七19、球閥八20、球閥九21、球閥十22和空氣浴23構成了環道系統，球閥三7與緩沖罐8相連接，球閥四13、球閥六15為并聯連接，一端與緩沖罐8相連，另一端分別與球閥五14的兩端相連，形成與緩沖罐8處于并聯狀態的管路連接，多相流泵16的入口端與球閥五14相連，且多相流泵16的出口端與混合器17的入口端相連，混合器17的另一入口端與注水系統相連，第一流量計18與混合器17的出口端相連，水罐9、球閥十一10、水泵11、第二流量計12構成了注水系統，水罐9和水泵11之間通過上方設置有球閥十一10的連接管32密封連接，水泵11與空氣浴23之間設置有第二流量計12，空氣浴23內設置有環道，球閥六15的輸出端與環道支路上的在線取樣裝置的輸入端相連接，在線取樣裝置由輸入端與輸出端相互串聯在一起的球閥七19、球閥八20、球閥九21和球閥十22組成，空氣浴23內設置有環道上設置有若干壓力傳感器26、溫度傳感器，緩沖罐8上部設有壓力傳感器26，用于監測緩沖罐8內壓力，混合器17的內部設置有混合腔33。

工作原理:使用時，環道加壓：打開所有球閥，關閉球閥十一10。打開氣瓶將環道、緩沖罐8充氣加壓至實驗壓力，關閉球閥三7。

油水乳狀液的制備：將一定量的原油和水注入高溫高壓反應釜2內，關閉球閥三7，打開球閥一3、球閥二5；打開螺桿泵4、在線乳化儀6與高溫高壓反應釜2上部的電機24通過減速器25帶動轉軸29上的攪拌扇葉30轉動，進行油水的在線乳化，循環一定時間后，油水乳狀液制備完成。

油氣水混相體系制備：關閉球閥一3、球閥二5、球閥三7，打開高壓氣瓶1向高溫高壓反應釜2內注入一定量氣體，注氣完成后，打開高溫高壓反應釜2上部電機24，加大氣液接觸面積，加速氣液平衡，當釜內壓力保持不變后認為油氣水混相體系制備完成。

油氣水混相體系循環流動實驗：關閉球閥二5、球閥十一10，打開球閥一3、球閥三7，向緩沖罐8內注入制備完成的油氣水混相體系，關閉球閥三7。打開球閥四13、球閥五14，關閉球閥六15，利用多相流泵16驅動油氣水混相體系使其充滿環道，關閉球閥四13，進行油氣水混相體系密閉循環流動實驗，沿線壓力傳感器26、溫度傳感器采集實驗數據。

油水兩相在線混合循環流動實驗：將一定量原油注入高溫高壓反應釜2內加熱至實驗溫度，關閉球閥二5、球閥四13、球閥六15，打開球閥一3、球閥三7，利用螺桿泵4將原油泵入緩沖罐8內，關閉球閥三7，打開球閥四13、球閥十一10，利用多相流泵16將原油泵入環道，水泵11將水泵入環道。油水在混合器17處混合，當油水兩相流充滿環道后，關閉球閥四13、水泵11，進行油水兩相在線混合循環流動實驗，沿線壓力傳感器26、溫度傳感器采集實驗數據。

對于本領域技術人員而言，顯然本實用新型不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本實用新型的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本實用新型。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本實用新型的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本實用新型內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。