专利名称：原油过泵剪切模拟装置的制作方法
技术领域：
本发明是原油过泵剪切的模拟实验装置。涉及管道系统技术领域。
背景技术：
长输原油管道在管道沿线一般要设置若干泵站以补偿油流的压力损失，因而油流在到达末站前，要经受若干次过泵剪切。现场实际表明，由于过泵剪切强度大，因而原油尤其是添加降凝剂的原油，在过泵后其流变性随时间要发生较大变化。了解和掌握这种变化规律对管道的科学运行管理具有重要意义。如何在室内模拟和预测原油过泵后的流变性，是定量模拟原油管输特性的一个重要内容。以往室内对原油过泵剪切的模拟采用的方法是在油样搅拌罐内用栅形搅拌叶搅拌原油，模拟原油在管道中的降温过程。当油样温度到达实际管道的某个过泵温度时，将搅拌器的转速调至最高(一般为1500转/分)，搅拌一定时间后，再将转速调至正常。但利用该方法基本观察不到模拟过泵后的油样温升，油样经高速搅拌后的流变性基本无变化。因此，目前的模拟方法无法有效模拟原油的过泵剪切。
发明内容
本发明的目的是发明一种能模拟原油在正常管流下的剪切历史和热历史、在规定的时刻和油温下的过泵剪切、并且过泵剪切强度与现场油泵对原油的剪切强度在同一量级的、油样经模拟过泵后的流变性测试指标与现场取样接近的原油过泵剪切模拟装置。
为了实现此目的，本发明将现有技术中采用一只搅拌罐只依靠搅拌叶以不同转速搅拌进行模拟的技术方案改为如图1所示的构成，即在包有控温套2并插入有搅拌器4的搅拌罐1下部固连有油样出罐口7并经管路12、截断阀11接相似模拟泵13的入口，而相似模拟泵13的出口由管路12、截断阀9接回到搅拌罐1上侧固连的油样进罐口6。相似模拟泵13是与实际管道上使用的输油泵具有同一比转数的微型泵，即为一微型的离心泵。如此的构成，充分利用了力学上的相似原理，以与现场输油泵力学相似的室内微型模拟泵加入模拟环道，使其对过泵油样的剪切方式与现场输油泵完全一致，剪切强度可达到现场输油泵的剪切强度，使室内的模拟实验更逼真。这种相似模拟泵虽无现成的市销产品，但可据被模拟的实际管道泵按相同的比转数来设计制作，如图2、图3给出了一个与实际管道上使用的DY155-67×9型输油泵具有相同比转数的相似模拟泵的结构。根据离心泵的相似设计原理，同一形式的泵，当比转数相等时，它们一般不仅几何相似，而且内部过流的运动和受力也是相似的，相似泵在相似工况下的流量、压头和功率等特性参数与转速及叶轮直径之间存在固定的比例关系，据此就可以设计出本模拟装置中的相似模拟泵13。至于本装置中的搅拌罐1与现有技术中使用的搅拌罐一样，有带盖的搅拌罐1外包控温套2，搅拌罐1内有连于电动搅拌器4的搅拌桨5，搅拌罐1有油样进罐口6和油样出罐口7，控温套2的热介质为水，有循环水入口8和循环水出口3。在搅拌罐1油样出罐口7下有排油阀门10，用以取样和排放搅拌罐1内的油样。
具体实施例方式
下边结合一具体实施例对本模拟装置加以进一步说明。我们做了一套以DY155-67×9型油泵为相似原型的原油过泵剪切模拟实验装置。该泵的性能参数转速2950r/min，驱动电机功率440kw，叶轮直径235mm，流量Q为95m3/h时，扬程H为684m，轴功率280.8kw，效率68％，泵气蚀余量2.6m；流量Q为155m3/h时，扬程H为603m，轴功率344kw，效率74％，泵气蚀余量4.5m；流量Q为185m3/h时，扬程H为531m，轴功率366.4kw，效率73％，泵气蚀余量5.7m。经计算其比转数为95.4，气蚀比转数为1113.4。按照此比转数确定本装置的相似模拟泵(见图2、图3)的性能指标，即流量Q、扬程H和转速n。按搅拌罐容积1升，循环一次的时间15s来计算，考虑室内实验的特点并兼顾Q与H的关系，要求流量Q＝0.5～41/min，H为0.5～3m。由此计算得模拟泵气蚀余量为7.8m，其对应的发生气蚀的转速为46233r/min，该转速远远高于模拟泵要求的最高转速2950r/min，因而设计的模拟泵是抗气蚀的。取转速2950r/min，得扬程H为3m。由以上参数，可以确定模拟泵尺寸系数λ为0.21，于是可算出模拟泵的叶轮16直径为50mm，叶片15厚5mm，其进口角25°，出口角30°，叶片数为6片，吸入管14和排出管17的管径为φ12×2mm。在相似模拟泵13的螺壳18外包有保温套以防止油流过泵时的降温。据以上相似模拟泵13的参数和尺寸，本装置中的搅拌罐1容积为1升，管路12用φ12×2mm的钢管，截止阀9、11选DN8的不锈钢截止阀，排油阀10选DN8的不锈钢球阀。用本模拟装置进行的实验表明以该相似模拟泵13对加降凝剂原油进行的过泵剪切模拟对过泵后油样流变性的影响规律与现场原油过泵后流变性的变化规律是一致的，因而不仅能模拟原油在正常管流下的剪切历史和热历史，而且能在规定的时刻和油温下进行与现场油泵完全相似的过泵模拟，且油样经该装置模拟过泵后流变性测试指标与现场接近，说明方案是可行的，完全能达到本发明的目的。
图1 原油过泵剪切模拟装置构成2 相似模拟泵主视3 相似模拟泵侧视图其中1------搅拌罐 2------控温套3------循环水出口 4------搅拌器5------搅拌桨 6------油样进罐口7------油样出罐口 8------循环水入口9------截断阀 10------排油阀门11------截断阀 12------管路13------相似模拟泵 14------吸入管15------叶片16------叶轮17------排出管 18------螺壳
权利要求
1.一种原油过泵剪切模拟装置，包括带控温套[2]的搅拌罐[1]及插入其中的搅拌器[4]，其特征是在搅拌罐[1]下部固连有油样出罐口[7]并经管路[12]、截断阀[11]接相似模拟泵[13]的入口，而相似模拟泵[13]的出口由管路[12]、截断阀[9]接回到搅拌罐[1]上侧固连的油样进罐口[6]。
2.根据权利要求1所述的原油过泵剪切模拟装置，其特征是相似模拟泵[13]是与被模拟的管道泵具有相同比转数的相似微型泵。
全文摘要
本发明是原油过泵剪切的模拟实验装置。它是在带有控温套2并插入有搅拌器4的搅拌罐1下部固连有油样出罐口7并经管路12、截断阀11接相似模拟泵13的入口，而相似模拟泵13的出口由管路12、截断阀9接回到搅拌罐1上侧的油样进罐口6。本装置以相似模拟泵13对加降凝剂原油进行的过泵剪切模拟对过泵后油样流变性的影响规律与现场原油过泵后流变性的变化规律是一致的，因而不仅能模拟原油在正常管流下的剪切历史和热历史，而且能在规定的时刻和油温下进行与现场油泵完全相似的过泵模拟，且油样经该装置模拟过泵后流变性测试指标与现场接近。
文档编号G01N11/00GK1690689SQ200410034179
公开日2005年11月2日 申请日期2004年4月27日 优先权日2004年4月27日
发明者苗青, 常维纯, 郝建斌, 李立 申请人:中国石油天然气股份有限公司