专利名称：检测水合物浆液在管道中流动规律的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测水合物浆液在管道中流动规律的装置。
背景技术：
随着我国海洋石油的开发正在逐渐步入深海领域，采出的原油进行海底输送将会面临更高的压力与更低的温度，因此在很大程度上会促进水合物颗粒的生成，聚结堵塞管道的情况经常发生，因此，深海油气的安全输送已经引起学者的广泛关注，并已开展了相关的研究。由此建设了许多著名的水合物浆液管流实验装置，虽然这些环路各具特点与规模， 但是也存在一些设计上的缺憾，例如法国的IFP-Iyre环路虽然其在设备与规模上具有一定的优势，但是其测试管路较为单一，温控系统较不精确以及在线激光粒度仪的安装较不合理；法国圣埃蒂安矿业学院设计建造的阿基米德环路虽然设计新颖，消除了泵对水合物浆液的剪切作用，但是其依靠重力作用对流体提供的能量无法使管内流体进入紊流区域等。鉴于上述原因，现有的水合物浆液实验装置限制了对水合物浆液流动的深入研究，因此，需要更加准确模拟实际运输条件的装置。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于检测水合物浆液在管道内流动规律的装置。本发明所提供的用于检测水合物浆液在管道内流动规律的装置，其特征在于它包括检测环路、液体加入线路和气体补压线路；所述检测环路由气液分离器的排液口、用于输送水合物浆液的泵、气液混合器、测试管道、气液分离器的回液口依次通过辅助管线连接而成；所述气液分离器上设置如下四种口 进液口、进气口、排液口和回液口 ；所述液体加入线路的末端与所述气液分离器的进液口连接；所述气体补压线路的末端与气液分离器的进气口连接；所述测试管道上设置有用于检测目标数据的仪器；所述用于检测目标数据的仪器为如下中的至少一种若干个温度检测仪器、若干个压力检测仪器和若干个差压检测仪器。上述装置中，所述液体加入线路具体如下所述液体加入线路由漏斗和液体存储器通过注液管线连接而成；其始端为漏斗、末端与气液分离器的进液口连接。上述装置中，所述气体补压线路具体如下所述气体补压线路由储气瓶和气体输送管线连接而成；其始端为储气瓶，末端与气液分离器的进气口连接。上述任一所述装置中，包括气体加入线路；所述气体加入线路为将气液分离器内的气体加入到气液混合器中的线路；其始端与所述气液分离器连接，末端与所述气液混合器连接。所述气体加入线路具体可为如下气体加入线路由循环压缩机和缓冲罐通过气体输送管线连接而成；其始端与气液分离器的进气口连接，末端与气液混合器的进气口连接。
上述任一所述装置中，所述装置中包括排气线路和排污线路；所述排污线路的始端与所述气液分离器的排液口连接；所述排气线路包括排气线路I和排气线路II ；所述排气线路I为排放气液分离器中气体的线路，其始端与所述气液分离器连接，末端游离；所述排气线路II为排放排污线路产生气体的线路，其始端与所述排污线路连接， 末端游离。上述任一所述装置中，所述排污线路具体为排污线路由排污管线和具有气液分离功能的排污灌连接而成；其始端与气液分离器的排液口连接，末端为排污灌。上述任一所述装置中，所述排气线路I具体为排气线路I为从气液分离器进气口伸出的气体输送管线；其始端与气液分离器的进气口连接，末端游离于空气中。上述任一所述装置中，所述排气线路II具体为排气线路II为从排污线路中排污灌伸出的气体输送管线；其始端与排污灌连接，末端游离于空气中。上述任一所述装置中，所述装置中包括气体回收线路；所述气体回收线路包括气体回收线路I和气体回收线路II ；所述气体回收线路I为将所述气液分离器中的气体收集到缓冲罐中的线路；其始端与所述气液分离器连接，末端与缓冲罐连接；所述气体回收线路II为将所述缓冲罐中的气体收集到储气瓶中的线路；其始端为所述缓冲罐，末端为储气瓶。上述任一所述装置中，所述气体回收线路I具体为气体回收线路I为天然气回注管线和缓冲罐通过气体输送管线连接而成的线路，其始端与气液分离器连接，末端与缓冲罐连接。上述任一所述装置中，气体回收线路II包括两部分，一部分由储水罐、注水泵和缓冲罐通过注水管线依次连接而成，另一部分由缓冲罐、天然气回注管线和储气瓶通过气体输送管线连接而成；其始端为储水罐，末端为储气瓶。上述任一所述装置中，所述气体回收线路I的始端与所述气体回收线路II的末端并联后再依次与天然气回注管线和所述缓冲罐串联；上述任一所述装置中，所述缓冲罐设置在所述气体加入线路上，所述天然气回注管线与所述气体加入线路中的一段线路并联。上述任一所述装置中，所述气体回收线路II中包括储水罐、注水泵、注水管线；储水罐、注水泵和所述缓冲罐通过注水管线依次连接。上述任一所述装置中，所述测试管道为可拆卸和更换的若干个测试管道，各个测试管道间管径各异；每个所述测试管道由缓冲管道I、测量管道I、缓冲管道II和测量管道II依次通过所述辅助管线连接而成。上述任一所述装置中，所述装置中包括设在所述测试管道上的温控系统。上述任一所述装置中，所述温控系统由水浴夹套、温度传感器和温控仪构成；水浴夹套设置在所述缓冲管道和所述测量管道的外部；
将所述测量管道I和所述缓冲管道II计为第一组，将所述缓冲管道I和所述测量管道II计为第二组；第一组中，在测量管道I的起始端位置，分别在测量管道I的内管和其外部的水浴夹套上设置温度传感器，该两个温度传感器分别与同一台温控仪连接；第二组中，在测量管道II起始端位置，在测量管道II的内管及水浴夹套上分别设置温度传感器，该两个温度传感器分别与同一台温控仪连接；所述起始端均沿着水合物浆液流动方向计。上述任一所述装置中，所述装置中包括与所述气液混合器连接的在线加药线路；上述任一所述装置中，所述检测环路上，在所述气液分离器与气液混合器之间的辅助管线上且沿着水合物浆液流动方向依次设置液相质量流量计、伽玛相分率仪和激光粒度分析仪，并且所述激光粒度分析仪设置在垂直于水平面的辅助管线上；上述任一所述装置中，在所述气体补压线路中，在靠近气液分离器端并沿着加入气体流动方向依次设置过滤器、减压阀、压力传感器、气相质量流量计和温度检测仪器；上述任一所述装置中，在所述排气线路I上，沿着气体流出的方向依次设置过滤器、背压阀和温度检测仪器；上述任一所述装置中，所述检测环路上，所述温度检测仪器分别设置在缓冲管道I 的起始端、测量管道I的两端和测量管道II的两端；所述压力检测仪器分别设置在缓冲管道I的起始端、测量管道I的起始端、测量管道II的起始端；所述差压检测仪器分别设置在测量管道I的两端之间、测量管道I的起始端与缓冲管道II的末端之间、测量管道II的两端之间、缓冲管道I的起始端与缓冲管道II的末端之间；所述起始端和末端均是沿着水合物浆液流动方向计。本发明装置具有如下优点1)检测环路中的测试管道是可拆卸的，且可以更换为不同管径的测试管道，因而可以方便地模拟不同管径环路下水合物浆液的流动情况，从而更准确的模拟实际油气运输条件，得到更切合实际的实验数据。2)装置中在测试管道上设置了多个分布较为全面的温度检测仪器、压力检测仪器和差压检测仪器，可以准确的记录流动的各个参数，使数据采集更全面更准确，从而为后续的科研工作提供充足的数据支持。3)温度控制方面将测试管道上的4段水浴夹套分成2部分进行分别温控，每一部分采用一台温控仪进行控温操作。在每一部分的入口处的内管和水浴夹套上都装有温度传感器，可以分别将温度传感器的信号传入到温控仪中，这样就可以利用温控仪分别设定内管温度或夹套中循环介质温度，以此来模拟实际管路的内管温度与环境温度，并且可以设定符合实际的控温轨迹来模拟环境温度的变化，以达到更为符合实际的效果。本套实验装置采用水浴夹套的方式进行控温，并且采用的温控仪功能强大，技术先进，并且占用体积小、省水、能耗低，控温精度达到了 0. 05°C，油温稳定性、均勻性良好。4)本发明装置采用了国际上最为先进的激光粒度仪，可以监测环路内水合物粒径，有利于研究人员深入油水乳状液分散相液滴分布特征、含蜡原油低温下蜡晶析出的过程及特征、以及水合物结晶过程中的微观变化，可以实时、在线、定量的测定液滴/颗粒的粒径和形状，瞬间监测形状迁徙、聚集、破碎等现象，为油水乳状液微观研究提供支持；能够
6准确分析结晶机理，例如聚结、生长和成核，监测结晶析出速度、析出温度等，为含蜡原油低温流动性研究提供理论指导和技术基础。幻本发明装置中采用高压磁力泵。采用变频调速器对高压磁力泵电机组进行变频无级调速，也可通过多个并联的调节阀对流量进行调节，从而使流量调节方便。高压磁力泵一直应用于石油化工、制药及核工业中不允许物料泄露、安全要求高的环境，成为输送危险及贵重液体的最佳选择。因此选择高压磁力泵提供该实验环道的动力是较为适合的。6)压力控制方面实验气体经由气体补压线路补充到实验装置中，在气体补压线路的出口处安装有减压阀与气体质量流量计，而在气液分离器上部安装有背压阀，由此不仅可以通过气体质量流量计来计量补充到环路中的气相质量，还可以通过减压阀与背压阀的共同作用来恒定实验系统的压力，并有效控制补充到环路系统内的气体质量，进而控制系统内的压力值，以实现在不同的压力下进行实验。单个高压天然气瓶可承压25MPa，因此可以依次开启高压气瓶顶部阀门向环路中进行补气，逐步提升装置中压力，实现在高压条件下对水合物浆液进行管流规律实验研究，进而为在深海油田开发过程中高压条件下对水合物浆液的输送提供理论依据以及数据支持。7)装置中的气体加入线路(即带有循环压缩机的线路)，可以将分离器上部的气体重新注入到测试环路中(即气液混合器中)进行水合物浆液与天然气的分流型流动的研究，并可大大降低实验气体的使用量。8)为了保证循环压缩机可以在向环路提供稳定压力的条件下来调节供气量，因此采用PLC控制的循环压缩机。该压缩机中在出口处安装压力传感器并将压力信号传入到压缩机的控制系统。通过设定压缩机的出口压力值就可以保证供气压力的恒定(即自动通过变频的方式来稳定出口压力)，大大降低了人为操作的工作量与误差。9)向混合器中供气稳定缓冲罐在实验检测中使用(即在气体加入线路中使用)， 与储气瓶是断开，压缩机排气经过缓冲罐后采用调节回流的方式来达到调节供气流量的目的，这样可以降低压缩机供气的不稳定性。10)从气液混合器的不同口分别输入液体和气体，经气液混合器混合形成不同的流型，能对多相体系水合物浆液流动特性进行研究，从而探索深水油气混输的流动保障问题。11)装置中在气液混合器上连接有在线加药线路，可以调节加药剂量和加药速度， 有利于研究人员掌握药剂量变化以及加药速度对水合物浆液管流规律的影响，可以实现对目前海洋石油生产所使用的一些水合物热力学与动力学抑制剂进行功效评价。12)装置中的气体回收线路，可以将实验气体进行回收，大大节约实验成本以及减少有害气体排放。缓冲罐在气体回收过程中使用(即在气体回收线路中使用)时，与储气瓶联通的，环路或线路中的气体先进入缓冲罐，再通过向缓冲罐底部注水的方法将缓冲罐中的气体顶回到补气瓶中，实现气体回收。13)上述装置中的排气线路和排污线路，可以将装置中的废液和废气及时排出，使装置可以重复循环利用并在紧急情况下及时泄压。14)运用数据采集软件进行压力、温度、流量等多参量的采集与记录，避免人工操作误差，实现数据采集的自动化。采用高速采集板，能够采集在短时间内变化比较快的物理量。综上所述，本发明装置充分考虑了不同因素的影响以及尽可能与现场环境一致， 且该实验装置具有结构合理、设计精巧、实验设备先进、适用范围广、测量准确等特点。本装置在本行业中处于领先地位。
图1为水合物浆液的检测装置结构示意图。
具体实施例方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例1、用于检测多相水合物浆液在管道内流动规律的装置结构如下中所述的始端或末端均按照各个线路或环路上气体、液体或水合物浆液的流动方向计。该装置包括检测环路、液体加入线路、气体补压线路、气体加入线路、排气线路、排污线路、气体回收线路、在线加药线路；所述检测环路由气液分离器1的排液口、用于输送水合物浆液的泵2、气液混合器 3的进液口、测试管道4、气液分离器的回液口依次通过辅助管线连接而成；所述气液分离器上设置如下四种口 进液口、进气口、排液口和回液口 ；液体加入线路由漏斗5和液体存储器6 (具体可为塑料桶)通过注液管线连接而成；其始端为漏斗、末端与气液分离器的进液口连接；气体补压线路由储气瓶7和气体输送管线连接而成；其始端为储气瓶，末端与气液分离器的进气口(也可称作排气口)连接；气体加入线路由循环压缩机8和缓冲罐9通过气体输送管线连接而成；其始端与气液分离器的进气口连接，末端与气液混合器的进气口连接；排污线路由排污管线和具有气液分离功能的排污灌10连接而成；其始端与气液分离器的排液口连接，末端为排污灌；所述排气线路包括排气线路I和排气线路II和排气线路III ；排气线路I为从气液分离器进气口伸出的气体输送管线；其始端与气液分离器的进气口连接，末端游离于空气中；排气线路II为从排污线路中排污灌伸出的气体输送管线；其始端与排污灌连接， 末端游离于空气中；排气线路III为从气体加入线路中的循环压缩机的出气口端伸出的气体输送管线，其始端与循环压缩机的出气口连接，末端游离于空气中；所述排气线路I的末端、所述排气线路II的末端和所述排气线路III的末端并联后，再与含氧分析仪23和放空管M串联连接。所述气体回收线路包括气体回收线路I和气体回收线路II ；气体回收线路I为天然气回注管线11和缓冲罐通过气体输送管线连接而成的线路，其始端与气液分离器连接，末端与缓冲罐连接。
气体回收线路II包括两部分，一部分由储水罐12、注水泵13和缓冲罐9通过注水管线依次连接而成，另一部分由缓冲罐9、天然气回注管线11和储气瓶7通过气体输送管线连接而成；其始端为储水罐，末端为储气瓶；所述气体回收线路I的始端与所述气体回收线路II的末端并联后再依次与天然气回注管线和缓冲罐串联。所述气体加入线路中的循环压缩机与所述天然气回注管线11并联。在线加药线路由加药箱14和电动计量泵15通过注药管线连接而成，其始端为加药箱，末端与气液混合器连接；为了将缓冲罐内的水抽走，还设置将缓冲罐内的水排出的排水线路，所述排水线路是由输水管线和排水罐16连接而成，其始端与缓冲罐连接，末端与排水罐连接。所述气体补压线路的气液分离器连接端、所述气体加入线路的气液分离器连接端与所述排气线路I的气液分离器连接端，三者并联后与所述气液分离器的进气口连接。所述检测环路的气液分离器排液口连接端与所述排污线路的气液分离器排液口连接端并联后，再与所述气液分离器的排液口连接。所述气体补压线路的始端与所述气体回收线路II的末端并联后再与储气瓶串联。为了方便控制各个线路的开关，在各个所述线路和环路均设置控制线路开关的闸阀或控制环路开关的闸阀(图中未视出)。为了达到实验时所需的真空环境，可在装置中设置真空泵，具体可在与上述排水线路中输水管线并联的线路上设置水环式真空泵。为了更准确的模拟实际油气运输条件，充分考虑管道管径变化对水合物浆液流动规律的影响，在检测环路上，将测试管道设置为可拆卸和更换的若干个测试管道，各个测试管道间管径各异(每个测试管道中的缓冲管道I、缓冲管道II、测量管道I和测量管道II的管径相同)；具体可以在测试管道的两端各设有同心异径管接头，接头再通过法兰与辅助管线连接，以实现不同管径的测试管道的拆卸和安装。具体可以采用不锈钢制DN25和DN50 两种规格钢管，以实现管径的不同。为了能够较为灵活的设置不同的环境温度并研究温度对水合物浆液流动的影响， 将整个测试管道分成了四段可进行单独温控，即每个测试管道由缓冲管道I 4-1、测量管道 I 4-2、缓冲管道II 4-3和测量管道II 4-4依次通过辅助管线连接而成，测量管道I和测量管道II长度相同。设置测量管道I和测量管道II为相同长度以便于进行参照对比。为了测量出环路中各个主要位置的温度、压力以及差压的变化值，在检测环路上， 将温度传感器(图中未示出)分别设置在缓冲管道I的起始端、测量管道I的两端和测量管道II的两端；将压力传感器(图中未示出)分别设置在缓冲管道I的起始端、测量管道I 的起始端、测量管道II的起始端；将差压变送器(图中未示出)分别设置在测量管道I的两端之间、测量管道I的起始端与缓冲管道II的末端之间、测量管道II的两端之间、缓冲管道I的起始端与测量管道II的末端之间。一个数据采集软件可以同时采集温度传感器、 压力传感器和差压变送器，只要在这个软件上设置不同的窗口就能同时显示各个仪表的测量值。为了可以实时在线的测量管道内流体的持液率，分别在测量管道I的起始端和测
9量管道II的起始端设置伽玛相分率仪(图中未示出)。为了进一步最大限度的来模拟现场实际油气管输时的温度工况，并可以设定符合实际要求的温变轨迹，在检测环路上设置如下温控系统(图中未示出)该温控系统由水浴夹套、温度传感器和温控仪构成；水浴夹套设置在所述缓冲管道和所述测量管道的外部；将所述测量管道I和所述缓冲管道II计为第一组，将所述缓冲管道I和所述测量管道II计为第二组；第一组中，在测量管道I的起始端位置，分别在测量管道I的内管和其外部的水浴夹套上设置温度传感器，该两个温度传感器分别与同一台温控仪连接；这样就可以利用温控仪的外部控制功能，根据所需实验要求选择控温位置(控制内管或水浴夹套温度)。温控仪可进行外部循环，其排液口与缓冲管道II的末端连接，回液口与测量管道I的起始端连接，并利用金属绝热管将缓冲管道II的起始端与测量管道I的末端相连，由此可以使水浴夹套内的制冷液与内管流体逆向流动，增强换热效果。第二组中，在测量管道II起始端位置，在测量管道II的内管及水浴夹套上分别装有一个温度传感器，该两个温度传感器分别与同一台温控仪连接。这样也可利用温控仪的外部控制功能，根据所需实验要求选择控温位置(控制内管或水浴夹套温度)。温控仪可进行外部循环，其排液口与缓冲管道I的末端连接，回液口与测量管道II的起始端连接，并利用金属绝热管将缓冲管道I的起始端与测量管道II的末端相连，由此可以使水浴夹套内的制冷液与内管流体逆向流动，增强换热效果。为了提高整体实验过程的准确性，分别对气液相进行调解与测量，以得到所需的实验数据，在检测环路上，在所述气液分离器与气液混合器之间的辅助管线上且沿着水合物浆液流动方向依次设置液相质量流量计(图中未示出)、伽玛相分率仪(图中未示出)和激光粒度分析仪18，并且激光粒度分析仪设置在垂直于水平面方向的辅助管线上。该液体流量计、伽玛相分率仪和激光粒度分析仪的设置可以较为准确的测量出水合物颗粒粒径在管路中的分布情况，也可以监测出管路中的气泡含量来判断分离器的分离效果是否符合要求，从而保证整体实验过程的准确性。为了模拟出不同流型，从而进行水合物浆液多相流动的研究，在检测环路上，在液相质量流量计至激光粒度分析仪之间设置用于调节液体流量的截止阀和针阀(图中未示出)；通过调节此处的截止阀与针阀来控制进液量，进而可以得到不同的气液流量。为了更为准确的控制与维持整个系统的压力值，在气体补压线路中，并且在靠近气液分离器端并沿着加入气体流动方向依次设置过滤器、减压阀19、压力传感器、气相质量流量计20和温度传感器；所述气体流量计为并联的量程不同的气体流量计组。过滤器是防止有杂质进入到减压阀内，压力与温度传感器是为了可以采集当时的温度与压力，这样就可以根据进入的质量算出当时的进气体积。在气体加入线路中，为了保证供气压力的恒定，在循环压缩机的气体出口处设置压力传感器21 ；为了便于计算气体流量，沿着气体流动方向，在缓冲罐和气液混合器之间依次设置截止阀、针阀和气相质量流量计，截止阀和针阀相互配合控制气体的流量。为了更为准确的控制与维持整个系统的压力值，在排气线路I中，沿着气体流出的方向依次设置过滤器、背压阀22和温度传感器；
为了可以知道分离器内的液相高以及气液相温度便于后期的计算，在气液分离器的液位计开口上连接液位计，在气液分离器的温度传感器开口上连接温度传感器。为了将循环压缩机中产生的废气及时排出，设置了如上气体排出线路III。在加药线路中，利用高精度的电动计量泵，可以精确的向混合器上注入预定剂量的药剂，并可以调节不同的加药速度以更为准确的来模拟海底井口的加药过程。为了减少实验介质在输送过程中与外界进行换热，在辅助管线的周围覆盖有保温层(图中未视出)。辅助管线采用不锈钢制DN25管道。辅助管线负责将液相和气相分别从气液分离器中引入到混合器中进行混合，然后输送到测试管道中。在排气线路I上设置有一处抽真空点，可利用真空管将此处接头与真空泵连接进行抽真空作业。其中，气液分离器的内径为0.細，内腔高度为1.8m，容积为0.226m3。其上共开有6个口 进气口(也可称排气口)、进液口、排液口、回液口、液位计开口和温度传感器开口。其中，排气口位于罐顶，主要起以下4个方面的作用①当气液分离器内压力超过设计压力时，安全阀自动打开(安全阀设置在分离器顶部)，部分气体通过排气口排出，使气液分离器内压力降低；②当水合物生成时，气体被消耗，气液分离器内压力降低，气体补压线路通过气体输送管线和气液分离器排气口向气液分离器内进行补气，以维持其内压力的恒定；③实验开始前，用氮气置换出的空气及天然气置换出的氮气均通过排气口排出，完成吹扫工作；④实验结束后，利用排气口将无法回收的实验气体排放到大气中。用于输送水合物浆液的泵具体可为高压磁力泵，并装入变频调速器。该高压磁力泵提供的压力为12MPa，扬程30米，流量为3 12m3/h，温度范围为-15°C 80°C。采用变频器实现对高压磁力泵进行流量的调节和对电动机的转速进行无级调速。储气瓶为高压天然气瓶；循环压缩机完全可以满足一寸管路在15MI^压力下，提供管内气相折算速度为 6m/s。并且控制部分利用PLC系统、防爆压力变送器和控制柜中的电气元件对压缩机进行多种保护功能的控制系统，能对油压过低、进气压力过低，排气压力高，电机过载等进行自动保护与控制。压缩机采用PLC系统控制，使用户的气路系统流速在1 6m/s的范围内设定值稳定(通过变频控制)。数据采集软件是安装在计算机中的软件，可以编辑界面，显示读数，并对采集的数据进行记录。高速采集板是硬件，它与各个测量仪表上的信号线相连接，并将信号传输到计算机中，也就是其一端连接仪表一端连接计算机主机。实施例2、装置的使用方法一、进行单相水合物浆液流动规律检测1、检查装置是否处于正常运作状态，包括高压磁力泵是否运转正常、气体流量计读数是否稳定、液体流量计读数是否稳定、压力传感器和温度传感器采集是否正常、各种阀门是否按要求开关、水浴槽内的水位是否正常及运转是否正常、伽玛相分率仪以及激光粒度仪是否处于工作状态。2、抽真空作业将整个环路关闭，利用真空泵对设置在环路上的抽真空点进行抽真空作业，一直抽到环路内压力达到实验要求值为止。3、添加液相实验介质将实验所需的油和水按照预定体积准备好，分别加入到液体加入线路中的漏斗中，再通过注液管线加入到气液分离器中，打开高压磁力泵将加入到气液分离器中的液相介质在测试管道中进行循环搅拌，通过高压视窗与激光粒度仪对乳状液的分散情况进行观察与分析，直到达到实验要求。4、进行实验温控选定实验条件，利用夹套式的水浴温控系统对整个环路进行控温，使实验介质的温度恒定到实验值。5、添加气相实验介质打开气体加入线路中的补气瓶阀门，缓慢向气液分离器中补气，将系统压力升至约低于水合物平衡压力(对应于实验温度)0. 05MPa时停止补气，启动高压离心泵使气液接触达到饱和状态。6、饱和气液相实验介质待压力达到稳定时，关闭高压磁力泵，通过设定减压阀与背压阀压力的方法使整个实验系统的压力达到实验值。7、进行浆液流动实验重新开启高压磁力泵，同时开始计时，进行动力学实验。实验过程中不断进气，维持压力恒定，并同时采集各个流量计、压力传感器，差压变送器与温度传感器的实验值，使用激光粒度仪测量水合物晶体粒子的尺寸分布，记下初始与结束时气体流量计的值来测定气体消耗量数据。二、进行多相水合物浆液流动规律检测除如下步骤与一中不同外，其余均与一中所述相同。1、检查装置是否处于正常运作状态与一中所述基本相同，不同的是还要检测循环压缩机是否运转正常、气体加入线路中的阀门开关是否符合要求、气体回收线路中的阀门开关是否符合要求。7、进行浆液流动实验开启高压磁力泵与循环压缩机，同时开始计时，进行水合物浆液与实验气体的多相流动实验。实验过程中设定循环压缩机出口压力为实验值，并不断补气维持系统压力恒定。通过调节进气与进液量来控制流型，并同时采集各个流量计、压力传感器，差压变送器与温度传感器的实验值，使用激光粒度仪测量水合物晶体粒子的尺寸分布，记下初始与结束时气体流量计的值来测定气体消耗量数据。8、实验气体回收完成一组实验后，分别将进入到气液混合器与气液分离器上部以及循环压缩机的进出口的闸阀关闭，同时打开天然气回注管线，利用往复泵向缓冲罐中注水，以将缓冲罐中的气体压入到天然气回注管线中，从而流入储气瓶中；然后关闭补气瓶以及天然气回注管线，重新打开气液混合器、气液分离器以及循环压缩机进出口的闸阀，让环路中的气体重新补充到缓冲罐中而后再次向储气瓶回注。重复多次，直到环路中的气体无法进一步回收为止，打开排气系统，将剩余气体送入火炬燃烧排入大气。
权利要求
1.一种用于检测水合物浆液在管道内流动规律的装置，其特征在于它包括检测环路、液体加入线路和气体补压线路；所述检测环路由气液分离器的排液口、用于输送水合物浆液的泵、气液混合器、测试管道、气液分离器的回液口依次通过辅助管线连接而成；所述气液分离器上设置如下四种口 进液口、进气口、排液口和回液口 ；所述液体加入线路的末端与所述气液分离器的进液口连接；所述气体补压线路的末端与气液分离器的进气口连接；所述测试管道上设置有用于检测目标数据的仪器；所述用于检测目标数据的仪器为如下中的至少一种若干个温度检测仪器、若干个压力检测仪器和若干个差压检测仪器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述装置中包括气体加入线路；所述气体加入线路为将气液分离器内的气体加入到气液混合器中的线路；其始端与所述气液分离器连接，末端与所述气液混合器连接。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于所述装置中包括排气线路和排污线路；所述排污线路的始端与所述气液分离器的排液口连接；所述排气线路包括排气线路I和排气线路II ；所述排气线路I为排放气液分离器中气体的线路，其始端与所述气液分离器连接，末端游离；所述排气线路II为排放排污线路产生气体的线路，其始端与所述排污线路连接，末端游离。
4.根据权利要求1或2或3所述的装置，其特征在于所述装置中包括气体回收线路；所述气体回收线路包括气体回收线路I和气体回收线路II ；所述气体回收线路I为将所述气液分离器中的气体收集到缓冲罐中的线路；其始端与所述气液分离器连接，末端与缓冲罐连接；所述气体回收线路II为将所述缓冲罐中的气体收集到储气瓶中的线路；其始端为所述缓冲罐，末端为储气瓶。
5.根据权利要求1-4中任一所述的装置，其特征在于所述气体回收线路I的始端与所述气体回收线路II的末端并联后再依次与天然气回注管线和所述缓冲罐串联；所述缓冲罐设置在所述气体加入线路上，所述天然气回注管线与所述气体加入线路中的一段线路并联。
6.根据权利要求1-5中任一所述的装置，其特征在于所述气体回收线路II中包括储水罐、注水泵、注水管线；储水罐、注水泵和所述缓冲罐通过注水管线依次连接。
7.根据权利要求1-6中任一所述的装置，其特征在于所述测试管道为可拆卸和更换的若干个测试管道，各个测试管道间管径各异；每个所述测试管道由缓冲管道I、测量管道I、缓冲管道II和测量管道II依次通过所述辅助管线连接而成。
8.根据权利要求1-7中任一所述的装置，其特征在于所述装置中包括设在所述测试管道上的温控系统。
9.根据权利要求1-8中任一所述的装置，其特征在于 所述温控系统由水浴夹套、温度传感器和温控仪构成； 水浴夹套设置在所述缓冲管道和所述测量管道的外部；将所述测量管道I和所述缓冲管道II计为第一组，将所述缓冲管道I和所述测量管道 II计为第二组；第一组中，在测量管道I的起始端位置，分别在测量管道I的内管和其外部的水浴夹套上设置温度传感器，该两个温度传感器分别与同一台温控仪连接；第二组中，在测量管道II起始端位置，在测量管道II的内管及水浴夹套上分别设置温度传感器，该两个温度传感器分别与同一台温控仪连接；所述起始端均沿着水合物浆液流动方向计。
10.根据权利要求1-9中任一所述的装置，其特征在于 所述装置中包括与所述气液混合器连接的在线加药线路；所述检测环路上，在所述气液分离器与气液混合器之间的辅助管线上且沿着水合物浆液流动方向依次设置液相质量流量计、伽玛相分率仪和激光粒度分析仪，并且所述激光粒度分析仪设置在垂直于水平面的辅助管线上；在所述气体补压线路中，在靠近气液分离器端并沿着加入气体流动方向依次设置过滤器、减压阀、压力传感器、气相质量流量计和温度检测仪器；在所述排气线路I上，沿着气体流出的方向依次设置过滤器、背压阀和温度检测仪器； 所述检测环路上，所述温度检测仪器分别设置在缓冲管道I的起始端、测量管道I的两端和测量管道II的两端；所述压力检测仪器分别设置在缓冲管道I的起始端、测量管道I 的起始端、测量管道II的起始端；所述差压检测仪器分别设置在测量管道I的两端之间、测量管道I的起始端与缓冲管道II的末端之间、测量管道II的两端之间、缓冲管道I的起始端与缓冲管道II的末端之间；所述起始端和末端均是沿着水合物浆液流动方向计。
全文摘要
本发明公开了检测水合物浆液在管道中流动规律的装置。本发明的用于检测水合物浆液在管道内流动规律的装置，它包括检测环路、液体加入线路和气体补压线路。本发明装置充分考虑了不同因素的影响以及尽可能与现场环境一致，且该实验装置具有结构合理、设计精巧、实验设备先进、适用范围广、测量准确等特点。
文档编号G01M10/00GK102384835SQ201110238728
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月18日 优先权日2011年8月18日
发明者于达, 余敏, 吴海浩, 周晓红, 姚海元, 宫敬, 李文庆, 李清平, 王凯, 王玮, 程兵 申请人:中国海洋石油总公司, 中国石油大学(北京), 中海石油研究中心