一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置的制作方法

本实用新型涉及含蜡原油特性测试技术领域，尤其涉及一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置。

背景技术：

我国原油的主要特点之一就是含蜡量高。随着深海油田的开发和海底管线的建设，油气多相混输技术在海洋管道以及陆上矿场集输管道中的应用日趋广泛，管道蜡沉积问题成为海内外石油行业研究的热点。据统计，每年在世界范围内因结蜡问题已经产生巨大的经济损失和严重的环境后果。因此，研究多相流体系中的蜡沉积问题对于确保管道输送安全具有重要意义。目前国内外对管道蜡沉积规律的研究一般采用室内试验加现场验证相结合的方法，而室内实验一般采用冷指和环道装置。部分学者采用环道装置研究蜡沉积问题，但该方法的实验量大，实验所需人力物力多，因此要求更大的实验空间，操作复杂。冷指实验初期采用冷板装置，该装置结构简单，所需油样较少，适合室内评价实验。后期学者采用冷指进行实验并加以改进，设计成可进行单相、油气两相和油水两相的蜡沉积实验装置，可对蜡沉积规律的研究与认识提供一定的借鉴。在研究蜡沉积规律过程中，不可避免的要分析影响蜡沉积的因素及各因素影响程度的大小，对于影响因素的考虑直接关系到实验结果。因此，国内外学者对蜡沉积影响因素的研究尤为重要。而目前的冷指装置具有一定局限性，功能单一，无法模拟多工况条件下的结蜡特性，因此，开发一种功能性强的冷指实验装置对蜡沉积规律研究尤为重要。

为研究含蜡原油结蜡特性，范开锋等人提出了一种含蜡原油冷指实验装置(范开峰,黄启玉,李思,等.油水乳状液蜡沉积规律与扩散系数[J].油气储运,2015,34(10):1067-1072.)。装置采用高温水浴对含蜡原油进行加热至实验温度，利用电机与搅拌器对含蜡原油进行搅拌，低温水浴控制冷指温度，将冷指放置于含蜡原油中进行实验。由于冷热温差，含蜡原油在冷指壁面上结蜡，通过测定结蜡量对其结蜡特性进行评价。其存在主要问题是，装置功能性单一，仅可在一定温差、剪切速率、含水率等单一工况下进行实验，无法进行参比实验。

为了克服传统实验装置功能性单一，仅可在一定温差、剪切速率、含水率等单一工况下进行实验，无法进行参比实验的缺点，方便对含蜡原油结蜡特性进行实验，因此需要一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置，包括评价系统、高温控制系统和低温控制系统，所述高温控制系统包括水浴箱、第一输送管路、热水输送泵和加热水箱，所述水浴箱的上方安装有两组长条形支撑板，所述水浴箱的一侧安装有进液接口，所述水浴箱的另一侧安装有出液接口，所述评价系统包括沿支撑板长度方向依次安装的第一油罐、第二油罐和第三油罐，所述低温控制系统包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，所述第一控制单元包括第一降温水箱、第一冷却水输送泵和第一冷指，所述第二控制单元包括第二降温水箱、第二冷却水输送泵和第二冷指，所述第三控制单元包括第三降温水箱、第三冷却水输送泵和第三冷指。

优选的，所述进液接口通过管道与热水输送泵的出水口连接，所述热水输送泵的进水口通过管道与加热水箱的出水口连接，所述加热水箱的进水口通过管道与出液接口连接。

优选的，所述第一降温水箱的出水口通过管道与第一冷却水输送泵的进水口连接，所述第一冷却水输送泵的出水口通过管道与第一冷指的进水口连接，所述第一冷指的出水口通过管道与第一降温水箱的进水口连接。

优选的，所述第二降温水箱的出水口通过管道与第二冷却水输送泵的进水口连接，所述第二冷却水输送泵的出水口通过管道与第二冷指的进水口连接，所述第二冷指的出水口通过管道与第二降温水箱的进水口连接。

优选的，所述所述第三降温水箱的出水口通过管道与第三冷却水输送泵的进水口连接，所述第三冷却水输送泵的出水口通过管道与第三冷指的进水口连接，所述第三冷指的出水口通过管道与第三降温水箱的进水口连接。

优选的，所述水浴箱、第一油罐、第二油罐和第三油罐的内部均安装有温度传感器，所述温度传感器采用型号为IR-230A的红外温度传感器，所述第一油罐、第二油罐和第三油罐的内部均安装有搅拌轴，所述搅拌轴的外侧安装有搅拌叶片，所述搅拌轴伸出第一油罐或第二油罐或第三油罐的一端安装有驱动电机。

优选的，所述第一冷指包括圆柱形圆筒，所述圆筒的一端安装有安装板，所述圆筒的另一端安装有挡板，所述安装板靠近挡板的一侧焊接有与圆筒同轴线的套筒，所述套筒的外圈与圆筒的内圈之间形成冷却腔，所述安装板上开设有与套筒连通的输出接口，所述输出接口的一侧可设有与冷却腔连通的输入接口，所述第一冷指与第二冷指和第三冷指的结构一致。

本实用新型的有益效果：

1、采用一台高温水浴与三台低温水浴控制实验温度，三个油罐浸于高温水浴内，可模拟在同一环境温度下不同温度的冷指壁面上含蜡原油的结蜡特性。

2、三个油罐上方均设有电动搅拌器，可制备不同含水率的油水乳状液，模拟不同剪切速率、含水率条件下含蜡原油的结蜡规律。

3、三个冷指均采用圆柱体，可更真实模拟含蜡原油与集输管壁的接触条件，降低实验误差。

4、三个冷指可同时进行相同实验条件下的结蜡实验，实验结果间互相参比，进行相关性分析。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置的结构示意图。

图中：1第一冷指、2第一油罐、3第二冷指、4第二油罐、5第三冷指、6第三油罐、7水浴箱、8第一冷却水输送泵、9第二冷却水输送泵、10第三冷却水输送泵、11热水输送泵、12第一降温水箱、13第二降温水箱、14第三降温水箱、15加热水箱。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种用于评价含蜡原油结蜡特性的冷指实验装置，包括评价系统、高温控制系统和低温控制系统，高温控制系统包括水浴箱7、第一输送管路、热水输送泵11和加热水箱15，水浴箱7的上方安装有两组长条形支撑板，水浴箱7的一侧安装有进液接口，水浴箱7的另一侧安装有出液接口，评价系统包括沿支撑板长度方向依次安装的第一油罐2、第二油罐4和第三油罐6，低温控制系统包括第一控制单元、第二控制单元和第三控制单元，第一控制单元包括第一降温水箱12、第一冷却水输送泵8和第一冷指1，第二控制单元包括第二降温水箱13、第二冷却水输送泵9和第二冷指3，第三控制单元包括第三降温水箱14、第三冷却水输送泵10和第三冷指5。

进液接口通过管道与热水输送泵11的出水口连接，热水输送泵11的进水口通过管道与加热水箱15的出水口连接，加热水箱15的进水口通过管道与出液接口连接。

第一降温水箱12的出水口通过管道与第一冷却水输送泵8的进水口连接，第一冷却水输送泵8的出水口通过管道与第一冷指1的进水口连接，第一冷指1的出水口通过管道与第一降温水箱12的进水口连接。

第二降温水箱13的出水口通过管道与第二冷却水输送泵9的进水口连接，第二冷却水输送泵9的出水口通过管道与第二冷指3的进水口连接，第二冷指3的出水口通过管道与第二降温水箱13的进水口连接。

第三降温水箱14的出水口通过管道与第三冷却水输送泵10的进水口连接，第三冷却水输送泵10的出水口通过管道与第三冷指5的进水口连接，第三冷指5的出水口通过管道与第三降温水箱14的进水口连接。

水浴箱7、第一油罐2、第二油罐4和第三油罐6的内部均安装有温度传感器，温度传感器采用型号为IR-230A的红外温度传感器，第一油罐2、第二油罐4和第三油罐6的内部均安装有搅拌轴，搅拌轴的外侧安装有搅拌叶片，搅拌轴伸出第一油罐2或第二油罐4或第三油罐6的一端安装有驱动电机。

第一冷指1包括圆柱形圆筒，圆筒的一端安装有安装板，圆筒的另一端安装有挡板，安装板靠近挡板的一侧焊接有与圆筒同轴线的套筒，套筒的外圈与圆筒的内圈之间形成冷却腔，安装板上开设有与套筒连通的输出接口，输出接口的一侧可设有与冷却腔连通的输入接口，第一冷指1与第二冷指3和第三冷指5的结构一致。

本实用新型中：

油水乳状液的制备：向第一油罐2、第二油罐4、第三油罐6内注入一定量的含蜡原油与水，打开第一油罐2、第二油罐4、第三油罐6上方搅拌器，对油水两相进行搅拌。打开加热水箱15对循环水加热，打开热水输送泵11泵送循环热水，对三台油罐内的油水乳状液加热。依此方法，可制备不同含水率或同一含水率的油水乳状液。

单工况结蜡特性测试实验：打开第一降温水箱12、第二降温水箱13、第三降温水箱14对循环水冷却至同一实验温度。待温度稳定后，将第一冷指1、第二冷指3、第三冷指5分别置于第一油罐2、第二油罐4、第三油罐6内。打开第一油罐2、第二油罐4、第三油罐6上方电动搅拌器，设置为同一转速，提供相同的剪切条件。由此，三台油罐在同一实验条件下进行结蜡特性测试实验。一定时间后，取出第一冷指1、第二冷指3、第三冷指5测量壁上的结蜡量，三种实验结果可进行相关性分析，降低实验误差。

多工况结蜡特性测试实验：打开第一降温水箱12、第二降温水箱13、第三降温水箱14对循环水冷却至不同实验温度。待温度稳定后，将第一冷指1、第二冷指3、第三冷指5分别置于第一油罐2、第二油罐4、第三油罐6内。打开第一油罐2、第二油罐4、第三油罐6上方电动搅拌器，设置为不同转速，提供不同的剪切条件。由此，三台油罐在多工况实验条件下进行结蜡特性测试实验。一定时间后，取出第一冷指1、第二冷指3、第三冷指5测量壁上的结蜡量。依此方法，可进行不同含水率、不同温度差、不同剪切速率下结蜡特性测量实验。

综上，装置采用一台高温水浴与三台低温水浴控制实验温度，三个油罐浸于高温水浴内，可模拟在同一环境温度下不同温度的冷指壁面上含蜡原油的结蜡特性。同时三个油罐上方均设有电动搅拌器，可制备不同含水率的油水乳状液，模拟不同剪切速率、含水率条件下含蜡原油的结蜡规律。三个冷指均采用圆柱体，可更真实模拟含蜡原油与集输管壁的接触条件，降低实验误差。同时，三个冷指可同时进行相同实验条件下的结蜡实验，实验结果间互相参比，进行相关性分析。具有功能性强、单工况相关性分析、多工况模拟、模拟真实接触面、流程简单、流动稳定、实验效率高等特点。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。