专利名称：一种用于两相流动试验的油水乳化罐的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种油田上开展两相流动试验所用的容器，具体 的说是涉及一种用于两相管流试验的油水乳化罐。
技术背景
油-水两相流已成为油田高含水期最为常见，也最为经济的地面 集输方式。在这种集输方式下，随着含水率的上升，混输管道的输量、 流型、温降及压降特征均会呈现出截然不同的变化，在目前理论预测 模型尚不成熟的条件下，考虑油品粘稠特性、乳化程度、流速及管道 倾斜度等因素在内的试验工作便成为了油田生产正常进行的保证。油 水乳化罐是完成油-水两相管流试验的重要设备，已有的油水乳化罐 结构相对比较简单，就是一个带有加热保温系统的常压搅拌罐。这种 结构的罐体经过长时间的应用，被发现存在如下技术问题由于未设 计制冷控温部件，因此已不能随着对两相流试验的进一步深入开展而 实现对乳化压力和降温过程的模拟，造成油水乳化罐和试验环道不是 一套统一的水力、热力系统，影响试验研究结果。此外，这种罐体通 常是正常圆柱底，这样，当对高含水体系进行乳化时，即使采用强力 搅拌，也无法带动其底部淤积较厚的大面积游离水层，使油水乳化不 充分，乳化程度不高。 实用新型内容
为了解决现有油水乳化罐未设计制冷控温部件以及圆柱形罐底 难以适应于高含水体系乳化的问题，本实用新型提供一种新的用于两 相流动试验的油水乳化罐，该种用于两相流动试验的油水乳化罐带有 制冷温控部件，可以通过直接与已有环道试验装置的对接，实现对管 流实际过程的有效模拟。此外，该种油水乳化罐将常规罐底改进为轴 截面圆心角为2n/3的弧状，保证了在高含水体系试验中的应用。
本实用新型的技术方案是该种用于两相流动试验的油水乳化罐 包括罐体、顶盖、以及支撑脚，其中，所述罐体上开有来液管线接口、 放液管线接口和放空口，在罐体外有电加热圈，在电加热圈外有保温 层，其中所述油水乳化罐还包括一套由调速搅拌电机、外磁铁架、外磁铁、内磁铁架、内磁铁、旋转轴、搅拌桨叶以及圆锥轴承和球轴承 构成的磁动力搅拌机构以及一套螺旋形冷却旁管作为制冷温控部件。 所述调速搅拌电机、外磁铁架、外磁铁位于顶盖外侧，所述内磁铁架、 内磁铁、旋转轴、搅拌桨叶以及圆锥轴承和球轴承均位于顶盖内侧， 其中所述调速搅拌电机的电机轴与外磁铁架通过平键连接以传递转 矩，所述外磁铁架与外磁铁过盈配合，所述内磁铁与外磁铁平行安装， 并由上部起扶正作用的球轴承和下部承受主要作用力的圆锥轴承串 联支撑旋转轴，所述搅拌浆叶与旋转轴之间采用过盈配合和止动螺钉 双重连接。此外，所述罐体的底部轴截面呈弧状，圆心角为201/3。
本实用新型具有如下有益效果由于采取上述方案，在罐体内增 加了制冷控温部件，并且采用了调速平稳的磁动力搅拌结构，罐体可 以直接与已有环道试验装置对接，实现了对管流实际过程的有效模 拟，使得油水乳化罐和试验环道成为一套统一的水力、热力系统，保 证了试验结果的准确性。此外，将罐底改进成为底部轴截面呈圆心角
为2n/3的弧状，当对高含水体系进行乳化时，在本罐体内磁动力搅
拌系统的强力搅拌作用下，可以带动底部淤积较厚的大面积游离水 层，提高油水乳化的程度。本种方案结构合理，技术参数规范、可调， 对油-水两相流试验工况条件的适用范围广，能提供与管流工程实际 相似的油水乳化体系，与外部其它装置或仪器对接方便，实用性强。
图1是本实用新型的结构示意图。
图中1-调速搅拌电机，2-电机轴，3-外磁铁架，4-外磁铁，5-内磁铁架，6-内磁铁，7-圆锥轴承，8-球轴承，9-旋转轴，10-搅拌 浆叶，11-电加热圈，12-冷却旁管，13-保温层，14-温度传感器，15-高压压力变送器，16-放空口， 17-来液管线接口， 18-放液管线接口， 19-罐体，20-顶盖，21—支撑脚，22-自动控制装置。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
由图1所示，该种用于两相流动试验的油水乳化罐，包括罐体 19、顶盖20、以及支撑脚21，其中，所述罐体19上开有来液管线接 口 17、放液管线接口 18和放空口 16，在罐体19外有电加热圈11，在电加热圈11外有保温层13，以上为常规油水乳化罐的结构。本技 术方案在以上基础上作出如下改进所述油水乳化罐还包括一套由调 速搅拌电机l、外磁铁架3、外磁铁4、内磁铁架5、内磁铁6、旋转
轴9、搅拌桨叶10以及圆锥轴承7和球轴承8构成的磁动力搅拌机 构以及一套螺旋形冷却旁管12作为制冷温控部件。所述调速搅拌电 机l、外磁铁架3、外磁铁4位于顶盖20外侧，所述内磁铁架5、内 磁铁6、旋转轴9、搅拌桨叶10以及圆锥轴承7和球轴承8均位于顶 盖20内侧，其中所述调速搅拌电机1的电机轴2与外磁铁架3通过 平键连接以传递转矩，所述外磁铁架3与外磁铁4过盈配合，所述内 磁铁6与外磁铁4平行安装，并由上部起扶正作用的球轴承8和下部 承受主要作用力的圆锥轴承7串联支撑旋转轴9，所述搅拌浆叶10 与旋转轴9之间采用过盈配合和止动螺钉双重连接。此外，使所述罐 体19的底部轴截面呈弧状，圆心角为2兀/3。
具体实施时，本实用新型是和安装在罐体外侧的温度传感器14、 高压压力变送器15以及自动控制装置22共同工作，以实现对油水两 相流的乳化。本方案采用调速平稳的磁动力搅拌，可以在密闭罐体中 对油、水进行调混工作，搅拌速度在0 1500r/min连续可调。制冷 温控部件由呈右旋螺旋状的制冷旁管实现，系统温度可快速在-50 IO(TC连续可调，并在不锈钢保温套内填硅酸铝纤维保温层，整体焊 接在罐体上、下两个不锈钢板法兰圈上。所述自动控制装置22通过 二次仪表实现对油水乳化搅拌速度、温度及压力的调节、控制与信号 输出，并预留接口，满足试验环道中测控仪表在必要时的接入。为避 免大量游离水在罐底析出，保证不锈钢搅拌浆叶对油水介质的充分接 触、混合和乳化，罐体底部轴截面设计成圆心角为2:r/3的弧状，罐 体半径250mm，高度320mm，设计最高压力20MPa，顶盖采用螺纹 内、外密封连接方式，拆卸方便，便于维护。罐体上、下侧分别设置 来液管线接口 17和放液管线接口 18，以满足与不同环道试验装置或 仪器的对接需求，同时设有放空口 16;罐外筒体底部安放支撑脚21 以保持稳定，这些均与罐体焊接连接，焊接系数》9.9。
具体使用时，首先关闭放液管线接口 18，通过来液管线接口 17 向罐体19内引入某一含水率的原油，同时在自动控制装置22的二次仪表上根据需要设置乳化温度和搅拌速度两项参数，并打开电加热圈 11或冷却旁管12控制开关，启动调速搅拌电机1进行搅拌。然后监
测高压压力变送器15的输出值，适时通过放空口 16排空，直至放空 口排出油样，并且当压力示值达到所需要的乳化压力时，慢慢打开放 液管线接口 18，进行相关的循环管流试验，之后，根据油-水两相流 试验研究需要可以实时调控搅拌速度、乳化温度及乳化压力参数。参 照以上实施方式，可以对不同粘稠特性、不同含水率原油进行不同程 度的乳化，实现两相管流中的油水混合及乳化状况与工程实际相似， 从而助于油-水两相流研究的不断深入，有力指导油田高含水期地面 集输技术界限的确定。
权利要求1、一种用于两相流动试验的油水乳化罐，包括罐体(19)、顶盖(20)、以及支撑脚(21)，其中，所述罐体(19)上开有来液管线接口(17)、放液管线接口(18)和放空口(16)，在罐体(19)外有电加热圈(11)，在电加热圈(11)外有保温层(13)，其特征在于所述油水乳化罐还包括一套由调速搅拌电机(1)、外磁铁架(3)、外磁铁(4)、内磁铁架(5)、内磁铁(6)、旋转轴(9)、搅拌桨叶(10)以及圆锥轴承(7)和球轴承(8)构成的磁动力搅拌机构以及一套螺旋形冷却旁管(12)，所述调速搅拌电机(1)、外磁铁架(3)、外磁铁(4)位于顶盖(20)外侧，所述内磁铁架(5)、内磁铁(6)、旋转轴(9)、搅拌桨叶(10)以及圆锥轴承(7)和球轴承(8)均位于顶盖(20)内侧，其中所述调速搅拌电机(1)的电机轴(2)与外磁铁架(3)通过平键连接以传递转矩，所述外磁铁架(3)与外磁铁(4)过盈配合，所述内磁铁(6)与外磁铁(4)平行安装，并由上部起扶正作用的球轴承(8)和下部承受主要作用力的圆锥轴承(7)串联支撑旋转轴(9)，所述搅拌浆叶(10)与旋转轴(9)之间采用过盈配合和止动螺钉连接。
2、 根据权利要求1所述的一种用于两相流动试验的油水乳化罐， 其特征在于所述罐体(19)的底部轴截面呈弧状，圆心角为2:r/3。
专利摘要一种用于两相流动试验的油水乳化罐。主要解决现有油水乳化罐未设计制冷控温部件以及圆柱形罐底难以适应于高含水体系乳化的问题。其特征在于所述油水乳化罐还包括一套磁动力搅拌机构以及一套螺旋形冷却旁管(12)，所述调速搅拌电机(1)、外磁铁架(3)、外磁铁(4)位于顶盖(20)外侧，所述内磁铁架(5)、内磁铁(6)、旋转轴(9)、搅拌桨叶(10)以及圆锥轴承(7)和球轴承(8)均位于顶盖(20)内侧，所述搅拌桨叶(10)与旋转轴(9)之间采用过盈配合和止动螺钉双重连接。该种油水乳化罐可以通过直接与已有环道试验装置的对接，实现对管流实际过程的有效模拟，并且能够保证在高含水体系试验中的应用。
文档编号B01F7/18GK201320455SQ20082021177
公开日2009年10月7日 申请日期2008年12月21日 优先权日2008年12月21日
发明者扬 刘, 王志华, 魏立新 申请人:大庆石油学院