专利名称：一种原油加剂热处理模拟方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明是模拟管输原油加剂热处理以测定其流变特性及其它物性指标的一种原油加剂热处理模拟方法及装置。涉及其它类不包括的测试和管道系统技术领域。
背景技术：
模拟管输原油加剂热处理过程是研究原油在管输条件下流变特性的必需环节，通过模拟管输原油加剂热处理、测定其相应的流变参数，可以使我们很好地了解原油在管道中流动的状态，从而为输油生产提供技术服务和支持。
目前普遍采用软管将带有循环水夹套的特制玻璃容器与程控水浴相连，模拟实验时将定量原油和化学添加剂加入上述玻璃容器，采用电动搅拌器连续搅拌，同时程控水浴模拟管输条件下的温度变化情况控制玻璃容器循环水夹套内的水温，从而控制玻璃容器中原油油样的温度，直至完成一个温度变化流程，夹住连接水浴和玻璃容器的软管，取出搅拌桨，将处理过的玻璃容器中的原油样品倒入测试装置进行测量。这种方法存在的不足主要有两个方面首先使用电动搅拌器搅拌模拟管输条件下原油所受的剪切作用与实际工况差距较大；其次玻璃容器无法做到完全密封，原油加热处理过程中，其中的轻质组分很容易挥发掉，因而影响测试结果，与实际管线取样测试结果存在较大偏差。
发明内容
本发明的目的是发明一种操作过程简单、测量数据准确的模拟管输原油加剂热处理及取样测试的一种原油加剂热处理模拟方法及装置。
本发明是以原油储罐6、两端分别与原油储罐6底部和上部相连通的弯形管19及串接在原油储罐6、弯形管19之间的计量泵15构成原油输送循环管路，据管输条件启动计量泵15，使原油在弯形管19和原油储罐6中循环，用原油储罐6和弯形管19外包温度控制装置控制原油储罐6和弯形管19中原油油样的温度，同时由计量泵11在原油储罐6、计量泵15和弯形管19构成的原油输送循环管路中的加料口按比例注入化学添加剂，模拟完成一个温度变化流程后，由计量泵15将处理过的原油样品通过取样阀门12泵入测试装置进行测试。具体就是计量泵15接在密闭的原油储罐6底部与弯形管19一端之间，按设定流量泵送原油打入弯形管19，从弯形管19接原油储罐6上部的另一端返回原油储罐6，构成原油的循环流动，用程控水浴控制原油储罐6和弯形管19外包的循环水夹套的水温，模拟管输条件下的输送油温及变化情况，同时由接在计量泵15和原油储罐6之间的微型计量泵11通过加料口向原油输送循环管路中按比例注入化学添加剂，模拟完成一个温度变化流程后，停止向弯形管19泵送原油，由接在计量泵15出口外的取样口泵出原油样品打入测试装置。为了模拟真实，原油储罐6中不能有空气，进而保证原油输送循环管路中也无空气，所以在原油储罐6中要采取隔绝空气的措施，一般用充氮的方法即可。由于本方法要模拟管输原油的各种工况，输送压力都相当高，何况在这个循环管路中计量泵15不断打压而又无泄压，可能会使原油储罐6中的压力达到危险程度，为了保证安全，在原油储罐6的上部还应有超压保护措施。
采用上述方法的一种原油加剂热处理模拟装置主要由外包循环水夹套7的原油储罐6、计量泵15、外包循环水夹套18的弯形管19、微型计量泵11和取样阀门12组成。具体如图1所示，外包循环水夹套7的原油储罐6底部有口接原油出罐阀门9，原油出罐阀门9出口接三通管，该三通管向水平方向经加剂阀门10接微型计量泵11，向下接计量泵15后再接一个三通管，此三通管的水平方向接取样阀门12，向下经计量泵出口阀门14接外包循环水夹套18的弯形管19，而弯形管19的另一端通过原油入罐阀门21与原油储罐6的上部连通。为隔绝空气，在原油储罐6的顶部有两个口各接氮气入口阀门3和氮气出口阀门22，而氮气入口阀门3接至氮气源，氮气出口阀门22外放空。为安全，在原油储罐6上部有口接一安全阀2，该安全阀2是一种高压泄压阀，有多种市销产品，只要恰当选择即可。该装置中的原油储罐6和弯形管19外包的循环水夹套是在原油储罐6和弯形管19分别外包与之形状相似的循环水夹套7和18，该循环水夹套7和18分别由循环水入口16、13和循环水出口5、20与程控水浴相通，循环水夹套7和18外包由保温材料或真空保温层构成的保温层8和17。当然，在原油储罐6的顶部还应有常规的原油加料阀门1和压力表23。为方便清洗原油储罐6，原油储罐6的罐顶可做成拆装式，即罐体上口有法兰，由多个封口螺栓4将罐盖与罐体拧固。
图1一种原油加剂热处理模拟装置构成图其中1-原油加料阀门 2-安全阀3-氮气入口阀门 4-封口螺栓5-循环水出口 6-原油储罐7-循环水夹套 8-保温层9-原油出罐阀门 10-加剂阀门11-微型计量泵12-取样阀门13-循环水入口14-计量泵出口阀门15-计量泵16-循环水入口17-保温层18-循环水夹套19-弯形管20-循环水出口21-原油入罐阀门 22-氮气出口阀门23-压力表具体实施方式
实施例.以此例对本发明作进一步说明并说明本发明的具体实施。本例按图1所示构成和结构构成一种原油加剂热处理模拟装置。本装置中原油储罐6由圆管上下两端盖封圆平板而成，其外形尺寸是外径210mm，高500mm，壁厚10mm，由70#钢制成；在原油储罐6顶盖中心开孔，孔外焊接Φ30mm、壁厚5mm的管段后接原油加料阀门1，在中心孔两侧各开一孔，其中一孔外焊接Φ20mm、壁厚3mm的管段后接氮气入口阀门3，氮气入口阀门3的出口接至氮气源，另外一孔外焊接Φ20mm、壁厚3mm的管段后接氮气出口阀门22，氮气出口阀门22出口放空，氮气入口阀门3和氮气出口阀门22型号为J91H/W针形阀；在原油储罐6顶盖上另开两孔，孔外焊接一型号为A21H微启式不锈钢安全阀2和型号为Y-60B-F不锈钢压力表23；在原油储罐6底盖中心开孔，孔外焊接Φ40mm、壁厚3mm的管段后接原油出罐阀门9，其型号为Q41F手动不锈钢直通式球阀；原油出罐阀门9出口接三通管后下接计量泵15，旁接加剂阀门10后接微型计量泵11，计量泵15型号为NIKKISO AH定量加药泵，其流量范围0.035～31L/min，微型计量泵11选用KNF FME08微电脑控制微型计量泵，其流量范围0.08～80ml/min；在计量泵15出口接三通管，该三通管下接计量泵出口阀门14，旁接取样阀门12；计量泵出口阀门14出口接弯形管19，弯形管19为Φ40mm、壁厚10mm、长5m的70#钢钢管，弯形管19弯成“弓”形后另一端经原油入罐阀门21与原油储罐6的上部开的孔外焊接的Φ40mm、壁厚10mm的管段相连；原油出罐阀门9、计量泵出口阀门14和原油入罐阀门21的型号为Q41F手动不锈钢直通式球阀；取样阀门12型号为Q11F二片式不锈钢球阀，加剂阀门10型号为Q11F二片式不锈钢球阀；原油储罐6外包的循环水夹套7为Φ270mm、高530mm、壁厚6mm的70#钢钢管上端盖封Φ300mm、厚6mm的圆平板，下端盖封Φ270mm、厚6mm的圆平板，在原油储罐6外接氮气入口阀门3、氮气出口阀门22、安全阀2、压力表23、原油储罐6的油样循环管路进出口处均采用循环水夹套6和17也开口，让它们穿过并焊封。
本装置就是按照把原油储罐6、计量泵15串接并用弯形管19将它们连接构成模拟管输原油的循环管路，在计量泵15入口前旁接微型计量泵11往循环管路中按比例添加化学剂，在计量泵15出口端旁接取样阀门12以泵出油样，同时在原油储罐6和弯形管19外包循环水夹套7和18以控制原油的温度，最终实现一定油温、一定化学添加剂、一定油压和流量条件下模拟管输原油加剂热处理工况这种方法，模拟完成一个温度变化流程后，泵出原油样品打入测试装置进行测试。
采用本方法及装置，在原油储罐6中从原油加料阀门1加入大庆原油10L，打开原油入罐阀门21，启动氮气源通过氮气入口阀门3向原油储罐6上部空间和弯型管19充氮气，打开氮气出口阀门22，将空气排净后关闭氮气出口阀门22，继续充氮气；设定计量泵15的流量为6L/min并启动，开启原油出罐阀门9和计量泵出口阀门14，使原油在原油储罐6和弯形管19中循环流动；调节程控水浴温度到65℃并启动程控水浴向原油储罐6和弯形管19的循环水夹套7和18中泵送循环水，使原油储罐6和弯形管19中的油温达到设定温度，之后调节微型计量泵11，令其按100ppm的比例向循环管路中的原油添加降凝剂；设定程控水浴，使循环水夹套7和18中的水温以0.5℃/min的速率从65℃降到25℃，关闭计量泵出口阀门14，开启取样阀门12，把油样打入测试装置进行测试；待油样取完后，关闭取样阀门12，打开计量泵出口阀门14，使用石油醚清洗实验管路，之后关闭计量泵15，关闭原油出罐阀门9，关闭原油入罐阀门21，再准备另一模拟流程。用本发明之方法及装置所作的模拟，经测试，与在秦皇岛站现场同样管输条件下的加剂热处理油样实测，其结果完全相同，且操作也很简单。
由上可见，本发明之方法、装置简单，模拟逼真，模拟后的测试数据准确，可为原油加剂热处理研究提供方便、准确、可靠的实验模拟手段。
权利要求
1.一种模拟原油加剂热处理及取样测试的一种原油加剂热处理模拟方法，其特征是以原油储罐〔6〕、两端分别与原油储罐〔6〕底部和上部相连通的弯形管〔19〕及串接在原油储罐〔6〕、弯形管〔19〕之间的计量泵〔15〕构成原油输送循环管路，用原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕外包可控温的夹套控制原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕中原油油样的温度，据管输条件启动计量泵〔15〕，使原油在弯形管〔19〕和原油储罐〔6〕中循环，同时由计量泵〔11〕在原油输送循环管路中按比例注入化学添加剂，模拟完成一个温度变化流程后，取出原油样品打入测试装置进行测试。
2.根据权利要求1所述的一种原油加剂热处理模拟方法，其特征是计量泵〔15〕接在密闭的原油储罐〔6〕底部与弯形管〔19〕一端之间，按设定流量泵送原油打入弯形管〔19〕，从弯形管〔19〕接原油储罐〔6〕上部的另一端返回原油储罐〔6〕，构成原油的循环流动，用程控水浴控制原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕外包的循环水夹套内的水温，模拟管输条件下的输送油温及变化情况，同时由接在计量泵〔15〕和原油储罐〔6〕之间的微型计量泵〔11〕通过加料口向原油输送循环管路中按比例注入化学添加剂，模拟完成一个温度变化流程后，停止向弯形管〔19〕泵送原油，由接在计量泵〔15〕出口外的取样口泵出原油样品打入测试装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种原油加剂热处理模拟方法，其特征是原油储罐〔6〕上部采取充氮隔绝空气的措施。
4.根据权利要求1或2所述的一种原油加剂热处理模拟方法，其特征是在原油储罐〔6〕上部还有超压保护措施。
5.根据权利要求1所述一种原油加剂热处理模拟方法的一种原油加剂热处理模拟装置，其特征是它主要由外包循环水夹套的原油储罐〔6〕、计量泵〔15〕、外包循环水夹套的弯形管〔19〕、微型计量泵〔11〕和取样阀门〔12〕组成，原油储罐〔6〕底部有口接原油出罐阀门〔9〕，原油出罐阀门〔9〕接三通管，该三通管向水平方向经加剂阀门〔10〕接微型计量泵〔11〕，向下接计量泵〔15〕后再接一个三通管，此三通管的水平方向接取样阀门〔12〕，向下经计量泵出口阀门〔14〕接弯形管〔19〕，而弯形管〔19〕的另一端通过原油入罐阀门〔21〕与原油储罐〔6〕的上部连通。
6.根据权利要求5所述的一种原油加剂热处理模拟装置，其特征是在原油储罐〔6〕顶部有两个口各接氮气入口阀门〔3〕和氮气出口阀门〔22〕，而氮气入口阀门〔3〕接至氮气源。
7.根据权利要求5所述的一种原油加剂热处理模拟装置，其特征是在原油储罐〔6〕上部有口接一安全阀〔2〕。
8.根据权利要求5所述的一种原油加剂热处理模拟装置，其特征是所述原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕的外包循环水夹套是在原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕分别外包与之形状相似的循环水夹套〔7〕、〔18〕，该循环水夹套〔7〕、〔18〕分别由循环水入口〔16〕、〔13〕和循环水出口〔5〕、〔20〕与程控水浴相通，在循环水夹套〔7〕、〔18〕外包由保温材料或真空保温层构成的保温层〔8〕、〔17〕。
9.根据权利要求7所述的一种原油加剂热处理模拟装置，其特征是所述安全阀〔2〕是一种高压泄压阀。
全文摘要
本发明是涉及其它类不包括的测试和管道系统技术领域的管输原油加剂热处理研究的一种原油加剂热处理模拟方法及装置。它是以原油储罐〔6〕、两端分别与原油储罐〔6〕底部和上部相连通的弯形管〔19〕及串接在原油储罐〔6〕、弯形管〔19〕之间的计量泵〔15〕构成原油输送循环管路，用原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕外包可控温的循环水夹套〔7〕、〔18〕控制原油储罐〔6〕和弯形管〔19〕中油样的温度，据管输条件启动计量泵〔15〕，使原油在弯形管〔19〕和原油储罐〔6〕中循环流动，同时由微型计量泵〔11〕在原油输送循环管路中计量泵〔15〕之前按比例注入化学添加剂，模拟完成一个温度变化流程后，泵出原油样品打入测试装置进行测试。
文档编号G01N11/00GK1940520SQ200510105809
公开日2007年4月4日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者关中原, 税碧垣 申请人:中国石油天然气股份有限公司