一种稠油多相流密闭实验环道装置的制作方法

本实用新型涉及稠油流变性技术领域，具体为一种稠油多相流密闭实验环道装置。

背景技术：

目前，采用油气水混输技术可以减少油气田开采初期的巨额投资，近年来，随着石油勘探开发向海洋和戈壁沙漠转移，对油气水混输集输的研究日益深入。深水石油资源大规模开发，油气水多相混输具有明显的经济和社会效益，建设海底混输管道是发展趋势。多相流测控系统，可以对三相混输技术理论研究与发展提供科学数据依据分析。许多发达国家都在利用高水平的实验环道和先进的仪器仪表进行油气水三相流体力学的混输实验研究，国外海底混输管道建设取得了长足的发展，而我国油、气、水三相流型研究还处于初级阶段，尚未形成成熟理论。由于三相混输的流动特性和原油管道存在很大差异，特别是稠油和水的两相流动，在不同的流动状况下，例如反相流动前后，油水体系发生巨大变化，即使流量基本不变，管道压降也可以相差几十倍甚至几百倍，因而在开采、输送及加工利用的过程中存在一系列问题。此外，当输送稠油和含蜡油时，原油管道的流动特性十分复杂。由于海水温度低，管道内的原油在流动过程中逐渐冷却，当管壁温度达到蜡的析出点温度时，蜡分子开始运动。蜡的沉积作用引起在湍流中心的溶解蜡和管壁上的溶解蜡之间产生浓度梯度。由于浓度差的存在，溶解的蜡分子和析出的蜡晶颗粒将沉积在管壁上。稠油、含蜡油气水混输技术亦有待深入研究。因此，研究稠油多相流流动特性对实际工程具有重要指导意义。

为研究油气水多相流流动特性，白云香提出了一种油水两相流实验环道装置(白云香.水平管内油水两相流的实验研究[D].中国石油大学,2007,P8-11.)。利用油罐、水罐进行油水注入，油水在两相混合器内混合后进入实 验管道。实验管道采集流动状态参数数据后，油水两相流流入油水分离器进行油水分离，油水分离后重新进入油罐与水罐。其存在主要问题是，仅适用于油水两相流动实验，无法测试油气水三相混输流动特性。油水单向流动后在线分离，不可循环流动，实验采集数据不稳定。同时，油水采用混合器混合注入环道，无法研究油水乳状液的流动特性。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种稠油多相流密闭实验环道装置，以解决上述背景技术中提出的问题，所具有的有益效果是：该装置可进行多相循环流动实验、可同时实现多种实验流程、在线取样、功能性强、可变度高、流程简单、操作灵活方便。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种稠油多相流密闭实验环道装置，包括高压气瓶、高温高压反应釜、螺杆泵、缓冲罐、水罐、多相流泵和混合器，所述高压气瓶、高温高压反应釜、球阀一、螺杆泵、球阀二、在线乳化仪、球阀三和缓冲罐构成了配样系统，所述高压气瓶和高温高压反应釜之间通过连接管密封连接，所述高温高压反应釜上方安装有电机，且电机与传动轴之间安装有减速器，所述传动轴与设置在高温高压反应釜内腔的转轴之间通过联轴器转动连接，所述转轴上安装有搅拌扇叶，所述高温高压反应釜上安装有压力传感器，且高温高压反应釜的外表面设置有外围夹套，所述高温高压反应釜的出口与在线乳化仪的入口之间通过连接管密封连接，所述螺杆泵与高温高压反应釜之间通过上方安装有球阀一的连接管相连，所述螺杆泵的出口处并联设有球阀二和球阀三，球阀二的输入端与在线乳化仪的输出端相连，继而与高温高压反应釜相连，形成小循环回路，所述多相流泵、混合器、球阀四、球阀五、球阀六、第一流量计、球阀七、球阀八、球阀九、球阀十和空气浴构成了环道系统，所述球阀三与缓冲罐相连接，所述球阀四、球阀六为并联连接，一端与缓冲罐相连，另一端分别与球阀五的 两端相连，形成与缓冲罐处于并联状态的管路连接，所述多相流泵的入口端与球阀五相连，且多相流泵的出口端与混合器的入口端相连，所述混合器的另一入口端与注水系统相连，所述第一流量计与混合器的出口端相连，所述水罐、球阀十一、水泵、第二流量计构成了注水系统，所述水罐和水泵之间通过上方设置有球阀十一的连接管密封连接，所述水泵与空气浴之间设置有第二流量计。

优选的，所述空气浴内设置有环道，所述球阀六的输出端与环道支路上的在线取样装置的输入端相连接，在线取样装置有输入端与输出端相互串联在一起的球阀七、球阀八、球阀九和球阀十组成。

优选的，所述空气浴内设置有环道上设置有若干压力传感器、温度传感器。

优选的，所述缓冲罐上部设有压力传感器，用于监测缓冲罐内压力。

优选的，所述混合器的内部设置有混合腔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该闭实验环道装置可实现稠油单相、油水两相、油气水三相循环流动实验。采用高温高压反应釜与小循环回路制备稠油单相体系、油水两相体系、油气水混相体系，螺杆泵驱动流体循环流动；采用高温高压反应釜和混合器可实现油水乳状液循环流动与油水两相在线混合循环流动两种实验流程。缓冲罐并联有水平管路，可实现越罐密闭循环流动；环道设有在线取样装置，实现流体流动的在线取样，可反映真实流动过程中的体系状态。因此，装置具有可进行多相循环流动实验、可同时实现多种实验流程、在线取样、功能性强、可变度高、流程简单、操作灵活方便等特点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型高温高压反应釜的结构示意图；

图3为本实用新型混合器的装配图。

图中：1-高压气瓶；2-高温高压反应釜；3-球阀一；4-螺杆泵；5-球阀二；6-在线乳化仪；7-球阀三；8-缓冲罐；9-水罐；10-球阀十一；11-水泵；12-第二流量计；13-球阀四；14-球阀五；15-球阀六；16-多相流泵；17-混合器；18-第一流量计；19-球阀七；20-球阀八；21-球阀九；22-球阀十；23-空气浴；24-电机；25-减速器；26-压力传感器；27-传动轴；28-联轴器；29-转轴；30-搅拌扇叶；31-外围夹套；32-连接管；33-混合腔。

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供的一种实施例：一种稠油多相流密闭实验环道装置，包括高压气瓶1、高温高压反应釜2、螺杆泵4、缓冲罐8、水罐9、多相流泵16和混合器17，高压气瓶1、高温高压反应釜2、球阀一3、螺杆泵4、球阀二5、在线乳化仪6、球阀三7和缓冲罐8构成了配样系统，高压气瓶1和高温高压反应釜2之间通过连接管32密封连接，高温高压反应釜2上方安装有电机24，且电机24与传动轴27之间安装有减速器25，传动轴27与设置在高温高压反应釜2内腔的转轴29之间通过联轴器28转动连接，转轴29上安装有搅拌扇叶30，高温高压反应釜2上安装有压力传感器26，且高温高压反应釜2的外表面设置有外围夹套31，高温高压反应釜2的出口与在线乳化仪6的入口之间通过连接管32密封连接，螺杆泵4与高温高压反应釜2之间通过上方安装有球阀一3的连接管32相连，螺杆泵4的出口处并联设有球阀二5和球阀三7，球阀二5的输入端与在线乳化仪6的输出端相连， 继而与高温高压反应釜2相连，形成小循环回路，多相流泵16、混合器17、球阀四13、球阀五14、球阀六15、第一流量计18、球阀七19、球阀八20、球阀九21、球阀十22和空气浴23构成了环道系统，球阀三7与缓冲罐8相连接，球阀四13、球阀六15为并联连接，一端与缓冲罐8相连，另一端分别与球阀五14的两端相连，形成与缓冲罐8处于并联状态的管路连接，多相流泵16的入口端与球阀五14相连，且多相流泵16的出口端与混合器17的入口端相连，混合器17的另一入口端与注水系统相连，第一流量计18与混合器17的出口端相连，水罐9、球阀十一10、水泵11、第二流量计12构成了注水系统，水罐9和水泵11之间通过上方设置有球阀十一10的连接管32密封连接，水泵11与空气浴23之间设置有第二流量计12，空气浴23内设置有环道，球阀六15的输出端与环道支路上的在线取样装置的输入端相连接，在线取样装置由输入端与输出端相互串联在一起的球阀七19、球阀八20、球阀九21和球阀十22组成，空气浴23内设置有环道上设置有若干压力传感器26、温度传感器，缓冲罐8上部设有压力传感器26，用于监测缓冲罐8内压力，混合器17的内部设置有混合腔33。

工作原理:使用时，环道加压：打开所有球阀，关闭球阀十一10。打开气瓶将环道、缓冲罐8充气加压至实验压力，关闭球阀三7。

油水乳状液的制备：将一定量的原油和水注入高温高压反应釜2内，关闭球阀三7，打开球阀一3、球阀二5；打开螺杆泵4、在线乳化仪6与高温高压反应釜2上部的电机24通过减速器25带动转轴29上的搅拌扇叶30转动，进行油水的在线乳化，循环一定时间后，油水乳状液制备完成。

油气水混相体系制备：关闭球阀一3、球阀二5、球阀三7，打开高压气瓶1向高温高压反应釜2内注入一定量气体，注气完成后，打开高温高压反应釜2上部电机24，加大气液接触面积，加速气液平衡，当釜内压力保持不变后认为油气水混相体系制备完成。

油气水混相体系循环流动实验：关闭球阀二5、球阀十一10，打开球阀一3、球阀三7，向缓冲罐8内注入制备完成的油气水混相体系，关闭球阀三7。打开球阀四13、球阀五14，关闭球阀六15，利用多相流泵16驱动油气水混相体系使其充满环道，关闭球阀四13，进行油气水混相体系密闭循环流动实验，沿线压力传感器26、温度传感器采集实验数据。

油水两相在线混合循环流动实验：将一定量原油注入高温高压反应釜2内加热至实验温度，关闭球阀二5、球阀四13、球阀六15，打开球阀一3、球阀三7，利用螺杆泵4将原油泵入缓冲罐8内，关闭球阀三7，打开球阀四13、球阀十一10，利用多相流泵16将原油泵入环道，水泵11将水泵入环道。油水在混合器17处混合，当油水两相流充满环道后，关闭球阀四13、水泵11，进行油水两相在线混合循环流动实验，沿线压力传感器26、温度传感器采集实验数据。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。