本发明涉及一种泡沫管流模拟及观测实验装置，尤其涉及油气开采领域泡沫排水采气工艺中从井口到分离器的泡沫管流模拟及观测。
背景技术：
泡沫排水采气工艺是解决气田开发过程中地层水集聚这一问题的优选工艺，而在泡排采气泡沫携带天然气由井口进入地面管线时，采出天然气携带着大量的泡沫液，导致气液分离效率大大降低，气田水翻塔等生产异常状况时有发生。泡沫液进入输气管道后，伴随管线起伏、气流搅拌，在管道内发生二次起泡，造成管内过流断面面积减小，天然气能量损耗增加，管线输送压差升高，致使输送效率大幅降低。因此，在天然气进入输气管线之前应将管内残余泡沫消除干净，但现有技术无法判定管内泡沫量的多少，也无法根据消泡效果控制加注消泡剂的用量或消泡剂的种类，常因加注消泡剂过量而造成大量浪费或因加注过少而消泡不净。目前，还没有一种较好的装置来解决这一系列问题。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种泡沫管流模拟及观测实验装置。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：装置包括泡沫发生系统、消泡剂加注系统、流型观察系统、废液排出系统。其中，泡沫发生系统包括空气压缩机、储气罐、调压阀、第一涡轮流量计、第一球阀、起泡基液储罐、第一水泵、第二涡轮流量计、第一旁通截止阀、第二球阀及泡沫发生器。泡沫发生器上包含有气相输入口、液相输入口、泡沫流输出口。消泡剂加注系统包括消泡基液储罐、第二水泵、第三涡轮流量计、第二旁通截止阀、第三球阀、喷嘴。流型观察系统包括前端观察管段、消泡管段与后端观察管段。其特征在于：空气压缩机通过管线与储气罐的进气口连接，储气罐的出气口通过管线与泡沫发生器上的气相输入口连接，储气罐到气相输入口之间管线上依次安装有调压阀、第一涡轮流量计和第一球阀。起泡基液储罐通过管线与第一水泵的进口端连接，第一水泵的出口端通过管线与泡沫发生器上的液相输入口连接，第一水泵到液相输入口之间管线上依次安装有第二涡轮流量计、第二球阀。第一旁通截止阀的一端通过管线与起泡基液储罐连接，另一端通过管线连接在第一水泵与第二涡轮流量计之间的管线上。消泡基液储罐通过管线与第二水泵的进口端连接，第二水泵的出口端通过管线与喷嘴连接，第二水泵到喷嘴之间的管线上依次安装有第三涡轮流量计和第三球阀。第二旁通截止阀的一端通过管线与消泡基液储罐连接，另一端通过管线连接在第二水泵与第三涡轮流量计之间的管线上。前端观察管段与后端观察管段通过消泡管段连接在一起。泡沫发生系统通过泡沫发生器上的泡沫流输出口与流型观察系统的前端观察管段连接，消泡剂加注系统的喷嘴安装到流型观察系统的消泡管段上。流型观察系统的后端观察管段与废液排出系统连接。
本发明具有以下有益效果：(1)通过在实验中观察泡沫消泡前与消泡后的流型对比可判定消泡效果是否良好。(2)通过在实验中使用不同类型的消泡剂进行对比实验，可为现场施工优选消泡剂类型。(3)通过实验中改变消泡基液的输入流量可为现场施工确定最佳消泡基液注入流量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明进行详细描述。
如图1，为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：装置包括泡沫发生系统A、消泡剂加注系统B、流型观察系统C、废液排出系统D。其中，泡沫发生系统A包括空气压缩机1、储气罐2、调压阀3、第一涡轮流量计4、第一球阀5、起泡基液储罐6、第一水泵7、第二涡轮流量计8、第一旁通截止阀9、第二球阀10及泡沫发生器11。泡沫发生器11上包含有气相输入口12、液相输入口13、泡沫流输出口14。消泡剂加注系统B包括消泡基液储罐15、第二水泵16、第三涡轮流量计17、第二旁通截止阀18、第三球阀19、喷嘴20。流型观察系统C包括前端观察管段21、消泡管段22与后端观察管段23。其特征在于：空气压缩机3通过管线与储气罐2的进气口连接，储气罐2的出气口通过管线与泡沫发生器11上的气相输入口12连接，储气罐2到气相输入口12之间管线上依次安装有调压阀3、第一涡轮流量计4和第一球阀5。起泡基液储罐6通过管线与第一水泵7的进口端连接，第一水泵7的出口端通过管线与泡沫发生器11上的液相输入口13连接，第一水泵7到液相输入口13之间管线上依次安装有第二涡轮流量计8、第二球阀10。第一旁通截止阀9的一端通过管线与起泡基液储罐6连接，另一端通过管线连接在第一水泵7与第二涡轮流量计8之间的管线上。消泡基液储罐15通过管线与第二水泵16的进口端连接，第二水泵16的出口端通过管线与喷嘴20连接，第二水泵16到喷嘴20之间的管线上依次安装有第三涡轮流量计17和第三球阀19。第二旁通截止阀18的一端通过管线与消泡基液储罐15连接，另一端通过管线连接在第二水泵16与第三涡轮流量计17之间的管线上。前端观察管段21与后端观察管段23通过消泡管段22连接在一起。泡沫发生系统A通过泡沫发生器11上的泡沫流输出口14与流型观察系统C的前端观察管段21连接，消泡剂加注系统B的喷嘴20安装在流型观察系统C的消泡管段22上。流型观察系统C的后端观察管段23与废液排出系统D连接。
所述的空气压缩机1用于压缩空气以提供一定压力的气源。
所述的储气罐2用于存储压缩后的空气作为泡沫发生所需要的气源。
所述的调压阀3用于调节气源输入流量及压力。
所述的第一涡轮流量计4用于计量气源的输入流量。
所述的第一球阀5用于控制气源输入的开启与关闭。
所述的起泡基液储罐6用于存储配置好的起泡基液。
所述的第一水泵7用于将起泡基液储罐6中的起泡基液泵入泡沫发生器11。
所述的第二涡轮流量计8用于计量起泡基液输入流量。
所述的第一旁通截止阀9用于调节起泡基液流量。
所述的第二球阀10用于控制起泡基液输入的开启与关闭。
所述的泡沫发生器11用于将气源和起泡基液的充分搅动从而实现充分起泡。
所述的消泡基液储罐15用于存储配置好的消泡基液。
所述的第二水泵16用于将消泡基液泵入消泡管段22从而实现消除泡沫。
所述的第三涡轮流量计17用于计量消泡基液的输入流量。
所述的第二旁通截止阀18用于调节消泡基液流量。
所述的第三球阀19用于控制消泡基液输入的开启与关闭。
所述的喷嘴20用于将消泡基液喷入消泡管段22，同时喷嘴20起到增大消泡基液与泡沫接触面积从而使其混合充分的作用。
所述的前端观察管段21用于观察刚生成泡沫管流的流型状态。
所述的后端观察管段23用于观察消泡后管流的流型状态。
所述的废液排出系统D用于实验废液的存储和处理。
本发明实现泡沫管流模拟及观测的方法是：泡沫发生系统A将产生的泡沫输入流型观察系统C，在流型观察系统C中的前端观察管段21可观察泡沫管流的流型状态。消泡剂加注系统B通过向流型观察系统C注入消泡基液对泡沫管流进行消除泡沫，即可在流型观察系统C中的后端观察管段23观察到消泡后管流的流型状态。通过第一涡轮流量计4、第二涡轮流量计8及第三涡轮流量计17分别采集到气源的输入流量、起泡基液输入流量及消泡基液的输入流量。
本发明对现场施工所产生的指导意义在于：通过对气源的输入流量的控制模拟现场气井的产气量，通过起泡基液输入流量的控制模拟现场气井的起泡剂加入量，通过流型观察系统C观察泡沫消泡前与消泡后的流型对比可判定消泡效果是否良好。通过使用不同类型的消泡剂进行对比实验，可为现场施工优选消泡剂类型；通过改变消泡基液的输入流量可为现场施工确定最佳消泡基液注入流量。本发明装置简单，实验过程易操作，并能对现场施工提供很好的指导作用。