本实用新型属于深水油气管线输送流动安全保障技术领域，具体涉及一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置。
背景技术：
深水油气集输系统具有低温、高压、长距离、大高差的特点，因此水合物非常容易在深水立管中形成并引发立管堵塞。目前，随着油气资源的开发不断向深水领域拓展，由水合物生成和堵塞导致的深水立管流动安全问题愈发严重。此外，深水立管所处的特殊环境也会给水合物的预防和清除解堵工作带来极大困难。因此，深水立管内的水合物流动安全已成为相关领域研究人员的关注热点。
目前，实验室内对水合物流动安全的研究主要针对水平管道，其研究所用的实验装置多为管流环路。然而，这些管流环路装置大都不具有立管段，因此不能用于对立管内水合物流动安全的研究。虽有少数管流环路具有立管段，但与其立管段配套的控制及监测手段却较为匮乏，比如不能模拟深水立管的大温度梯度、无法研究水合物在低温段的沉积、可视范围较窄等。此外，管流环路的规模相对较大，故其建造、运行和维护的成本较高，不利于推广应用。可见，目前需要一种简便经济的实验装置来对深水立管内水合物的流动安全进行专门研究。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，提供一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，该装置能够较好的模拟深水立管系统的特点和运行工况，进而可对深水立管内水合物的形成特性、聚集特性、沉积特性及分解特性进行研究。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；
所述供气系统通过供气管线与所述水合物反应釜下部连通，为所述的水合物反应釜提供一定的压力；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部连通，将液体注入到所述的水合物反应釜中；所述温度控制系统通过恒温水浴对水合物反应釜的温度进行调节；所述数据采集及处理系统，用于采集水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理。
优选的，所述水合物反应釜内部为连通的空心圆柱，外部为六个大小相同且互不连通的独立水浴夹套，所述水浴夹套将水合物反应釜分为六个独立控温的子反应釜。
优选的，所述水浴夹套下部设有冷媒入口，上部设有冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口通过软管分别与恒温水浴的出水口和进水口相连；
优选的，所述子反应釜前后两端对称的安装有一对蓝宝石可视窗，用于对子反应釜中的实验现象进行观察，所述蓝宝石可视窗处无水浴夹套；
优选的，所述子反应釜左右两侧对称的安装有两个温度传感器，用于对子反应釜内温度的采集。
优选的，所述水合物反应釜一侧与支撑板相连，所述支撑板通过液压推杆和转轴与装置支座相连，实验时操纵液压推杆即可调整水合物反应釜的倾斜角度。
优选的，所述水合物反应釜顶部安装有安全阀；
优选的，所述水合物反应釜上部安装有进液口和排气口，所述水合物反应釜下部安装有进气口和排液口；
优选的，所述水合物反应釜底部安装有机械搅拌器，开启时用于模拟立管内流体流动；所述机械搅拌器下部与扭矩传感器相连，所述扭矩传感器用于测量机械搅拌器在水合物反应釜内转动时的扭矩；
优选的，所述供气系统包括高压气瓶、气体减压阀、供气管线，所述高压气瓶、气体减压阀之间通过供气管线依次连接；所述供气系统通过供气管线与水合物反应釜下部的进气口相连。
优选的，所述注液系统包括储液罐、恒流泵、注液管线，所述储液罐、恒流泵之间通过注液管线依次连接；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜上部的进液口相连。
优选的，所述温度控制系统包括六台独立工作的恒温水浴；所述恒温水浴的出水口和进水口分别与水浴夹套的冷媒入口和冷媒出口相连，实验时通过调节各恒温水浴的温度来模拟深水立管的温度梯度，同时还可研究水合物在低温段的沉积情况及水合物在深水立管内的加热分解情况。
优选的，所述数据采集及处理系统包括与采集卡相连的压力传感器、温度传感器、扭矩传感器、气体流量计、液体流量计、高速摄像机以及计算机；所述压力传感器安装在水合物反应釜顶部和底部；所述温度传感器对称安装在子反应釜的左右两侧；所述扭矩传感器安装在机械搅拌器下部；所述气体流量计安装在气体减压阀和进气口之间供气管线上；所述液体流量计安装在恒流泵和进液口之间的注液管线上；所述高速摄像机布置在子反应釜蓝宝石可视窗处；所述采集卡与计算机相连；所述计算机用于处理水合物反应釜、供气系统、注液系统的各项采集参数。
本实用新型的有益效果是：
可通过操纵液压推杆来调整水合物反应釜的倾斜角度，进而模拟具有不同倾斜角度的深水立管；可通过调节不同恒温水浴的温度来模拟深水立管的全温度梯度；可通过调节不同恒温水浴的温度来研究水合物在低温段的沉积情况；可通过调节恒温水浴温度、排气口排气、注液系统注抑制剂来分别研究水合物在深水立管内的加热、降压、注抑制剂分解情况；可通过开始/停止供气和开启/关停机械搅拌来模拟停输/再启动工况下深水立管内水合物的形成特性；可通过可视窗对水合物在深水立管内的形成特性、聚集特性、沉积特性及分解特性进行实时观察研究；相较于管流环路，该装置占地规模小、造价和运行成本低。综上，本实用新型对深水立管内水合物的流动安全研究具有重要意义。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本实用新型的结构示意图。
图中：1-水合物反应釜，2-安全阀，3-高速摄像机，4-支撑板，5-蓝宝石可视窗，6-水浴夹套，7-液压推杆，8-转轴，9-支座，10-扭矩传感器，11-机械搅拌器，12-恒温水浴，13-储液罐，14-恒流泵，15-液体流量计，16-高压气瓶，17-气体减压阀，18-气体流量计，19-采集卡，20-计算机。TT为温度传感器，PT为压力传感器，V1-V10为各阀门，其中V1-V5为液相截止阀，V6-V10为气相针型阀。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种用于深水立管内水合物流动安全研究的实验装置，包括可调倾斜角度和温度梯度的高压可视水合物反应釜1、供气系统、注液系统、温度控制系统、数据采集及处理系统；所述供气系统通过供气管线与水合物反应釜1下部相连；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜1上部相连；所述温度控制系统通过恒温水浴12对水合物反应釜1的温度进行调节；所述数据采集和处理系统，用于采集水合物反应釜1、供气系统、注液系统的各项参数并进行处理。
本实用新型可模拟具有不同倾斜角度的深水立管；可模拟深水立管的全温度梯度；可研究水合物在低温段的沉积情况；可别研究水合物在深水立管内的加热、降压、注抑制剂分解情况；可模拟停输/再启动工况下深水立管内水合物的形成特性；可对水合物在深水立管内的形成特性、聚集特性、沉积特性及分解特性进行实时观察研究。
优选的，所述水合物反应釜1内部为连通的空心圆柱，外部为六个大小相同且互不连通的独立水浴夹套6，所述水浴夹套6将水合物反应釜1分为六个独立控温的子反应釜；
所述水合物反应釜1左侧与支撑板4相连，所述支撑板4背部通过液压推杆7和转轴8与装置支座9相连，实验时通过操纵液压推杆7来调整水合物反应釜1的倾斜角度；
所述水合物反应釜1顶部安装有安全阀2；
所述水合物反应釜1顶部和底部各安装有一个压力传感器，分别用于采集水合物反应釜1顶部和底部的压力；
所述水合物反应釜1上部安装有进液口和排气口，所述水合物反应釜1下部安装有进气口和排液口；
所述水合物反应釜1底部安装有机械搅拌器11，开启时用于模拟立管内流体流动；所述机械搅拌器11下部与扭矩传感器10相连，所述扭矩传感器10用于测量机械搅拌器11在水合物反应釜1内转动时的扭矩；
所述水浴夹套6下部设有冷媒入口，上部设有冷媒出口，冷媒入口和冷媒出口通过软管分别与恒温水浴12的出水口和进水口相连；
所述子反应釜前后两端对称的安装有一对蓝宝石可视窗5，用于对子反应釜中的实验现象进行观察，所述蓝宝石可视窗5处无水浴夹套6；
所述子反应釜左右两侧对称的安装有两个温度传感器，用于对子反应釜内温度的采集。
优选的，所述供气系统包括高压气瓶16、气体减压阀17、供气管线，所述高压气瓶16、气体减压阀17之间通过供气管线依次连接；所述供气系统通过供气管线与水合物反应釜1下部的进气口相连。
优选的，所述注液系统包括储液罐13、恒流泵14、注液管线，所述储液罐13、恒流泵14之间通过注液管线依次连接；所述注液系统通过注液管线与水合物反应釜1上部的进液口相连。
优选的，所述温度控制系统包括六台独立工作的恒温水浴12；所述恒温水浴12的出水口和进水口分别与水浴夹套6的冷媒入口和冷媒出口相连，实验时通过调节各恒温水浴12的温度来模拟深水立管的温度梯度，同时还可研究水合物在低温段的沉积情况及水合物在深水立管内的加热分解情况。
优选的，所述数据采集及处理系统包括压力传感器、温度传感器、扭矩传感器10、气体流量计18、液体流量计15、高速摄像机3、采集卡19、计算机20；所述的压力传感器、温度传感器、扭矩传感器10、气体流量计18、液体流量计15、高速摄像机3与采集卡19相连，所述的采集卡19与计算机20相连；所述压力传感器安装在水合物反应釜1顶部和底部；所述温度传感器对称安装在子反应釜的左右两侧；所述扭矩传感器10安装在机械搅拌器11下部；所述气体流量计18安装在气体减压阀17和进气口之间供气管线上；所述液体流量计15安装在恒流泵14和进液口之间的注液管线上；所述高速摄像机3布置在子反应釜蓝宝石可视窗5处；所述采集卡19与计算机20相连；所述计算机20用于处理水合物反应釜1、供气系统、注液系统的各项采集参数。
本实用新型可通过操纵液压推杆7来调整水合物反应釜1的倾斜角度，进而模拟具有不同倾斜角度的深水立管；可通过调节不同恒温水浴12的温度来模拟深水立管的全温度梯度；可通过调节不同恒温水浴12的温度来研究水合物在低温段的沉积情况；可通过调节恒温水浴温度12、排气口排气、注液系统注抑制剂来分别研究水合物在深水立管内的加热、降压、注抑制剂分解情况；可通过开始/停止供气和开启/关停机械搅拌11来模拟停输/再启动工况下深水立管内水合物的形成特性；可通过蓝宝石可视窗5对水合物在深水立管内的形成特性、聚集特性、沉积特性及分解特性进行实时观察研究；相较于管流环路，该装置占地规模小、造价和运行成本低。综上，本实用新型对深水立管内水合物的流动安全研究具有重要意义。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。