CN102003623A - 一种管道停输再启动实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种管道停输再启动实验装置，所述实验装置包括：实验管路单元、控温单元和数据采集单元，所述控温单元和所述实验管路单元相连，所述数据采集单元分别和所述实验管路单元及所述控温单元相连，所述实验管路单元包括动力源、测试管线、辅助管线和油罐，所述油罐、动力源和测试管线组成第一循环管道系统，所述辅助管线和测试管线平行设置，作为所述测试管线的替换管线，所述辅助管线和所述油罐、动力源组成第二循环管道系统，所述测试管线和所述辅助管线两端都分别设置有阀门。本发明实施例的实验装置通过测试管线和辅助管线的相互配合，使得在实验室中可以实现对含蜡原油运输管道的停输再启动规律的研究。

Description

一种管道停输再启动实验装置

技术领域

本发明涉及一种原油管道运输领域，尤其是涉及一种管道停输再启动实验装置。

背景技术

现今，我国所产原油中含蜡原油占有很大的比重，而且世界上其他国家的油田也已经开采出了较多的含蜡原油。含蜡原油在管道输送过程中不可避免的要遇到管道停输工况，而含蜡原油具有凝点高、粘度大、随温度变化流动性变化显著的特点，当含蜡原油管道停输后，由于管道周围土壤和管道油温存在明显的温度差，管道内油温会不断下降，如果管道停输时间过长，则含蜡原油中的蜡会析出并在管道壁上形成结蜡层，造成管道再启动时需要较大的再启动压力。另外，如果停输时间过长且不能及时采取措施，还有可能造成严重的凝管事故，致使整个管线报废。

因此，研究含蜡原油运输管道的停输再启动规律对于管道运营部门以及油田的现场生产管理具有重要的意义。但是，目前还没有能够对含蜡原油运输管道停输再启动的实验装置，因此目前要研究含蜡原油运输管道的停输再启动规律十分困难。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种管道停输再启动实验装置，用于解决目前研究研究含蜡原油运输管道的停输再启动规律十分困难的问题。

本发明实施例提供了一种管道停输再启动实验装置，该实验装置包括：实验管路单元、控温单元和数据采集单元，所述控温单元合所述实验管路单元相连，所述数据采集单元分别和所述实验管路单元及所述控温单元相连，所述实验管路单元包括动力源、测试管线、辅助管线和油罐，所述油罐、动力源和测试管线组成第一循环管道系统，所述辅助管线和测试管线平行设置，作为所述测试管线的替换管线，所述辅助管线和所述油罐、动力源组成第二循环管道系统，所述测试管线和所述辅助管线两端都分别设置有阀门。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的测试管线包括至少两根分段管线，所述分段管线具有多个不同管径，所述分段管线的管径可以任意组合。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的分段管线为可拆卸式管线，所述分段管线间通过活动部件相连。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的每个分段管线都为套管组装而成，所述控温单元包括多个恒温水浴，所述每个分段管线都和一单独的恒温水浴相连。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的分段管线的每端都设置有温度传感器和压力传感器，且所述分段管线的套管间隙中都设置有温度传感器。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的动力源包括螺杆泵和变频电机。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的油罐外侧覆盖一水套夹层，所述水套夹层外覆盖一保温层。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的温控单元还包括一水罐，所述水管中设置有加热盘管，所述水罐和所述油罐的水套夹层相通，所述水罐和所述油罐之间还设置有离心泵。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的油罐水套夹层内设置有测温点。

优选的，本发明实施提供的实验装置中的辅助管线的原油进口端设置有一铂电阻测温点。

本发明实施例的实验装置通过测试管线和辅助管线的相互配合，使得在实验室中可以实现对含蜡原油运输管道的停输再启动规律的研究。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种管道停输再启动实验装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种实验管路单元的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种管道停输再启动实验装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示为本发明实施例提供的一种管道停输再启动实验装置的结构框图，该管道停输再启动实验装置实验管路单元100、控温单元200和数据采集单元300，其中控温单元200合实验管路单元100相连，数据采集单元300分别和实验管路单元100及控温单元200相连。

实验管路单元100主要用于对管道停输再启动过程的模拟，在本实施例中，如图2所示，实验管路单元100包括动力源110、测试管线120、辅助管线130和油罐140。油罐140、动力源110和测试管线120可以组成第一循环管道系统，而辅助管线130和测试管线140平行设置，其作为测试管线140的替换管线，可以和油罐140、动力源110组成第二循环管道系统。另外测试管线120和辅助管线130两端都分别设置有阀门140。

控温单元200用于控制油罐140，测试管线120和辅助管线130的温度，使它们保持实验所需的温度下，通过控温单元可以研究各种温度情况下含蜡原油管道停输再启动规律。在本实施例中，控温单元200可以包括恒温水浴、电加热器、电加热带、温控仪器等，只要可以实现加热目的及控温目的的设备都可以加以应用，本发明实施例对此并不加以限定。

数据采集单元300包括数据采集设备和数据采集软件，可以对含蜡原油管道停输再启动过程中各个部件的数据进行采集，以便于研究人员进行数据分析，比如油罐内的温度、测试管线内的温度、辅助管线内的温度、管线内的流量、测试管线内的压力等。因此，数据采集设备可以包括如压力传感器、温度传感器、质量流量计等。

本发明实施例的实验装置中采用了测试管线和辅助管线，且测试管线和辅助管线两端都有阀门控制，可以单独和油罐构成一循环管道系统，因此可以模拟现实中含蜡原油运输管道的停输再启动过程中的各个阶段，方便在实验室中可以实现对含蜡原油运输管道的停输再启动规律的研究。

下面对上述管道停输再启动实验装置进行进一步详细的描述，如图3所示为本发明实施例提供的一种管道停输再启动实验装置的结构示意图，该实验装置包括：油罐1、水罐2、加热盘管3、球阀4、离心泵5、螺杆泵6、质量流量计7、压力传感器8、温度传感器9、恒温水浴10、分段管线11和辅助管线12。

在本实施例中，加热盘管3位于水罐2的内部，水罐2和油罐1相通，水罐2和油罐1之间组成一循环水浴，以此来为油罐1加热。在本实施例中油罐1的外层可以覆盖一水套夹层，该水套夹层和水罐2相通，即该水套夹层和水罐2之间构成一循环水浴，通过加热管盘3对水罐2内的水进行加热，从而使油罐1内水套夹层内的热水可以为油罐1加热。为了提高加热效率，可以在水罐2和油罐2的通道之间设置一离心泵，促进水的循环流动。另外，在油罐1的水套夹层外侧还可以覆盖一保温层以减少热量的损耗，从而减少能耗。在本实施例中，油罐1的罐顶还可以加装密封盖以减少实验过程中原油轻组分的挥发。

油罐1的原油出口端A和螺杆泵6的一端相连，螺杆泵6和变频电机构成本实验装置的动力源，变频电机即通过变频器对电动机进行无级调速，从而实现对螺杆泵流量的调节。在本实施例中，由于螺杆泵对油流的剪切影响比较小，泵内温升较小，因此可以避免摩擦生热对实验的影响。优选的，本实施例中的实验装置选用的螺杆泵提供的压力可以为2.4MPa。

螺杆泵6的另一端连接至质量流量计7的一端，质量流量计7可以对管道中含蜡原油的流量进行测量，并将测量数据送至数据采集系统(未绘示)。在本发明实施例中还为质量流量计7配备了一条冗余管线，当质量流量计7出问题的时候，为了不影响试验的进行，可以先切换至冗余管线，再更换质量流量计7。

质量流量计7的另一端分别连接至测试管线和辅助管线12的一端，在本实施例中，辅助管线12是测试管线的替换管线，可以保证在测试管线关闭时，原油可以通过辅助管线而保持循环状态。测试管线和辅助管线12的另一端都连接至油罐1的原油如口端B，因此测试管线和辅助管线12分别可以和油罐1组成一循环管道系统。

在本实施例中，测试管线有4段分段管线11连接而成，当然，本发明实施例并不限定分段管线11的数量，可以根据实际需要进行选定。分段管线11可以选用多个管径不同的钢管作为管道，比如可以选用不锈钢制的DN25、DN40、DN50等规格的钢管，当然分段管线11中也可以有些管径相同，而有些管径不同，即分段管线的管径可以任意组合，这样可以充分考虑到管径变化对停输再启动规律的影响。分段管线11都是采用套管组装的结构，每段分段管线11都有一套管间隙，该套管间隙和一单独的恒温水浴10相通，和恒温水浴10构成了一循环水浴。恒温水浴10可以对每段分段套管11进行单独的控温操作，以模拟现实环境中由于地质环境的不同而导致不同管线温度的不同。分段管线11的每一端都设置有温度传感器8和压力传感器9，且分段管线11的套管间隙中都设置有温度传感器8，其中分段管线11两端的温度传感器用来测量通过分段套管11的原油的温度，而分段管线11得套管间隙中的温度传感器8则用来测量恒温水浴10所提供的热水的温度，如图3所示，本实施例中共采用了5个压力传感器9和9个温度传感器8。另外在本实施例中，各个分段管线11都是可拆卸式的，可以根据需要进行组合，各分段管线间比如可以通过法兰等连接件相连。

辅助管线12外表覆盖有电加热带(未绘示)，可以对辅助管道中的原油进行加热，而电加热带外层还可以覆盖一保温层，减少原油在循环中的热量损失。

在本实施例中球阀4位于实验装置中各个部分的出入口处，球阀4可以根据需要进行设置，当然在本发明实施例中不仅限于球阀4来控制各个部分的开闭。另外，需要指出的是，在测试管线和辅助管线12的两侧必须要设置球阀4，以便于实验的进行。

下面对上述实验装置的工作流程进行如下介绍，在本实施例中基于上述实验装置来进行管道停输再启动模拟的过程可以分为预热油样、动态降温、静态降温、停输静置和再启动等步骤，具体过程如下：

实验前检测：检查实验装置是否处于正常运作状态，包括：螺杆泵6是否运转正常、辅助管线12外表的电加热带是否运转正常、离心泵5是否运转正常、质量流量计7读数是否稳定、压力传感器8和温度传感器9采集是否正常、水罐2水位是否正常、恒温水浴10水位是否正常及运转是否正常等。

预热油样：对油样进行预热，在预热过程中测试管线两侧球阀4关闭，辅助管线12两侧球阀4打开，使油品走辅助管线进行循环。在本步骤中，水罐2温度可以设置到高于试验需要的预热温度5～10℃，加速加热油品。同时，恒温水浴的温度设置为动态降温的动冷终温，为动态降温做好准备。

动态降温：根据油罐1的测温点读数判断油品已经加热到起始预热温度后，开始动态降温流程，即油品不走测试管线，循环经过辅助管线12。具体来说，动态降温的方法可以将将动态降温时间均分为两段，前半段时间保持水罐2水温高于动冷终温(指满足试验要求时的原油进入环道时的温度)10℃，后半段时间保持水罐2水温为动冷终温。水罐2水温的调节方法是打开水罐底部的球阀4放掉部分热水，再加入部分冷水。这个放水量和排水量是根据初期实验积累的经验来确定的。

静态降温：当水罐的水温达到动冷终温时，此时打开测试管线两端的球阀4，关闭辅助管线12两端的球阀4，使其原油经过测试管线。当测试管线第一个温度传感器9采集的数据判断测试管线内油品温度达到指定温度时，动态降温结束，开始静态降温流程。在静态降温流程时，油品走辅助管线12，测试管线两端的球阀4再次关闭，使油品处于静止状态。静态降温通过恒温水浴10来进行分段调节，即根据降温速率和降温时间，将降温过程均分为几个相等的时间段，每段降温的幅度都相同。其中恒温水浴10的调节方法如下：关闭恒温水浴10，放掉热水，加入冷水直至将温度调节到低于40℃，打开制冷，等恒温水浴10温度到所设定的需要温度。

停输静置：按照指定时间，将测试管线中的油品在启输温度下静置，以模拟不同启输温度下含蜡原油管道停输的状态。再启动：此时油品不走辅助管线12，走测试管线，需要将油品从辅助管线12切换到测试管线，切换流程如下：首先关闭螺杆泵6，开启测试管线两端的球阀4，同时关闭辅助管线12两端的球阀4。再启动试验前，先进行压力表零点校核，压力表零点校核是在螺杆泵6停泵后并打开测试管线两端的球阀4时进行记录数据，进行再启动试验前要先开始将数据采集软件参数设置好，准备好采集数据。然后再开启螺杆泵6，采集压力数据。

当采集到一组数据后，可以更换相关配置，比如分段管线11的管径、数量，各种温度参数等，进行下一组的实验数据采集。然后根据多组实验数据，可以对含蜡原油运输管道停输再启动的规律进行研究。

本发明实施例的实验装置中采用了测试管线和辅助管线，且测试管线和辅助管线两端都有阀门控制，可以单独和油罐构成一循环管道系统，因此可以模拟现实中含蜡原油运输管道的停输再启动过程中的各个阶段，方便在实验室中可以实现对含蜡原油运输管道的停输再启动规律的研究。另外本发明由于采用了变频电机及螺杆泵，使得实验过程中的流量控制变得更为方便，而水浴控温的精度较高，实验过程中的油温稳定性、均匀性都比较良好。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种管道停输再启动实验装置，其特征在于，所述实验装置包括：实验管路单元、控温单元和数据采集单元，所述控温单元合所述实验管路单元相连，所述数据采集单元分别和所述实验管路单元及所述控温单元相连，所述实验管路单元包括动力源、测试管线、辅助管线和油罐，所述油罐、动力源和测试管线组成第一循环管道系统，所述辅助管线和测试管线平行设置，作为所述测试管线的替换管线，所述辅助管线和所述油罐、动力源组成第二循环管道系统，所述测试管线和所述辅助管线两端都分别设置有阀门。

2.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述测试管线包括至少两根分段管线，所述分段管线具有多个不同管径，所述分段管线的管径可以任意组合。

3.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述分段管线为可拆卸式管线，所述分段管线间通过活动部件相连。

4.如权利要求2所述的实验装置，其特征在于，所述每个分段管线都为套管组装而成，所述控温单元包括多个恒温水浴，所述每个分段管线都和一单独的恒温水浴相连。

5.如权利要求3所述的实验装置，所述分段管线的每端都设置有温度传感器和压力传感器，且所述分段管线的套管间隙中都设置有温度传感器。

6.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述动力源包括螺杆泵和变频电机。

7.如权利要求1所述的实验装置，其特征在于，所述油罐外侧覆盖一水套夹层，所述水套夹层外覆盖一保温层。

8.如权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述温控单元还包括一水罐，所述水管中设置有加热盘管，所述水罐和所述油罐的水套夹层相通，所述水罐和所述油罐之间还设置有离心泵。

9.如权利要求7所述的实验装置，其特征在于，所述油罐水套夹层内设置有测温点。

10.如权利要求1所述的实验装置，所述辅助管线的原油进口端设置有一铂电阻测温点。

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