CN104165271A - 埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括油水循环管路系统、透明砂箱、数据采集系统与油气水混合系统，涉及石油、化工领域，尤其涉及一种埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，适用于研究管道泄漏的特征和规律。本实验装置的还原性更高，数据更加可信，并且通过考虑油水气三相流的互不溶特性，在实验平台设置了三个混合装置，增加三相流的互相混合度，更利于实验数据的分析。

Description

埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法

技术领域：

本发明涉及石油、化工领域，尤其涉及一种埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，适用于研究管道泄漏的特征和规律。

背景技术：

管道输送具有技术简单，维护方便，供给稳定等优点，在石油化工行业具有广泛的应用。但由于地壳沉降，管道腐蚀，融冻变化等因素影响，石油管道泄漏时有发生，并且原油具有易燃易爆的特性，泄漏后遇到明火将造成不可挽回的巨大损失。目前关于管道泄漏的主要是数值模拟和理论计算，实际泄漏实验研究不多，测试起来既不方便也不准确。

发明内容：

本发明提供了一种埋地油气水三相流体管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，其具有操作简便，结果准确的特点，利于对埋地油气水三相流体管道泄漏在多孔介质中的情况进行研究。

本发明采用的技术方案为：一种埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括油水循环管路系统、透明砂箱、数据采集系统与油气水混合系统，所述油水循环管路系统包括第一截止阀、离心泵、第一静态混合器、涡轮流量计、变径三通、第二静态混合器、第二截止阀、第一压力表、泄漏管段、第三截止阀及第二压力表；第一截止阀一端通过法兰片与油水混合液储存箱底部焊接管道连接，第一截止阀另一端通过管路与离心泵一端连接，离心泵另一端通过管路与第一静态混合器一端连接，第一静态混合器另一端端通过管路与涡轮流量计一端连接，涡轮流量计另一端通过管路与变径三通第一端连接，变径三通第二端通过管路与第二静态混合器一端连接，第二静态混合器另一端通过管路与第二截止阀一端连接，第二截止阀另一端通过管路与第一压力表的一端连接，所连接管路缠绕电阻丝加热装置，第一压力表另一端与泄漏管段一端连接，泄漏管段另一端与第三截止阀的一端连接，第三截止阀另一端与第二压力表一端相连，第二压力表另一端与油水混合液储存箱顶部焊接管道相连；所述透明砂箱包括有机玻璃箱、网格承托底板及溢流槽，有机玻璃箱为正四方体，侧壁和上扣板分别开孔，分别用于接入热电偶、湿度传感器、氮气浓度测量探头，整个透明砂箱坐到网格承托底板上，网格承托底板两侧安装溢流槽，在透明砂箱中分别填充细砂、中砂和黑钙土；所述数据采集系统包括湿度传感器、热电偶、温湿度数据采集器、氮气浓度测量探头和浓度数据采集器，湿度传感器和热电偶安装到有机玻璃板侧壁，氮气浓度测量探头安装到有机玻璃箱顶端；所述油气水混合系统包括油水混合液储存箱、可调速搅拌器、离心泵、气体喷嘴、氮气瓶及变径氮气截止阀，其中可调速搅拌器采用立式可调速叶轮搅拌器，氮气瓶、止回阀和气体喷嘴均通过10mm管径管道依次连接，变径氮气截止阀连接变径三通第三端。

第一静态混合器用于充分混合油、水，第二静态混合器用于混合油、气、水；

利用油水混合液储水箱中的搅拌器使箱中的油水两相充分混合。

利用离心泵产生的动力，将油水混合液从油水混合液存储箱送入带第一静态混合器的循环管路中。

利用第一静态混合器使进入泄漏管路的油水充分均匀混合。

利用有机玻璃箱中的热电偶和湿度传感器测量记录泄漏管路泄漏的油水气混合物扩散后到各点处的湿度值和温度值，湿度值和温度值由温湿度数据采集器进行记录。

所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法还包括：利用氮气瓶和气体喷嘴将气体打入循环管路并造成扰流增加混合程度，配合第一静态混合器、第二静态混合器充分将三相流体进行混合。

所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法还包括：一次实验完毕后，停止离心泵，关闭变径氮气截止阀、关闭第二截止阀和第三截止阀，可将有机玻璃箱拆下依次更换细砂、中砂和黑钙土重新进行实验。

本发明的有益效果是：实验开始时首先利用油水混合液储存箱及可调速搅拌器使储水箱中的水和油充分混合，打开温湿度数据采集器，记录实验开始时透明砂箱中初始的温度和湿度值，同时打开第一阀门，第二阀门，第三阀门，开启离心泵和氮气瓶的变径截止阀，将油水混合物和氮气通入实验管路中，记录系统运行的开始时间，混合后的油气水进入泄漏管段，油水气混合物会泄漏到透明砂箱中，然后利用透明砂箱中的热电偶和湿度传感器测量记录泄漏管路从泄漏孔泄漏的油水混合物扩散到多孔介质中后各点处之后的湿度值和温度值，各项值由数据采集仪进行记录。与传统埋地输油管道泄漏相比，本实验装置发明增加了两个压力表用于测量管段的压差，增加了管路加热装置，可将管道加热到预定温度，而且本发明可进行了油水气三相混合流体泄漏迁移实验，增加考虑了气体在输油管道中泄漏的影响情况，与传统管道泄漏实验装置相比，本实验装置的还原性更高，数据更加可信，并且通过考虑油水气三相流的互不溶特性，在实验平台设置了三个混合装置，增加三相流的互相混合度，更利于实验数据的分析。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

具体实施方式：

参照图1，一种埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括油水循环管路系统、透明砂箱、数据采集系统与油气水混合系统，所述油水循环管路系统包括第一截止阀12、离心泵13、第一静态混合器18、涡轮流量计15、变径三通16、第二静态混合器17、第二截止阀1、第一压力表2、泄漏管段3、第三截止阀7及第二压力表8；第一截止阀12一端通过法兰片与油水混合液储存箱10底部焊接管道连接，第一截止阀12另一端通过管路与离心泵13一端连接，离心泵13另一端通过管路与第一静态混合器14一端连接，第一静态混合器14另一端端通过管路与涡轮流量计15一端连接，涡轮流量计15另一端通过管路与变径三通16第一端连接，变径三通16第二端通过管路与第二静态混合器17一端连接，第二静态混合器17另一端通过管路与第二截止阀1一端连接，第二截止阀1另一端通过管路与第一压力表2的一端连接，所连接管路缠绕电阻丝加热装置26，第一压力表2另一端与泄漏管段3一端连接，泄漏管段3另一端与第三截止阀7的一端连接，第三截止阀7另一端与第二压力表8一端相连，第二压力表8另一端与油水混合液储存箱10顶部焊接管道相连；所述透明砂箱包括有机玻璃箱4、网格承托底板24及溢流槽22，有机玻璃箱4为正四方体，侧壁和上扣板分别开孔，分别用于接入热电偶25、湿度传感器23、氮气浓度测量探头5，整个透明砂箱坐到网格承托底板24上，网格承托底板24两侧安装溢流槽22，在透明砂箱中分别填充细砂、中砂和黑钙土；所述数据采集系统包括湿度传感器23、热电偶25、温湿度数据采集器9、氮气浓度测量探头5和浓度数据采集器6，湿度传感器23和热电偶25安装到有机玻璃板侧壁，氮气浓度测量探头5安装到有机玻璃箱4顶端；所述油气水混合系统包括油水混合液储存箱10、可调速搅拌器11、离心泵13、气体喷嘴18、氮气瓶21及变径氮气截止阀19，其中可调速搅拌器11采用立式可调速叶轮搅拌器11，氮气瓶21、止回阀20和气体喷嘴18均通过10mm管径管道依次连接，变径氮气截止阀19连接变径三通16第三端。第一静态混合器14用于充分混合油、水，第二静态混合器17用于混合油、气、水；实验气采用氮气，利用氮气瓶21自身压力直接打入循环管路中。利用油水混合液储存箱10中的搅拌器使箱中的油水两相充分混合。利用离心泵13产生的动力，将油水混合液从油水混合液存储箱10送入带第一静态混合器14的循环管路中。利用第一静态混合器14使进入泄漏管段3的油水充分均匀混合。利用有机玻璃箱4中的热电偶25和湿度传感器23测量记录泄漏管段3泄漏的油水气混合物扩散后到各点处的湿度值和温度值，湿度值和温度值由温湿度数据采集器9进行记录。所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法还包括：利用氮气瓶21和气体喷嘴18将气体打入循环管路并造成扰流增加混合程度，配合第一静态混合器18、第二静态混合器17充分将三相流体进行混合。所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法还包括：一次实验完毕后，停止离心泵13，关闭变径氮气截止阀19、关闭第二截止阀1和第三截止阀7，可将有机玻璃箱4拆下依次更换细砂、中砂和黑钙土重新进行实验。实验开始时首先利用油水混合液储存箱10及可调速搅拌器11使储水箱中的水和油充分混合，打开温湿度数据采集器9，记录实验开始时透明砂箱中初始的温度和湿度值，同时打开第一截止阀12第二截止阀1，第三截止阀7，开启离心泵13和氮气瓶21的变径截止阀19，将油水混合物和氮气通入实验管路中，记录系统运行的开始时间，混合后的油气水进入泄漏管段3，油水气混合物会泄漏到透明砂箱中，然后利用透明砂箱中的热电偶和湿度传感器测量记录泄漏管路从泄漏孔泄漏的油水混合物扩散到多孔介质中后各点处之后的湿度值和温度值，各项值由数据采集仪进行记录。与传统埋地输油管道泄漏相比，本实验装置发明增加了两个压力表用于测量管段的压差，增加了管路加热装置26，可将管道加热到预定温度，而且本发明可进行了油水气三相混合流体泄漏迁移实验，增加考虑了气体在输油管道中泄漏的影响情况，与传统管道泄漏实验装置相比，本实验装置的还原性更高，数据更加可信，并且通过考虑油水气三相流的互不溶特性，在实验平台设置了三个混合装置，增加三相流的互相混合度，更利于实验数据的分析。

Claims (5)

1.一种埋地油气水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括油水循环管路系统、透明砂箱、数据采集系统与油气水混合系统，其特征在于：所述油水循环管路系统包括第一截止阀、离心泵、第一静态混合器、涡轮流量计、变径三通、第二静态混合器、第二截止阀、第一压力表、泄漏管段、第三截止阀及第二压力表；第一截止阀一端通过法兰片与油水混合液储存箱底部焊接管道连接，第一截止阀另一端通过管路与离心泵一端连接，离心泵另一端通过管路与第一静态混合器一端连接，第一静态混合器另一端端通过管路与涡轮流量计一端连接，涡轮流量计另一端通过管路与变径三通第一端连接，变径三通第二端通过管路与第二静态混合器一端连接，第二静态混合器另一端通过管路与第二截止阀一端连接，第二截止阀另一端通过管路与第一压力表的一端连接，所连接管路缠绕电阻丝加热装置，第一压力表另一端与泄漏管段一端连接，泄漏管段另一端与第三截止阀的一端连接，第三截止阀另一端与第二压力表一端相连，第二压力表另一端与油水混合液储存箱顶部焊接管道相连；所述透明砂箱包括有机玻璃箱、网格承托底板及溢流槽，有机玻璃箱为正四方体，侧壁和上扣板分别开孔，分别用于接入热电偶、湿度传感器、氮气浓度测量探头，整个透明砂箱坐到网格承托底板上，网格承托底板两侧安装溢流槽，在透明砂箱中分别填充细砂、中砂和黑钙土；所述数据采集系统包括湿度传感器、热电偶、温湿度数据采集器、氮气浓度测量探头和浓度数据采集器，湿度计和热电偶安装到有机玻璃板侧壁，氮气浓度测量探头安装到有机玻璃箱顶端；所述油气水混合系统包括油水混合液储存箱、可调速搅拌器、离心泵、气体喷嘴、氮气瓶及变径氮气截止阀，其中可调速搅拌器采用立式可调速叶轮搅拌器，氮气瓶、止回阀和气体喷嘴均通过10mm管径管道依次连接，变径氮气截止阀连接变径三通第三端。

2.根据权利要求1所述的埋地油气水管道泄漏扩散实验装置，其特征在于：第一静态混合器用于充分混合油、水，第二静态混合器用于混合油、气、水。

3.一种埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法，其特征在于：所述方法包括：

利用油水混合液储水箱中的搅拌器使储水箱中的油水两相充分混合。

利用离心泵产生的动力，将油水混合液从油水混合液存储箱送入带第一静态混合器的循环管路中。

利用第一静态混合器使进入泄漏管路的油水充分均匀混合。

利用有机玻璃箱中的热电偶和湿度传感器测量记录泄漏管路泄漏的油水气混合物扩散后到各点处的湿度值和温度值，湿度值和温度值由温湿度数据采集器进行记录。

4.根据权利3所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法，其特征在于：所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法还包括：利用氮气瓶和气体喷嘴将气体打入循环管路并造成扰流增加混合程度，配合第一静态混合器、第二静态混合器充分将三相流体进行混合。

5.根据权利3和4所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法，其特征在于:所述埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法还包括：一次实验完毕后，停止离心泵，关闭变径氮气截止阀、关闭第二截止阀和第三截止阀，可将有机玻璃箱拆下依次更换细砂、中砂和黑钙土重新进行实验。