CN104500978A - 埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括实验循环管路、泄漏管路及数据采集与记录系统，所述实验循环管路包括储水箱、加热管、搅拌器、循环水泵、水流量传感器、第一阀门、储油箱、循环油泵、油流量传感器、第二阀门、油水混合器、含水率分析仪、第三阀门、油水均匀混合段、第一压力表、泄漏管路、泄漏点、温度传感器、湿度传感器、实验箱体、第二压力表、第四阀门、油水重力分离器、第五阀门、第六阀门；储水箱内有加热管和搅拌器，可以对不同温度混合，不同油水混合比例，不同压力下的埋地油水管道泄漏情况进行实验，对于检测和控制埋地油水管道运输中的泄漏隐患有很大的帮助。

Description

埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法

技术领域：

本发明涉及埋地管道实验装置及工作方法，具体涉及埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法。

背景技术：

随着我国经济和社会的快速发展，对能源的需求亦在不断的加大。石油作为主要的能源之一，其开采、运输和储存早已成为能源利用中的重中之重。其中管道运输作为运输手段中长期、稳定、高效的运输方式，被越来越多的采用。大量建设输油管道除了增加经济效益外，也带来了相应的危害。近年来管道腐蚀、破裂的现象不断发生，输油管道的泄漏为安全输油带来了安全隐患，影响了正常输送，造成了大量经济损失，与此同时，由于石油污染物存在三致（致癌、致畸和致基因突变），其泄漏对当地的土壤、生态环境和地下水源易造成灾难性的破坏。实际在输油管道中输送的介质多为油水混合物，因此，针对油水两相埋地管道泄漏状况的研究，以及泄漏油水混合物在多孔介质中迁移情况的研究十分必要。

现有的管道泄漏扩散实验装置，如专利号为CN201310100442.9，没有考虑实际输油过程中多为油水两相混合，且无法对不同温度条件下的泄漏混合物进行实验研究。再如专利号为CN201020580743.8，无法测量泄漏至多孔介质中的油水两相混合物在迁移过程中多孔介质湿度的变化，且对于对于进入泄漏管路之前的多相流体没有充分均匀的混合，该装置仅能测量油水泄漏于多孔介质表面的温度场，为了解决上述技术问题，特提出一种新的技术方案。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，它使用方便、操作简单、易于大规模推广应用。

本发明采用的技术方案为：一种埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括实验循环管路、泄漏管路及数据采集与记录系统，所述实验循环管路包括储水箱、加热管、搅拌器、循环水泵、水流量传感器、第一阀门、储油箱、循环油泵、油流量传感器、第二阀门、油水混合器、含水率分析仪、第三阀门、油水均匀混合段、第一压力表、泄漏管路、泄漏点、温度传感器、湿度传感器、实验箱体、第二压力表、第四阀门、油水重力分离器、第五阀门、第六阀门；储水箱内有加热管和搅拌器，储水箱的第一端与循环水泵的第一端连接，循环水泵的第二端与水流量传感器的第一端连接，水流量传感器的第二端与第一阀门的第一端连接，第一阀门的第二端接入油水混合器的第一端；所述的储油箱的第一端与循环油泵的第一端连接，循环油泵的第二端与油流量传感器的第一端连接，油流量传感器的第二端与第二阀门的第一端连接，第二阀门的第二端接入油水混合器的第二端；油水混合器的第三端通过管路与含水分析仪的第一端连接，含水分析仪的第二端与第三阀门的第一端连接，第三阀门的第二端与油水均匀混合段的第一端连接，油水均匀混合段的第二端与第一压力表的第一端连接，第一压力表的第二端与泄漏管路的第一端相连，泄漏管路中间设有泄漏口，泄漏管路的第二端与第二压力表的第一端连接，第二压力表的第二端与第四阀门的第一端连接，第四阀门的第二端与油水重力分离器的第一端连接，油水分离器将多相流体分离为水相和油相，其中水相流体接入第五阀门的第一端，第五阀门的第二端与储水箱的第二端连接，油相流体接入第六阀门的第一端，第六阀门的第二端与储油箱的第二端相连；所述泄漏管路包括泄漏口、温度传感器、湿度传感器及实验箱体，温度传感器与实验箱体的侧边距离为17.5cm，距底边15cm各温度传感器之间相距15cm，共布置48个温度传感器；湿度传感器距离实验箱体底边15cm，侧边40cm，湿度传感器垂直每隔20cm布置一个，共布置3个，所述数据采集与记录系统包括水流量传感器、油流量传感器、含水分析仪、第一压力表、温度传感器、湿度传感器及第二压力表，所采集的数据通过信号传输线连接至数据采集记录仪自动记录，数据采集记录仪与计算机连接。

所述油水均匀混合段长为140cm，内径5cm，由不锈钢管制成，中间有6片厚度为3mm交错排列的半圆形不锈钢片作为挡流板，每片之间间隔20cm，材质为USU430。

所述的水流量传感器采用电磁流量计，油流量传感器采用涡轮式流量计，含水率分析仪为KQSY-FGH射线型含水分析仪，数据采集记录仪为安捷伦34972ALXI数据采集记录仪。

a.利用储水箱中的加热管及搅拌器使储水箱中的水均匀加热到所需温度。

b .利用循环水泵和循环油泵产生的动力，将油水分别送入油水混合器进行混合。

c.利用油水均匀混合段使进入泄漏管路的油水充分均匀混合。

d.利用实验箱体中的温度传感器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的湿度值和温度值，含水值和温度值由数据采集记录仪进行记录。

利用油水重力分离器将从泄漏管路流出的油水混合物进行分离，其分离出的水相和油相流体分别进入储水箱和储油箱完成循环，以便继续实验。

一次实验完毕后，关闭第六阀门和第二阀门，停止循环油泵，只开启循环水泵，运行10分钟清洗管路，更换实验箱体内的多孔介质，以便下次改变条件继续实验。

本发明的有益效果是：可以对不同温度，不同油水混合比例，不同压力下的埋地油水管道泄漏情况进行实验，对于检测和控制埋地油水管道运输中的泄漏隐患有很大的帮助。

附图说明：

图1是本发明结构示意图。

图２是为油水均匀混合段结构图。

具体实施方式：

参照各图，所述实验循环管路包括储水箱1为壁厚为4mm的钢制水箱，其外包有5mm厚的保温苯板与环境绝热，加热管2采用金属管螺旋状的电阻丝及氧化镁覆盖其表面，其可将储水箱1内水的温度控制为20~80℃，搅拌器3为吊装桨式搅拌器，其螺旋桨为耐高温不锈钢310S，实验循环管路为内径5cm，壁厚为3mm的钢管，各管段采用法兰连接，循环水泵4为IN50-32-250的保温离心泵，循环油泵8为YCB-16/25保温特种泵，水流量传感器5采用电磁流量计，油流量传感器9采用涡轮式流量计，其可测流速范围为0.1~15m/s，油水混合器11采用管式静态油水混合器，含水分析仪12采用射线型含水分析仪，其含水率测量范围为0~100%，测量误差为±0.10%，、油水均匀混合段14由不锈钢管制成，长140cm，内径为5cm，在中间有6片厚度为3mm交错排列的半圆形不锈钢片28作为挡流板，每片之间间隔20cm，材质为USU430。泄漏管路16长为100cm，安装于距离实验箱体20底边60cm处，水平方向距离实验箱体20侧边为40cm，径向方向两侧各超出实验箱体20  10cm，以便于装卸，实验箱体20采用钢板焊接而成，尺寸为80cm×80cm×80cm，泄漏口17为直径为1cm的圆孔，位于泄漏管路16的正中间，将泄漏管路16安装后，开始分层逐步填埋多孔介质，如采用粒径2mm的细沙，分层填埋的过程布置温度传感器18和湿度传感器19，温度传感器18为铜康铜热电偶，湿度传感器19型号为FY-H2，测量范围为0-100%RH，温度传感器18与实验箱体20的侧边距离为17.5cm，距底边15cm，两温度传感器18相距15cm，共布置48个温度传感器18；湿度传感器19距离实验箱体20底边15cm，侧边40cm，垂直布置3个，各自间距20cm，其数值通过信号传输线连接至数据采集记录仪27，数据采集记录仪为安捷伦34972ALXI数据采集记录仪，油水重力分离器23型号为YWC-0.25(z)型；实验开始时首先利用储水箱1中的加热管3及搅拌器2使储水箱中的水均匀加热到40度。打开第一阀门6、第二阀门10、第三阀门13、第四阀门22、第五阀门24及第六阀门25，开启循环水泵4和循环油泵8，记录系统运行的开始时间，通过循环水泵4和循环油泵8产生的动力，将油水分别送入油水混合器中进行混合。混合后的油水利用油水均匀混合段14使其在进入泄漏管路16之前的充分均匀混合；油水充分混合后进入泄漏管段16，然后利用实验箱体20中的温度传感器18和湿度传感器19测量记录泄漏管路16，从泄漏孔17泄漏的油水混合物扩散到多孔介质中后各点处的湿度值和温度值，各项值由数据采集记录仪26进行记录。油水混合物由泄漏管路16流出后进入油水重力分离器23，油水重力分离器23将从泄漏管路16流出的油水混合物进行分离，其分离出的水相和油相流体分别进入储水箱1和储油箱7完成循环，以便继续实验。实验完毕后关闭各阀门，记录系统停止运行的结束时间。一次实验完毕后，关闭第六阀门25和第二阀门16，停止循环油泵8，只开启循环水泵4，运行10分钟清洗管路，更换实验箱体20内的多孔介质，以便下次改变条件继续实验。通过本发明提供的实验装置及工作方法可以进行油水两相在各种温度、各种压力、各种配比情况下埋地油水管道的泄漏扩散实验，可以得到多孔介质泄漏后的温度场和湿度随时间和输送条件的变化，其实验结果可信，对于埋地管道泄漏的研究有很大的帮助。

Claims (6)

1.一种埋地油水管道泄漏扩散实验装置及其工作方法，包括实验循环管路、泄漏管路（16）及数据采集与记录系统，其特征在于：所述实验循环管路包括储水箱（1）、加热管（2）、搅拌器（3）、循环水泵（4）、水流量传感器（5）、第一阀门（6）、储油箱（7）、循环油泵（8）、油流量传感器（9）、第二阀门（10）、油水混合器（11）、含水率分析仪（12）、第三阀门（13）、油水均匀混合段（14）、第一压力表（15）、泄漏管路（16）、泄漏点（17）、温度传感器（18）、湿度传感器（19）、实验箱体（20）、第二压力表（21）、第四阀门（22）、油水重力分离器（23）、第五阀门（24）、第六阀门（25）；储水箱（1）内有加热管（2）和搅拌器（3），储水箱（1）的第一端与循环水泵（4）的第一端连接，循环水泵（4）的第二端与水流量传感器（5）的第一端连接，水流量传感器（5）的第二端与第一阀门（6）的第一端连接，第一阀门（6）的第二端接入油水混合器（11）的第一端；所述的储油箱（7）的第一端与循环油泵（8）的第一端连接，循环油泵（8）的第二端与油流量传感器（9）的第一端连接，油流量传感器（9）的第二端与第二阀门（10）的第一端连接，第二阀门（10）的第二端接入油水混合器（11）的第二端；油水混合器（11）的第三端通过管路与含水分析仪（12）的第一端连接，含水分析仪（12）的第二端与第三阀门（13）的第一端连接，第三阀门（13）的第二端与油水均匀混合段（14）的第一端连接，油水均匀混合段（14）的第二端与第一压力表（15）的第一端连接，第一压力表（15）的第二端与泄漏管路（16）的第一端相连，泄漏管路（16）中间设有泄漏口（17），泄漏管路（16）的第二端与第二压力表（21）的第一端连接，第二压力表（21）的第二端与第四阀门（22）的第一端连接，第四阀门（22）的第二端与油水重力分离器（23）的第一端连接，油水分离器（23）将多相流体分离为水相和油相，其中水相流体接入第五阀门（24）的第一端，第五阀门（24）的第二端与储水箱（1）的第二端连接，油相流体接入第六阀门（25）的第一端，第六阀门（24）的第二端与储油箱（7）的第二端相连；所述泄漏管路（16）包括泄漏口（17）、温度传感器（18）、湿度传感器（19）及实验箱体（20），温度传感器（18）与实验箱体（20）的侧边距离为17.5cm，距底边15cm各温度传感器之间相距15cm，共布置48个温度传感器；湿度传感器（19）距离实验箱体（20）底边15cm，侧边40cm，湿度传感器垂直每隔20cm布置一个，共布置3个，所述数据采集与记录系统包括水流量传感器（5）、油流量传感器（9）、含水分析仪（12）、第一压力表（15）、温度传感器（18）、湿度传感器（19）及第二压力表（21），所采集的数据通过信号传输线连接至数据采集记录仪（26）自动记录，数据采集记录仪（26）与计算机（27）连接。

2.根据权利要求1所述的埋地油水管道泄漏扩散实验装置，其特征在于：所述油水均匀混合段（14）长为140cm，内径5cm，由不锈钢管制成，中间有6片厚度为3mm交错排列的半圆形不锈钢片（28）作为挡流板，每片之间间隔20cm，材质为USU430。

3.根据权利要求1所述的埋地油水管道泄漏扩散实验装置，其特征在于：所述的水流量传感器（5）采用电磁流量计，油流量传感器（9）采用涡轮式流量计，含水率分析仪（12）为KQSY-FGH射线型含水分析仪，数据采集记录仪（26）为安捷伦34972ALXI数据采集记录仪。

4.一种埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法，其特征在于：

 a.利用储水箱（1）中的加热管（3）及搅拌器（2）使储水箱中的水均匀加热到所需温度；

b .利用循环水泵（4）和循环油泵（8）产生的动力，将油水分别送入油水混合器进行混合；

c.利用油水均匀混合段（14）使进入泄漏管路（16）的油水充分均匀混合；

d.利用实验箱体（20）中的温度传感器（18）和湿度传感器（19）测量记录泄漏管路（16）从泄漏孔（17）泄漏的油水混合物扩散到多孔介质中后各点处的湿度值和温度值，含水值和温度值由数据采集记录仪（26）进行记录。

5.根据权利4所述的埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法，其特征在于：利用油水重力分离器（23）将从泄漏管路（16）流出的油水混合物进行分离，其分离出的水相和油相流体分别进入储水箱（1）和储油箱（7）完成循环，以便继续实验。

6.根据权利4和5所述的埋地油水管道泄漏扩散实验工作方法，其特征在于：一次实验完毕后，关闭第六阀门（25）和第二阀门（16），停止循环油泵（8），只开启循环水泵（4），运行10分钟清洗管路，更换实验箱体（20）内的多孔介质，以便下次改变条件继续实验。