CN106226029B - 一种可视化节流实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可视化节流实验装置，包括底座、下玻璃管、连接件、上玻璃管、透明耐温耐压玻璃管、塑料件和加热玻璃罩，连接件的下端与下玻璃管的上端连接，上端与上玻璃管的下端连接，连接件内装有透明耐温耐压玻璃管，透明耐温耐压玻璃管分别与下玻璃管和上玻璃管连通，所述透明耐温耐压玻璃管内为剖面为T形的中空结构，所述塑料件配合安装在该T形的中空结构内，塑料件内沿轴向开设有小孔，转接头的侧面上设有开口，该开口上连接有气液排出管，所述气液排出管上设置有控制回压大小的透明管阀。本发明的优点在于：能够直观的观察实验过程，并能更换不同尺寸或者口径的节流器，以便于观测不同节流器在不同实验条件下的节流现象。

Description

一种可视化节流实验装置

一种可视化节流实验装置

技术领域

本发明涉及实验装置，特别是一种可视化节流实验装置。

背景技术

为了控制气井产量，通常采用节流技术，而为了使节流后气流温度高于节流后压力条件下的水合物形成初始温度，达到降低地面管线压力，降低气井开采成本的目的，通常采用井下节流技术，因此，井下节流气井井筒流态和携液分析是气井生产的关键技术，直接影响气井生产制度的合理性和最终采收率。

节流是流体在管道内流动，突然遇到截面变窄，而使压力下降的现象。在气田开发过程中，常用节流器控制压力。使用地面节流器在降压的过程中需要用加热炉对气流进行加热，以免气流由于压力降低、气体膨胀，天然气吸收热能，造成管线降温，导致管线冻堵，影响正常生产。

在对节流器的研究设计中，通常需要观察节气嘴的节流孔在不同环境条件下的工作状态。例如模拟井下高温高压环境时流体通过节流器前后的状态对比，然而目前公开的装置，不能够观察不同节流器在不同工作环境下节流前后的情形，通过在装置内安装多个传感器来检测数据；然而并不能够进行直观的观察，同时不能够改变工作环境，使得模拟装置不能够观察不同工作环境时的节流状态。

因此，在这样的情况下，迫切需要建立一套观察节流器工作状态的模拟实验装置，探究节流器在不同工况下的流态和携液规律，修正和完善节流器流体分析模型和临界携液模型，形成井下节流气井井筒流态分析系统理论，为井下节流气井生产参数优化和高效稳产提供科学依据。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种可观察节流器在节流前后的情形，并检测实验装置各个位置上与节流相关的参数的可视化节流实验装置。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种可视化节流实验装置，包括底座、下玻璃管、连接件、上玻璃管、透明耐温耐压玻璃管、塑料件和加热玻璃罩，所述底座包括圆管和固定螺栓，所述下玻璃管的下端插入圆管内，并由位于圆管侧壁上的固定螺栓拧紧固定，圆管的侧壁上还分别设有进气口和进水口，进气口和进水口分别与下玻璃管连通，所述连接件的下端与下玻璃管的上端连接，上端与上玻璃管的下端连接，连接件内装有透明耐温耐压玻璃管，透明耐温耐压玻璃管分别与下玻璃管和上玻璃管连通，所述透明耐温耐压玻璃管内为剖面为T形的中空结构，所述塑料件配合安装在该T形的中空结构内，塑料件内沿轴向开设有小孔，连接件的上端固定有矩形架，上玻璃管固定在矩形架内，矩形架的顶端安装有转接头，转接头与上玻璃管的上端连通，转接头的侧面上设有开口，该开口上连接有气液排出管，所述气液排出管上设置有控制回压大小的透明管阀，并连接有气液分离器；所述加热玻璃罩罩设于底座、下玻璃管、连接件、上玻璃管、透明耐温耐压玻璃管和塑料件的外部，加热玻璃罩包括两块相对设置的双层透明玻璃 板、两块相对设置的加热板和设置于顶部的顶板，加热板包括保温层和加热片，保温层设置于加热片的外侧，加热片的内壁上设置有多块散热片；加热玻璃罩上安装有温度传感器A，圆管的侧壁上安装有压差传感器A，连接件的下端安装有温度传感器B和压差传感器B，连接件的上端安装有温度传感器C和压差传感器C，转接头上安装有温度传感器D和压差传感器D。

进一步地，所述的底座还包括伸缩杆和底座支脚，伸缩杆设置于圆管的下方，且伸缩杆能够沿圆管的轴线方向伸缩并固定，三根底座支脚设置于伸缩杆的下方，并形成三角形支脚，所述底座支脚的下端还安装有滑轮。

进一步地，所述的连接件上端设有上平台，下端设有下平台，在上平台和下平台上均设置有通孔，在下平台上设有一个凹槽，透明耐温耐压玻璃管的下端嵌入凹槽内部与下玻璃管密封连接，透明耐温耐压玻璃管的上端穿过上平台中间的通孔与上玻璃管连通。

进一步地，所述的凹槽与透明耐温耐压玻璃管之间还垫有橡胶垫片。

进一步地，所述的转接头的顶部设置有一个堵头，堵头为中空结构，堵头内嵌有一个用于密封堵头并能够拆卸的锥形杆，锥形杆插入堵头内时实现密封。

进一步地，所述的加热片为电加热片。

进一步地，所述的加热玻璃罩的顶板上安装有循环风机。

进一步地，所述的透明耐温耐压玻璃管由蓝宝石玻璃材质制成。

进一步地，所述的双层透明玻璃板的中间留有真空间隙。

本发明具有以下优点：

1、本发明能够直观的观察实验过程，并能更换不同的节流器，检测不同节流器的工作状态，便于采集更多参数。

2、将下玻璃管固定在底座上，并通过进气口通入气体让下玻璃管内的流体形成气泡并往上通过塑料件，塑料件的小孔作为节流器并且可更换内径，节流器封闭在透明的蓝宝石玻璃管内，使得实验人员能够直观的观察不同尺寸节流器在不同实验条件下的节流现象。

3、下玻璃管中与节流器处都设有多个温度传感器，可以测得管流内温度场分布；连接件的上端固定有内装上玻璃管的矩形架、转接头和气液排出管，内装上玻璃管的矩形架最上面安有压差传感器。

4、本发明的装置通过设置加热玻璃罩来控制模拟温度，同时通过节流器的水压可以控制，进而实现高温高压条件下的模拟实验。

附图说明

图1为本可视化实验装置的整体结构示意图；

图2为本装置加热玻璃罩的结构示意图；

图3为本装置加热玻璃罩的结构剖视图；

图4为本装置连接件的结构示意图；

图5为本装置塑料件的结构示意图；

图6为本装置透明耐温耐压玻璃管的结构示意图；

图7为本装置堵头的结构示意图；

图8为本装置锥形杆结构示意图；

图中：1、底座；1-1、圆管；1-2、固定螺栓；2、下玻璃管；3、连接件；3-1、上平台；3-2、下平台；3-3、通孔；3-4、凹槽；4、上玻璃管；5-1、进气口；5-2、进水口；5-3、压差传感器A；5-4、压差传感器B；5-5、压差传感器C；5-6、压差传感器D；6、透明耐温耐压玻璃管；7、塑料件；8、小孔；9、矩形架；10、转接头；11、气液排出管；12、堵头；13、锥形杆；14、加热玻璃罩；15、双层透明玻璃板；16、保温层；17、伸缩杆；18、底座支脚；19、加热片；20、循环风机；21、温度传感器A；22、散热片；23、温度传感器B；24、温度传感器C；25、温度传感器D。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，一种可视化节流实验装置，包括底座1、下玻璃管2、连接件3、上玻璃管4、透明耐温耐压玻璃管6、塑料件7和加热玻璃罩14，所述底座1包括圆管1-1和固定螺栓1-2，所述下玻璃管2的下端插入圆管1-1内，并由位于圆管1-1侧壁上的固定螺栓1-2拧紧固定，圆管1-1的侧壁上还分别设有进气口5-1和进水口5-2，进气口5-1和进水口5-2分别与下玻璃管2连通，所述连接件3的下端与下玻璃管2的上端连接，上端与上玻璃管4的下端连接，连接件3内装有透明耐温耐压玻璃管6，透明耐温耐压玻璃管6分别与下玻璃管2和上玻璃管4连通，如图6所示，所述透明耐温耐压玻璃管6内为剖面为T形的中空结构，所述塑料件7配合安装在该T形的中空结构内，塑料件为PMMA亚克力材料，其透光率最好，不会干扰实验现象的观察，塑料件7的下端与透明耐温耐压玻璃管6的内径相等，使其嵌入后可以完全固定，如图5所示，塑料件7内沿轴向开设有小孔8，小孔8可以做到0.5mm以下，并且可以通过更换不同的塑料件来进行不同孔径的小孔的节流实验，连接件3的上端固定有矩形架9，上玻璃管4固定在矩形架9内，矩形架9的顶端安装有转接头10，转接头10与上玻璃管4的上端连通，转接头10的侧面上设有开口，该开口上连接有气液排出管11，所述气液排出管11上设置有控制回压大小的透明管阀，并连接有气液分离器；所述加热玻璃罩14罩设于底座1、下玻璃管2、连接件3、上玻璃管4、透明耐温耐压玻璃管6和塑料件7的外部，如图2和图3所示，加热玻璃罩14包括两块相对设置的双层透明玻璃 板15、两块相对设置的加热板和设置于顶部的顶板，加热板包括保温层16和加热片19，保温层16设置于加热片19的外侧，加热片19的内壁上设置有多块散热片22，使得热量更容易散开至装置处；加热玻璃罩14上安装有温度传感器A21，圆管1-1的侧壁上安装有压差传感器A5-3，连接件3的下端安装有温度传感器B23和压差传感器B5-4，连接件3的上端安装有温度传感器C24和压差传感器C5-5，转接头10上安装有温度传感器D25和压差传感器D5-6，可以对不同位置的压差进行检测，例如连接件3两端前后安有压差传感器，在矩形架9最上面安装一个压差传感器D5-6检测上玻璃管两端的压差，能够获得更加准确的数据，通过多个温度传感器可以测得管流内温度场分布。

进一步地，所述的底座1还包括伸缩杆17和底座支脚18，伸缩杆17设置于圆管1-1的下方，且伸缩杆17能够沿圆管1-1的轴线方向伸缩并固定，三根底座支脚18设置于伸缩杆17的下方，并形成三角形支脚，所述底座支脚18的下端还安装有滑轮。

进一步地，如图4所示，所述的连接件3上端设有上平台3-1，下端设有下平台3-2，在上平台3-1和下平台3-2上均设置有通孔3-3，在下平台3-2上设有一个凹槽3-4，透明耐温耐压玻璃管6的下端嵌入凹槽3-4内部与下玻璃管2密封连接，透明耐温耐压玻璃管6的上端穿过上平台3-1中间的通孔3-3与上玻璃管4连通，在上平台3-1和下平台3-2的通孔3-3内壁上均设有橡胶圆圈，凹槽3-4内设有橡胶圆圈，增强上玻璃管和节流器的密封性能，保证实验结果更加稳定可靠。

进一步地，所述的凹槽3-4与透明耐温耐压玻璃管6之间还垫有橡胶垫片，可以防止连接的时候不锈钢仪器对透明耐温耐压玻璃管6造成损伤。

进一步地，如图7和图8所示，所述的转接头10的顶部设置有一个堵头12，堵头12为中空结构，堵头12内嵌有一个用于密封堵头12并能够拆卸的锥形杆13，锥形杆13插入堵头12内时实现密封。锥形杆13拆卸后可以安装针管，连接泵后泵入液滴进行气体携液能力测试实验。

进一步地，所述的加热片19为电加热片。

进一步地，如图2所示，所述的加热玻璃罩14的顶板上安装有循环风机20，可以将加热玻璃罩14内的空气循环，避免局部温度过高受热不均匀。

进一步地，所述的透明耐温耐压玻璃管6由蓝宝石玻璃材质制成，不仅可以进行直接观察，而且具有良好的耐温耐压性能。

进一步地，所述的双层透明玻璃板15的中间留有真空间隙，使其隔热效果更好。

本发明的工作过程如下：在进行节流实验时，首先将下玻璃管2固定在底座1上，塑料件7卡在透明耐温耐压玻璃管6后安装在上平台3-1和下平台3-2之间保持密封。将启气泵与进气口5-1连接，将进水泵与进水口5-2连接，开启气泵和进水泵，进而可以在透明耐温耐压玻璃管6内观察到该节流器的节流状态。温度传感器A21、温度传感器B23、温度传感器C24和温度传感器D25可测得管流内温度场分布，压差传感器A5-3、压差传感器B5-4、压差传感器C5-5和压差传感器D5-6可以对不同位置的压差进行检测。

Claims (9)

1.一种可视化节流实验装置，其特征在于：包括底座（1）、下玻璃管（2）、连接件（3）、上玻璃管（4）、透明耐温耐压玻璃管（6）、塑料件（7）和加热玻璃罩（14），所述的塑料件（7）为PMMA亚克力材料，所述底座（1）包括圆管（1-1）和固定螺栓（1-2），所述下玻璃管（2）的下端插入圆管（1-1）内，并由位于圆管（1-1）侧壁上的固定螺栓（1-2）拧紧固定，圆管（1-1）的侧壁上还分别设有进气口（5-1）和进水口（5-2），进气口（5-1）和进水口（5-2）分别与下玻璃管（2）连通，所述连接件（3）的下端与下玻璃管（2）的上端连接，上端与上玻璃管（4）的下端连接，连接件（3）内装有透明耐温耐压玻璃管（6），透明耐温耐压玻璃管（6）分别与下玻璃管（2）和上玻璃管（4）连通，所述透明耐温耐压玻璃管（6）内为剖面为T形的中空结构，所述塑料件（7）配合安装在该T形的中空结构内，塑料件（7）内沿轴向开设有小孔（8），连接件（3）的上端固定有矩形架（9），上玻璃管（4）固定在矩形架（9）内，矩形架（9）的顶端安装有转接头（10），转接头（10）与上玻璃管（4）的上端连通，转接头（10）的侧面上设有开口，该开口上连接有气液排出管（11），所述气液排出管（11）上设置有控制回压大小的透明管阀，并连接有气液分离器；所述加热玻璃罩（14）罩设于底座（1）、下玻璃管（2）、连接件（3）、上玻璃管（4）、透明耐温耐压玻璃管（6）和塑料件（7）的外部，加热玻璃罩（14）包括两块相对设置的双层透明玻璃板（15）、两块相对设置的加热板和设置于顶部的顶板，加热板包括保温层（16）和加热片（19），保温层（16）设置于加热片（19）的外侧，加热片（19）的内壁上设置有多块散热片（22）；加热玻璃罩（14）上安装有温度传感器A（21），圆管（1-1）的侧壁上安装有压差传感器A（5-3），连接件（3）的下端安装有温度传感器B（23）和压差传感器B（5-4），连接件（3）的上端安装有温度传感器C（24）和压差传感器C（5-5），转接头（10）上安装有温度传感器D（25）和压差传感器D（5-6）。

2.根据权利要求1所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的底座（1）还包括伸缩杆（17）和底座支脚（18），伸缩杆（17）设置于圆管（1-1）的下方，且伸缩杆（17）能够沿圆管（1-1）的轴线方向伸缩并固定，三根底座支脚（18）设置于伸缩杆（17）的下方，并形成三角形支脚，所述底座支脚（18）的下端还安装有滑轮。

3.根据权利要求1所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的连接件（3）上端设有上平台（3-1），下端设有下平台（3-2），在上平台（3-1）和下平台（3-2）上均设置有通孔（3-3），在下平台（3-2）上设有一个凹槽（3-4），透明耐温耐压玻璃管（6）的下端嵌入凹槽（3-4）内部与下玻璃管（2）密封连接，透明耐温耐压玻璃管（6）的上端穿过上平台（3-1）中间的通孔（3-3）与上玻璃管（4）连通。

4.根据权利要求3所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的凹槽（3-4）与透明耐温耐压玻璃管（6）之间还垫有橡胶垫片。

5.根据权利要求1所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的转接头（10）的顶部设置有一个堵头（12），堵头（12）为中空结构，堵头（12）内嵌有一个用于密封堵头（12）并能够拆卸的锥形杆（13），锥形杆（13）插入堵头（12）内时实现密封。

6.根据权利要求1所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的加热片（19）为电加热片。

7.根据权利要求1所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的加热玻璃罩（14）的顶板上安装有循环风机（20）。

8.根据权利要求1或3所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的透明耐温耐压玻璃管（6）由蓝宝石玻璃材质制成。

9.根据权利要求1所述的一种可视化节流实验装置，其特征在于：所述的双层透明玻璃板（15）的中间留有真空间隙。