CN106481985A - 原油海底管道泄漏试验用供油系统总成 - Google Patents

原油海底管道泄漏试验用供油系统总成 Download PDF

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王海申
杨华
解鸣晓
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Abstract

本发明公开了一种原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，包括油箱，油箱设置在水浴箱内，在水浴箱内设有电加热器，电加热器由温控器控制，在油箱的内部设有油泵、搅拌器和温度传感器，油泵采用连轴杆与电机相连，电机安装在油箱的顶部并采用变频器控制，搅拌器安装在连轴杆上；油泵的出口与高压油管的入口连接，在高压油管的出口上连接有喷油嘴，在高压油管上从上游起依次设有上游油压表、回油管、总控阀、泄油阀Ⅱ、电子流量计和下游油压表，在回油管上设有调节阀；变频器、温度传感器、温控器和电子流量计通过总线收发器与电脑终端连接。本发明油温可控、出油流量可调可测、粘度和出油量流量适用范围广、自动化程度高、稳定、安全可靠。

Description

原油海底管道泄漏试验用供油系统总成
技术领域
本发明属于海洋石油工程试验设备技术领域，特别涉及海底石油管线溢油试验室模拟研究。
背景技术
21世纪全球油气资源勘探开发的重点在海洋，我国东、南部临海，海岸线绵长，沿海海域面积辽阔，蕴藏有丰富的油气资源。然而，近年来随着海上油气田的不断开发，生产安全事故也逐年呈上升趋势，特别是由于埋设于海底的原油管道破损而导致的油气泄漏，给人类生存、海洋环境等带来了诸多不利影响。因此，通过对原油泄漏的试验模拟研究来准确预测和预报事故对海洋环境的影响范围，对于溢油事故的妥善处置和救援意义重大。
传统的溢油试验一般有两种方式：一种是试验室模拟，即采用有色溶液来模拟原油，这种方式显著的缺陷就是所用介质不能真实地反映原油的物性参数，数据可靠性差；另外一种方式是溢油海洋原型试验，即直接采用原油进行试验，在这种方式中原油的物性参数虽得到了完整的表达，但对于真实的海洋环境，水流、波浪和风等动力条件均不可重复，因而无法进行溢油行为的敏感性分析和机理性研究。可见，上述两种方式各有优缺点，而最佳的解决方案应该是两种方式的综合，即在试验室内采用原油进行溢油试验。
目前，我国已经能够在试验室内采用原油进行溢油试验。溢油试验中最关键的步骤是准确模拟原油从管道破孔口处的喷射过程，其核心的设备就是供油系统，这是试验成功与否的关键。试验过程中需要精确控制油温，还要频繁精确地调节并测量管内的出油流量和压力等参数，另外原油的粘度范围一般较宽(10mm2/s～100000mm2/s)，孔口的出油流量变化范围也较大(10mL/min～10000mL/min)。而目前为止，市面上已有的普通供油设备要么没有温控功能，要么不能准确调节出油流量，要么不能适应高粘度油品，出口的油量要么太大，要么太小。总之还没有一款现成的供油系统能同时解决上述难题。因此，需要针对溢油试验模拟的特殊性，发明一种适用性广、稳定、安全、可靠、操作性强的手、自动一体化供油系统总成。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，该总成油温可控、出油流量可调可测、粘度和出油量流量适用范围广、自动化程度高、稳定、安全可靠。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，包括油箱，所述油箱设置在水浴箱内，在所述水浴箱内设有电加热器，所述电加热器由温控器控制，在所述水浴箱的底部设有泄水阀；在所述油箱的底部设有泄油阀Ⅰ，在所述油箱的内部设有油泵、搅拌器和温度传感器，所述油泵采用连轴杆与电机相连，所述电机安装在所述油箱的顶部并采用变频器控制，所述搅拌器安装在所述连轴杆上；所述油泵的出口与高压油管的入口连接，在所述高压油管的出口上连接有喷油嘴，在所述高压油管上从上游起依次设有上游油压表、回油管、总控阀、泄油阀Ⅱ、电子流量计和下游油压表，在所述回油管上设有调节阀；所述变频器、所述温度传感器、所述温控器和所述电子流量计通过总线收发器与电脑终端连接，所述电脑终端根据所述电子流量计反馈的数据自动控制所述变频器，所述电脑终端根据所述温度传感器反馈的数据自动控制所述温控器。
所述总线收发器为RS-485总线收发器。
所述总控阀、所述泄油阀Ⅰ、所述泄油阀Ⅱ和所述泄水阀均为手动阀门。
本发明具有的优点和积极效果是：
一)可采用高粘度、大油量、温度可控的原油进行试验，填补了国内外在这一类型设备技术方面的空白。
二)可通过计算机自动控制出油流量的大小，并结合手动调节回油流量，实现了较宽广的试验出油流量参数适用范围，满足工业和试验研究机构对原油海管泄漏试验不同的泄漏参数的要求。
三)可通过温度传感器测量试验原油的温度信息并反馈到电脑终端进行处理和储存，并可根据温度传感器反馈的信息实时调整电脑终端对温控器发出的水浴加热指令，使得油温高低完全符合实际要求。
综上所述，本发明可为原油海底管道泄漏模型试验提供一种油温可控、出油流量可调可测、粘度和出油流量适用范围广、稳定安全可靠、手、自动一体化的供油系统，使得采用接近现场条件的原油进行海管溢油试验模拟成为可能，为溢油试验的顺利开展提供最核心的硬件保障，并充分保障试验的高效运行，保证测量数据的精度；填补了国内外在这一类型设备技术方面的空白，积极促进了海管溢油试验模拟技术的发展。并且本发明设计合理，安装使用方便，也适用于其它类液体射流试验研究，或可作为普通的定温、定量供油设备使用，具有广泛的应用范围。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图中：1、油箱；2、水浴箱；3、电机；4、变频器；5、高压油管；6、回油管；7、加热器；8、温度传感器；9、总控阀；10、调节阀；11、泄油阀Ⅱ；12、喷油嘴；13、上游油压表；14、下游油压表；15、电子流量计；16、油泵；17、搅拌器；18注油孔；19注水孔；20、泄油阀Ⅰ；21、泄水阀；22、电脑终端；23、总线收发器；24、温控器；25、连轴杆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1，一种原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，包括油箱1，所述油箱1设置在水浴箱2内，在所述水浴箱2内设有电加热器7，所述电加热器7由温控器24控制，在所述水浴箱2的底部设有泄水阀21，在所述水浴箱2的顶部设有注水孔19。
在所述油箱1的底部设有泄油阀Ⅰ20，在所述油箱1的顶部设有注油孔18，在所述油箱1的内部设有油泵16、搅拌器17和温度传感器8，所述油泵16采用连轴杆25与电机3相连，所述电机3安装在所述油箱1的顶部并采用变频器4控制，所述搅拌器17安装在所述连轴杆25上。
所述油泵16的出口与高压油管5的入口连接，在所述高压油管5的出口上连接有喷油嘴12，在所述高压油管5上从上游起依次设有上游油压表13、回油管6、总控阀9、泄油阀Ⅱ11、电子流量计15和下游油压表14，在所述回油管6上设有调节阀10。
所述变频器4、所述温度传感器8、所述温控器24和所述电子流量计15通过总线收发器23与电脑终端22连接，所述电脑终端22根据所述电子流量计15反馈的数据自动控制所述变频器4，所述电脑终端22根据所述温度传感器8反馈的数据自动控制所述温控器24。
在本实施例中，所述总线收发器23为RS-485总线收发器。所述总控阀9、所述泄油阀Ⅰ20、所述泄油阀Ⅱ11和所述泄水阀21均为手动阀门。
本发明的工作原理：
水浴箱2将油箱1的前、后、左、右及下五个表面完全包裹在内。水浴箱2与油箱1在油箱1的上表面四条边处焊接成一个整体。水浴箱2与油箱1分别进行注水和注油。水浴箱2内的水位高于油箱1内的油位，箱内热水可对油箱1内的原油进行水浴加热并保温。泄油阀Ⅰ20需穿出水浴箱2。待试验结束后，打开泄水阀21和泄油阀Ⅰ20分别进行水浴箱2内的废水的排泄和油箱1内的废油排泄。
电机3转动时驱动油泵16往外抽油，同时带动安装在连轴杆25上的搅拌器17，将油箱1内原油充分搅匀，保证油温的均匀性。
原油从油箱1中抽出后进入高压油管5，一部分经过总控阀9和电子流量计15送至喷油嘴喷出，保证溢油试验顺利进行，剩余部分经回油管送回至油箱。待试验结束后，打开泄油阀Ⅱ11将高压油管5内的废油排出。
用户可以在电脑终端22上设定原油的温度阈值以及目标出油量。RS-485总线收发器23采用平衡发送和差分接收方式，将流量和温度电信号转换成RS-485模拟量信号发送至电脑终端22，电脑终端22进行数据分析并将指令反馈至总线收发器23。总线收发器23再将信号分别传至变频器4和温控器24，变频器4和温控器24接到指令后，分别控制电机3转动和加热器7加热。电脑终端22根据温度传感器8测得的油温自动控制温控器24指导加热器7对水加热，从而自动控制原油油温；电脑终端22根据电子流量计15测得的油量自动控制变频器4驱动电机转动，从而自动控制出油量。当最大出油量或最小出油量仍无法满足要求时，调节回油管6上调节阀10的开度，既可进一步控制输出油流量，又可避免由于输油量过小所造成的“憋泵”现象。通过上述二级调节，最终获得试验所需的恒定溢油量。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围的情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，包括油箱，其特征在于，所述油箱设置在水浴箱内，在所述水浴箱内设有电加热器，所述电加热器由温控器控制，在所述水浴箱的底部设有泄水阀；
在所述油箱的底部设有泄油阀Ⅰ，在所述油箱的内部设有油泵、搅拌器和温度传感器，所述油泵采用连轴杆与电机相连，所述电机安装在所述油箱的顶部并采用变频器控制，所述搅拌器安装在所述连轴杆上；
所述油泵的出口与高压油管的入口连接，在所述高压油管的出口上连接有喷油嘴，在所述高压油管上从上游起依次设有上游油压表、回油管、总控阀、泄油阀Ⅱ、电子流量计和下游油压表，在所述回油管上设有调节阀；
所述变频器、所述温度传感器、所述温控器和所述电子流量计通过总线收发器与电脑终端连接，所述电脑终端根据所述电子流量计反馈的数据自动控制所述变频器，所述电脑终端根据所述温度传感器反馈的数据自动控制所述温控器。
2.根据权利要求1所述原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，其特征在于，所述总线收发器为RS-485总线收发器。
3.根据权利要求1所述原油海底管道泄漏试验用供油系统总成，其特征在于，所述总控阀、所述泄油阀Ⅰ、所述泄油阀Ⅱ和所述泄水阀均为手动阀门。
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