CN107764981A - 一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置及方法，包括水相管路、油相管路、油水混输管路、分离管路、气相管路和信号采集及处理系统，油水混输管路包括依次连接的水环发生器、七号球阀、测试管段、保温层、观测管道、持液率测量装置、八号球阀，水环发生器包括进水管、进油管和大口径进油管、渐扩管、外部套管、套管封头、入口端法兰a、出口端法兰a和引流板，持液率测量装置主要包括十九号球阀、二十号球阀、二十一号球阀、入口端法兰b、出口端法兰b以及取样口。本发明能实现油品的减阻输送以及测量油水两相的持液率参数，这对于保障管道的经济安全输送、精确预测压降参数具有重要意义。

Description

一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置及方法

技术领域

本发明涉及一种测量可视化装置及方法，特别涉及一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置及方法。

背景技术

随着我国石油资源开发的深入，油品的性质呈现出复杂性和多样性，这给油品的技术带来新的挑战。当油品粘度高时，会造成管道沿程阻力过大，能耗高，输送不经济。目前，国内外高粘油品常规输送方法主要包括加热、稀释、掺热水或活性水、乳化降粘、改质输送等方法。然而这些方法或多或少都存在一定的局限性。

其中水环输送采用油水两相介质形成水环在外环、油品在内核的油水环状流的输送方法，该方法为物理减阻方法，投资和运行成本低，且能有效降低油品输送阻力，具有广阔的应用前景。且环状流的生成很大程度上依赖于其入口装置，然而国内目前并未形成成套装置及方法。此外，国内的大部分管流模拟装置采用钢管材质，这给流型演变的观察带来了困难。

为保证油品安全经济输送，需要计算油品在管输条件下的压降。对于油水环状流而言，若要获得其准确的压降参数，需要测量其流动条件下的持液率。国内主要采用侵入式测量方法如电导探针测量持液率，然而侵入式探针会影响油水两相流型，当油品的粘度足够高时，还会粘附在探针上对电压参数产生影响，从而造成持液率测量的偏差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置及方法，其能实现油品的减阻输送以及测量油水两相的持液率参数，这对于保障管道的经济安全输送、精确预测压降参数具有重要意义。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的第一个技术方案：

本发明涉及一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，包括水相管路、油相管路、油水混输管路、分离管路、气相管路和信号采集及处理系统，所述油水混输管路包括依次连接的水环发生器、七号球阀、测试管段、保温层、观测管道、持液率测量装置、八号球阀，所述水环发生器包括进水管、进油管和大口径进油管、渐扩管、外部套管、套管封头、入口端法兰a、出口端法兰a和引流板，所述外部套管与进油管同轴且外部套管的内径大于进油管外径，所述外部套管的起始端在进油口下游处且通过套管封头固定在进油管外表面，所述外部套管与进油管之间的间隙形成环形腔室，所述进水管固定在外部套管上，所述进水管与进油管形成三十到七十度的夹角，所述进油管的一侧设置有入口端法兰a，所述外部套管的另一侧设置有出口端法兰a，所述水环发生器由进水管连接至水相管路，所述进油管经入口端法兰a连接至油相管路，所述水环发生器由出口端法兰a连接至油水混输管路，所述进油管的一侧设置有大口径进油管，所述进油管与大口径进油管之间设置有渐扩管，所述进油管与大口径进油管通过渐扩管相连接，所述大口径进油管靠向渐扩管的一端沿环向均匀布置四个引流板，所述持液率测量装置主要包括十九号球阀、二十号球阀、二十一号球阀、入口端法兰b、出口端法兰b以及取样口，所述持液率测量装置与观测管段末端通过入口端法兰b相连接，所述持液率测量装置通过出口端法兰b与八号球阀相连接，所述入口端法兰b与出口端法兰b之间的管道的内侧依次设置有十九号球阀与二十号球阀，所述持液率测量装置垂直向下的分支管路设置在十九号球阀与二十号球阀之间，所述持液率测量装置垂直向下的分支管路依次连接有二十一号球阀和取样口，所述测试管段和观测管段均采用亚克力管材制作而成，所述油水混输管路通过八号球阀与分离管路连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述水相管路包括依次连接的水罐a、一号球阀、三号球阀、过滤器a、水泵a、过滤器a、涡轮流量计a以及十三号止回阀，所述水罐a和过滤器a通过二号球阀相连接，所述水罐a通过十二号球阀与分离管路相连接，所述水相管路通过十三号止回阀与油水混输管路相连接，所述水罐a安装有水罐加热器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述油相管路包括依次连接的油罐b、四号球阀、过滤器b、油泵b、过滤器b、齿轮流量计b、六号球阀、十四号止回阀，所述油罐b和过滤器b通过五号球阀相连接，所述油罐b通过十号球阀与分离管路相连接，所述油相管路通过十四号止回阀与油水混输管路相连接，所述油罐b安装有油罐电加热器。

作为本发明的一种优选技术方案，所述分离管路主要包括分离罐、九号球阀、十号球阀、十一号球阀、十二号球阀、油泵c以及水泵c，所述分离管路包括两部分，所述其中一部分从分离罐上部接出依次经九号球阀、油泵c、十号球阀连接到油罐b，所述另一部分从分离罐下部接出依次经十一号球阀、水泵c、十二号球阀连接到水罐a。

作为本发明的一种优选技术方案，所述气相管路包括依次连接的压缩机、十六号闸阀、储气罐、十七号闸阀、过滤器d、浮子流量计d、十八号闸阀以及十五号止回阀，所述气相管路由十五号止回阀连接到水相管路。

作为本发明的一种优选技术方案，所述信号采集及处理系统包括温度变送器a、温度变送器b、差压变送器、高速摄像机、涡轮流量计a、齿轮流量计b、浮子流量计d、信号处理系统，所述温度变送器a和温度变送器b分别安装在水罐a和油罐b液面下，所述涡轮流量计a、齿轮流量计b、浮子流量计d分别安装在水相、油相、以及油水混输管路中，所述温度变送器a、温度变送器b和涡轮流量计a、齿轮流量计b、浮子流量计d的信号均通过电缆连接至信号处理系统。

本发明提供了如下的第二个技术方案：

本发明还提供了这种油水环状流生成及持液率测量可视化装置的使用方法，步骤如下：

A：吹扫管路：开启压缩机，向储气罐充装空气，待达到预设压力后，关闭压缩机，将气相管路阀门调节至合适状态，吹扫管道，清除管路内残余液体，清扫干净后，关闭气相管路阀门；

B：准备实验介质：分别向油罐和水罐中装入实验介质，开启水罐电加热器和油罐电加热器，分别加热储罐内油水样并恒温至预设温度，使上下温差不超过2℃；

C：添加水相实验介质：开启水泵，调节相应阀门，由水罐向管路中注水润湿管路，并预热管段，一段时间后调节水流量至预定档位；

D：添加油相实验介质：开启油泵，调节相应阀门，由油罐向管路中注油，缓慢将油泵调节至预定档位，待实验参数稳定10min后，通过信号处理系统记录实验数据，采用高速摄像机拍摄5张以上油水分布图像并录影；

E：截面持液率测量：快速关闭十九号球阀和二十号球阀，切断油水混输管路，然后迅速切断油泵和水泵电源，打开二十一号球阀，采用量筒由取样口取出两球阀间滞留的油水混合物，并根据量筒读数计算出截面持油率，取样完成后，关闭二十一号球阀，重新打开十九号球阀和二十号球阀，调节油水流量，进行下一组实验方案；

F：油水分离反输：一段时间后，开启油泵21、水泵22、以及相应阀门，将分离罐20中的油和水反输至油罐7和水罐1，实现水路和油路的循环；

G：再次吹扫管路：实验完毕后，关闭相应阀门，切换管路，吹扫管道，清扫实验台，并切断设备电源。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1：本发明通过水环发生器装置，形成水环在外，稠油在中心的油水环状流。水环发生器装置通过渐扩管和外部套管形成，由于是水而非稠油与管壁直接接触，可有效降低稠油流动阻力。进水与油流方向呈一定夹角(30°到70°之间)，可有效减少动量损失；引流板降低了水流的环向扰动程度，有利于形成稳定水环。该方法为物理方法降粘，造价低廉，运行可靠、可实施性强，减阻效果明显，值得进一步推广应用。

2：截面持液率测量：通过4个球阀的快速切换，油水体积的测量、以及公式计算，即可得到油水两相流的持液率参数。与侵入式测量方法相比，该方法设计简单、运行可靠、造价低廉的优点，且不存在影响流型、油品粘附探针的问题。

3：操作灵活：本实验装置由水相管路、油相管路、油水混输管路、分离管路、气相管路和信号采集及处理系统组成。通过阀门的切换，可实现油或水的单相输送，也可实现油水两相流的混相输送。水相管路、油相管路、油水混输管路和分离管路形成闭合管路，可实现油水两相流的循环输送。

4：温度可控：本实验装置采用在油水罐内分别对油水加热后再输送的温控方法，通过温度传感器以及电加热器，形成温控系统。与其他水槽水浴加热方式相比，该方式克服了其传热速度慢、短时间内温度传递不均匀等缺点，具有温控精度高、温度分布均匀等优点。

5：观察方便：本实验装置管材采用亚克力管材，并配合高速摄像机使用，更有利于观察油水两相流的流型特征、以及判断流型的过渡区域。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中水环发生器的整体结构示意图；

图3是本发明中水环发生器的内部结构示意图；

图4是本发明中持液率测量装置的内部结构示意图；

图中：1、水罐a；2、温度变送器a；3、过滤器a；4、水泵a；5、过滤器a；6、涡轮流量计a；7、油罐b；8、温度变送器b；9、过滤器b；10、油泵b；11、过滤器b；12、齿轮流量计b；13、水环发生器；14、测试管段；15、保温层；16、差压变送器；17、观测管道；18、高速摄像机；19、持液率测量装置；20、分离罐；21、油泵c；22、水泵c；23、压缩机；24、储气罐；25、过滤器d；26、浮子流量计d；27、水罐加热器；28、油罐电加热器；29、信号处理系统；30、外部套管；31、套管封头；32、入口端法兰a；33、出口端法兰a；34、渐扩管；35、引流板；36、大口径进油管；37、入口端法兰b；38、出口端法兰b；39、取样口；40、进水管；41、进油管；101、一号球阀；102、二号球阀；103、三号球阀；104、四号球阀；105、五号球阀；106、六号球阀；107、七号球阀；108、八号球阀；109、九号球阀；110、十号球阀；111、十一号球阀；112、十二号球阀；113、十三号止回阀；114、十四号止回阀；115、十五号止回阀；116、十六号闸阀；117、十七号闸阀；118、十八号闸阀；119、十九号球阀；120、二十号球阀；121、二十一号球阀。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-4所示，本发明提供一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，包括水相管路、油相管路、油水混输管路、分离管路、气相管路和信号采集及处理系统，油水混输管路包括依次连接的水环发生器13、七号球阀107、测试管段14、保温层15、观测管道17、持液率测量装置19、八号球阀108，测试管段14和观测管段17均采用亚克力管材制作而成，油水混输管路通过八号球阀108与分离管路连接，其中水环发生器13是形成油水环状流的核心装置，水环发生器13包括进水管40、进油管41和大口径进油管36、渐扩管34、外部套管30、套管封头31、入口端法兰a32、出口端法兰a33和引流板35，外部套管30与进油管41同轴且外部套管30的内径大于进油管41外径，外部套管30的起始端在进油口下游处且通过套管封头31固定在进油管41外表面，外部套管30与进油管41之间的间隙形成环形腔室，进水管40固定在外部套管30上，进水管40与进油管41形成三十到七十度的夹角，可有效减少动量损失，进油管41的一侧设置有入口端法兰a32，外部套管30的另一侧设置有出口端法兰a33，水环发生器13由进水管40连接至水相管路，进油管41经入口端法兰a32连接至油相管路，水环发生器13由出口端法兰a33连接至油水混输管路，进油管41的一侧设置有大口径进油管36，进油管41与大口径进油管36之间设置有渐扩管34，进油管41与大口径进油管36通过渐扩管34相连接，使得环形流道沿轴向变窄，大口径进油管36靠向渐扩管34的一端沿环向均匀布置四个引流板35，该设计能有效减少水流的径向位移，其末端长度短于外部套管30，且两者间留有足够长度，使形成的水环结构更加稳定，持液率测量装置19主要包括十九号球阀119、二十号球阀120、二十一号球阀121、入口端法兰b37、出口端法兰b38以及取样口39，持液率测量装置19与观测管段17末端通过入口端法兰b37相连接，持液率测量装置19通过出口端法兰b38与八号球阀108相连接，入口端法兰b37与出口端法兰b38之间的管道的内侧依次设置有十九号球阀119与二十号球阀120，持液率测量装置19垂直向下的分支管路设置在十九号球阀119与二十号球阀120之间，持液率测量装置19垂直向下的分支管路依次连接有二十一号球阀121和取样口39，当测量持液率时，快速关闭十九号球阀和二十号球阀，两个阀门起到切断油水混输管路的作用，快速切断油泵和水泵电源，然后迅速打开二十一号球阀121，通过取样口39取出十九号球阀和二十号球阀间滞留的油水混合物，取样完成后，关闭二十一号球阀121，打开十九号球阀119和二十号球阀120。

进一步的，水相管路包括依次连接的水罐a1、一号球阀101、三号球阀103、过滤器a3、水泵a4、过滤器a5、涡轮流量计a6以及十三号止回阀113，水罐a1通过十二号球阀112与分离管路相连接，水相管路通过十三号止回阀113与油水混输管路相连接，水罐a1安装有水罐加热器27，水罐a1和过滤器a5通过十二号球阀102相连接，形成旁通管路，用于调节水路流量。

油相管路包括依次连接的油罐b7、四号球阀104、过滤器b9、油泵b10、过滤器b11、齿轮流量计b12、六号球阀106、十四号止回阀114，油罐b7通过十号球阀110与分离管路相连接，油相管路通过十四号止回阀114与油水混输管路相连接，油罐b7安装有油罐电加热器28，油罐b7和过滤器b11通过五号球阀105相连接，形成旁通管路，用于调节油路流量。

分离管路主要包括分离罐20、九号球阀109、十号球阀110、十一号球阀111、十二号球阀112、油泵c21以及水泵c22，分离管路包括两部分，其中一部分从分离罐20上部接出依次经九号球阀109、油泵c21、十号球阀110连接到油罐b7，起到将分离出的油返回至油罐的作用，另一部分从分离罐20下部接出依次经十一号球阀111、水泵c22、十二号球阀112连接到水罐a1，起到将分离出的水返回至水罐的作用，水相管路、油相管路、油水混输管路以及分离管路构成闭合管路。

气相管路包括依次连接的压缩机23、十六号闸阀116、储气罐24、十七号闸阀117、过滤器d25、浮子流量计d26、十八号闸阀118以及十五号止回阀115，气相管路由十五号止回阀115连接到水相管路，主要用于吹扫管路。

信号采集及处理系统包括温度变送器a2、温度变送器b8、差压变送器16、高速摄像机18、涡轮流量计a6、齿轮流量计b12、浮子流量计d26、信号处理系统29，主要起到对温度、压力、流量信号的采集和处理的作用，温度变送器a2和温度变送器b8分别安装在水罐a1和油罐b7液面下，涡轮流量计a6、齿轮流量计b12、浮子流量计d26分别安装在水相、油相、以及油水混输管路中，用于测量流量参数，温度变送器a2、温度变送器b8和涡轮流量计a6、齿轮流量计b12、浮子流量计d26的信号均通过电缆连接至信号处理系统29，水罐加热器27和油罐电加热器28分别安装在水罐1和油罐7中，用于加热输送介质，水罐加热器27和油罐电加热器28、温度变送器a2、温度变送器b8以及信号处理系统29形成温度控制系统，可将输送介质加热至输送温度条件。

实施例2

检查设备：检查实验装置是否处于正常工作状态，其中包括流量计、压力表能否正常读数，温度变送器和压力变送器的信号采集是否正常，泵能否正常运转，压缩机能否正常运转，阀门的开关状态，信号处理系统是否正常运转，高速摄像机的位置和角度是否合适，补光灯亮度是否合适。

吹扫管路：开启压缩机23，向储气罐24充装空气，待达到预设压力后，关闭压缩机23。将气相管路阀门调节至合适状态，吹扫管道，清除管路内残余液体。清扫干净后，关闭气相管路阀门。

准备实验介质：分别向水罐a1和油罐b7中装入实验介质，开启水罐电加热器27和油罐电加热器28，分别加热储罐内油水样并恒温至预设温度，使上下温差不超过2℃。

添加水相实验介质：开启水泵a4，调节相应阀门，由水罐a1向管路中注水润湿管路，并预热管段。一段时间后调节水流量至预定档位。

添加油相实验介质：开启油泵b10，调节相应阀门，由油罐b7向管路中注油，缓慢将油泵b10调节至预定档位，待实验参数稳定10min后，通过信号处理系统29记录实验数据，采用高速摄像机18拍摄5张以上油水分布图像并录影。

截面持液率测量：快速关闭十九号球阀和二十号球阀，切断油水混输管路，然后迅速切断油泵b10和水泵a4电源，打开二十一号球阀，采用量筒由取样口39取出两球阀间滞留的油水混合物，并根据量筒读数计算出截面持油率，取样完成后，关闭二十一号球阀，重新打开十九号球阀和二十号球阀。调节油水流量，进行下一组实验方案。

油水分离反输：一段时间后，开启油泵21、水泵22、以及相应阀门，将分离罐20中的油和水反输至油罐b7和水罐a1，实现水路和油路的循环。

再次吹扫管路：实验完毕后，关闭相应阀门，切换管路，吹扫管道。清扫实验台，并切断设备电源。

具体的，以下是根据量筒读数由下式计算出截面持油率，方便所属领域技术人员进行阅读和理解：

其中a为截面持油率，b为油相体积，c为水相体积，用文字来理解就是油相体积除以油相体积与水相体积的和，然后将和进行平方可以得到截面持油率。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，包括水相管路、油相管路、油水混输管路、分离管路、气相管路和信号采集及处理系统，其特征在于，所述油水混输管路包括依次连接的水环发生器(13)、七号球阀(107)、测试管段(14)、保温层(15)、观测管道(17)、持液率测量装置(19)、八号球阀(108)，所述水环发生器(13)包括进水管(40)、进油管(41)和大口径进油管(36)、渐扩管(34)、外部套管(30)、套管封头(31)、入口端法兰a(32)、出口端法兰a(33)和引流板(35)，所述外部套管(30)与进油管(41)同轴且外部套管(30)的内径大于进油管(41)外径，所述外部套管(30)的起始端在进油口下游处且通过套管封头(31)固定在进油管(41)外表面，所述外部套管(30)与进油管(41)之间的间隙形成环形腔室，所述进水管(40)固定在外部套管(30)上，所述进水管(40)与进油管(41)形成三十到七十度的夹角，所述进油管(41)的一侧设置有入口端法兰a(32)，所述外部套管(30)的另一侧设置有出口端法兰a(33)，所述水环发生器(13)由进水管(40)连接至水相管路，所述进油管(41)经入口端法兰a(32)连接至油相管路，所述水环发生器(13)由出口端法兰a(33)连接至油水混输管路，所述进油管(41)的一侧设置有大口径进油管(36)，所述进油管(41)与大口径进油管(36)之间设置有渐扩管(34)，所述进油管(41)与大口径进油管(36)通过渐扩管(34)相连接，所述大口径进油管(36)靠向渐扩管(34)的一端沿环向均匀布置四个引流板(35)，所述持液率测量装置(19)主要包括十九号球阀(119)、二十号球阀(120)、二十一号球阀(121)、入口端法兰b(37)、出口端法兰b(38)以及取样口(39)，所述持液率测量装置(19)与观测管段(17)末端通过入口端法兰b(37)相连接，所述持液率测量装置(19)通过出口端法兰b(38)与八号球阀(108)相连接，所述入口端法兰b(37)与出口端法兰b(38)之间的管道的内侧依次设置有十九号球阀(119)与二十号球阀(120)，所述持液率测量装置(19)垂直向下的分支管路设置在十九号球阀(119)与二十号球阀(120)之间，所述持液率测量装置(19)垂直向下的分支管路依次连接有二十一号球阀(121)和取样口(39)，所述测试管段(14)和观测管段(17)均采用亚克力管材制作而成，所述油水混输管路通过八号球阀(108)与分离管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，其特征在于，所述水相管路包括依次连接的水罐a(1)、一号球阀(101)、三号球阀(103)、过滤器a(3)、水泵a(4)、过滤器a(5)、涡轮流量计a(6)以及十三号止回阀(113)，所述水罐a(1)和过滤器a(5)通过二号球阀(102)相连接，所述水罐a(1)通过十二号球阀(112)与分离管路相连接，所述水相管路通过十三号止回阀(113)与油水混输管路相连接，所述水罐a(1)安装有水罐加热器(27)。

3.根据权利要求1所述的一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，其特征在于，所述油相管路包括依次连接的油罐b(7)、四号球阀(104)、过滤器b(9)、油泵b(10)、过滤器b(11)、齿轮流量计b(12)、六号球阀(106)、十四号止回阀(114)，所述油罐b(7)和过滤器b(11)通过五号球阀(105)相连接，所述油罐b(7)通过十号球阀(110)与分离管路相连接，所述油相管路通过十四号止回阀(114)与油水混输管路相连接，所述油罐b(7)安装有油罐电加热器(28)。

4.根据权利要求1所述的一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，其特征在于，所述分离管路主要包括分离罐(20)、九号球阀(109)、十号球阀(110)、十一号球阀(111)、十二号球阀(112)、油泵c(21)以及水泵c(22)，所述分离管路包括两部分，所述其中一部分从分离罐(20)上部接出依次经九号球阀(109)、油泵c(21)、十号球阀(110)连接到油罐b(7)，所述另一部分从分离罐(20)下部接出依次经十一号球阀(111)、水泵c(22)、十二号球阀(112)连接到水罐a(1)。

5.根据权利要求1所述的一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，其特征在于，所述气相管路包括依次连接的压缩机(23)、十六号闸阀(116)、储气罐(24)、十七号闸阀(117)、过滤器d(25)、浮子流量计d(26)、十八号闸阀(118)以及十五号止回阀(115)，所述气相管路由十五号止回阀(115)连接到水相管路。

6.根据权利要求1所述的一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置，其特征在于，所述信号采集及处理系统包括温度变送器a(2)、温度变送器b(8)、差压变送器(16)、高速摄像机(18)、涡轮流量计a(6)、齿轮流量计b(12)、浮子流量计d(26)、信号处理系统(29)，所述温度变送器a(2)和温度变送器b(8)分别安装在水罐a(1)和油罐b(7)液面下，所述涡轮流量计a(6)、齿轮流量计b(12)、浮子流量计d(26)分别安装在水相、油相、以及油水混输管路中，所述温度变送器a(2)、温度变送器b(8)和涡轮流量计a(6)、齿轮流量计b(12)、浮子流量计d(26)的信号均通过电缆连接至信号处理系统(29)。

7.一种油水环状流生成及持液率测量可视化装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

A：吹扫管路：开启压缩机(23)，向储气罐(24)充装空气，待达到预设压力后，关闭压缩机(23)，将气相管路阀门调节至合适状态，吹扫管道，清除管路内残余液体，清扫干净后，关闭气相管路阀门；

B：准备实验介质：分别向水罐a(1)和油罐b(7)中装入实验介质，开启水罐电加热器(27)和油罐电加热器(28)，分别加热储罐内油水样并恒温至预设温度，使上下温差不超过2℃；

C：添加水相实验介质：开启水泵a(4)，调节相应阀门，由水罐a(1)向管路中注水润湿管路，并预热管段，一段时间后调节水流量至预定档位；

D：添加油相实验介质：开启油泵b(10)，调节相应阀门，由油罐b(7)向管路中注油，缓慢将油泵b(10)调节至预定档位，待实验参数稳定10min后，通过信号处理系统(29)记录实验数据，采用高速摄像机(18)拍摄5张以上油水分布图像并录影；

E：截面持液率测量：快速关闭十九号球阀(119)和二十号球阀(120)，切断油水混输管路，然后迅速切断油泵b(10)和水泵a(4)电源，打开二十一号球阀(121)，采用量筒由取样口(39)取出两球阀间滞留的油水混合物，并根据量筒读数计算出截面持油率，取样完成后，关闭二十一号球阀(121)，重新打开十九号球阀(119)和二十号球阀(120)，调节油水流量，进行下一组实验方案；

F：油水分离反输：一段时间后，开启油泵c(21)、水泵c(22)、以及相应阀门，将分离罐(20)中的油和水反输至水罐a(1)和油罐b(7),实现水路和油路的循环；

G：再次吹扫管路：实验完毕后，关闭相应阀门，切换管路，吹扫管道，清扫实验台，并切断设备电源。