CN109490144A - 一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法 - Google Patents
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Abstract
一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,属于管道流动安全控制技术领域。包括以下步骤:S1.组装U型管结构;S2.组装密封连接结构;S3.组装金属管路模拟结构;S4.将U型管结构、密封连接结构和金属管路模拟结构相互连接组成闭合环路。本发明的U型管结构可以在低温高压环境下模拟深水油气输运管道铺设中的流动低洼处,不仅具有低点可视的特点并且能够实现观测处实验数据的测量;金属管路模拟结构可观测低温高压环境下油气输运过程中水合物颗粒在金属管道内壁的附着、聚集情况,实现对薄壁金属片的全可视化观测。
Description
技术领域
本发明涉及管道流动安全控制技术领域,尤其涉及一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法。
背景技术
深水油气田的开发越来越成为世界各国关注的焦点,为了对深水的低温高压环境下输气输油管道的流动安全保障问题进行科学系统的研究,世界各国研究机构有针对性地搭建了实验管路以对流动安全问题进行实验分析,例如法国IFP实验管路,美孚石油公司(ExxonMobil)实验管路,塔尔萨大学实验管路,西澳大学实验管路,中国石油大学实验管路以及赫瑞瓦特大学实验管路等,但是这些实验管路的管路部分均使用不锈钢管作为管道材质,虽然可以实现耐高压耐腐蚀,但是并没有做到管道的全可视化,难以对管道中水合物生成聚集堵塞的过程有一个直观的研究;此外也不具有模拟实际深水油气输运管道流动低洼处情况的管路,难以做到对流动低点进行可视化研究;同时由于这些实验管路均使用不锈钢管作为管道材质,仅可视部位采用可视窗口代替,所以难以对水合物在金属管道内壁的附着机理进行可视化研究;因此急需一种能模拟实际深水油气输运管道的复杂情况以及可以做到可全视化的水合物观测装置。
发明内容
为解决现有实验管路无法模拟实际深水油气输运管道的复杂情况以及实验管路无法做到可全视化,特别是无法对水合物在金属管道内壁的附着机理进行可视化研究的问题,本发明提供了一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,包括以下步骤:
S1.组装U型管结构;
S2.组装密封连接结构;
S3.组装金属管路模拟结构;
S4.将U型管结构、密封连接结构和金属管路模拟结构相互连接组成闭合环路。
进一步的,所述步骤S1具体为:将可视管A安装在具有可视窗口的转接法兰内部,可视管A两端通过U型圈和O型圈安装在两个密闭法兰之间,将O型圈相对于U型圈安装在密闭法兰的内侧,同时在可视管A与连接法兰之间安装垫圈A;将转接法兰两端分别用螺钉与密闭法兰对接固定,同时在连接法兰与密闭法兰中间安装密封圈,将弯管法兰焊接在不锈钢弯管一端,不锈钢弯管另一端与连接法兰焊接。
进一步的,所述步骤S2具体为:将可视管B一端伸入密封法兰内,并在可视管B与密封法兰之间由外到内的方向顺序安装支撑环、挡圈、O型密封圈和距离环;将两个密封法兰的法兰盘通过螺栓固定对接,并在两个密封法兰的法兰盘中间放置密封垫片,同时在分别伸入两个密封法兰的可视管B之间放置距离套,距离套与可视管B中间安装有垫圈B;将传感器放入密封法兰上设置的传感器接口C;将密封法兰上的U型卡槽与马鞍形的固定支座上的U型卡装配安装,固定支座安装在撬体上。
进一步的,所述步骤S3具体为:将两个可视管B对接并在两个可视管B之间放置距离套,同时两个可视管B之间还焊接有圆弧卡环;将薄壁金属片外壁贴合在可视管B的内壁上,同时将薄壁金属片两端分别设置的凸起安装在相应的距离套内壁上,并通过凸起与圆弧卡环上的凹槽进行卡接固定。
本发明的有益效果是:本发明的U型管结构可以在低温高压环境下模拟深水油气输运管道铺设中的流动低洼处,不仅具有低点可视的特点并且能够实现观测处实验数据的测量,同时管道具有一定的耐腐蚀性;全部可视管均采用高分子聚合物材料,具有良好的耐压性和耐腐蚀性,并且具有超过90%的透光率;所有的传感器接口均可以实现温度传感器和压力传感器的插入,满足实验过程中的数据测量和采集;密封连接结构可实现低温高压实验条件下两相工质的循环流动,具有一定的耐压性和耐腐蚀性,并且可以采集温度和压力相关实验数据;金属管路模拟结构可观测低温高压环境下油气输运过程中水合物颗粒在金属管道内壁的附着、聚集情况,实现对薄壁金属片的全可视化观测。
附图说明
图1为本发明U型管结构的结构示意图;
图2为本发明U型管结构的结构示意图;
图3为本发明U型管结构的结构示意图;
图4为本发明U型管结构的部分结构示意图;
图5为本发明密封连接结构的部分结构示意图;
图6为本发明密封连接结构的结构示意图;
图7为本发明金属管路模拟结构的结构示意图;
图8为本发明金属管路模拟结构的部分结构示意图。
图中1.弯管法兰,2.传感器接口A,3.不锈钢弯管,4.连接法兰,5.转接法兰,6.可视管A,7.传感器接口B,8.螺钉,9.垫圈A,10.密封圈,11.U型圈,12.O型圈,13.密封法兰,14.距离套,15.支撑环,16.可视管B,17.垫圈B,18.密封垫片,19.螺栓,20.距离环,21.U型卡槽,22.O型密封圈,23.挡圈,24.传感器,25.撬体,26.固定支座,27.薄壁金属片,28.圆弧卡环。
具体实施方式
一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,包括以下步骤:
S1.组装U型管结构;
S2.组装密封连接结构;
S3.组装金属管路模拟结构;
S4.将U型管结构、密封连接结构和金属管路模拟结构相互连接组成闭合环路。
所述步骤S1具体为:将可视管A6两端通过U型圈11和O型圈12安装在具有可视窗口的转接法兰5内部,将可视管A6安装在具有可视窗口的转接法兰5内部,可视管A6两端通过U型圈11和O型圈12安装在两个密闭法兰之间,将O型圈12相对于U型圈11安装在密闭法兰的内侧,同时在可视管A6与连接法兰4之间安装垫圈A9;将转接法兰5两端分别用螺钉8与密闭法兰对接固定,同时在连接法兰4与密闭法兰中间安装密封圈10,将弯管法兰1焊接在不锈钢弯管3一端,不锈钢弯管3另一端与连接法兰4焊接;所述弯管法兰1上设置传感器接口A2;所述连接法兰4上设置传感器接口B7,传感器接口B7为与竖直方向呈45°位置的9/16-18UNF标准的传感器接口;所述转接法兰5两端分别用螺钉8与密闭法兰对接固定,螺钉8为四个相互呈90°的均布M22螺钉;弯管法兰1可与密封法兰13直接对接。U型管结构可以在低温高压环境下模拟深水油气输运管道铺设中的流动低洼处,不仅具有低点可视的特点并且能够实现观测处实验数据的测量,同时管道具有一定的耐腐蚀性;不锈钢弯管3采用316不锈钢材质,并且设计成U型,使得流体流通的最低点为可视窗口部位;O型圈12采用添加石墨的特氟龙包裹式氟胶“O”型圈,具有良好的自密封性和耐腐蚀性;U型管结构不仅可以直观观测管路低洼处水合物生成聚集堵塞状态,同时可以通过温度和压力传感器反应实时实验数据,结构简单合理,易于人员直接观察。
所述步骤S2具体为:将可视管B16一端伸入密封法兰13内,并在可视管B16与密封法兰13之间由外到内的方向顺序安装支撑环15、挡圈23、O型密封圈22和距离环20;将两个密封法兰13的法兰盘通过螺栓19固定对接,并在两个密封法兰13的法兰盘中间放置密封垫片18,同时在分别伸入两个密封法兰13的可视管B16之间放置距离套14,距离套14与可视管B16中间安装有垫圈B17;将传感器24放入密封法兰13上设置的传感器接口C;将密封法兰13上的U型卡槽21与马鞍形的固定支座26上的U型卡装配安装,固定支座26安装在撬体25上;两个密封法兰13的法兰盘通过螺栓19固定对接,螺栓19为四个相互之间成90°均布的M22紧固螺栓,所述密封法兰13上设置传感器接口C并安装有传感器24,传感器接口C采用9/16-18UNF标准的传感器接口,传感器24下端穿过距离套14,密封法兰13还设置有U型卡槽21,密封法兰13通过与U型卡槽21装配的U型卡固定在马鞍形的固定支座26上,固定支座26安装在撬体25上;密封连接结构其中之一的密封法兰13可替换为弯管法兰1。密封连接结构可实现低温高压实验条件下两相工质的循环流动,具有一定的耐压性和耐腐蚀性,并且可以采集温度和压力相关实验数据;密封法兰13采用不锈钢材质,距离套14、支撑环15、挡圈23和距离环20均采用非金属材质的耐腐蚀性材料,可实现腐蚀性流动工质的高压密封条件,同时硬度低于可视管B16,使可视管B16不直接与金属件接触,可以有效地保护可视管B16,消除实验过程中震动产生的交变应力;O型密封圈22采用添加石墨的特氟龙包裹式氟胶“O”型圈,具有良好的自密封性和耐腐蚀性;密封垫片18采用金属缠绕组合密封垫,采用优质SUS304、SUS316金属带及其他合金材料与石墨、石棉、聚四氟乙烯、无石棉等软性材料相互重叠螺旋缠绕而成,具有良好的耐腐蚀性。
所述步骤S3具体为:将两个可视管B16对接并在两个可视管B16之间放置距离套14,同时两个可视管B16之间还焊接有圆弧卡环28;将薄壁金属片27外壁贴合在可视管B16的内壁上,同时将薄壁金属片27两端分别设置的凸起安装在相应的距离套14内壁上,并通过凸起与圆弧卡环28上的凹槽进行卡接固定;密封法兰13上设置传感器接口C;薄壁金属片27的两端分别设置凸起并位于相应的距离套14内壁上,圆弧卡环28一侧设置凹槽,圆弧卡环28的凹槽与薄壁金属片27的凸起卡接,圆弧卡环28焊接在距离套14内壁上;薄壁金属片27的厚度小于2mm。金属管路模拟结构可观测低温高压环境下油气输运过程中水合物颗粒在金属管道内壁的附着、聚集情况,同时可实现对薄壁金属片27的全可视化观测;薄壁金属片27采用常见输气管道使用的Q235B碳钢材质,并在薄壁金属片27内侧采用电火花打毛成不同的粗糙度,本实施例共涉及四种表面粗糙度,其表面粗糙度(Ra)数值分别为:Ra100μm、Ra50μm、Ra25μm、Ra12.5μm四个等级;薄壁金属片27厚度小于2mm,这种厚度的结构形式可有效紧贴可视管B16内壁,并且不会对管道内多相流流态产生影响。
所有可视管均采用高分子聚合物材料,具有良好的耐压性、耐腐蚀性,并且具有超过90%的透光率;所有法兰均采用316不锈钢材质,保证其高压条件下的强度和耐腐蚀特性;所有传感器接口均可插入温度传感器和压力传感器,实现实时温度压力数据的监测。
使用时需要首先将液相与气相顺序注入水合物观测装置;然后调控水合物观测装置内的温度与压力生成与气相和液相对应的水合物;载使装置内的混合物顺序流经U型管结构和金属管路模拟结构,通过可视管A和可视管B对水合物进行观察,所述液相和气相称为注入工质。
液相为水或者油或者两者结合的混合物,气相为甲烷、乙烷、丙烷或二氧化碳的单独气体或者其中多者混合的气体,气相需要通过气体增压泵增压后注入;液相与气相注入后,调节水合物观测装置内的温度与压力,将温度和压力降至所注入的工质能生成水合物的相平衡条件之下,例如:注入工质为二氧化碳和水时,当注入压力为4MPa,温度必须降在0-9℃之间以保证能够生成二氧化碳水合物;注入工质为甲烷和水时,当注入压力为4MPa,温度必须降在0-4℃之间以保证能够生成甲烷水合物;所述水合物为固相,液相、气相和固相总称为混合物;当水合物刚刚开始生成时使混合物开始流动,顺序经过金属管路模拟结构和U型管结构,在金属管路模拟结构中可以观测到:水合物固体颗粒状漂浮于液相之中,少量附着在可视管道内壁面上,由于薄壁金属片27的作用,会导致水合物大量附着于薄壁金属片27上;在U型管结构中可以观测到:由于U型管结构中可视管A位于流动的低点位置,水合物以固体颗粒状有可能会少量沉降在U型管结构底部,此时通过可视窗口可以观测到U型管结构底部的水合物堆积情况。混合物流过U型管结构后通过闭合环路进行下一次循环;当水合物大量生成时,金属管路模拟结构内的混合物流态会发生比较明显的变化,流动过程的混合物粘滞性会显著增大,大量的水合物聚集或分布在可视管内部;当混合物进入U型管结构时,会有大量的水合物颗粒沉降在U型管结构底部,甚至有可能发生堵塞的情况。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1.组装U型管结构;
S2.组装密封连接结构;
S3.组装金属管路模拟结构;
S4.将U型管结构、密封连接结构和金属管路模拟结构相互连接组成闭合环路。
2.根据权利要求1所述的一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,其特征在于,所述步骤S1具体为:将可视管A(6)安装在具有可视窗口的转接法兰(5)内部,可视管A(6)两端通过U型圈(11)和O型圈(12)安装在两个密闭法兰之间,将O型圈(12)相对于U型圈(11)安装在密闭法兰的内侧,同时在可视管A(6)与连接法兰(4)之间安装垫圈A(9);将转接法兰(5)两端分别用螺钉(8)与密闭法兰对接固定,同时在连接法兰(4)与密闭法兰中间安装密封圈(10),将弯管法兰(1)焊接在不锈钢弯管(3)一端,不锈钢弯管(3)另一端与连接法兰(4)焊接。
3.根据权利要求1所述的一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,其特征在于,所述步骤S2具体为:将可视管B(16)一端伸入密封法兰(13)内,并在可视管B(16)与密封法兰(13)之间由外到内的方向顺序安装支撑环(15)、挡圈(23)、O型密封圈(22)和距离环(20);将两个密封法兰(13)的法兰盘通过螺栓(19)固定对接,并在两个密封法兰(13)的法兰盘中间放置密封垫片(18),同时在分别伸入两个密封法兰(13)的可视管B(16)之间放置距离套(14),距离套(14)与可视管B(16)中间安装有垫圈B(17);将传感器(24)放入密封法兰(13)上设置的传感器接口C;将密封法兰(13)上的U型卡槽(21)与马鞍形的固定支座(26)上的U型卡装配安装,固定支座(26)安装在撬体(25)上。
4.根据权利要求1所述的一种流动安全实验循环系统用水合物观测装置的安装方法,其特征在于,所述步骤S3具体为:将两个可视管B(16)对接并在两个可视管B(16)之间放置距离套(14),同时两个可视管B(16)之间还焊接有圆弧卡环(28);将薄壁金属片(27)外壁贴合在可视管B(16)的内壁上,同时将薄壁金属片(27)两端分别设置的凸起安装在相应的距离套(14)内壁上,并通过凸起与圆弧卡环(28)上的凹槽进行卡接固定。
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Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102169112A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-08-31 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置和方法 |
CN102426092A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-04-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于氢气泡流动显示技术的边界层可视化试验装置 |
CN104237454A (zh) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | 中国石油天然气股份有限公司 | 天然气管道水合物模拟生成测试方法及装置 |
CN104655396A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-05-27 | 中国石油大学(华东) | 成品油携水携杂质多相流模拟试验装置和方法 |
CN105954149A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-09-21 | 同济大学 | 一种颗粒土体剪切流动试验系统 |
CN106770990A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-31 | 中国石油大学(华东) | 一种用于深水油气集输管线中天然气水合物研究的实验装置 |
CN106894810A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-27 | 中国石油大学(华东) | 深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置及方法 |
CN206300865U (zh) * | 2017-01-05 | 2017-07-04 | 中国石油大学(华东) | 一种测量天然气水合物浆流变性的实验环道装置 |
CN206557197U (zh) * | 2017-03-21 | 2017-10-13 | 中国石油大学(华东) | 一种用于深水油气集输管线中天然气水合物研究的实验装置 |
-
2018
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Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102169112A (zh) * | 2010-12-29 | 2011-08-31 | 中国科学院广州能源研究所 | 一种用于天然气水合物低剂量抑制剂研究的装置和方法 |
CN102426092A (zh) * | 2011-09-20 | 2012-04-25 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于氢气泡流动显示技术的边界层可视化试验装置 |
CN104237454A (zh) * | 2013-06-18 | 2014-12-24 | 中国石油天然气股份有限公司 | 天然气管道水合物模拟生成测试方法及装置 |
CN104655396A (zh) * | 2015-02-15 | 2015-05-27 | 中国石油大学(华东) | 成品油携水携杂质多相流模拟试验装置和方法 |
CN105954149A (zh) * | 2016-05-06 | 2016-09-21 | 同济大学 | 一种颗粒土体剪切流动试验系统 |
CN206300865U (zh) * | 2017-01-05 | 2017-07-04 | 中国石油大学(华东) | 一种测量天然气水合物浆流变性的实验环道装置 |
CN106894810A (zh) * | 2017-02-22 | 2017-06-27 | 中国石油大学(华东) | 深水气井测试期间水合物沉积规律的监测装置及方法 |
CN106770990A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-31 | 中国石油大学(华东) | 一种用于深水油气集输管线中天然气水合物研究的实验装置 |
CN206557197U (zh) * | 2017-03-21 | 2017-10-13 | 中国石油大学(华东) | 一种用于深水油气集输管线中天然气水合物研究的实验装置 |
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