CN110763599A - 一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本公开属于油气集输系统中的油气分离测试实验技术领域，具体涉及一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置及方法，该实验装置包括用于产生泡沫流体的泡沫发生模块、用于输送泡沫流体并使泡沫流体在环道内充分发展的实验环道，用于测试泡沫流体性能的泡沫性能测试模块，用于泡沫与流体、气体分离的泡沫分离处理模块以及用于测试评估消泡结果的消泡结果评估模块，该方法通过在泡沫发生模块内产生不同的泡沫流体，经实验环道输送至泡沫性能测试模块和不同的泡沫分离处理模块，利用泡沫性能测试模块和与泡沫分离处理模块连接的消泡结果评估模块测量泡沫流体的泡沫性能及消泡分离效果。
Description
技术领域
本公开属于油气集输系统中的油气分离测试实验技术领域，具体涉及一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
CO2驱油是通过将CO2注入油层并以CO2作为驱油剂，在原油采集过程中能够达到减少驱替阻力、降低原油黏度、促进原油体积膨胀和混相效应等效果以提高原油采收率，并且CO2气体被合理利用也可以减少温室气体排放,具有广阔的应用前景。
CO2在油中和水中都有较高的溶解度且在油中的溶解度更大，使CO2驱采出流体呈现出高含泡沫的特点。这些泡沫对原油的集输会形成很多方面的危害：泡沫会造成油气分离不彻底、处理量减少；增大了仪表计量的误差；分离器中大量泡沫的存在，会挤占分离器的气相空间，严重影响气液分离效果，增加了分离时间；大量泡沫的存在还会导致原油冒罐。
因此，测试CO2驱采出泡沫流体性能、优化提升消泡分离技术以及提供比较全面合理的分离效果评价方法，能够为后续油气集输处理设备的安全运行提供有力保障，为CO2驱油田开发提供重要的技术支撑，通过对CO2驱采出泡沫流体性能的测量分析可以较为明确的得到如何进行油气混合，通过对消泡分离效果的测试可以得到消泡分离效果，并对分离器进行相应方向的改进，优化提升分离器内的消泡分离效果。
现有技术中对泡沫流体的分析不足，第一、没有定量解决CO2气体与油水混合液体的混合比例对泡沫性能以及消泡分离时的影响，第二、其测量手段较为单一，仅考虑一种分离装置对消泡分离效果的影响，第三、现有技术中存在未解决的多余变量的输入对泡沫流体产生过程的影响，第四、未对CO2驱采出液在气液分离过程中出现的特殊问题进行重点研究。
发明内容
本公开为了解决上述问题，提出一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置及方法。
本公开的第一目的是提供一种一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，该实验装置将产生并充分发展的泡沫流体进行性能测量以及消泡分离效果的评估。
本公开的第二目的是提供一种可以产生不同气液混合比例的流体泡沫的泡沫发生模块，且使一个实验装置能够在不同条件下测量不同气液混合比例的流体泡沫。
本公开的第三目的是提供一种一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置的实验方法，按照实验方法可以准确方便的测量泡沫流体的性能和消泡分离效果。
为实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，用于产生泡沫流体的泡沫发生模块、用于输送泡沫流体并使泡沫流体在环道内充分发展的实验环道，用于测试泡沫流体性能的泡沫性能测试模块，用于泡沫与流体、气体分离的泡沫分离处理模块以及用于测试评估消泡结果的消泡结果评估模块，泡沫发生模块末端连接实验环道，在泡沫发生模块同时输入油水混合液体和CO2气体并混合成不同比例的油水和气体形成泡沫流体，混合后行程的泡沫流体输送至实验环道内，由实验环道分别输送至实验环道末端的泡沫性能测试模块、泡沫分离处理模块内，在泡沫性能测试模块内，对从实验环道内输入的充分发展的泡沫流体测量分析获得泡沫流体的泡沫体积，泡沫半衰期以及泡沫质量，在泡沫分离处理模块内，将从实验环道内输入的充分发展的泡沫流体分离为气体和液体，泡沫分离处理模块上设置消泡结果评估模块，消泡结果评估模块对泡沫分离处理模块分离后的气体进行分析，获得气中含液率、气中液滴粒径、气中含油量。
进一步的，泡沫发生模块包括：油水混合釜、CO2气瓶以及泡沫发生装置，泡沫发生装置通过连接管路连接油水混合釜、CO2气瓶，油水混合釜至泡沫发生装置的连接管路上按照液体流动方向依次设置有第二离心泵和第一流量计，CO2气瓶至泡沫发生装置的连接管路上按照气体流动方向依次设置有储气罐、第一气相流量计，被第二离心泵控制的油水混合釜中的油水混合液体和被第一流量计计算的CO2气瓶中的CO2气体通过泡沫发生装置底部的液相管路入口和泡沫发生装置侧壁的气相管路入口进入泡沫发生装置内部，形成不同气液混合比例的泡沫流体。
作为优选的，泡沫发生装置内部设置有带网孔的不锈钢丝网，泡沫发生装置的气相管路入口和液相管路入口在空间上呈90°布置，并在液相管路入口上方布设一层保温纤维，保温纤维布设在泡沫发生装置内部，一方面，被加温的气体进入泡沫发生装置内部混合油水液产生泡沫流体，产生的泡沫流体同样需要保温，另一方面，保温纤维内分布着若干纤维刺，油水混合液体由第二离心泵泵入泡沫发生装置内部，这些油水混合液体在管路中相互碰撞使油水混合液体携带有大量气泡以及泡沫，保温纤维可以减少油水混合液体内气泡和泡沫的携带量。
进一步的，泡沫性能测试模块包括分析罐，分析罐下端设置有液相出口，分析罐侧壁设置有气体出口，气体出口向外依次安装第一吸收盒、第一取样阀，第一吸收盒内放置有吸水吸油材料，测量第一吸收盒内吸水吸油材料前后的质量差，第一取样阀通过管路连接气体收集袋，分析罐为可视化罐体，罐体侧壁上设置有标准刻度。
进一步的，泡沫分离处理模块包括卧式分离器，卧式分离器为可视化罐体，罐体侧壁上设置有标准刻度，卧式分离器下端设置有液相出口，卧式分离器下端外周包覆有第二加热套，卧式分离器上端设置有气相出口，气相出口连接消泡结果评估模块，卧式分离器的上端还设置有管柱式旋流分离器，管柱式旋流分离器下端连通卧式分离器，实验环道末端主管路上还设置有第三旁通管路，第三旁通管路连接管柱式旋流分离器，泡沫流体经过实验环道的第三旁通管路进入管柱式旋流分离器，再由管柱式旋流分离器流入卧式分离器中，管柱式旋流分离器的泡沫流体入口处设置气相出口，管柱式旋流分离器的气相出口通过气管连通至卧式分离器的气相出口，卧式分离器的气相出口连接消泡结果评估模块，其提供了直接进入卧式分离器分离和先进入管柱式旋流分离器后进入卧式分离器分离两种不同的分离装置，这代表了单个分离装置以及预先分离再分离两种不同的处理思路，根据测量后的消泡分离效果可以选择两者中更好的分离方法。
进一步的，消泡结果评估模块包括液滴粒径观察视窗以及液滴粒径观察视窗末端的第二吸收盒，泡沫分离处理模块分离后的气体依次经过液滴粒径观察视窗、第二吸收盒，第二吸收盒出口设置有两条管路，第一条管路连通大气，第一条管路上设置有第二气相流量计，第二条管路上设置有第二取样阀，第二取样阀通过气管连接气体收集袋，第二吸收盒内放置有吸水吸油材料。
作为优选的，本公开可以通过对吸水吸油材料在实验前后称重得到质量差；对卧式分离器气相出口处的第二气相流量计的示数读取可计算出分离后的气中含液率；使用高速摄像装置对卧式分离器的泡沫层进行拍摄，完成对气泡粒径分布的统计；使用激光粒度分析仪对卧式分离器气相出口处的液滴粒径观察视窗进行检测实现对重力沉降区的液滴粒径进行分析，对泡沫分离处理模块中分离前后的压力差进行计算，计算出分离时的压差。
利用上述公开的技术方案，本公开提供一种用于测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验方法：
第一步：准备阶段：将CO2气体通入整个实验装置中，清除管内杂质；
第二步：产生泡沫流体阶段：将所需气体流量的CO2气体通入泡沫发生装置中，同时将所需液体流量的油水混合液体输送至泡沫发生装置中，在泡沫发生装置内混合并产生泡沫流体；
第三步：泡沫流体输送阶段：泡沫流体进入实验环道，连通第一旁通管路，排出不稳定且没有充分发展的泡沫，待泡沫流体输出稳定后，连通第二旁通管路，将泡沫流体输入至泡沫性能测试模块中；
第四步：泡沫流体消泡阶段：连通实验环道末端的主管路，泡沫流体进入卧式分离器，直到泡沫流体液面达到分离器一半高度时，关闭泡沫流体输入，使泡沫流体不再进入卧式分离器中；
第五步：测试阶段：测量泡沫性能测试模块内的泡沫体积，分析泡沫半衰期以及测量泡沫质量；通过对吸水吸油材料在实验前后称重得到质量差；对卧式分离器气相出口处的第二气相流量计的示数读取可计算出分离后的气中含液率；使用高速摄像装置对卧式分离器的泡沫层进行拍摄，完成对气泡粒径分布的统计；使用激光粒度分析仪对卧式分离器气相出口处的液滴粒径观察视窗进行检测实现对重力沉降区的液滴粒径进行分析，对泡沫分离处理模块中分离前后的压力差进行计算，计算出分离时的压差。
进一步的，在泡沫流体消泡阶段，本公开提供另一种消泡方法，通过连通第三旁通管路，泡沫流体进入管柱式旋流分离器后再进入卧式分离器，直到泡沫流体液面达到分离器一半高度时，关闭泡沫流体输入，使泡沫流体不再进入卧式分离器中。
与现有技术相比，本公开的有益效果为：
1.本公开的泡沫发生模块能够通过输入气体和液体比例的不同产生不同比例的泡沫流体，针对不同的泡沫流体的输送、性能及消泡分离效果进行测量评估。
2、本公开的泡沫发生装置能够在不锈钢丝网的作用下将气体和液体进行静态混合，避免搅拌叶轮等动态混合装置对泡沫流体状态的影响。
3、本公开的泡沫发生装置的液相管路入口上方布设一层保温纤维，保温纤维布设在泡沫发生装置内部，减少油水混合液体内气泡和泡沫的携带量且为油水混合液体提供保温。
4、本公开的实验环道可以使泡沫流体充分发展，并将充分发展后的泡沫流体输送至相应的测量装置内。
5、本公开提供两种消泡分离的思路，并可以分别进行实验测量，本套实验测试装置对CO2驱采出液在气液分离过程中出现的特殊问题进行研究具有重要意义，能够有针对性的对传统分离器进行结构优化，测试预期气液分离效果，为油田气液分离器的设计、运行提供参考。
6、本公开可以模拟开展可视化含CO2驱采出流体的泡沫性能测试、分离器消泡构件优化、消泡分离效果评估。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本公开的测量泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置的结构示意图。
其中：1、水箱，2、第一离心泵，3、第一阀门，4、第一温度传感器，5、油水混合釜，6、第二阀门，7、第三阀门，8、第二离心泵，9、第四阀门，10、第一液相流量计，11、第五阀门，12、CO2气瓶，13、第六阀门，14、第七阀门，15、第一压力传感器，16、第二温度传感器，17、储气罐，18、第一加热套，19、第八阀门，20、第九阀门，21、第二压力传感器，22、第一气相流量计，23、第十阀门，24、泡沫发生装置，25、第十一阀门，26、第十二阀门，27、分析罐，28、第三压力传感器，29、第一吸收盒，30、第一取样阀，31、第十三阀门，32、第十四阀门，33、第十五阀门，34、第四压力传感器，35、第十六阀门，36、第五压力传感器，37、第六压力传感器，38、第十七阀门，39、第七压力传感器，40、卧式分离器，41、第二加热套，42、第十八阀门，43、液滴粒径观察视窗，44、第二吸收盒，45、第十九阀门，46、第二气相流量计，47、第二取样阀，48、第二十阀门，49、第二十一阀门，50、实验环道，51、第三温度传感器，52、管柱式旋流分离器；
100、泡沫发生模块，200、泡沫性能测试模块，300、泡沫分离处理模块，400、消泡结果评估模块。
具体实施方式：
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本公开中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本公开各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本公开中任一部件或元件，不能理解为对本公开的限制。
本公开中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本公开中的具体含义，不能理解为对本公开的限制。
实施例1
本公开提供一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，用于测试评价CO2驱采出流体在集输分离中的泡沫性能及消泡分离效果，该实验装置包括用于产生泡沫流体的泡沫发生模块100、用于输送泡沫流体并使泡沫流体在环道内充分发展的实验环道50，用于测试泡沫流体性能的泡沫性能测试模块200，用于泡沫与流体、气体分离的泡沫分离处理模块300以及用于测试评估消泡结果的消泡结果评估模块400，在此详细说明：
泡沫发生模块100，产生泡沫流体用于模拟真实工作下CO2与油层呈一定比例混合后产生的泡沫流体，泡沫发生模块100包括油水混合釜5、连接CO2气瓶12的储气罐17以及与油水混合釜5、储气罐17连接的泡沫发生装置24。
油水混合釜5中安装有变频搅拌电机和可控制加热温度的加热棒，油水混合釜5上端的釜盖上设置有液相回流入口，液相回流入口上设置有第三阀门7，用于将测试结束后的液体重新循环至油水混合釜5中，使液体能够被循环利用。油水混合釜5的釜体上安装有第一温度传感器4，第一温度传感器4用于测量釜内液体温度并实时获取和显示，釜底安装排污口，排污口上安装第一阀门3，打开第一阀门3即可将油水混合釜5内的液体排放至外界进行下一步处理，油水混合釜5下端出液口与泡沫发生装置24底部的液相管路入口之间的连接管路上依次安装有第二阀门6、第二离心泵8、第四阀门9、第一液相流量计10、第五阀门11，打开第二阀门6、第二离心泵8、第四阀门9、第五阀门11，关闭第一阀门3，在第二离心泵8的作用下将油水混合釜5内的液体抽至泡沫发生装置24内，油水混合釜5通过第一离心泵2从水箱内抽水，在油水混合釜5内形成不同油水配比的液体。
CO2气瓶12中的气体通过输气管路输送至储气罐17中，使CO2气瓶12中的高压气体通过扩容成为稳定压力下的CO2气体，储气罐17下端包覆有第一加热套18，用于对储气罐17内的气体进行升温，使储气罐17能够提供不同温度的气体，储气罐17上安装有第一压力传感器15和第二温度传感器16，用于实时检测储气罐17内气体的压力和温度，CO2气瓶和储气罐17之间依次安装有第六阀门13和第七阀门14，第六阀门13安装在CO2气瓶和储气罐17之间的输气主管路上，第七阀门14安装在输气主管路上的旁路上，打开第六阀门13，关闭第七阀门14，CO2气瓶中的气体进入储气罐，关闭第六阀门13，打开第七阀门14，CO2气瓶中的气体排入大气，储气罐17内的气体经过第八阀门19、第九阀门20、第一气相流量计22，第十阀门23进入泡沫发生装置24中，第九阀门20、第一气相流量计22之间的输气管路上安装第二压力传感器21，用于检测储气罐17输入至泡沫发生装置24的气体的压力。
泡沫发生装置24用于使气液两相在不同条件下混合搅动形成泡沫流体，该装置外形整体呈圆柱体型，内部腔室为圆柱形腔体，泡沫发生装置24上开设的气相管路入口用于进CO2气体，该气相管路入口与储气罐17连接，气相管路入口优选的开设在泡沫发生装置24的侧壁上，泡沫发生装置24下端开设液相管路入口，用于与油水混合釜5相连，气相管路入口和液相管路入口在空间上呈90°，并在泡沫发生装置24内填充满带孔的不锈钢丝网，泡沫发生装置24内通入液体和气体并在不锈钢丝网的作用下充分混合并产生泡沫流体，经由泡沫发生装置24底部的混合相出口进入实验环道50，在泡沫发生装置24内完成不同压力、温度、流量等条件下的气体和不同温度、流量等条件下的液体的混合，形成多种不同的泡沫流体并输出。
泡沫发生装置24的液相管路入口上方布设一层保温纤维，保温纤维布设在泡沫发生装置内部，一方面，被加温的气体进入泡沫发生装置内部混合油水液产生泡沫流体，产生的泡沫流体同样需要保温，另一方面，保温纤维内分布着若干纤维刺，油水混合液体由第二离心泵泵入泡沫发生装置内部，这些油水混合液体在管路中相互碰撞使油水混合液体携带有大量气泡以及泡沫，保温纤维可以大幅减少油水混合液体内气泡和泡沫的携带量。
本公开的实验环道50用于输送泡沫流体至泡沫性能测试模块200以及泡沫分离处理模块300内并使泡沫流体在实验环道50内发展，实验环道50的起点自泡沫发生装置24的混合相出口开始计算，结束点位于通往泡沫分离处理模块300的混合相入口，实验环道50设置为可视化管道，用于观察实验环道50内泡沫流体的状态以及观察不同流型和泡沫的相互作用，实验环道50的末端主管道设置有两条旁通管路，按照泡沫流体在实验环道50内的流动方向依次为第一旁通管路、第二旁通管路。
第一旁通管路上安装第十一阀门25，仅打开第十一阀门25时，仅第一旁通管路开启，将实验装备阶段实验环道50内没有充分发展且没有稳定的泡沫流体排出，这些泡沫流体因没有充分发展导致泡沫流体的前期测试和评估没有意义；第二旁通管路连接泡沫性能测试模块200，第二旁通管路上安装第十二阀门26，待泡沫流体充分发展后，打开第十二阀门26，将充分发展后的泡沫流体输送至泡沫性能测试模块200，进而对泡沫流体的性能进行分析测试。
泡沫性能测试模块200，用于对实验环道50第二旁通管路输出的泡沫流体进行测试分析，包括分析罐27，该分析过程在泡沫消泡分离处理前，分析罐27位于泡沫分离处理模块300前，在分析罐27中测试泡沫性能包括泡沫体积，泡沫半衰期以及泡沫质量，泡沫性能测试模块200包括分析罐27，分析罐27采用可视化的带有标准刻度的分析罐27，实验环道50发展后的泡沫流体经第二旁通管路进入分析罐27中，通过分析罐27上的刻度读出泡沫体积，分析罐27侧壁安装气体出口，分析罐27的气体出口向外依次安装第一吸收盒29、第十三阀门31，第一吸收盒29、第十三阀门31之间的主管路安装有第一取样阀30，第一吸收盒29内置有吸水吸油材料，第十三阀门31将分析罐27内的气体排入大气。通过第一取样阀30使分析罐27内的气体经过管路进入气体收集袋，第一取样阀30后的管路优先采用橡胶软管，分析罐27下端安装液体出口，液体出口上安装第十四阀门32，打开第十四阀门32，将分析罐27内的液体再次排入油水混合罐5中，实现液体的重复利用。
泡沫分离处理模块300包括一个可视化的卧式分离器40，卧式分离器40内部可进行多种消泡分离构件的安装拆卸，通过不同消泡分离构件的组合得到不同的泡沫分离处理，卧式分离器40上具有标准刻度，泡沫分离处理模块300的泡沫分离处理方式为：泡沫流体经过实验环道50的末端主管路直接进入卧式分离器40，通过卧式分离器40上的刻度对泡沫体积进行计量，卧式分离器40下端包覆有第二加热套41，用于对卧式分离器40内的泡沫流体进行加热，卧式分离器40的上端安装气相出口，卧式分离器40上安装的第三温度传感器51、第七压力传感器39用于测量卧式分离器40内的温度，另外，卧式分离器40下端安装有液相出口，液相出口上安装第十八阀门42，打开第十八阀门42，将分离后的液体输入至油水混合釜5中，实现液体的循环使用。
消泡结果评估模块400对泡沫分离处理模块300出口处进行观测、吸收、收集和计量，用于完成对消泡分离结果的分析，包括泡沫分离处理模块300气相出口处的液滴粒径观察视窗43和液滴粒径观察视窗43末端安装的第二吸收盒44，泡沫分离处理模块300气相出口指卧式分离器40和管柱式旋流分离器52的气相出口汇集后的总气相出口，第二吸收盒44内同样内置吸水吸油材料，第二吸收盒44出口处具有两条管路，第一条管路上按照气体流动顺序依次安装有第十九阀门45、第二气相流量计46，气体通过这条管路排入大气中，该管路目的在于通过第二气相流量计46测量通过第一条管路的气体流量，第二条管路安装有第二十阀门48和第二取样阀47，第二取样阀47通过气管连接气体收集袋，该气管优选采用橡胶软管，打开第二十阀门48可以将气体排入大气中。
卧式分离器40排出的液体和分析罐27排出的液体经过一根管路通往第二离心泵8，该管路上设置有第二十一阀门49，打开第三阀门7，在第二离心泵8的带动下将卧式分离器40排出的液体和分析罐27排出的液体通过油水混合釜5上的液相回流入口重新循环进入油水混合釜5，完成液体循环。
上述部分阀门可采用多种类型或型号的阀门，其中第一阀门3、第二阀门6，第三阀门7、第十一阀门25、第十二阀门26、第十三阀门31、第十四阀门32、第十五阀门33、第十七阀门38、第十八阀门42、第十九阀门45、第二十阀门48、第二十一阀门49均优先采用球阀，用于实现对相应的管路的开通和关闭，另外，还有部分较为特殊的阀门，其仅能采用同功能类型的阀门，第四阀门9采用闸阀使第二流量泵8泵入泡沫发生装置24的流体只能实现流通或不流通，无法实现流量的调节，第五阀门11采用止回阀，防止流体流回第一液相流量计10处，第四阀门9采用的闸阀和第五阀门11采用的止回阀两个阀门配合使第一液相流量计10准确测量的便为第二流量泵8泵入泡沫发生装置24的流体的流量，不受阀门流量调节和回流对流体流量测量的影响，第六阀门13采用减压阀，将CO2气瓶的出口压力减至需要的压力，并依靠CO2本身的能量，使压力自动保持稳定，使CO2以稳定压力进入储气罐17中，第七阀门14采用放空阀，第八阀门19采用减压阀，第十阀门20采用针阀，第十一阀门23采用止回阀，三种阀门配合储气罐17使用使第二压力传感器21、第一气相流量计22所测量的压力和气体流量都非常准确，避免气流不稳定造成的测量结果的不准确。
本公开所记载的气体收集袋为多个，用于收集多个气体出口的气体，避免气体混合在一个气体收集袋中。
上述的所有的压力传感器、液相流量计、气相流量计、温度传感器等均接入数据采集系统中，对压力、温度、流量等进行准确收集并记录。
实施例2
本公开的泡沫分离处理模块300采用第二种技术方案，其在实施例1的基础上增设管柱式旋流分离器52，管柱式旋流分离器52安装在卧式分离器40上端，实验环道50的末端主管道设置有三条旁通管路，并按照泡沫流体在实验环道50内的流动方向依次为第一旁通管路、第二旁通管路、第三条旁通管路，第三旁通管路连接泡沫分离处理模块300内的管柱式旋流分离器52，第三旁通管路上安装第十六阀门35，第十六阀门35与管柱式旋流分离器52之间的第三旁通管路上安装有第五压力传感器36，打开第十六阀门35，泡沫流体通过第三旁通管路进入管柱式旋流分离器52内，实验环道50的末端主管道接入卧式分离器40内，实验环道50的末端主管道上安装有第十五阀门33，第四压力传感器34安装在第十五阀门33和卧式分离器40之间的主管道上，第十六阀门35采用球阀。
泡沫分离处理模块300的泡沫分离处理方式为：泡沫流体经过实验环道50的第三旁通管路进入管柱式旋流分离器52，再由管柱式旋流分离器52流入卧式分离器40中，管柱式旋流分离器52上安装有第六压力传感器37，管柱式旋流分离器52用于进泡沫流体的入口处安装有气相出口，管柱式旋流分离器52的气相出口通过气管连通至卧式分离器40的气相出口处，该气管上安装第十七阀门38。
上述的所有的压力传感器、液相流量计、气相流量计、温度传感器等均接入数据采集系统中，对压力、温度、流量等进行准确收集并记录。
本公开可以根据不同程度的油品发泡情况，选取实施例一和实施例二所记载的两种不同入口和不同消泡构件对消泡分离测试结果的影响。
实施例3
本公开提供一种用于测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验方法，利用本公开的实施例一公开的实验装置进行测量，实验操作过程如下：
第一步：准备阶段：将CO2气瓶中的CO2气体输送至储气罐17中，CO2气体由储气罐17通入整个实验装置中，清除管内杂质，调整卧式分离器40的阀门开启状态，其中，开启卧式分离器40的气相出口，关闭卧式分离器40的液相出口。
第二步：产生泡沫流体阶段：调节第八阀门19，将CO2气体调节至所需气体流量，CO2气体通入泡沫发生装置24中，同时打开油水混合釜5下端的第二球阀6，关闭第三球阀7，开启第二离心泵8和第四阀门9，根据第二离心泵8的输出功率将所需流量的液体输送至泡沫发生装置24中，该液体为油水混合物，设计流量的CO2气体和设计流量的液体在泡沫发生装置24内混合并产生泡沫流体。
第三步：泡沫流体输送阶段：泡沫流体进入实验环道50，先打开第十一阀门25，排出不稳定且没有充分发展的泡沫，待泡沫流体输出稳定后，关闭第十一阀门25，开启第十二阀门26，将泡沫流体输入至分析罐27中，等待指定时间后关闭第十二阀门26。
第四步：泡沫流体消泡阶段：关闭第十二阀门26的同时打开第十五阀门33，使泡沫流体进入卧式分离器40，直到泡沫流体液面达到分离器一半高度时，关闭第八阀门19、第九阀门20和第二阀门6、第四阀门9以及第十五阀门33，使CO2气体和油水混合液体均不再输入泡沫发生装置24，且泡沫流体不再进入卧式分离器40中。
第五步：测试阶段：在分析罐27中测试泡沫性能，包括通过刻度读取泡沫体积，在分析罐27内分析泡沫半衰期以及测量泡沫质量；通过对第一吸收盒29、第二吸收盒44内吸水吸油材料在实验前后称重得到质量差；对卧式分离器40气相出口处的第二气相流量计46的示数读取可计算出分离后的气中含液率；使用高速摄像装置对卧式分离器40的泡沫层进行拍摄，完成对气泡粒径分布的统计；使用激光粒度分析仪对卧式分离器40气相出口处的液滴粒径观察视窗43进行检测实现对重力沉降区的液滴粒径进行分析，对分离前后的第七压力传感器39测量的压力计算分离时的压差
第六步：液体回收阶段：实验结束后，打开第十八阀门42、第十四阀门32、第二十一阀门49和第三阀门7，启动第二离心泵8，将分析罐27和卧式分离器10内的液体抽回油水混合釜5中。
实施例4
本公开提供一种用于测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验方法，利用本公开的实施例二公开的实验装置进行测量，实验操作过程如下：
第一步：准备阶段：将CO2气瓶中的CO2气体输送至储气罐17中，CO2气体由储气罐17通入整个实验装置中，清除管内杂质，调整卧式分离器40的阀门开启状态，其中，开启卧式分离器40的气相出口，关闭卧式分离器40的液相出口。
第二步：产生泡沫流体阶段：调节第八阀门19，将CO2气体调节至所需气体流量，CO2气体通入泡沫发生装置24中，同时打开油水混合釜5下端的第二球阀6，关闭第三球阀7，开启第二离心泵8和第四阀门9，根据第二离心泵8的输出功率将所需流量的液体输送至泡沫发生装置24中，该液体为油水混合物，设计流量的CO2气体和设计流量的液体在泡沫发生装置24内混合并产生泡沫流体。
第三步：泡沫流体输送阶段：泡沫流体进入实验环道50，先打开第十一阀门25，排出不稳定且没有充分发展的泡沫，待泡沫流体输出稳定后，关闭第十一阀门25，开启第十二阀门26，将泡沫流体输入至分析罐27中，等待指定时间后关闭第十二阀门26。
第四步：泡沫流体消泡阶段：关闭第十二阀门26的同时打开第十六阀门35，使泡沫流体进入管柱式旋流分离器52，并通过管柱式旋流分离器52进入卧式分离器40，直到泡沫流体液面达到分离器一半高度时，关闭第八阀门19、第九阀门20和第二阀门6、第四阀门9以及第十五阀门33，使CO2气体和油水混合液体均不再输入泡沫发生装置24，且泡沫流体不再进入卧式分离器40中。
第五步：测试阶段：在分析罐27中测试泡沫性能，包括通过刻度读取泡沫体积，计算泡沫半衰期以及测量泡沫质量；通过对第一吸收盒29、第二吸收盒44内吸水吸油材料在实验前后称重得到质量差；对卧式分离器40气相出口处的第二气相流量计46的示数读取可计算出分离后的气中含液率；使用高速摄像装置对卧式分离器40的泡沫层进行拍摄，完成对气泡粒径分布的统计；使用激光粒度分析仪对卧式分离器40气相出口处的液滴粒径观察视窗43进行检测实现对重力沉降区的液滴粒径进行分析；通过第五压力传感器36、第六压力传感器37、第七压力传感器39分离前后的压力计算分离时的压差。
第六步：液体回收阶段：实验结束后，打开第十八阀门42、第十四阀门32、第二十一阀门49和第三阀门7，启动第二离心泵8，将分析罐27和卧式分离器10内的液体抽回油水混合釜5中。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。
Claims (10)
1.一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，包括泡沫发生模块、实验环道、泡沫性能测试模块、泡沫分离处理模块、消泡结果评估模块；
所述泡沫发生模块末端连接实验环道，泡沫发生模块混合不同比例的油水和CO2气体形成泡沫流体，并将泡沫流体输送至实验环道内；
所述实验环道内部的泡沫流体分别输送至实验环道末端的泡沫性能测试模块、泡沫分离处理模块；
所述泡沫性能测试模块接收实验环道内充分发展的泡沫流体并分析泡沫流体的泡沫体积，泡沫半衰期以及泡沫质量；
所述泡沫分离处理模块接收实验环道内充分发展的泡沫流体并将泡沫流体分离为气体和液体；
所述泡沫分离处理模块上设置有消泡结果评估模块，消泡结果评估模块对泡沫分离处理模块分离后的气体进行分析，获得气中含液率、气中液滴粒径、气中含油量。
2.如权利要求1所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，所述泡沫发生模块包括：油水混合釜、CO2气瓶以及泡沫发生装置，泡沫发生装置通过两条连接管路分别连接油水混合釜、CO2气瓶；
所述油水混合釜至泡沫发生装置的连接管路上按照液体流动方向依次设置有第二离心泵和第一流量计，所述CO2气瓶至泡沫发生装置的连接管路上按照气体流动方向依次设置有储气罐、第一气相流量计，油水混合釜中的油水混合液体和CO2气瓶中的CO2气体通过泡沫发生装置底部的液相管路入口和泡沫发生装置侧壁的气相管路入口进入泡沫发生装置内部。
3.如权利要求2所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，所述泡沫发生装置内部设置有带网孔的不锈钢丝网；
所述泡沫发生装置的气相管路入口和液相管路入口在空间上呈90°布置。
4.如权利要求2所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，所述泡沫发生装置连接实验环道，所述实验环道的末端按照泡沫流体流动方向依次设置有第一旁通管路、第二旁通管路，实验环道末端的主管路连接泡沫分离处理模块；
所述第一旁通管路连接大气，排出实验环道内未充分发展的泡沫流体；
所述第二旁通管路连接泡沫性能测试模块，将实验环道内充分发展的泡沫流体排入泡沫性能测试模块。
5.如权利要求1所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，所述泡沫性能测试模块包括分析罐，分析罐下端设置有液相出口，分析罐侧壁设置有气体出口，气体出口向外依次安装第一吸收盒、第一取样阀，第一吸收盒内放置有吸水吸油材料，第一取样阀通过管路连接气体收集袋；
所述分析罐为可视化罐体，罐体侧壁上设置有标准刻度。
6.如权利要求4所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，泡沫分离处理模块包括卧式分离器，所述卧式分离器为可视化罐体，罐体侧壁上设置有标准刻度；
所述卧式分离器下端设置有液相出口，卧式分离器下端外周包覆有第二加热套，卧式分离器上端设置有气相出口，所述卧式分离器上的气相出口连接消泡结果评估模块；
所述卧式分离器的上端还设置有管柱式旋流分离器，管柱式旋流分离器下端连通卧式分离器，所述实验环道末端主管路上还设置有第三旁通管路，第三旁通管路连接管柱式旋流分离器，泡沫流体经过实验环道的第三旁通管路进入管柱式旋流分离器，再由管柱式旋流分离器流入卧式分离器中；
管柱式旋流分离器的泡沫流体入口处设置气相出口，管柱式旋流分离器的气相出口通过气管连通至卧式分离器的气相出口；
所述卧式分离器的气相出口连接消泡结果评估模块。
7.如权利要求6所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，所述消泡结果评估模块包括液滴粒径观察视窗以及液滴粒径观察视窗末端的第二吸收盒；
所述泡沫分离处理模块分离后的气体依次经过液滴粒径观察视窗、第二吸收盒，第二吸收盒出口设置有两条管路，第一条管路连通大气，第一条管路上设置有第二气相流量计，第二条管路上设置有第二取样阀，第二取样阀通过气管连接气体收集袋；
所述第二吸收盒内放置有吸水吸油材料。
8.如权利要求2所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置，其特征是，所述的油水混合釜的釜盖上设置有液相回流入口，泡沫性能测试模块和泡沫分离处理模块中剩余的液体循环流回油水混合釜内部。
9.如权利要求7所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置的实验方法，其特征是，
第一步：准备阶段：将CO2气体通入整个实验装置中，清除管内杂质；
第二步：产生泡沫流体阶段：将所需气体流量的CO2气体通入泡沫发生装置中，同时将所需液体流量的油水混合液体输送至泡沫发生装置中，在泡沫发生装置内混合并产生泡沫流体；
第三步：泡沫流体输送阶段：泡沫流体进入实验环道，连通第一旁通管路，排出不稳定且没有充分发展的泡沫，待泡沫流体输出稳定后，连通第二旁通管路，将泡沫流体输入至泡沫性能测试模块中；
第四步：泡沫流体消泡阶段：连通实验环道末端的主管路，泡沫流体进入卧式分离器，直到泡沫流体液面达到分离器一半高度时，关闭泡沫流体输入，使泡沫流体不再进入卧式分离器中；
第五步：测试阶段：测量泡沫性能测试模块内的泡沫体积，分析泡沫半衰期以及测量泡沫质量；通过对吸水吸油材料在实验前后称重得到质量差；对卧式分离器气相出口处的第二气相流量计的示数读取可计算出分离后的气中含液率；使用高速摄像装置对卧式分离器的泡沫层进行拍摄，完成对气泡粒径分布的统计；使用激光粒度分析仪对卧式分离器气相出口处的液滴粒径观察视窗进行检测实现对重力沉降区的液滴粒径进行分析，对泡沫分离处理模块中分离前后的压力差进行计算，计算出分离时的压差。
10.如权利要求7所述的一种测试泡沫流体性能和消泡分离效果的实验装置的实验方法，其特征是，
第一步：准备阶段：将CO2气体通入整个实验装置中，清除管内杂质；
第二步：产生泡沫流体阶段：将所需气体流量的CO2气体通入泡沫发生装置中，同时将所需液体流量的油水混合液体输送至泡沫发生装置中，在泡沫发生装置内混合并产生泡沫流体；
第三步：泡沫流体输送阶段：泡沫流体进入实验环道，连通第一旁通管路，排出不稳定且没有充分发展的泡沫，待泡沫流体输出稳定后，连通第二旁通管路，将泡沫流体输入至泡沫性能测试模块中；
第四步：泡沫流体消泡阶段：连通第三旁通管路，泡沫流体进入管柱式旋流分离器后再进入卧式分离器，直到泡沫流体液面达到分离器一半高度时，关闭泡沫流体输入，使泡沫流体不再进入卧式分离器中；
第五步：测试阶段：测量泡沫性能测试模块内的泡沫体积，分析泡沫半衰期以及测量泡沫质量；通过对吸水吸油材料在实验前后称重得到质量差；对卧式分离器气相出口处的第二气相流量计的示数读取可计算出分离后的气中含液率；使用高速摄像装置对卧式分离器的泡沫层进行拍摄，完成对气泡粒径分布的统计；使用激光粒度分析仪对卧式分离器气相出口处的液滴粒径观察视窗进行检测实现对重力沉降区的液滴粒径进行分析，对泡沫分离处理模块中分离前后的压力差进行计算，计算出分离时的压差。
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