CN114324338B - 一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，该识别系统由显微观测部件、导流部件和外壳部件组成；所述显微观测部件采用三块透明可视耐压玻璃窗体制成，三块视窗在夹持器中呈上、中、下三层分布，形成观测和调压两条缝隙，输油管道中的混合液从进液管流入观测缝隙，再从排液管返回管道，由此与输油管道形成实时封闭的循环管路，通过调节调缝活塞阀，让其储液腔内的液体更多的流入调压缝隙，使中间视窗上移，观测缝隙间距减小至载玻片厚度，即可借助显微镜观测油膜中的沉积物；本发明集在线观测、在线微观观测和在线取样三种功能于一体，投资较省，具有良好的可操作性，适用于多相流条件下的固相沉积微观形貌研究。
Description
技术领域
本发明涉及一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，属于多相流固相沉积技术领域。
背景技术
一般来说，多相输送管道中的流体可能由天然气、水相、固相和含有蜡、树脂、沥青质、酚等的原油组成，因此，在一个流动系统中很有可能同时存在几类威胁流动安全的问题，如水合物、蜡、垢和沥青质等，而一种物质的形成又会影响另一种物质的热力学和动力学，特别是蜡晶与水合物共存耦合所引起的复杂流动保障问题，导致管道堵塞风险更高。
对于水合物和蜡共存的情况，迫切需要一个热力学和动力学耦合以及管道堵塞趋势的知识库，目前，研究者已经实现了蜡与水合物耦合热力学模型的建立，并开展了相关的研究，而蜡与水合物耦合动力学模型方面的研究，目前尚无较为系统的研究成果。关于实验方面的进展，国内外学者开展了大量关于水合物和蜡的独立研究，然而，蜡和水合物共存耦合问题的研究，也并非二者相关独立研究成果的简单融合，而是一个涉及面广、学科背景复杂的难题。同时，受限于水合物生成的苛刻条件，现有的实验多借助反应釜和高压环道生成水合物和蜡沉积，再将样本移到低温台，或是将测量仪器移动至反应釜可视窗旁进行观测，前者会导致样本内部结构的变化，从而达不到原位表征水合物及蜡微观结构的目的，后者则会因可视窗玻璃的材质和厚度等因素影响测量结果。
因此迫切需要研发一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，分析固体颗粒与乳化液相二者共存体系的微观分布机理，探究蜡分子扩散机理、水合物界面吸附与生长特性，综合考虑复杂的多影响因素，分别从蜡晶对水合物生成、水合物对蜡晶析出沉积影响两方面着手，以获得蜡与水合物之间动力学行为的相互作用机理。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的在线微观观测设备投资费用较高及功能单一的问题，提供一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，该系统在能实现在线显微观测的基础上，还可以进行在线取样，投资较省，具有良好的可操作性，适用于多相流条件下的固相沉积微观形貌研究。
本发明提供一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，包括由进液管、排液管、毛细管、循环水道组成的导流部件，由观察视窗、中间视窗、采光视窗组成的显微观测部件，由夹持器、调缝活塞阀、进液接头、出液接头、循环水嘴组成的外壳部件。具体地说，观察视窗和采光视窗分别固定在夹持器盖板和夹持器底板上，用于观察和透过光线，中间视窗为可上下移动的调缝活塞，与观察视窗和采光视窗分别形成观测缝隙和调压缝隙，三块视窗均采用透明可视的耐压玻璃制成；进液接头和出液接头分别安装在夹持器盖板的对称端，进、出液接头的外端分别连接在外部管路的上游端和下游端，内端分别连接进液管和排液管，借助管路上游端与下游端的压差，液体从进液接头流入进液管，流经观测缝隙，后进入排液管，最后从出液接头流回管路；调缝活塞阀通过连接件安装在夹持器底板上，位于进液接头的正下方，调缝活塞阀内配备有储液腔，储液腔中的液体经毛细管流入调压缝隙，通过调节液体体积控制调压缝隙间的压力，可使中间视窗上移，减小观测缝隙，当间距减小至大约显微镜载玻片厚度时，就能从显微镜中观察到流体中的固相沉积物质；夹持器盖板和底板分别设有循环水道，盖板上的循环水道以进液管和排液管为轴，分为两个独立的区域，底板上的循环水道为连通的环形空间；循环水嘴入口和出口分别安装在夹持器盖板和底板的对称端，位于进液接头旁侧，其外侧连接在外部水域系统，内侧分别连通在夹持器盖板和底板的循环水道上；夹持器盖板和底板通过六个紧固螺钉连接，并从内到外安装有3个防水密封件。
本发明具有的有益效果包括：
1.通过搭配不同的光学显微镜，可从微观的多角度观察水合物、蜡、沥青质等固相沉积的生成和聚集状态，对生成特性及机理进行研究，克服了传统实验装置只能通过测量其内部的温度及压力来判断固相沉积生成的缺点。
2.该系统既可以与高压环道和反应釜等固相沉积发生装置连接，实现固相沉积的在线动态微观观测，也可以在实验过程中，将进、出液接头与外部输油管路断开，实现静态微观观测或在线取样。
3.该系统可脱离环道、反应釜等大型实验装置而单独作为温控载玻片使用，通过进液口将实验液体注入观测缝隙，并将循环水嘴连接至温控水域，即可实现不同温度下的显微观测。
4.该系统设置的循环水道不直接接触进液管、观测缝隙以及排液管，防止循环水流动时产生的震动对固相沉积物的演化造成影响，最大限度的减少了外部干扰因素。
5.该系统在能实现固相沉积微观观测功能的同时，造价较低，成本仅为FBRM和PVM的几分之一至十几分之一。
附图说明
图1为本发明提供的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统的结构示意图；
图2为本发明提供的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统中循环水嘴一侧的剖面示意图；
图3为本发明提供的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统的俯视图但不包括调缝活塞阀；
图4为本发明提供的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统的俯视图但不包括进出液接头；
附图标记说明：1-进液接头、2-进液管、3-观察视窗、4-光学显微镜、5-排液管、6-夹持器盖板、7-出液接头、8-调缝活塞阀、9-储液腔、10-连接件、11-毛细管、12-紧固螺钉、13-中间视窗、14-采光视窗、15-内圈密封件、16-中部密封件、17-外圈密封件、18-盖板循环水道、19-底板循环水道、20-夹持器底板、21-夹持器支架、22-显微镜光源、23-循环水嘴入口、24-循环水嘴出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明提供一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，包括由进液管(2)、排液管(5)、毛细管(11)、循环水道(18、19)组成的导流部件，由观察视窗(3)、中间视窗(13)、采光视窗(14)、组成的显微观测部件，由夹持器(6、20)、调缝活塞阀(8)、进液接头(1)、出液接头(7)、循环水嘴(23、24)组成的外壳部件。具体地说，观察视窗(3)和采光视窗(14)分别固定在夹持器盖板(6)和夹持器底板(20)上，用于观察和透过光线，中间视窗(13)为可上下移动的调缝活塞，与观察视窗(3)和采光视窗(14)分别形成观测缝隙和调压缝隙，三块视窗均采用透明可视的耐压玻璃制成；进液接头(1)和出液接头(7)分别安装在夹持器盖板的对称端，其外端分别连接在输油管路的上游端和下游端，内端分别连接进液管(2)和排液管(5)，借助输油管路上游端与下游端的压差，液体从进液接头(1)流入进液管(2)，流经观测缝隙，后进入排液管(5)，最后从出液接头(7)流回管路；调缝活塞阀(8)通过连接件(10)安装在夹持器底板(20)上，位于进液接头(1)的正下方，阀内配备有储液腔(9)，储液腔中的液体经毛细管(11)流入调压缝隙，通过调节液体体积控制调压缝隙间的压力，可使中间视窗(13)上移，减小观测缝隙，当间距减小到大约显微镜载玻片厚度时，就能从显微镜中观察到流体中的固相沉积物质；夹持器盖板(6)和底板(20)分别设有循环水道，盖板上的循环水道(18)以进液管(2)和排液管(5)为轴，分为两个独立的区域，底板上的循环水道(19)为连通的环形空间；循环水嘴入口(23)和出口(24)分别安装在夹持器盖板(6)和底板(20)的对称端，位于进液接头(1)旁侧，其外侧连接在外部水域系统，内侧分别连通在夹持器盖板循环水道(18)和底板循环水道(19)上；夹持器盖板(6)和底板(20)通过六个紧固螺钉(12)连接，并从内到外安装有3个防水密封件(15、16、17)。
利用上述装置进行在线微观观测固相沉积，包括以下基本步骤：
1.将进液接头(1)与上游输送管道连接，将出液接头(7)与下游输送管道连接，如外部实验装置有循环水域，则再将循环水嘴入口(23)和出口(24)与循环水域连通；
2.将光学显微镜(4)原载物台取下，替换为夹持器支架(21)，将微观观测装置固定在支架上，同时调正好显微镜光源(22)的位置；
3.输油管道中的混合液从进液管(2)流入观测缝隙，再从排液管(5)返回管道，由此与输油管道形成实时封闭的循环管路；当进液管中的流量增大时，中间视窗(13)下移，观测缝隙间距变大；
4.调节调缝活塞阀(8)，使储液腔内的液体更多的流入调压缝隙，从而增大调压缝隙间的压力，当调压缝隙间压力大于观测缝隙时，中间视窗(13)开始上移，观测缝隙间距减小，当减小到微米级别时，就能通过显微镜观察到油膜中的沉积物。
5.将出液接头(7)与外部管路断开，调节出液接头的开度，依靠管道内部与外部环境的压力差，使管路中的流体从排液管(5)流出，实现在线取样。
Claims (6)
1.一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，包括由进液管(2)、排液管(5)、毛细管(11)、循环水道(18、19)组成的导流部件，由观察视窗(3)、中间视窗(13)、采光视窗(14)组成的显微观测部件，由夹持器(6、20)、调缝活塞阀(8)、进液接头(1)、出液接头(7)、循环水嘴(23、24)组成的外壳部件；观察视窗(3)和采光视窗(14)分别固定在夹持器盖板(6)和夹持器底板(20)上，用于观察和透过光线，中间视窗(13)为可上下移动的调缝活塞，与观察视窗(3)和采光视窗(14)分别形成观测缝隙和调压缝隙，三块视窗均采用透明可视的耐压玻璃窗体制成；进液接头(1)和出液接头(7)分别安装在夹持器盖板的对称端，并分别连接在外部管路的上游端和下游端，液体从进液接头(1)流入进液管(2)，流经观测缝隙，后进入排液管(5)，最后从出液接头(7)流回管路；调缝活塞阀(8)安装在夹持器底板(20)上，位于进液接头(1)的正下方，阀内配备有储液腔(9)，腔内的液体经毛细管(11)流入调压缝隙，当液体体积增大时，中间视窗(13)上移，当观测缝隙的间距减小到大约显微镜载玻片厚度时，就能从显微镜中观察到流体中的固相沉积物质；循环水嘴入口(23)和出口(24)分别安装在夹持器盖板(6)和底板(20)的对称端，位于进液接头(1)的旁侧，外部水域从循环水组入口(23)流入夹持器中的循环水道(18、19)，经循环水嘴出口(24)流回水域，使夹持器与分流进入观测缝隙中的流体处于同一温度环境。
2.根据权利要求1所述的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，其特征在于，所述的观察视窗(3)的厚度为8mm。
3.根据权利要求1所述的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，其特征在于，所述的观察视窗(3)与中间视窗(13)之间形成的观测缝隙，其最大间距为0.5mm，最小为微米级。
4.根据权利要求1所述的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，其特征在于，所述的进液管(2)和排液管(5)直径相等。
5.根据权利要求1所述的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，其特征在于，所述的调缝活塞阀(8)内的储液腔(9)中一直充满液体，储液腔(9)、毛细管(11)和调压缝隙形成封闭体系。
6.根据权利要求1所述的一种高压含蜡油气混输固相生成在线微观识别系统，其特征在于，所述的观测部件将在线观测、在线微观观测和在线取样三种功能有机集成于一体。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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