CN116297159B - 一种管道摩阻仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管道摩阻技术领域，且公开了一种管道摩阻仪，包括：储液箱，所述储液箱的输出端安装有泵体和输出管，泵体的出口设有压力表；转盘，转动安装在所述储液箱的侧面，利用驱动电机设备可驱动转盘转动，所述转盘的表面安装有多个弯管，多个所述弯管的流向改变角度均不相同；直管，位于所述转盘远离所述输出管的一侧；该管道摩阻仪，通过转盘中多组弯管与输出管和直管的配合设计，可对压裂液的不同角度的流向变化的受阻参数进行测定，同时延长管与连接管的组合设计，可根据压裂液的油管模拟参数需求，增加油管管路的模拟长度，同时减小油管管路的使用空间，从而提高压裂液降阻率测定结果的准确性。

Description

一种管道摩阻仪

技术领域

本发明涉及管道摩阻技术领域，具体为一种管道摩阻仪。

背景技术

管道摩阻仪是石油开采过程中运用的一种设备，通过模拟设计油管和泵注入参数，获得压裂液的降阻率。

水力压裂是利用地面高压泵组将粘液以大大超过地层吸收能力的排量泵入地层，并在井底地层上形成高压，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，地层将被压开并产生裂缝，从而改变地层的渗流情况。

在压裂过程中，压裂液是粘度较高的液体，在管道和井筒中流动时会由于管道的摩擦力，而造成井底压力较低或在井口注压时需要较高的注入压力，造成能源和成本的浪费。在室内实验室进行模拟实验，根据不同管道或井筒设计不同的压裂液配方是有效的降低能源和成本浪费的方法。

现有的模拟压裂液管道中摩阻损失的仪器在使用时，其中的油管管路模拟较为简单，油管结构均为直管，但是油管流向发生改变时，也会对压裂液的压力产生影响，同时现有管道摩阻设备的管路模拟长度有限，会影响压裂液降阻率测定结果的准确性。

发明内容

为解决以上现有的模拟压裂液管道中摩阻损失的仪器在使用时，其中的油管管路模拟较为简单，油管结构均为直管，但是油管流向发生改变时，也会对压裂液的压力产生影响，同时现有管道摩阻设备的管路模拟长度有限，会影响压裂液降阻率测定结果的准确性的问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种管道摩阻仪，包括：

储液箱，所述储液箱的输出端安装有泵体和输出管，泵体的出口设有压力表；

转盘，转动安装在所述储液箱的侧面，利用驱动电机设备可驱动转盘转动，所述转盘的表面安装有多个弯管，多个所述弯管的流向改变角度均不相同；

直管，位于所述转盘远离所述输出管的一侧，所述直管和输出管与所述弯管两端的连接处均设有用于管道连接的管道密封连接组件；

多组延长管，延长管由直线管组合而成，多组所述延长管靠近所述储液箱一侧的一端均转动安装有连接管，两组相邻的所述延长管中的连接管可通过管道密封连接组件连接；

压力传感器，安装在所述弯管、直管和延长管管体的两端。

进一步的，所述输出管中安装有控制阀和流量计，利用控制阀可以控制调节输出管中压裂液的排量。

进一步的，所述管道密封连接组件包括：

调节环，转动安装在输出管、直管或连接管的表面；

连接内管，水平滑动安装在输出管、直管或连接管的内侧表面，所述连接内管的内表面直径与被连接的管道的内表面直径相同；

多个密封块，多个密封块呈圆形分布，所述密封块滑动安装在所述输出管、直管或连接管内部的空腔中，同时位于远离两个连接内管连接处的一端，多个所述密封块组合为圆环形密封圈。

进一步的，所述调节环的内部开设有驱动环，所述驱动环的内表面开设有弧形驱动槽，所述连接内管的外表面设有驱动杆，所述驱动杆远离所述连接内管的一端与所述弧形驱动槽相适配。

进一步的，所述调节环的内部开设有调节盘，所述调节盘的表面开设有弧形调节槽，所述密封块的表面设有支杆，所述支杆的表面设有导柱，所述导柱与所述弧形调节槽相适配。

进一步的，所述输出管、直管和连接管内部的连接内管的连接端均设有密封环。

进一步的，所述储液箱的侧表面设有流道，所述流道位于所述连接管的下方，流道与储液箱的内部相通。

进一步的，还包括：

数据采集处理系统，所述流量计和压力传感器均与所述数据采集处理系统电信号连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、该管道摩阻仪，通过转盘中多组弯管与输出管和直管的配合设计，可对压裂液的不同角度的流向变化的受阻参数进行测定，同时延长管与连接管的组合设计，可根据压裂液的油管模拟参数需求，增加油管管路的模拟长度，同时减小油管管路的使用空间，从而提高压裂液降阻率测定结果的准确性。

2、该管道摩阻仪，通过调节环内部驱动环和弧形驱动槽与连接内管和驱动杆的配合设计，可利用连接内管实现两个管道的连接，调节盘和弧形调节槽与密封块和支杆的配合设计，可保证两个管道的密封连接，同时保证两个管道连接处内部管径的统一。

附图说明

图1为本发明管道摩阻仪结构示意图；

图2为本发明弯管分布结构示意图；

图3为本发明弯管与直管连接处内部结构主视图；

图4为本发明弯管与直管连接处内部结构侧视图；

图5为本发明驱动环内侧表面展开结构示意图；

图6为本发明连接管之间内部连接结构示意图。

图中：1、储液箱；2、输出管；3、控制阀；4、转盘；41、弯管；5、直管；6、管道密封连接组件；61、调节环；62、连接内管；621、驱动杆；63、驱动环；631、弧形驱动槽；64、密封块；641、支杆；65、调节盘；651、弧形调节槽；7、密封环；8、延长管；9、连接管；10、压力传感器；11、数据采集处理系统；12、流道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

该管道摩阻仪的实施例如下：

实施例1

请参阅图1-图6，一种管道摩阻仪，包括：

储液箱1，储液箱1的输出端安装有泵体和输出管2，泵体的出口设有压力表，输出管2中安装有控制阀3和流量计，利用控制阀3可以控制调节输出管2中压裂液的排量。

转盘4，转动安装在储液箱1的侧面，利用驱动电机设备可驱动转盘4转动，转盘4的表面安装有多个弯管41，多个弯管41的流向改变角度均不相同。

直管5，位于转盘4远离输出管2的一侧，直管5和输出管2与弯管41两端的连接处均设有用于管道连接的管道密封连接组件6。

多组延长管8，延长管8由直线管组合而成，多组延长管8靠近储液箱1一侧的一端均转动安装有连接管9，两组相邻的延长管8中的连接管9可通过管道密封连接组件6连接，储液箱1的侧表面设有流道12，流道12位于连接管9的下方，流道12与储液箱1的内部相通。

压力传感器10，安装在弯管41、直管5和延长管8管体的两端。

数据采集处理系统11，流量计和压力传感器10均与数据采集处理系统11电信号连接。

实施例2

请参阅图1-图6，一种管道摩阻仪，包括：

储液箱1，储液箱1的输出端安装有泵体和输出管2，泵体的出口设有压力表。

转盘4，转动安装在储液箱1的侧面，利用驱动电机设备可驱动转盘4转动，转盘4的表面安装有多个弯管41，多个弯管41的流向改变角度均不相同。

直管5，位于转盘4远离输出管2的一侧，直管5和输出管2与弯管41两端的连接处均设有用于管道连接的管道密封连接组件6，管道密封连接组件6包括：

调节环61，转动安装在输出管2、直管5或连接管9的表面。

连接内管62，水平滑动安装在输出管2、直管5或连接管9的内侧表面，连接内管62的内表面直径与被连接的管道的内表面直径相同，调节环61的内部开设有驱动环63，驱动环63的内表面开设有弧形驱动槽631，连接内管62的外表面设有驱动杆621，驱动杆621远离连接内管62的一端与弧形驱动槽631相适配。

多个密封块64，多个密封块64呈圆形分布，密封块64滑动安装在输出管2、直管5或连接管9内部的空腔中，同时位于连接内管62远离被连接的管道的一端，多个密封块64组合为圆环形密封圈，调节环61的内部开设有调节盘65，调节盘65的表面开设有弧形调节槽651，密封块644的表面设有支杆641，支杆641的表面设有导柱，导柱与弧形调节槽651相适配，输出管2、直管5和连接管9内部的连接内管62的连接端均设有密封环7。

多组延长管8，延长管8由直线管组合而成，多组延长管8靠近储液箱1一侧的一端均转动安装有连接管9，两组相邻的延长管8中的连接管9可通过管道密封连接组件6连接。

压力传感器10，安装在弯管41、直管5和延长管8管体的两端。

数据采集处理系统11，流量计和压力传感器10均与数据采集处理系统11电信号连接。

管道摩阻仪工作原理：

在利用该管道摩阻仪对油管和泵注入参数的相似性模拟之前，根据需要模拟的管路环境对管路进行模拟设定，首先通过相关驱动设备驱动转盘4转动，转盘4带动弯管41一起转动，选择一定流向角度的弯管41，将该弯管41转动到水平位置，同时使弯管41的两端分别与输出管2和直管5相对应。

然后转动输出管2和直管5表面的调节环61，此时调节环61内部的驱动环63内表面的弧形驱动槽631与驱动杆621配合，带动连接内管62移动，使连接内管62向弯管41的方向移动，直至使连接内管62连接端的密封环7与弯管41接触，此时调节环61的转动，会通过带动调节盘65转动，利用调节盘65表面的弧形调节槽651与支杆641表面的导柱配合，带动密封块644移动，多组密封块644同步向输出管2或直管5的内部方向移动，直至多个密封块644组合形成密封圈，此时密封圈将连接内管62与输出管2或直管5的内表面连接在一起，从而实现输出管2和直管5与弯管41的密封连接，同时保证输出管2和直管5与弯管41内部连接处管径的统一。

根据需要模拟的管路长度，确定是否需要增加延长管8，当需要增加延长管8时，通过转动连接管9，将两个相邻的连接管9转动到相对的水平位置，当两个连接管9转动到水平相对的位置后，转动两个连接管9表面的调节环61，相应的，两个连接管9内部的连接内管62相向移动，直至两个连接内管62连接端的密封环7相互接触，同时连接管9内部密封块644组合形成密封圈，在实现两个连接管9的密封连接的同时，保证两个连接管9内部连接处管径的统一。

当管路模拟设定完成之后，启动储液箱1输出端的泵体，并利用流量计检测输出管2的流量，同时根据实验需求，利用控制阀3调节控制输出管2中流体的排量，流体进入到输出管2中，然后进入到弯管41中，并通过弯管41进入到直管5中，然后通过连接管9进入到延长管8中，最后流体进入到流道12中，重新返回到储液箱1中。

流体从输出管2最终流入到流道12中的过程中，弯管41、直管5、延长管8两端的压力传感器10会对流体的压力进行实时测定，并将数据传送到数据采集处理系统11中，数据采集处理系统11通过对压力传感器10的数据进行处理，可以测定获取流体在管道流动过程中的压差，利用压差计算降阻率，从而实现油管和泵注入参数的模拟环境下，得到压裂液的降阻率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种管道摩阻仪，其特征在于，包括：

储液箱（1），所述储液箱（1）的输出端安装有泵体和输出管（2）；

转盘（4），转动安装在所述储液箱（1）的侧面，所述转盘（4）的表面安装有多个弯管（41），多个所述弯管（41）的流向改变角度均不相同；

直管（5），位于所述转盘（4）远离所述输出管（2）的一侧，所述直管（5）和输出管（2）与所述弯管（41）两端的连接处均设有用于管道连接的管道密封连接组件（6）；

多组延长管（8）与直管（5）平行设置且第一组延长管（8）与直管（5）连接，多组所述延长管（8）靠近所述储液箱（1）一侧的一端均转动安装有连接管（9），延长管（8）的连接管（9）之间通过管道密封连接组件（6）连接；

压力传感器（10），安装在所述弯管（41）、直管（5）和延长管（8）管体的两端；

所述管道密封连接组件（6）包括：

调节环（61），转动安装在输出管（2）、直管（5）或连接管（9）的表面；

连接内管（62），水平滑动安装在输出管（2）、直管（5）或连接管（9）阶梯状的内侧表面，所述连接内管（62）的内表面直径与输出管（2）、直管（5）或连接管（9）较小的表面直径相同；

多个密封块（64），多个密封块（64）呈圆形分布，所述密封块（64）径向滑动安装在所述输出管（2）、直管（5）或连接管（9）内部的空腔中，同时位于连接内管（62）的一端，多个所述密封块（64）组合为圆环形密封圈；

所述调节环（61）的内部开设有驱动环（63），所述驱动环（63）的内表面开设有弧形驱动槽（631），所述连接内管（62）的外表面设有驱动杆（621），所述驱动杆（621）远离所述连接内管（62）的一端与所述弧形驱动槽（631）相适配，以带动连接内管（62）移动；

所述调节环（61）的内部开设有调节盘（65），所述调节盘（65）的表面开设有弧形调节槽（651），所述密封块（64）的表面设有支杆（641），所述支杆（641）的表面设有导柱，所述导柱与所述弧形调节槽（651）相适配，以带动密封块（64）移动；

所述输出管（2）、直管（5）和连接管（9）内部的连接内管（62）的另一端设有密封环（7）。

2.根据权利要求1所述的管道摩阻仪，其中，所述输出管（2）中安装有控制阀（3）和流量计。

3.根据权利要求1所述的管道摩阻仪，其中，所述储液箱（1）的侧表面设有流道（12），所述流道（12）位于所述连接管（9）的下方。

4.根据权利要求2所述的管道摩阻仪，其中，还包括：

数据采集处理系统（11），所述流量计和压力传感器（10）均与所述数据采集处理系统（11）电信号连接。