CN203037230U - 保温管道蜡沉积实验装置 - Google Patents

Abstract

本实验新型是一种保温管道蜡沉积实验装置，其特征是，实验装置包括：两段实验管段分别为测试管段和参比管段，参比管段入口与储油设备通过管线相连，参比管段出口与测试管段入口通过管线连接，测试管段出口与流量计量设备通过管线相连，流量计量设备再与储油设备通过管线连接，形成闭合环路；测试管段与参比管段外均覆盖保温层；储油设备容纳实验所需油品；储油设备与第一水浴控温系统相连；动力系统提供动力；测试管段与第二水浴控温系统相连；参比管段与第三水浴控温系统相连；温度、压力测量设备，数据采集装置，分别用于采集和分析数据。该装置可以准确地测量保温管道的结蜡量和蜡沉积速率。

Description

保温管道蜡沉积实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种保温管道蜡沉积实验装置，适用于保温管道蜡沉积规律的实验研究。

背景技术

含蜡原油是一种复杂的混合体系，它主要由蜡、胶质、芳香烃、沥青和轻烃组分组成。蜡是石油中的一类化合物。在较高温度下，原油中的蜡处于溶解状态，表现出牛顿流体的特性。随着温度下降，原油中的轻质烃对蜡的溶解度下降，蜡因过饱和而析出，原油的粘度随之增大，转变为非牛顿流体。当蜡晶析出的量达到2%-3%时，便可形成三维网状结构，阻碍原油流动，导致原油整体失去流动性并凝固。

上述蜡沉积过程给管道输送含蜡原油带来了一系列问题：蜡沉积在管壁上，使管道流通面积减小，原油流动阻力增大，使管道输送能力降低，严重时甚至造成凝管事故。管道输送含蜡原油在较低出站温度和低输量运行情况下，容易出现流型和流态的变化，影响管道的压降，增加管道运行成本。国产原油含蜡量通常较高，所以在建设管道之前要得到先管道的蜡沉积实验数据，以更好的设计、建设和运行管道。

目前，关于原油蜡沉积问题，各国学者进行了大量的实验和理论研究，建立了蜡沉积实验装置，对不保温原油埋地的蜡沉积机理、影响因素进行了探索，并从不同角度提出了若干蜡沉积模型，但还未见预测大型长输保温原油管道沿线蜡沉积分布的研究报道。长输原油管道保温后，管道整体传热系数和径向温度变化梯度都有所减小，蜡沉积速率的各影响因素也会有所改变，而已有的装置却不能得出相关保温管道蜡沉积规律，如专利号201020623049.X的管道结蜡实验装置，该装置可以准确地测量不保温管道中结蜡量及蜡沉积速率，却不能测量得出保温管道的蜡沉积规律。

发明内容

为了解决已有模型不能测试长距离保温原油管道的蜡沉积规律，也为了满足日益增加的长距离保温原油管道在建设时，对管道蜡沉积规律及实验数据的需要，本实用新型对现有试验装置做进一步改进，将提供一种新的试验装置，通过该实验装置得到实验数据，进而通过计算求出不能直接测量的蜡沉积速率和结蜡厚度等参数，弄清长距离保温原油管道的蜡沉积规律，以满足工程实际的需要。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：两段实验管段分别为测试管段和参比管段，参比管段入口与储油设备通过管线相连，参比管段出口与测试管段入口通过管线连接，测试管段出口与流量计量设备通过管线相连，流量计量设备再与储油设备通过管线连接，形成闭合环路；测试管段与参比管段外均覆盖保温层；储油设备，用于容纳实验所需油品；第一水浴控温系统与储油设备相连，用于给储油设备中的水浴控温，使油品达到给定温度；动力系统，当油品达到给定温度时，以给定的流量输送油品；流量计量设备，用于计量油品流量；测试管段与第二水浴控温系统相连，使测试管段保温层外表面恒温低于析蜡点的温度；参比管段与第三水浴控温系统相连，使参比管段保温层外表面恒温高于析蜡点的温度；温度测量设备，在测试管段和参比管段入口及出口分别连接温度测量设备以测量温度；压力测量设备，在测试管段和参比管段入口及出口分别连接压力测量设备以测量压力；管路连接数据采集装置，用于采集和分析温度测量设备及压力测量设备传来的数据。

本实用新型的有益效果是：可以从实验测试的结果，研究分析得到保温管道结蜡量及蜡沉积速率，为建设长距离保温管道提供实验数据及参考依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

附图1是本实用新型实验装置示意图。

图中1.储油设备，2.水罐，3.离心泵，4.温度测量设备，5.螺杆泵，6.测试管段，7.保温层，8.水套，9.精密水浴，10.参比管段，11.保温层，12.水套，13.精密水浴，14.温度测量设备，15.压力测量设备，16.流量计，17.温度测量设备，18.温度测量设备。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图所示，本实用新型提出一种保温管道蜡沉积实验装置，该实验装置包括：两段实验管段，分别为测试管段6和参比管段10；所述参比管段10入口与储油设备1通过管线相连，参比管段10出口与测试管段6入口通过管线连接；所述测试管段6出口与流量计量设备15通过管线相连；所述测试管段6外覆盖保温层7；所述参比管段10外覆盖保温层11；所述储油设备1用于容纳实验所需油品；所述储油设备1与第一水浴控温系统相连；所述管路运行动力由螺杆泵5提供；所述测试管段6与第二水浴控温系统8相连；所述参比管段10与第三水浴控温系统13相连；所述管路连接多个温度测量设备14及压力测量设备15；所述管路连接数据采集装置，用于数据的采集和分析。

在本实施方式中，所述储油设备1包括油罐，所述油罐内部设有加热装置（图中未画出）及温度测量设备4，用于控制和测量油品温度，使油品达到设定温度；所述油罐外侧设有水套夹层（图中未画出）；所述第一水浴控温系统包括：水罐2，离心泵3。所述水罐2内有加热设备（图中未画出），加热设备可以是加热器、电加热带或温控器等，其数量可以是一个或多个，加热后的水通过所述离心泵3提供动力通过管道连接油罐外侧水套夹层并返回水罐2，使油品保持在设定温度。

在本实施方式中，所述动力系统由螺杆泵5和调频电机（图中未画出）组成，当所述实验油品达到设定温度后通过螺杆泵5提供动力，使油品按给定流量输送。螺杆泵是一种新型的输送液体的机械，具有结构简单、工作安全可靠、使用维修方便、出液连续均匀、压力稳定等优点。螺杆泵利用螺杆的旋转来吸排液体的泵，它最适于吸排黏稠液体。

在本实施方式中，所述第二水浴控温系统包括精密水浴9及套管8，所述套管套于测试管段保温层7外侧，套管直径大于覆盖保温层后的测试管段，为测试管段保温层外表面恒温保持低于析蜡点的温度，所述套管与管段保温层外侧之间设有温度测量设备17。所述第三水浴控温系统包括精密水浴13及套管12，所述套管套于测试管段保温层11外侧，套管直径大于覆盖保温层后测试管段，为参比管段保温层外表面恒温保持高于析蜡点的温度，所述套管12与管段10之间设有温度测量设备18。通过控制测试管段与参比管段的温度，可以使测试管段形成蜡沉积，而参比管段没有蜡沉积。

举例可以选择测试管段直径为DN25mm，保温层厚度为5mm，测试管段外的套管直径为DN50mm，参比管段直径、保温层厚度及套管直径均与测试管段相同，保温层材料为聚氨酯硬质泡沫塑料；精密水浴9与精密水浴13选用测量温度范围:10-100℃，温度波动范围                                                

0.5℃，温度分辨率0.1℃，工作槽尺寸：360*300*260（mm）。本领域技术人员可以理解，上述举例仅用于说明，而非对分发明实施例的限制，其他规格参数的控温水浴仪也是可以采用的。

在本实施方式中，所述温度测量设备14和压力测量设备15分别设置于所述测试管段与参比管段的进口端及出口端。其中，温度测量设备可以选择温度计、温度传感器等；压力测量设备可以选择压力表，差压计，压力传感器等。

在本实施方式中，所述数据采集控制设备（图中未画出），与温度测量设备、压力测量设备及所述流量计量设备相连，获取温度信号，压力信号及流量信号。信号传输的到数据处理系统，对所得数据进行处理、分析。

在本实施方式中，所述流量计量设备可以选择质量流量计。

在本实施方式中，所述管路管线均为可拆卸设置，方便管路的维修及清理。

保温管道蜡沉积实验的步骤如下：

1）将实验油品注入储油设备内，油品体积示例性的达到储罐容积的3/4。第一水浴控温系统包括水罐，温度测量设备及离心泵，水罐内有温控设备，控制水罐温度。将水罐温度设定为适当温度，开启离心泵，使加热后的水经过流入储罐夹层再流回水罐，为储罐循环加热，将储罐内水浴控温到给定温度。

2）开启第二水浴控温系统，使测试管段保温层外表面温度低于油品析蜡点；开启第三水浴控温系统，使参比管段保温层外表面温度高于油品析蜡点。

3）当油品温度达到给定温度后，开启动力设备，即螺杆泵，使油品按预定流量流经参比管段，测试管段，流量计量设备后回到储油设备。

4）利用流量计量设备测出油品输送流量。

5）利用压力测量设备测出测量管道与参比管段的进出口的压力，根据测量结果计算出蜡沉积厚度。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (2)

1.一种保温管道蜡沉积实验装置，其特征是，实验装置包括：两段实验管段，分别为测试管段和参比管段；所述参比管段入口与储油设备通过管线相连，参比管段出口与所述测试管段入口通过管线连接；所述测试管段出口与流量计量设备通过管线相连；所述流量计量设备通过管线与储油设备相连；所述测试管段及所述参比管段外均覆盖保温层；所述储油设备与第一水浴控温系统相连；所述测试管段与第二水浴控温系统相连；所述参比管段与第三水浴控温系统相连。

2.根据权利要求1所述的保温管道蜡沉积装置，其特征是：所述测试管段及所述参比管段保温层厚度相同；所述保温层外均套有大于保温层外径的套管；所述测试管段保温层外的套管与第二水浴控温系统相连，为测试管段保温层外表面恒温保持低于析蜡点的温度；所述参比管段保温层外的套管与第三水浴控温系统相连，为测试管段保温层外表面恒温保持高于析蜡点的温度。