CN205532573U - 一种油气水三相流模拟实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油气水三相流模拟实验装置，包括：油水分离装置、水介质发生系统、第一计量系统、油介质发生系统、第二计量系统、空气介质发生系统、第三计量系统、混合器与模拟井筒系统。本实用新型通过油水分离装置、水介质发生系统、第一计量系统、油介质发生系统、第二计量系统、空气介质发生系统、第三计量系统、混合器与模拟井筒系统构成油气水三相流模拟实验装置，结构较为简单，成本较低，操作方便，运行维护费用较低。

Description

一种油气水三相流模拟实验装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采领域，特别涉及一种油气水三相流模拟实验装置。

背景技术

多相流检测技术是近年来兴起的研究领域，应用广泛，研究多相流动特性及多相流参数检测对工业节能领域具有重要意义。尤其在多相流动理论还不完善的今天，很多问题还不能从理论上获得圆满解释，针对工业生产中日益关注的多相流动问题与现象，只有通过各种实验与检测手段去探索，提炼出科学问题，展开研究。

为了研究多相流问题，世界上已经建立了一系列多相流实验装置，这些大大小小的实验装置为多相流的研究作出了巨大的贡献。但是，现有的实验装置结构复杂，耗资巨大，运行费用较高。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有的实验装置结构复杂，耗资巨大，运行费用较高。

实用新型内容

为了解决现有的实验装置结构复杂，耗资巨大，运行费用较高的问题，本实用新型实施例提供了一种油气水三相流模拟实验装置。所述技术方案如下：

一种油气水三相流模拟实验装置，所述油气水三相流模拟实验装置包括：油水分离装置、水介质发生系统、第一计量系统、油介质发生系统、第二计量系统、空气介质发生系统、第三计量系统、混合器与模拟井筒系统；

所述油水分离装置的两个出口分别与所述水介质发生系统、所述油介质发生系统连接，所述水介质发生系统、所述第一计量系统、所述混合器、所述模拟井筒系统顺次连接，所述油介质发生系统、所述第二计量系统、所述混合器、所述模拟井筒系统顺次连接，所述混合器还与所述油水分离装置的入口连接，所述空气介质发生系统、所述第三计量系统、所述模拟井筒系统顺次连接。

具体地，作为优选，所述水介质发生系统包括顺次连接的储水罐、离心机构、水稳压罐与过滤器。

具体地，作为优选，所述油介质发生系统包括顺次连接的储油罐、离心机构、油稳压罐与过滤器。

具体地，作为优选，所述离心机构包括立式离心泵，且所述立式离心泵两端均设置有截止阀。

具体地，作为优选，所述第一计量系统、所述第二计量系统与所述第三计量系统均包括顺次连接的电动截止阀、流量计、电动调节阀。

具体地，作为优选，所述流量计上设置有标准表。

具体地，作为优选，所述空气介质发生系统包括顺次连接的空气压缩机、储气罐、气体调压阀、减压罐、气稳压罐、过滤器。

具体地，作为优选，所述模拟井筒系统包括第一模拟井筒、第二模拟井筒与支撑装置，所述第一模拟井筒、所述第二模拟井筒均设置在所述支撑装置上，且所述第一模拟井筒顶部与所述第二模拟井筒顶部连通。

具体地，作为优选，所述第一模拟井筒、所述第二模拟井筒均为透明有机玻璃井筒。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型通过油水分离装置、水介质发生系统、第一计量系统、油介质发生系统、第二计量系统、空气介质发生系统、第三计量系统、混合器与模拟井筒系统构成油气水三相流模拟实验装置，结构较为简单，成本较低，操作方便，运行维护费用较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的油气水三相流模拟实验装置的结构示意图；

其中：1水介质发生系统，

11储水罐，12离心机构，13水稳压罐，14过滤器，

2第一计量系统，21电动截止阀，22流量计，23电动调节阀，

3油介质发生系统，31储油罐，32油稳压罐，

4第二计量系统，

5混合器，

6空气介质发生系统，

61空气压缩机，62储气罐，63气体调压阀，64减压罐，65气稳压罐，

7第三计量系统，

8模拟井筒系统，81第一模拟井筒，82第二模拟井筒，

9油水分离装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种油气水三相流模拟实验装置，所述油气水三相流模拟实验装置包括：油水分离装置9、水介质发生系统1、第一计量系统2、油介质发生系统3、第二计量系统4、空气介质发生系统6、第三计量系统7、混合器5与井筒模拟系统8；

所述油水分离装置9的两个出口分别与所述水介质发生系统1、所述油介质发生系统3连接，所述水介质发生系统1、所述第一计量系统2、所述混合器5、所述井筒模拟系统8顺次连接，所述油介质发生系统3、所述第二计量系统4、所述混合器5、所述井筒模拟系统8顺次连接，所述混合器5还与所述油水分离装置9的入口连接，所述空气介质发生系统6、所述第三计量系统7、所述井筒模拟系统8顺次连接。

其中，第一计量系统2、第二计量系统4和第三计量系统7可分别对水、油、空气三种介质进行计量并校准，使得模拟结果精准；而油水经混合器5混合后，与空气一同进入井筒模拟系统8中进行实验，多余的油和水则又回流至油水分离装置9进行分离处理，随后进行下一轮重复利用，节省能源和成本；油水分离装置9可采用油水分离器等结构。

本实用新型通过油水分离装置9、水介质发生系统1、第一计量系统2、油介质发生系统3、第二计量系统4、空气介质发生系统6、第三计量系统7、混合器5与井筒模拟系统8构成油气水三相流模拟实验装置，结构较为简单，成本较低，操作方便，运行维护费用较低。

如图1所示，具体地，作为优选，所述水介质发生系统1包括顺次连接的储水罐11、离心机构12、水稳压罐13与过滤器14。

如图1所示，具体地，作为优选，所述油介质发生系统3包括顺次连接的储油罐31、离心机构12、油稳压罐32与过滤器14。

如图1所示，具体地，作为优选，所述离心机构12包括立式离心泵，且所述立式离心泵两端均设置有截止阀。

其中，离心机构12中立式离心泵的数量及连接方式，可据实际情况灵活变动，本实用新型实施例中，可在同一离心机构12中设置并联的三个功率不同的立式离心泵，以适用不同状况的实验。

如图1所示，具体地，作为优选，所述第一计量系统2、所述第二计量系统4与所述第三计量系统7均包括顺次连接的电动截止阀21、流量计22、电动调节阀23。其中，同样道理，可在同一计量系统中设置并联的多个量程和精度均不同的流量计22，以适用不同状况的实验。

如图1所示，具体地，作为优选，所述流量计22上设置有标准表。

如图1所示，具体地，作为优选，所述空气介质发生系统6包括顺次连接的空气压缩机61、储气罐62、气体调压阀63、减压罐64、气稳压罐65、过滤器14。

如图1所示，具体地，作为优选，所述井筒模拟系统8包括第一模拟井筒81、第二模拟井筒82与支撑装置，所述第一模拟井筒81、所述第二模拟井筒82均设置在所述支撑装置上，且所述第一模拟井筒81顶部与所述第二模拟井筒82顶部连通。

如图1所示，具体地，作为优选，所述第一模拟井筒81、所述第二模拟井筒82均为透明有机玻璃井筒。

本实用新型实施例中，油和水经混合器5后形成的混合物、以及空气分别连接进入第一模拟井筒81和第二模拟井筒82，进行模拟实验。一般在储气罐62上还设置安全阀，在模拟井筒上设置放气阀；还可在不同位置灵活设置截止阀，如过滤器14的两端、气稳压罐65两端混合器5与两个模拟井筒之间等位置。

另外，在本实用新型另一实施例中，本实用新型装置的储水罐，要求不做实验时系统内所有的液体实验介质均应放入储水罐内；其内液位变化Δh≤200mm，内部应留有余量，上余量和下余量约为200mm。立式离心泵的吸水口离储水罐壁应大于300mm，距液面应≥7D(D为泵吸管内径)。立式离心泵与吸水口间应留有足够的距离或用隔墙隔开。储水罐应设有保证流速为v≤0.015m/s的过流堰。

本实用新型的工作介质选用了柴油、水、空气，由于油水井测试的井段一般不长，测量井段内的温度变化对流体的物性参数影响不大，可视为等温流动，因此常温下的实验介质物性可以和井底温度下的流动介质物性相同或成比例，这样就保证了模型与原型的流动介质及物性参数相似。本实用新型中利用充气式稳压容器即利用气体的可压缩性消除由泵带来的高频脉动，利用变频泵消除低频脉动的影响。稳压罐下部应有排污口，上部有压力表及过压保护阀。技术指标为：液体中含气量：≤0.02％；出口柴油含水：≤0.03％；出口污水含油：≤0.01％；出口气含液量：≤0.05g/Nm³；气泡脱除率：≥95％；水池含油：≤0.05％；油池含水：≤0.05％；分离罐材质：0Cr18Ni9；模拟井筒系统是由2¹/₂in、5¹/₂in、7in三根透明有机玻璃井筒和支撑装置组成，由8米长的5¹/₂in与7in有机透明玻璃井筒分别由支架固定在支撑装置两侧，并有Φ30钢管顶部进行连通，其中2米长的2¹/₂in放置于7in透明有机玻璃井筒中，支撑装置高度为8m；本实用新型管路中最大压力损失为40～60m水柱。考虑调节余量及覆盖流量范围的要求确定三台水泵；选用开式换向器，最大流通能力：Qv＝50m³/h；管道的公称直径：DN50mm；最大行程时间：≤0.20s；最大行程差：≤0.02s；气动执行方式。

其中，动力分别通过油泵和水泵将-10#柴油和自来水由储油罐和储水罐中抽出并送至油稳压罐和水稳压罐中。气体则是由空气压缩机将空气加压后送至储气罐。稳压：由于高架桥稳压法提供的压力有限，且造价很高，不能满足实验流量的要求，因此对油、水介质采用容器稳压法。由变频调速装置调节泵的转速，使泵的输出保持一定的压力，再通过稳压罐使输出的流体进一步保持压力稳定。空气经空气压缩机在储气罐中进行初级缓冲，以消除空气压缩机带来的脉动流，至此形成第一级的稳压气源。之后气体通过自力式调节阀进入压力调节容器，由此产生第二级稳压气源。最后气体进入气稳压罐，在标准表前形成稳定的稳压气源，以保证流量的稳定和流量计的准确测量。

过滤器和阀门：为保证实验介质清洁，三相介质在送入实验管路之前分别过滤。为实现调节流量、安全性和实验过程中的可选性，安装多个电动和手动阀门；气体经标准流量计、流量调节阀门后进入气体流量实验管路或混相实验管路。

分离：实验介质中油要重复使用，因此油、气、水混合液从模拟井筒流出后，必须进行有效的分离。再把油导入储罐，循环使用。空气则通过容器顶部的排气装置排掉。

模拟井筒系统：在混合器中进行油水混合，然后混合液体和气体分别进入管路。根据实验要求，实验仪器在模拟井筒中进行循环实验。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述油气水三相流模拟实验装置包括：油水分离装置、水介质发生系统、第一计量系统、油介质发生系统、第二计量系统、空气介质发生系统、第三计量系统、混合器与模拟井筒系统；

所述油水分离装置的两个出口分别与所述水介质发生系统、所述油介质发生系统连接，所述水介质发生系统、所述第一计量系统、所述混合器、所述模拟井筒系统顺次连接，所述油介质发生系统、所述第二计量系统、所述混合器、所述模拟井筒系统顺次连接，所述混合器还与所述油水分离装置的入口连接，所述空气介质发生系统、所述第三计量系统、所述模拟井筒系统顺次连接。

2.根据权利要求1所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述水介质发生系统包括顺次连接的储水罐、离心机构、水稳压罐与过滤器。

3.根据权利要求2所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述油介质发生系统包括顺次连接的储油罐、离心机构、油稳压罐与过滤器。

4.根据权利要求3所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述离心机构包括立式离心泵，且所述立式离心泵两端均设置有截止阀。

5.根据权利要求4所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述第一计量系统、所述第二计量系统与所述第三计量系统均包括顺次连接的电动截止阀、流量计、电动调节阀。

6.根据权利要求5所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述流量计上设置有标准表。

7.根据权利要求6所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述空气介质发生系统包括顺次连接的空气压缩机、储气罐、气体调压阀、减压罐、气稳压罐、过滤器。

8.根据权利要求7所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述模拟井筒系统包括第一模拟井筒、第二模拟井筒与支撑装置，所述第一模拟井筒、所述第二模拟井筒均设置在所述支撑装置上，且所述第一模拟井筒顶部与所述第二模拟井筒顶部连通。

9.根据权利要求8所述的油气水三相流模拟实验装置，其特征在于，所述第一模拟井筒、所述第二模拟井筒均为透明有机玻璃井筒。