CN208780594U

CN208780594U - 一种天然气水合物沉积特性测试装置

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Publication number: CN208780594U
Application number: CN201821493106.XU
Authority: CN
Inventors: 丁琳; 王文奇; 周群群; 王梓晨; 冯启蒙; 赵培豪; 孙燕美; 刘杰
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-09-13
Filing date: 2018-09-13
Publication date: 2019-04-23
Anticipated expiration: 2028-09-13

Abstract

本实用新型公开了一种天然气水合物沉积特性测试装置，系统利用离心泵与压缩机将混合罐下部液体与上部气体分别驱动至实验环道，从而保证其流动稳定。在环道沿线分布设置八个玻璃管道和取样阀，可实时显示流体在环道沿线的形态变化，实时获取管道沿线的流体样本进行分析。同时，相应地分布设置八个压力传感器和温度传感器，可结合流体流态与样本对其流动特性进行分析。环道放置于空气浴内，可模拟实际生产管道周围的环境状况。与现有的天然气水合物沉积特性测试装置相比，本实用新型具有流程简单、流动稳定、可重复性高、全过程可视、多阶段取样、测量精确、自动化程度高的特点。

Description

一种天然气水合物沉积特性测试装置

技术领域

本实用新型属于多相管流技术领域，特别是涉及一种天然气水合物沉积特性的测试装置。

背景技术

气体水合物是由水分子和气体分子在低温高压条件下结合而成的笼状晶体物质。由于油气集输环境及集输系统具有高压、低温、长距离、大高差的特点，气体水合物很容易在油气输送管线中形成并引发堵塞，有碍正常生产。通常情况下，管线中水合物堵塞形成后，往往需要数周的时间来将其清除，由此带来的经济损失十分巨大。因此，油气输送管线的水合物防堵已成为石油工业流动安全保障领域的研究热点，而导致管线堵塞的主要原因是水合物生成后在管线内的沉积。由于水合物在管线内的沉积过程复杂、影响因素多且实验条件有限，对水合物沉积特性的研究仍较为缺乏，有待进一步深入研究。因此，研究天然气水合物在管道中的沉积规律有着重要指导意义。

为测试天然气水合物的沉积特性，王武昌等人提出了一种可模拟天然气水合物流动沉积的低压环道系统(王武昌,李玉星,樊栓狮,等.HCFC-141b水合物浆流动特性实验[J].低温工程,2010,2010(4):13-17.)。将天然气和实验用油注入原料储罐，利用磁力泵驱动油气混合物在环道内循环流动，设置一段透明管道可观察管内流动状态。其存在主要问题是，装置虽然设置了透明管路，但其仅限于一小段，无法完全显示天然气水合物在管道中的形成与沉积过程。装置未设置取样阀，无法获取流体样本而对其进行分析。天然气直接注入至原料储罐进而利用磁力泵驱动，气液分层会导致磁力泵无法将气液均匀混合泵入环道。因此，此系统易出现流动不稳定问题，实验结果的可重复性不高，无法显示和分析天然气水合物沉积过程的样本特征。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种流动稳定、可重复性高、全过程可视、多阶段取样的测试装置。

本实用新型利用离心泵与压缩机将混合罐下部液体与上部气体分别驱动至实验环道，从而保证其流动稳定。在环道沿线分布设置八个玻璃管道和取样阀，可实时显示流体在环道沿线的形态变化，实时获取管道沿线的流体样本进行分析。同时，相应地分布设置八个压力传感器和温度传感器，可结合流体流态与样本对其流动特性进行分析。环道放置于空气浴内，可模拟实际生产管道周围的环境状况。

本实用新型具体的技术方案如下：

一种天然气水合物沉积特性测试装置，包括注油系统、注气系统和环道系统三个部分，所述注油系统和注气系统通过三通与环道系统连接；所述注油系统包括依次连接的混合罐、球阀一、第一离心泵、第一质量流量计、球阀二和连接管路，用于向环道内注油；所述注气系统包括依次连接的压缩机、缓冲罐、球阀三、第二质量流量计、球阀四和连接管路，用于向环道内注气；所述环道系统包括球阀五、第三质量流量计、八个压力传感器、八个温度传感器、八个取样阀、八个玻璃管和空气浴，用于采集流体在环道内的流动参数；所述压缩机与混合罐上部相连，用于驱动混合罐上部的天然气；所述环道置于空气浴内，用于模拟管道的环境温度；所述混合罐外层设有夹套并与水浴相连，从而控制罐内温度；所述混合罐下部设有放空阀，用于排出实验废液；所述混合罐上部设有搅拌器，用于搅拌实验流体使其受热均匀；所述环道末端与混合罐上部相连，流体最终流回至混合罐。

所述压缩机出口与缓冲罐相连，用于稳定气体流量与压力。

所述缓冲罐上部设有压力传感器，可实时显示罐内压力。

所述环道沿线分布着八个压力传感器，用于采集流体的压力数据。

所述环道沿线分布着八个温度传感器，用于采集流体的温度数据。

所述环道沿线分布着八个取样阀，用于实时获取环道沿线流体的实验样本。

所述环道沿线分布着八个玻璃管，用于显示流体在管道内的流动状态。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)利用离心泵与压缩机将混合罐下部液体与上部气体分别驱动至实验环道，从而保证其流动稳定。

(2)在环道沿线分布设置八个玻璃管道，可实时显示流体在环道沿线的形态变化，实现流体流动的全过程可视。

(3)在环道沿线分布设置八个取样阀，通过多阶段取样可实时获取管道沿线的流体样本进行分析。

(4)环道放置于空气浴内，可模拟实际生产管道周围的环境状况。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1-水浴；2-混合罐；3-放空阀；4-球阀一；5-离心泵；6-第一质量流量计；7-球阀二；8-压缩机；9-缓冲罐；10-第九压力传感器；11-球阀三；12-第二质量流量计；13-球阀四；14-球阀五；15-第三质量流量计；16-第一压力传感器；17-第一温度传感器；18-第一取样阀；19-第一玻璃管；20-第二压力传感器；21-第二温度传感器；22-第二取样阀；23-第二玻璃管；24-第三压力传感器；25-第三温度传感器；26-第三取样阀；27-第三玻璃管；28-第四压力传感器；29-第四温度传感器；30-第四取样阀；31-第四玻璃管；32-第五压力传感器；33-第五温度传感器；34-第五取样阀；35-第五玻璃管；36-第六压力传感器；37-第六温度传感器；38-第六取样阀；39-第六玻璃管；40-第七压力传感器；41-第七温度传感器；42-第七取样阀；43-第七玻璃管；44-第八压力传感器；45-第八温度传感器；46-第八取样阀；47-第八玻璃管；48-空气浴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本实用新型。以下内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定为本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型包括注油系统、注气系统和环道系统四个部分，所述注油系统和注气系统通过三通与环道系统连接。

其中所述的注油系统包括水浴1、混合罐2、放空阀3、球阀一4、离心泵5、第一质量流量计6、球阀二7和连接其中的管路。所述第一水浴1与油罐2的外层夹套相连，通过循环热水控制油罐2内的温度。所述油罐2上设有搅拌器，用于搅拌实验流体使其受热均匀。所述放空阀3与油罐2的底部相连，用于排放实验废液。所述离心泵5通过球阀一4与油罐2底部相连，可驱动油罐2内的流体。所述第一质量流量计6与离心泵5相连，可计量实验用油的流量。所述球阀二7与第一质量流量计6相连，用于控制注油系统的开关。

所述注气系统包括压缩机8、缓冲罐9、第九压力传感器10、球阀三11、第二质量流量计12、球阀四13和连接其中的管路。所述压缩机8的进口与油罐2的上部相连，可驱动油罐2上部空间的天然气。所述缓冲罐9与压缩机8的出口相连，可稳定气体流量和压力。所述第二质量流量计12通过球阀三11与缓冲罐9相连，用于计量气体流量。所述球阀四13与第二质量流量计12相连，用于控制注气系统的开关。

所述环道系统包括球阀五14、第三质量流量计15、第一压力传感器16、第一温度传感器17、第一取样阀18、第一玻璃管19、第二压力传感器20、第二温度传感器21、第二取样阀22、第二玻璃管23、第三压力传感器24、第三温度传感器25、第三取样阀26、第三玻璃管27、第四压力传感器28、第四温度传感器29、第四取样阀30、第四玻璃管31、第五压力传感器32、第五温度传感器33、第五取样阀34、第五玻璃管35、第六压力传感器36、第六温度传感器37、第六取样阀38、第六玻璃管39、第七压力传感器40、第七温度传感器41、第七取样阀42、第七玻璃管43、第八压力传感器44、第八温度传感器45、第八取样阀46、第八玻璃管47、空气浴48和连接其中的管路。所述球阀五14通过三通与注油系统、注气系统相连，用于控制环道的开关。所述第三质量流量计15与球阀五14相连，用于计量油气混合物的流量。所述第一压力传感器16、第一温度传感器17与第三质量流量计15相连。所述第一玻璃管19与第一温度传感器17相连，用于显示流体的流动状态。所述第一取样阀18置于第一温度传感器17与第一玻璃管19之间，可实时获取流体样本。所述第二压力传感器20、第二温度传感器21与第一玻璃管19相连。所述第二玻璃管23与第二温度传感器21相连，第二取样阀22置于第二温度传感器21与第二玻璃管23之间。所述第三压力传感器24、第三温度传感器25与第二玻璃管23相连。所述第三玻璃管27与第三温度传感器25相连，第三取样阀26置于第三温度传感器25与第三玻璃管27之间。所述第四压力传感器28、第四温度传感器29与第三玻璃管27相连。所述第四玻璃管31与第四温度传感器29相连，第四取样阀30置于第四温度传感器29与第四玻璃管31之间。所述第五玻璃管32与第四玻璃管31相连，第五温度传感器34、第五压力传感器35与第五玻璃管32相连。所述第五取样阀33置于第五温度传感器34与第五玻璃管32之间。所述第六玻璃管36与第五压力传感器35相连，第六温度传感器38、第六压力传感器39与第六玻璃管36相连。所述第六取样阀37置于第六温度传感器38与第六玻璃管36之间。所述第七玻璃管40与第六压力传感器39相连，第七温度传感器42、第七压力传感器43与第七玻璃管40相连。所述第七取样阀41置于第七温度传感器42与第七玻璃管40之间。所述第八玻璃管44与第七压力传感器43相连，第八温度传感器46、第八压力传感器47与第八玻璃管44相连。所述第八取样阀45置于第八温度传感器46与第八玻璃管44之间。所述第八压力传感器47通过环道末端管道与混合罐2上部相连。

本实用新型具体操作过程说明如下：

天然气水合物沉积特性实验：向混合罐内注入一定量的天然气与油水混合物。打开水浴1和空气浴48，设置其温度至实验温度。待温度稳定后，关闭放空阀3，打开其他球阀，启动离心泵5和压缩机8，将油水混合物和天然气分别泵入环道内。待流动稳定后，采集流量数据和环道沿线的温度压力数据。利用八个玻璃管和拍摄设备，对流体的流动状态的图像进行采集。通过八个取样阀对流体进行实时取样并进行分析。实验结束后，通过放空阀3将系统内的实验废液排出。

综上，通过设置离心泵、压缩机及相关管路，可将气液分相注入实验环道从而保证其流动稳定。通过设置若干玻璃管道和取样阀，实现流体流动的全过程可视，同时可实时获取管道沿线的流体样本。装置设置空气浴可模拟实际生产管道周围的环境状况。装置具有流程简单、流动稳定、可重复性高、全过程可视、多阶段取样、测量精确、自动化程度高的特点。

Claims

1.天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于该装置包括注油系统、注气系统和环道系统三个部分，所述注油系统和注气系统通过三通与环道系统连接；所述注油系统包括依次连接的混合罐、球阀一、第一离心泵、第一质量流量计、球阀二和连接管路，用于向环道内注油；所述注气系统包括依次连接的压缩机、缓冲罐、球阀三、第二质量流量计、球阀四和连接管路，用于向环道内注气；所述环道系统包括球阀五、第三质量流量计、八个压力传感器、八个温度传感器、八个取样阀、八个玻璃管和空气浴，用于采集流体在环道内的流动参数；所述压缩机与混合罐上部相连，用于驱动混合罐上部的天然气；所述环道置于空气浴内，用于模拟管道的环境温度；所述混合罐外层设有夹套并与水浴相连，从而控制罐内温度；所述混合罐下部设有放空阀，用于排出实验废液；所述混合罐上部设有搅拌器，用于搅拌实验流体使其受热均匀；所述环道末端与混合罐上部相连，流体最终流回至混合罐。

2.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于：所述压缩机出口与缓冲罐相连，用于稳定气体流量与压力。

3.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于：所述缓冲罐上部设有压力传感器，可实时显示罐内压力。

4.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于：所述环道沿线分布着八个压力传感器，用于采集流体的压力数据。

5.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于：所述环道沿线分布着八个温度传感器，用于采集流体的温度数据。

6.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于：所述环道沿线分布着八个取样阀，用于实时获取环道沿线流体的实验样本。

7.根据权利要求1所述的天然气水合物沉积特性测试装置，其特征在于：所述环道沿线分布着八个玻璃管，用于显示流体在管道内的流动状态。