CN210073123U - 可视化泡沫发生实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可视化泡沫发生实验装置。该可视化泡沫发生实验装置包括存储有泡沫原液的存储容器、存储有氮气的氮气瓶、控制所述存储容器中泡沫原液输出量的平流泵、对泡沫原液和氮气进行混合的气液混合器和模拟地层发泡环境的发泡管，所述平流泵的输出口通过所述存储容器与所述气液混合器的进液口连接，所述氮气瓶的出气口与所述气液混合器的进气口连接，所述气液混合器的混合物排出口与所述发泡管的泡沫入口连接，所述发泡管的侧壁上设置有可观察所述发泡管内泡沫形态的多个观察窗。本实用新型解决了泡沫驱油的实验室装置不具有可视化能力、实验教学效果不佳的技术问题。

Description

可视化泡沫发生实验装置

技术领域

本实用新型涉及石油开采技术的实验教学领域，尤其涉及一种可视化泡沫发生实验装置。

背景技术

随着石油开采量的不断增加，其开采难度越来越大，因此需要更加先进的开采技术作为支撑，而泡沫驱油技术便是近几年兴起的较为先进的石油开采技术，其已被广泛应用。但其泡沫驱油的实验室装置在我国还刚刚起步，实验设备还不够完善，无法精准模拟地下环境的泡沫驱原油的工作过程，其具体存在以下几点缺陷：

一、现有实验设备无法模拟地下高温高压环境，而且无法实时观察泡沫发生及气相与泡沫的相对空间位置等情况，可视化能力差，不利于实验教学；

二、在实验过程中，形成泡沫所需的活性水和气体的体积比值无法定量调节，可调控能力差；

三、对形成泡沫后进入流程的流体不能在线观察和在线取样；

四、无法在实验过程中，无法对泡沫均匀度、泡沫尺寸、泡沫密度和泡沫半衰期等参数进行采集和数据的获取，实验效果不佳。

针对相关技术中泡沫驱油的实验室装置不具有可视化能力、实验教学效果不佳的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种可视化泡沫发生实验装置，以克服现有技术的缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可视化泡沫发生实验装置，在模拟地层环境的发泡管上设置有多个观察窗，可实时对不同实验阶段的泡沫形态进行观察，可视化程度大大提高，便于实验数据的采集。

本实用新型的另一目的在于提供一种可视化泡沫发生实验装置，可真实模拟地层的孔吼结构、温度和压力环境，确保实验具有良好的真实性和准确性。

本实用新型的目的可采用下列技术方案来实现：

本实用新型提供了一种可视化泡沫发生实验装置，包括存储有泡沫原液的存储容器、存储有氮气的氮气瓶、控制所述存储容器中泡沫原液输出量的平流泵、对泡沫原液和氮气进行混合的气液混合器和模拟地层发泡环境的发泡管，所述平流泵的输出口通过所述存储容器与所述气液混合器的进液口连接，所述氮气瓶的出气口与所述气液混合器的进气口连接，所述气液混合器的混合物排出口与所述发泡管的泡沫入口连接，所述发泡管的侧壁上设置有可观察所述发泡管内泡沫形态的多个观察窗。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述观察窗的数量为两个，一所述观察窗设置在所述发泡管的上部，另一所述观察窗设置在所述发泡管的下部。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述可视化泡沫发生实验装置还包括对通过所述观察窗观察到的泡沫形态进行放大的显微组件以及对所述显微组件放大后的图像进行显示和存储的计算机，所述显微组件的图像采集端对准所述观察窗，所述显微组件的图像输出端与所述计算机的图像接收端电性连接。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述可视化泡沫发生实验装置还包括对所述显微组件进行固定的夹子，所述显微组件固定在所述夹子的一端，所述夹子的另一端夹设在所述观察窗的外侧边缘上。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述发泡管的内部填充有模拟地层孔吼结构的若干玻璃珠，所述发泡管的内部还设置有可对所述若干玻璃珠进行加热以模拟地层温度的电阻丝。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述可视化泡沫发生实验装置还包括模拟地层高压环境的增压泵，所述增压泵设置在所述气液混合器的进气口与所述氮气瓶的出气口之间。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述增压泵与所述气液混合器之间的实验管路上设置有流量计、第二单向阀和第四开关。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述存储容器与所述气液混合器之间的实验管路上设置有压力表和第一单向阀。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述存储容器与所述气液混合器之间向外引出对实验后的气液进行排放的气液排放管路，所述气液排放管路上设置有第三开关。

在本实用新型的一较佳实施方式中，所述存储容器的数量为多个，多个所述存储容器通过实验管路相互并联，每个所述存储容器的进液口处均设置有第一开关，每个所述存储容器的出液口处均设置有第二开关。

由上所述，本实用新型可视化泡沫发生实验装置的特点及优点是：气液混合器的进液口与存储容器的出液口连接，气液混合器的进气口与氮气瓶的出气口连接，在气液混合器中对泡沫原液和氮气进行充分混合，从而形成大量泡沫进入到发泡管中，从而满足实验中对发泡原材料的要求，另外，发泡管能充分模拟地层发泡环境，确保实验的真实性，提高实验的准确度。在发泡管的侧壁上设置有可观察发泡管内泡沫形态的多个观察窗，通过不同的观察窗可实时对不同地层深度和不同阶段的泡沫形态进行观察，满足实验过程的可视化要求，便于实验数据的采集，有利于泡沫驱油实验教学的开展。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1：为本实用新型可视化泡沫发生实验装置的结构示意图。

本实用新型中的附图标号：1、平流泵；2、存储容器；3、第一单向阀；4、压力表；5、气液混合器；6、流量计；7、增压泵；8、氮气瓶；9、计算机；10、发泡管；11、夹子；12、显微组件；13、第二单向阀；14、第一开关；15、第二开关；16、第三开关；17、第四开关；18、观察窗；19、气液排放管路。

具体实施方式

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

如图1所示，本实用新型可视化泡沫发生实验装置，包括存储容器2、氮气瓶8、气液混合器5、平流泵1和发泡管10，存储容器2用于存储有泡沫原液并将存储有的泡沫原液输出至实验管路中，氮气瓶8用于存储有氮气并将氮气输出至实验管路中，气液混合器5用于对存储容器2输出至实验管路中的泡沫原液和氮气瓶8输出至实验管路中的氮气进行混合并生成泡沫，平流泵1用于将存储容器2中的泡沫原液压入实验管路中并对泡沫原液的输出量进行控制，发泡管10用于模拟地层发泡环境完成发泡实验。平流泵1的输出口通过实验管路与存储容器2的进液口连接，存储容器2的出液口通过实验管路与气液混合器5的进液口连接，氮气瓶8的出气口通过实验管路与气液混合器5的进气口连接，气液混合器5的混合物排出口通过实验管路与发泡管10的泡沫入口连接，发泡管10的泡沫入口开设有发泡管10的下部侧壁上，发泡管10的顶部开设有泡沫出口，发泡管10的侧壁上设置有可观察发泡管10内泡沫形态的多个观察窗18。本实用新型通过平流泵1对泡沫原液的输出量进行控制，提高实验装置的可调控能性，通过气液混合器5对泡沫原液和氮气进行充分混合，从而形成大量泡沫进入到发泡管10中，达到实验对发泡原材料的要求，通过发泡管10充分模拟地层发泡环境，保证实验的真实性和准确度，另外，通过发泡管10上的多个观察窗18可实时对不同地层深度和不同阶段的泡沫形态进行观察，满足实验过程的可视化要求，使实验者能够掌握泡沫驱油的整个实验过程，便于实验数据的采集，提高实验数据的精准度，有利于泡沫驱油实验教学的开展。

具体的，多个观察窗18在发泡管10的侧壁上沿竖直方向排布，通过多个观察窗18满足对发泡管10内各位置的泡沫均匀程度以及泡沫的大小进行观察的要求，从而更加充分的检测发泡管10内各位置的泡沫形态。

本实用性的一实施例中，如图1所示，观察窗18的数量为两个，一观察窗18设置在发泡管10的侧壁上部，该观察窗18靠近发泡管10的泡沫出口，另一观察窗18设置在发泡管10的侧壁下部，该观察窗18靠近发泡管10的泡沫入口，便于对刚刚进入到发泡管10内的泡沫和排出发泡管10之前的泡沫进行观察和对比，使实验者能够获知整个实验过程中泡沫形态的变化情况。

本实用性的另一实施例中，观察窗18上安装有透明玻璃。

如图1所示，可视化泡沫发生实验装置还包括显微组件12和计算机9，显微组件12用于对通过观察窗18观察到的发泡管10内泡沫形态的图像进行采集和放大，计算机9用于对显微组件12采集的图像进行接收、显示和存储，显微组件12的图像采集端对准观察窗18，显微组件12的图像输出端与计算机9的图像接收端电性连接。

本实用性的另一实施例中，显微组件12可为但不限于电子显微镜、数码显微镜和视频显微镜中的一种。

如图1所示，可视化泡沫发生实验装置还包括对显微组件12进行固定的夹子11，显微组件12固定在夹子11的一端，夹子11的另一端夹设在观察窗18的外侧边缘上。通过实验者的手动操作，可将夹子11从当前夹设的观察窗18的外侧边缘上取下，并夹设在其他任意观察窗18的外侧边缘上，从而可任意调整显微组件12的位置，可根据实验需要对不同观察窗18处的泡沫形态的放大图像进行获取，大大提高实验的可操作性，满足不同的实验要求。

本实用性的另一实施例中，发泡管10为地层模拟发泡管，其发泡管10的内部填充有模拟地层孔吼结构的若干玻璃珠，根据模拟地层孔吼结构的不同，所采用不同直径的玻璃珠，发泡管10的内部还设置有可对若干玻璃珠进行加热的电阻丝，从而对地层温度进行模拟。

进一步的，电阻丝穿插布设在各玻璃珠之间，从而可满足对各玻璃珠都能充分加热的要求。

如图1所示，可视化泡沫发生实验装置还包括增压泵7，增压泵7用于对实验管路中的氮气进行加压以模拟地层高压环境，增压泵7设置在气液混合器5的进气口与氮气瓶8的出气口之间的实验管路上，通过增压泵7对氮气进行增压，充分模拟地层高压环境，大大提高实验的真实性和准确度。

如图1所示，存储容器2与气液混合器5之间的实验管路上设置有压力表4和第一单向阀3，增压泵7与气液混合器5之间的实验管路上设置有流量计6、第二单向阀13和第四开关17，通过压力表4可实时检测实验装置内的压力，通过流量计6可实时检测氮气瓶8中氮气的排出量，从而可对氮气的输出量进行控制，与平流泵1相配合进而控制气、液输出比以及实验装置内泡沫的压力，提高实验装置的可调控性，满足不同的实验要求。

如图1所示，存储容器2与气液混合器5之间向外引出对实验后的气液进行排放的气液排放管路19，气液排放管路19上设置有第三开关16，通过气液排放管路19可对实验完成后实验装置内存留的气、液进行排除。

本实用新型的另一实施例中，存储容器2的数量为多个，多个存储容器2通过实验管路相互并联，每个存储容器2的进液口处均设置有第一开关14，每个存储容器2的出液口处均设置有第二开关15，保证具有充足的泡沫原液，满足实验对泡沫原液的需求。

具体的，如图1所示，存储容器2的数量为两个，存储容器2的容积可为但不限于2000ml。

本实用新型的另一实施例中，第一开关14、第二开关15、第三开关16和第四开关17均可采用但不限于止流阀。

本实用性的另一实施例中，平流泵1也可替换为驱替泵。

本实用新型的另一实施例中，存储容器2中存储的泡沫原液为发泡剂。

本实用新型可视化泡沫发生实验装置的实验步骤为：

步骤S1：向存储容器2中添加足量的泡沫原液；

步骤S2：根据实验模拟环境所需的压力打开氮气瓶8的开关，同时启动增压泵7对输出到实验装置内的氮气进行增压，根据压力表4实时获取实验装置内的压力值，当压力值达到预设压力值时关闭增压泵7和氮气瓶8的开关，可用于模拟地层实际压力环境；(该步骤可根据实验模拟环境所需的压力进行选择性操作。)

步骤S3：设置平流泵1的输出流量为实验所需流量，启动平流泵1将存储容器2中的泡沫原液压入实验管路中，通过第一开关14和第二开关15可对存储容器2中泡沫原液的输出进行手动控制，存储容器2输出的泡沫原液依次经过第一单向阀3和压力表4后进入到气液混合器5中；

步骤S4：泡沫原液在气液混合器5中与氮气充分混合形成泡沫，进入发泡管10内；

步骤S5：通过显微组件12对实验中的泡沫形态进行观察，通过夹子11将显微组件12固定在不同的观察窗18上，显微组件12可将采集到的放大图像传输给计算机9，计算机9可对图像进行共享，并且对接收到的图像进行存储和记录；

步骤S6：试验结束关闭平流泵1，打开气液排放管路19上的第三开关16，对实验装置内存留的气液进行排除。

本实用新型可视化泡沫发生实验装置的特点及优点是：

一、该可视化泡沫发生实验装置中气液混合器5的进液口与存储容器2的出液口连接，气液混合器5的进气口与氮气瓶8的出气口连接，在气液混合器5中对泡沫原液和氮气进行充分混合，从而形成大量泡沫进入到发泡管10中，从而满足实验中对发泡原材料的要求，另外，发泡管10能充分模拟地层发泡环境，并通过增压泵7对氮气进行增压模拟地层高压环境，提高实验的真实性和准确度。

二、该可视化泡沫发生实验装置的发泡管10的侧壁上设置有多个观察窗18，通过不同的观察窗18可实时对不同地层深度和不同阶段的泡沫形态进行观察，大大提高实验的可视化程度，便于实验数据的采集，提高实验数据的准确性。

三、该可视化泡沫发生实验装置中存储容器2的进液口与平流泵1的输出口连接，通过平流泵1可对存储容器2输出的泡沫原液量进行控制，另外，存储容器2与气液混合器5之间设置有压力表4，增压泵7与气液混合器5之间设置有流量计6，通过压力表4可实时检测实验装置内的压力，通过流量计6可实时检测氮气瓶8中氮气的排出量，通过压力表4、流量计6和平流泵1之间相互配合，可对气、液输出比以及实验装置内泡沫的压力进行调控，提高实验装置的可调控性，可满足不同的实验要求。

四、该可视化泡沫发生实验装置中通过增压泵7对氮气进行增压，模拟地层高压环境，通过在发泡管10的内部填充不同直接的若干玻璃珠，模拟地层孔吼结构，通过在发泡管10的内部设置电阻丝，模拟地层温度，从而提高实验环境的真实性，有利于提高实验数据的准确性。

五、该可视化泡沫发生实验装置在观察窗18的外部设置有显微组件12，可通过显微组件12对观察到的泡沫形态进行放大，提高观察的准确性，而且显微组件12可通过夹子11固定在不同的观察窗18的外侧边缘上，根据实验需要对不同观察窗18处的泡沫形态的放大图像进行获取，提高实验数据的准确性。

六、该可视化泡沫发生实验装置中，显微组件12的图像输出端与计算机9的图像接收端电性连接，通过计算机9可对显微组件12采集的图像进行接收和存储，利于后续实验数据的对比和应用。

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 (10)

1.一种可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，包括存储有泡沫原液的存储容器(2)、存储有氮气的氮气瓶(8)、控制所述存储容器(2)中泡沫原液输出量的平流泵(1)、对泡沫原液和氮气进行混合的气液混合器(5)和模拟地层发泡环境的发泡管(10)，所述平流泵(1)的输出口通过所述存储容器(2)与所述气液混合器(5)的进液口连接，所述氮气瓶(8)的出气口与所述气液混合器(5)的进气口连接，所述气液混合器(5)的混合物排出口与所述发泡管(10)的泡沫入口连接，所述发泡管(10)的侧壁上设置有可观察所述发泡管(10)内泡沫形态的多个观察窗(18)。

2.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述观察窗(18)的数量为两个，一所述观察窗(18)设置在所述发泡管(10)的上部，另一所述观察窗(18)设置在所述发泡管(10)的下部。

3.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述可视化泡沫发生实验装置还包括对通过所述观察窗(18)观察到的泡沫形态进行放大的显微组件(12)以及对所述显微组件(12)放大后的图像进行显示和存储的计算机(9)，所述显微组件(12)的图像采集端对准所述观察窗(18)，所述显微组件(12)的图像输出端与所述计算机(9)的图像接收端电性连接。

4.如权利要求3所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述可视化泡沫发生实验装置还包括对所述显微组件(12)进行固定的夹子(11)，所述显微组件(12)固定在所述夹子(11)的一端，所述夹子(11)的另一端夹设在所述观察窗(18)的外侧边缘上。

5.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述发泡管(10)的内部填充有模拟地层孔吼结构的若干玻璃珠，所述发泡管(10)的内部还设置有可对所述若干玻璃珠进行加热以模拟地层温度的电阻丝。

6.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述可视化泡沫发生实验装置还包括模拟地层高压环境的增压泵(7)，所述增压泵(7)设置在所述气液混合器(5)的进气口与所述氮气瓶(8)的出气口之间。

7.如权利要求6所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述增压泵(7)与所述气液混合器(5)之间的实验管路上设置有流量计(6)、第二单向阀(13)和第四开关(17)。

8.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述存储容器(2)与所述气液混合器(5)之间的实验管路上设置有压力表(4)和第一单向阀(3)。

9.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述存储容器(2)与所述气液混合器(5)之间向外引出对实验后的气液进行排放的气液排放管路(19)，所述气液排放管路(19)上设置有第三开关(16)。

10.如权利要求1所述的可视化泡沫发生实验装置，其特征在于，所述存储容器(2)的数量为多个，多个所述存储容器(2)通过实验管路相互并联，每个所述存储容器(2)的进液口处均设置有第一开关(14)，每个所述存储容器(2)的出液口处均设置有第二开关(15)。

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