CN216691417U - 一种油气水三相混输泵试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了泵试验系统技术领域的一种油气水三相混输泵试验系统包括供气系统、三相混合器、供油系统、供水系统、进口调压系统、多相流泵、油气水分离器以及控制和数据采集系统，供气系统、供油系统、供水系统分别将三种流体输送到三相混合器，三相分离器用于将三相流体分离的同时将油回收到油罐里重复利用，将水回收到水箱里并重复利用，三相混合器的出口连接多相泵入口，多相泵出口连接到三相分离器，进口调压系统用于调节多相泵的进口压力，控制和数据采集系统用于控制以及采集处理实验数据，本实用新型的三相混输泵试验系统通过将三相定量混合试验来模拟深海油气采输的运行状态，并通过调压系统来模拟不同深度海底采输系统的工作状态。

Description

一种油气水三相混输泵试验系统

技术领域

本实用新型属于一种油气水三相混输泵试验系统，属于泵试验系统领域。

背景技术

利用泵送流体的方式在实际的工程实践过程中被广泛使用，多相流动状态也广泛存在，由于油气水三相的同时存在，影响混输泵的扬程、效率等性能参数的下降。自从工业革命以来，陆地石油、天然气的量逐渐无法满足高速发展的科技，深海石油开采日益重要，在石油开采过程中的问题也逐渐产生。目前国内各科技工作者和工程师对多相泵送流动进行了很多理论和试验的研究。然而传统的多相流试验系统都是以空气和水作为介质代替实际的油气水介质，但是往往离实际情况有差距，运行状况也存在偏差。研究表明，油气水各相的基本物性和运行进口压力对泵的性能影响很大。通过试验得出的结果对现实的深海石油开采有着重要意义，对多相流泵送系统的优化设计有着重要参考意义。

因此设计一套能够模拟实际的深海油气水泵送试验系统，能够对现实的深海开采系统中的油气水的运行状态，以及气蚀等现象进行模拟，并分析出改善的方案，为深海石油、天然气的开采发展奠定基础。

实用新型内容

实用新型的目的在于提供一种油气水三相混输泵试验系统，以解决上述技术问题。

为实现上述目的，实用新型提供如下技术方案：一种油气水三相混输泵试验系统，包括供气系统、供油系统、供水系统、三相混合器、泵进口调压系统、多相泵、三相分离系统以及控制和数据采集系统，供气系统、供油系统以及供水系统分别连接到三相混合器，供气系统用于将气相输送到三相混合器，供油系统用于将油相输送到三相混合器，供水系统用于将水输送到三相混合器，三相混合器出口连接多相泵系统的进口，多相泵的出口连接到三相分离器，控制和数据采集系统用于控制试验系统的试验变量以及采集并处理三相试验系统中的数据。

优选的，供气系统包括空气压缩机，空气压缩机通过连接管道到三相混合器的气相入口，并在空气压缩机和三相混合器的管道上依次设有球阀A、温度传感器A、压力表A、流量调节阀A、气相质量流量计、单向阀A，单向阀A连接在三相混合器一侧。

优选的，供水系统包括水箱，水箱通过输水管道连接到三相混合器的水相入口，并在水箱和三相混合器之间的管道上依次布置有球阀B、输水泵、流量调节阀B、质量流量计A和单向阀B，其中单向阀B出口连接在三相混合器的水相入口。

优选的，供油系统包括储油罐，储油罐通过输油管道连接到三相混合器的油相入口，并在储油器和三相混合器之间的管道上依次布置有球阀I、油泵、流量调节阀E、质量流量计B和单向阀C，储油罐的出口端连接球阀I入口。

优选的，三相混合器出口端与多相泵入口的连接管路上设置有球阀D、流量调节阀C、调压系统和压力表B，多相泵进口连接压力表B。

优选的，三相分离系统包括分离器，分离器进口和多相泵出口的连接管道之间接有压力表C，分离器气相出口连接温度传感器B、压力表D和球阀F,三相分离器气相出口连接温度传感器B进口。分离器油相出口连接至储油箱的管道上布置球阀G和滤油器，分离器油相出口与球阀G直接连接。分离器水相出口连接至水箱的管道上布置球阀E和过滤器，分离器水相出口连接球阀E进口。

与现有技术相比，实用新型的有益效果为：

本实用新型的有益效果是，本实用新型的一一种油气水三相混输泵试验系统通过定量输送油气水三相混合物在多相泵进行深海实际场景模拟，在多相泵进口接入的调压系统可以模拟深海采输在不同深度下的压力情况，缩小了现有混输试验系统的运行环境与实际工程中的差距。

附图说明

为了更清楚地说明实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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是本实用新型一种油气水三相混输泵试验系统结构示意图。

图中，1.空气压缩机，2.球阀A,3.温度传感器A，4.压力表A，5.流量调节阀A，6.气相质量流量计，7.单向阀A，8.三相混合器，9.单向阀B，10质量流量计A，11.流量调节阀B，12.输水泵，13.球阀B，14.球阀C，15.水箱，16.调压系统，17.球阀D，18.流量调节阀C，19.压力表B，20.多相泵，21.压力表C，22.三相分离器，23.球阀E，24.过滤器，25.流量调节阀D，26.温度传感器B，27.压力表D，28.球阀F，29.球阀G，30.滤油器，31.球阀H，32.储油罐，33.球阀I，34.油泵，35.流量调节阀E，36.质量流量计B，37.单向阀C，38.控制和数据采集系统。

具体实施方式

下面将结合实用新型实施例中的附图，对实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于实用新型保护的范围。

请参阅图1，实用新型提供一种技术方案：一种油气水三相混输泵试验系统结如图1所示，包括供气系统、供油系统、供水系统、三相混合器8、调压系统16、多相泵20、三相分离系统22以及控制和数据采集系统38，供气系统、供油系统和供水系统分别连接到三相混合器8，供气系统用于将气相输送到三相混合器8，供油系统将油相通过泵送的方式输送到三相混合器8，供水系统将水相通过泵送的方式输送到三相混合器8，三相混合器8的出口连接多相泵20的进口，多相泵20的出口连接到三相分离器22，控制和数据采集系统38用于各开关元件的调节以及试验数据的采集和处理。

供气系统用来给三相混合器提供恒压和恒速的气体，并可调节流量，包括空气压缩机1，空气压缩机1通过链接三相混合器8的气相进口，连接空气压缩机1和三相混合器8的管路上依次设有球阀A2、温度传感器A3、压力表A4、流量调节阀A5、气相质量流量计6和单向阀A7，空气压缩机1的出口连接球阀A2的进口。

空气压缩机1用于提供三相流体中的气相，球阀A2用于控制空气压缩机的启闭，温度传感器A3和压力表A4用于测量气相物质的进口温度和压力；流量调节阀A5用于定量调节气相的进口流量；气相质量流量计6用于测定由空气压缩机1传输出来的气相流量；单向阀A7用来防止气体的回流。

气相由空气压缩机1经球阀A2、温度传感器A3和压力表A4，再经过流量调节阀A5、气象质量流量计A6，最后由单向阀A7进入三相混合器8。

供油系统包括储油罐32，储油罐32通过油泵34连接至三相混合器8的油相入口，储油罐32和油泵34之间连接球阀I33，油泵34和三相混合器8之间依次设置流量调节阀E、质量流量计B36以及单向阀C37，储油罐32底部设置排污球阀H31。

储油罐32用于油相工质的从储存，储油罐32侧面带有液位刻度，油泵34具有可调速的功能，可对流量进行调节；流量调节阀E35用于调节油相流量，质量流量计B36用于测量三相混合器8油相进口的流量，单向阀C37用于防止油液逆流。

供水系统包括水箱15，水箱15通过输水泵12连接至三相混合器8的水相入口，水箱和输水泵12之间连接有球阀B13，输水泵12和三相混合器8之间依次设置有流量调节阀B11、质量流量计A10以及单向阀B9，水箱15底部设有排污球阀C14，水箱设有外部供水装置通过流量调节阀C25对水箱15供水。

水箱15用于水相储存，输水泵12用于将水箱15的水输送至三相混合器8的水相入口，输水泵12作为增压设备对水箱15流出来的水进行增压；流量调节阀B11用于调节三相混合器水相进口的水流量大小，质量流量计A10用于测定三相混合器8水相进口的流量，单向阀B9用于防止水相逆流。

三相混合器8用于将气相、油相和水相充分混合，三相混合器8分别连接供气系统、供水系统和供油系统，三相混合器8出口连接多相泵20进口，三相混合器8和多相泵20之间依次设有球阀D17、流量调节阀C18、调压系统16以及压力表B19。

球阀D17用于控制多相泵启闭时进口流体的接通和断开，流量调节阀C18用于控制多相泵20进口三相混合流体的流量大小，调压系统16用于定量控制多相泵进口的压力值，压力表B19用于测定多相泵20进口压力。

三相分离系统包括三相分离器22，三相分离器22的进口连接多相泵20的出口，三相分离器22和多相泵20之间的的管道上设置有压力表C21；三相分离器22气相出口直接连通大气，三相分离器22气相出口管道依次布置有温度传感器B26、压力表D27和球阀F28，温度传感器B26布置在三相混合器22气相出口一侧；三相分离器22油相出口连接储油罐32，三相分离器22和储油器之间依次装置球阀G29和滤油器30，球阀G29布置在三相混合器22油相出口一侧；三相分离器22水相出口连接至水箱15，三相分离器22和水箱15之间依次设置有球阀E23和过滤器24，球阀E23设置在三相分离器22水相出口一侧。

三相分离器22作为油气水三相的分离装置，为密闭罐状设备，三相分离器22中装有液位刻度，用于观察水和油的液位，过滤器24用于过滤经过试验系统运行及三相分离器22分离之后水相中的杂质；滤油器30由于过滤经过试验系统运行及三相分离器22分离之后油相中的杂质。

气相、油相和水相流体由多相泵20出口端流入三相分离器22，三相工质分离之后，气相经过球阀F28排向大气，油相经过球阀G29送至储油罐32，水相经过球阀E23送至水箱15。

温度传感器A3、压力表A4、流量调节阀A5、气相质量流量计6、调压系统16、质量流量计A10、流量调节阀B11、流量调节阀E35、流量调节阀E18、质量流量计B36、压力表B19、压力表C21、温度传感器B26和压力表D27均使用数据线连接至控制和数据采集系统38。

温度传感器A3、压力表A4、流量调节阀A5、气相质量流量计6、调压系统16、质量流量计A10、流量调节阀B11、流量调节阀E35、流量调节阀C18、质量流量计B36、压力表B19、压力表C21、温度传感器B26和压力表D27均使用数据线连接至控制和数据采集系统38。数据采集系统38通过数据线传输收集各元件的实时测量数据，并进行数据的处理和计算；并可以通过发送指令对流量调节阀A5、流量调节阀B11、流量调节阀C18、流量调节阀E35这些流量调节阀进行开度调节控制

调压系统16工作原理：调压系统为一带压力传感器和控制器的密闭容器，将容器通过一隔板一分为二，上半部分为空气，下半部分连通试验管道，两个区域密闭互不连通，隔板为活动隔板，根据我们试验压力需求通过控制器调整上半部分空气的压力，使得上下两部分的压力平衡，进而调整多相泵进口的压力。

本实用新型装置的功能实现过程如下：

步骤1：打开球阀B13、球阀D17和球阀E23，打开流量调节阀B11和流量调节阀C18，启动多相泵20和输水泵12，水相由水箱15流出，经过输水泵12进行增压，然后经过质量流量计A10进入三相混合器8；水相经过三相混合器8流出经多相泵20送入三相分离器22，三相分离器22将水相经过球阀E23送至水箱15，形成纯水试验循环系统。

步骤2：打开球阀G29、球阀I33和打开流量调节阀E35，启动油泵34，油相由储油箱32流出，经球阀I33进入油泵34进行增压，然后经过流量调节阀E35、质量流量计B36和单向阀C37送至三相分离器8，三相分离器8将分离出来的油相经球阀G29送至储油罐32，形成油水两相实验系统。

步骤3：开启球阀A2、球阀F28和流量调节阀A5，启动空气压缩机1，气相流经空气质量流量计6之后进入三相混合器8，三相分离器8气相出口经过球阀F28将分离出的气体排出，形成油气水三相试验系统。

步骤4：开启调压系统16，三相混合器8输出的混合流体在经过流量调节阀C18后通过一条支路连接至调压系统16，通过对调压系统16内部压力的调节定量改变多相泵20的进口压力条件。

在实用新型的描述中，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新型的限制。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在实用新型中的具体含义。

尽管已经示出和描述了实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离实用新型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，实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，包括供气系统、供油系统、供水系统、三相混合器(8)、调压系统(16)、多相泵(20)、三相分离器(22)以及控制和数据采集系统(38)，所述供气系统、供油系统以及供水系统分别连接到三相混合器(8)，所述供气系统用于将气相物质传输到三相混合器(8)，所述供油系统用于将油相传输到三相混合器(8)同时将三相分离器分离出来的油相重复利用，所述供水系统将水传输到三相混合器(8)同时将三相分离器分离出来经过过滤的水重复利用，所述调压系统(16)用于将三相混合器(8)输出的混合工质进行压力的定量调节，所述三相混合器(8)出口链接多相泵(20)入口，所述多相泵(20)出口连接到三相分离系统，所述控制和数据采集系统(38)用于控制系统中的电子部件的运行状态以及采集试验过程中的实验数据并处理。

2.根据权利要求1所述的一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，所述供气系统包括空气压缩机(1)，所述空气压缩机(1)通过气相管道连接到三相混合器(8)的气相入口，连接所述空气压缩机(1)和三相混合器(8)的连接管道上依次连接球阀A(2)、温度传感器A(3)、压力表A(4)、流量调节阀A(5)、气相质量流量计(6)和单向阀A(7)。

3.根据权利要求1所述的一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，所述供水系统包括水箱(15)，所述水箱(15)通过管道连接输水泵(12)将水箱(15)的水输送至三相混合器(8)，所述水箱(15)和三相混合器(8)管道连接上依次装置有球阀B(13)、输水泵(12)、流量调节阀B(11)、质量流量计A(10)和单向阀B(9)，所述水箱(15)由进水管道进行供水，通过流量调节阀D(25)进行供水量的调节，所述水箱(15)底部设置有球阀C(14)将水中的杂质进行排出。

4.根据权利要求3所述的一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，所述供油系统包括储油罐(32)，所述储油罐(32)通过油泵(34)将油相工质传输至三相混合器(8)，所述储油罐(32)和三相混合器(8)的连接管道上依次装置球阀I(33)、输油泵(34)、流量调节阀E(35)、质量流量计B(36)、单向阀C(37)，所述储油罐(32)底部设置有一球阀H(31) 将油箱中的杂质排出。

5.根据权利要求1所述的一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，所述三相混合器(8)出口连接至多相泵(20)进口，所述三相混合器(8)和多相泵连接管道依次连接球阀D(17)、流量调节阀C(18)、调压系统(16)、压力表B(19)，所述压力表B(19)在靠近多相泵(20)进口处设置，所述调压系统(16)通过调压控制将多相泵(20)的进口压力进行定量调节。

6.根据权利要求1所述的一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，所述三相分离系统包括三相分离器(22)，所述三相分离器(22)进口连接多相泵(20)出口，所述三相分离器(22)和多相泵(20)之间连接管道上设置有压力表C(21)，所述三相分离器(22)的气相出口连接一外置管路，并在所述外置管路上设置有温度传感器B(26)、压力表D(27)和球阀F(28)。

7.根据权利要求1所述的一种油气水三相混输泵试验系统，其特征在于，所述三相分离器(22)的油相出口连接至储油罐(32)，所述三相分离器(22)和储油罐(32)连接管道依次装置球阀G(29)和滤油器(30)，所述滤油器(30)连接在三相分离器(22)一侧，所述三相分离器(22)水相出口连接至水箱(15)，所述相分离器(22)和水箱(15)之间的连接管道依次连接球阀E(23)和过滤器(24)，所述球阀E(23)连接在三相分离器(22)侧。

Images